向懷坤

摘 要：針對(duì)城市道路交通網(wǎng)絡(luò)脆弱性研究領(lǐng)域幾個(gè)相互關(guān)聯(lián)又容易混淆的概念，比如路網(wǎng)脆弱性、可靠性、恢復(fù)力等，本文通過文獻(xiàn)梳理對(duì)這些概念進(jìn)行了較系統(tǒng)的對(duì)比分析。其中，重點(diǎn)對(duì)城市道路交通網(wǎng)絡(luò)脆弱性的概念、定義、內(nèi)涵、評(píng)估指標(biāo)等進(jìn)行了總結(jié)。在此基礎(chǔ)上，對(duì)脆弱性概念與風(fēng)險(xiǎn)概念、恢復(fù)力概念和可靠性概念之間的關(guān)系進(jìn)行了界定，給出了城市路網(wǎng)脆弱性研究的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：城市道路;交通網(wǎng)絡(luò);脆弱性;可靠性;恢復(fù)力

中圖分類號(hào)：U491.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

城市道路交通網(wǎng)絡(luò)不僅建構(gòu)了城市的空間形態(tài)，還承載著城市的人流、車流及其他交通活動(dòng)，是城市生存與發(fā)展的重要“生命線系統(tǒng)”。然而，隨著城市化、機(jī)動(dòng)化的快速增長，城市路網(wǎng)無論在結(jié)構(gòu)上還是功能上都變得越來越復(fù)雜。一方面，傳統(tǒng)的單一城市路網(wǎng)結(jié)構(gòu)如方格形（棋盤式）、放射形或環(huán)形路網(wǎng)，隨著城市的發(fā)展而不斷拓展演進(jìn)，成為混合式復(fù)雜路網(wǎng)形態(tài);另一方面，隨著交通需求的不斷增長，特別是居民出行需求與出行品質(zhì)的提升，傳統(tǒng)的城市道路交通網(wǎng)絡(luò)，在傳統(tǒng)的較單一的承載機(jī)動(dòng)車出行功能基礎(chǔ)上，不斷增加新的交通、環(huán)保、智能等功能。這種日趨復(fù)雜的城市道路交通網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)面臨突發(fā)事件時(shí)，比如自然災(zāi)害、交通事故、重大活動(dòng)等，其基本的為居民出行和城市活動(dòng)的交通功能，是否還能正常地或基本正常地得到保障呢？這無疑是值得研究的一個(gè)重要科學(xué)問題。學(xué)術(shù)界為此開展了大量的研究工作，提出了許多相關(guān)的概念，比如路網(wǎng)的可靠性（reliability）、脆弱性（vulnerability）、恢復(fù)力（resilience）等等，這些概念之間存在著一定的關(guān)聯(lián)，同時(shí)也有自己獨(dú)特的內(nèi)涵及應(yīng)用特征。為了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)這些重要的概念，本文通過文獻(xiàn)梳理，對(duì)這幾個(gè)概念進(jìn)行較深入的對(duì)比分析。

1 路網(wǎng)脆弱性概念

1.1 脆弱性概念梳理

脆弱性概念最早出現(xiàn)在工程領(lǐng)域，后被社會(huì)學(xué)家逐步擴(kuò)展到了社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政治及制度層面，被認(rèn)為源于拉丁語中的“vlunerare”一詞，意指“被傷害”或面對(duì)攻擊而無力防御。基于不同的視角，學(xué)者們對(duì)脆弱性含義的理解也不盡相同[1]。1974 年White G F將脆弱性定義為具有暴露性與敏感性的系統(tǒng)，并使系統(tǒng)、子系統(tǒng)或系統(tǒng)組成部分易受到外界或壓力的妨礙。1989年Bohle W C發(fā)現(xiàn)脆弱性與系統(tǒng)自身結(jié)構(gòu)存在關(guān)系，將其定義為當(dāng)系統(tǒng)受到內(nèi)部或外部影響時(shí)，沒有能力進(jìn)行自我恢復(fù)的一種狀態(tài)。1996年Cutter S L認(rèn)為脆弱性與風(fēng)險(xiǎn)類似，因此認(rèn)為它是一種系統(tǒng)受到不利影響或遭遇損害的可能性。隨著對(duì)脆弱性研究的不斷深入，脆弱性概念逐漸變成了一個(gè)概念集合，并且隨著不同的應(yīng)用場景，對(duì)其描述的含義、側(cè)重點(diǎn)均會(huì)有所不同，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前關(guān)于脆弱性的定義達(dá)25種之多?？傊?，脆弱性是一個(gè)極具張力的詞匯，到目前為止并沒有一個(gè)統(tǒng)一的定義。在實(shí)際應(yīng)用中，脆弱性概念經(jīng)常與相關(guān)概念混用，比爾克曼（Birkman）將這種現(xiàn)象稱為“脆弱性悖論”（vulnerability paradox）。

1.2 路網(wǎng)脆弱性概念發(fā)展

將脆弱性概念引入道路交通領(lǐng)域的歷史較短，學(xué)術(shù)界目前對(duì)此仍沒有一個(gè)確定的、統(tǒng)一的定義。城市道路交通系統(tǒng)的穩(wěn)健、可靠運(yùn)行，對(duì)于城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民出行至關(guān)重要，因此，圍繞城市道路交通網(wǎng)絡(luò)的脆弱性分析逐步引起了眾多學(xué)者們的關(guān)注。

在國外學(xué)者中，Berdica[2]較早分析了道路網(wǎng)絡(luò)脆弱性概念，并給出了道路運(yùn)輸系統(tǒng)脆弱性的定義，認(rèn)為“道路運(yùn)輸系統(tǒng)中的脆弱性是對(duì)突發(fā)事件的敏感度，這些事件可能導(dǎo)致路網(wǎng)可用性大幅降低?！?該定義強(qiáng)調(diào)路網(wǎng)脆弱性的發(fā)生有一個(gè)始作俑者的破壞事件，使得道路運(yùn)輸系統(tǒng)的基本目的，即向用戶提供運(yùn)輸服務(wù)的能力受到了損害，而且這些損害的后果非常嚴(yán)重。Husdal[3]認(rèn)為道路網(wǎng)絡(luò)脆弱性是“在一些特定情景下交通網(wǎng)絡(luò)無法正常運(yùn)行的特性”。Taylor等人[4]認(rèn)為，路網(wǎng)脆弱性的概念與邊失效的后果關(guān)系密切，與失效的概率無關(guān)，并基于可達(dá)性對(duì)路網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)的脆弱性給出定義：如果道路網(wǎng)絡(luò)中的少量路段失效或大幅降級(jí)后明顯降低節(jié)點(diǎn)的可達(dá)性，則網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)是脆弱的;如果某一路段的失效會(huì)降低網(wǎng)絡(luò)整體或部分節(jié)點(diǎn)的可達(dá)性，則這條路段就是關(guān)鍵的。另外，Jenelius等人[5]認(rèn)為，道路網(wǎng)絡(luò)脆弱性可以定義為研究道路運(yùn)輸系統(tǒng)的潛在退化及其對(duì)社會(huì)的影響，可采用風(fēng)險(xiǎn)理論知識(shí)來衡量道路網(wǎng)絡(luò)的脆弱性。Erath等人[6]研究了瑞士路網(wǎng)的脆弱性，他們將路網(wǎng)脆弱性定義為危險(xiǎn)情況下路段失效的概率與中斷所造成的直接和間接后果之和的乘積。

國內(nèi)學(xué)者也分別從不同角度，對(duì)道路交通網(wǎng)絡(luò)脆弱性進(jìn)行了研究。尹洪英[7]認(rèn)為，脆弱性所關(guān)注的問題是“道路交通運(yùn)輸系統(tǒng)中哪些區(qū)域是易于中斷的”和“哪些連接對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作是最關(guān)鍵的”這兩大問題，因此路網(wǎng)的脆弱性可以看成是導(dǎo)致路段失效的可能性和失效的潛在影響程度的集成。楊露萍等人[8]認(rèn)為，道路交通網(wǎng)絡(luò)脆弱性是道路交通網(wǎng)絡(luò)中某些單元（包括節(jié)點(diǎn)和路段）受到突發(fā)事件攻擊導(dǎo)致該部分損毀或失效，通過路網(wǎng)單元間的相互作用以及外界的持續(xù)影響，這種損失或失效不同程度地在其他單元間傳遞，并最終引起整個(gè)道路交通網(wǎng)絡(luò)損失的量度。楊超等人[9]根據(jù)異常事件及其影響的尺度不同，認(rèn)為城市交通網(wǎng)絡(luò)脆弱性問題可分成拓?fù)洹頂D及需求3個(gè)層次。其中拓?fù)浯嗳跣允侵府惓Ｊ录O其嚴(yán)重而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的連通性受到影響的情況;擁擠脆弱性討論的是異常事件使得路段通行能力降低而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)總延誤增加的情況;需求脆弱性則是同時(shí)考慮交通網(wǎng)絡(luò)的需求和供給兩方面的變化，基于異常事件下交通系統(tǒng)供需平衡的變化程度來評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)承受異常事件的能力。

由此看來，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)于道路交通網(wǎng)絡(luò)脆弱性概念的認(rèn)識(shí)，總體上涉及以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。其一，脆弱性伴隨突發(fā)事件的發(fā)生，即路網(wǎng)的脆弱性一般是在突發(fā)事件發(fā)生后表現(xiàn)出來，而且這些突發(fā)事件具有明顯的不確定性、復(fù)雜性和破壞性;其二，脆弱性體現(xiàn)了一定的概率性，這種概率與突發(fā)事件的作用有關(guān)，但也與路網(wǎng)本身的結(jié)構(gòu)及交通運(yùn)行有關(guān);其三，脆弱性體現(xiàn)了某種程度的損失，包括擁堵、中斷等導(dǎo)致的出行延誤增加、通行能力下降等等。

1.3 城市路網(wǎng)脆弱性內(nèi)涵分析

城市路網(wǎng)脆弱性具有一般路網(wǎng)脆弱性的全部特性，其內(nèi)涵分析應(yīng)著眼于突發(fā)事件發(fā)生前、發(fā)生中、發(fā)生后的三個(gè)階段，如圖1所示。在圖1中，時(shí)間軸上的點(diǎn)表示突發(fā)事件剛發(fā)生的時(shí)刻，點(diǎn)表示突發(fā)事件結(jié)束的時(shí)刻，點(diǎn)表示道路交通網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常的時(shí)刻。從到再到表示了突發(fā)事件從發(fā)生到結(jié)束再到道路交通網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常的整個(gè)時(shí)段。

脆弱性可以被認(rèn)為是路網(wǎng)的固有屬性。對(duì)于一個(gè)地區(qū)、一個(gè)城市、一個(gè)城區(qū)、一條道路，甚至一個(gè)交叉口而言，其脆弱性在路網(wǎng)被規(guī)劃設(shè)計(jì)后就已經(jīng)存在了。受規(guī)劃設(shè)計(jì)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、人文、地理、交通等諸多要素的影響，城市路網(wǎng)脆弱性很難用一個(gè)固定值來進(jìn)行量化。當(dāng)?shù)缆方ǔ赏度胧褂煤螅鞘新肪W(wǎng)在面對(duì)各類突發(fā)事件如道路維修、交通事故、臺(tái)風(fēng)、暴雨、地震、恐怖活動(dòng)等的沖擊時(shí)，道路通行能力、服務(wù)水平等都將受到不同程度的影響，從而使得道路交通運(yùn)輸產(chǎn)生不同程度的損失。這種因外在突發(fā)事件而使道路交通網(wǎng)絡(luò)遭受損失的特性，是道路交通網(wǎng)絡(luò)脆弱性最明顯的一種體現(xiàn)。另外，當(dāng)突發(fā)事件發(fā)生后，受到影響的道路交通網(wǎng)絡(luò)是否能夠順利地、快速地、可靠地得到恢復(fù)，這也體現(xiàn)了道路交通網(wǎng)絡(luò)的脆弱性強(qiáng)弱。從這個(gè)意義上講，筆者認(rèn)為道路交通網(wǎng)絡(luò)的恢復(fù)力是道路交通網(wǎng)絡(luò)脆弱性的另一種表現(xiàn)形式。

通過以上分析，我們提出以下結(jié)論：①脆弱性是道路交通網(wǎng)絡(luò)的固有屬性，任何一個(gè)道路交通網(wǎng)絡(luò)都存在脆弱性，在沒有遭遇突發(fā)事件時(shí)，這種脆弱性會(huì)一直隱性地存在下去;②在遭遇突發(fā)事件時(shí)，道路交通網(wǎng)絡(luò)固有的脆弱性會(huì)顯現(xiàn)出來，如果道路交通網(wǎng)絡(luò)越容易受突發(fā)事件影響，則表明其固有的脆弱性越強(qiáng)，反之表明脆弱性越弱;③在突發(fā)事件產(chǎn)生影響的過程中，道路交通網(wǎng)絡(luò)如果產(chǎn)生的損失程度越嚴(yán)重，表明其固有的脆弱性越強(qiáng)，反之表明脆弱性越弱;④在突發(fā)事件影響并產(chǎn)生損失以后，道路交通網(wǎng)絡(luò)在外力修復(fù)下如果其服務(wù)水平越容易被恢復(fù)，表明其固定的脆弱性越弱，反之表明脆弱性越強(qiáng)。城市道路交通網(wǎng)絡(luò)脆弱性的這些特性可以用圖2來表示。

1.4 路網(wǎng)脆弱性評(píng)判指標(biāo)

城市道路交通網(wǎng)絡(luò)是一種復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。路網(wǎng)脆弱性研究其實(shí)與復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究存在緊密的聯(lián)系。對(duì)于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究，主要集中在四個(gè)方面，其一是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與實(shí)證研究，其二是網(wǎng)絡(luò)的演化特性與機(jī)制研究，其三是網(wǎng)絡(luò)傳播動(dòng)力學(xué)研究，其四是網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性研究。為了對(duì)城市道路交通網(wǎng)絡(luò)脆弱性進(jìn)行定量分析和評(píng)估，學(xué)者們從不同角度提出了各自的評(píng)判指標(biāo)，總體上可概括為三個(gè)方面：即基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)指標(biāo)、基于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行特征的評(píng)價(jià)指標(biāo)和基于出行需求的評(píng)價(jià)指標(biāo)。

1.4.1 基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)指標(biāo)

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析是路網(wǎng)脆弱性研究中最基本的部分，通常基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的路網(wǎng)脆弱性指標(biāo)是從失效對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，特別是連通特性的影響的角度來進(jìn)行分析的。對(duì)于道路網(wǎng)絡(luò)的抽象方法，通常采用的是原始法或?qū)ε挤āＧ罢邔⒔徊婵谝暈楣?jié)點(diǎn)而將道路視為邊，被稱為primal approach;后者將道路映射為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，將道路間的交叉口映射為節(jié)點(diǎn)間的連邊，被稱為dual approach。Quium A[10]用γ和α指標(biāo)對(duì)路網(wǎng)的連通程度進(jìn)行評(píng)估，衡量路網(wǎng)面臨洪水時(shí)的脆弱性。Grubesic T H[11]對(duì)圖論中的相關(guān)指標(biāo)如度、度分布、平均路徑長度、介數(shù)等等進(jìn)行了比較全面的闡述，并將其劃分為全局性指標(biāo)和局部性指標(biāo)兩大類。國內(nèi)學(xué)者胡一竑等人[12]基于GIS技術(shù)和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論中的點(diǎn)度分布、路徑長度分布和網(wǎng)絡(luò)效率指標(biāo)，以杭州、蘇州在內(nèi)的江浙4座城市的街道網(wǎng)絡(luò)為實(shí)例進(jìn)行隨機(jī)和蓄意兩種攻擊策略下的脆弱性辨識(shí)。李彥瑾、羅霞[13]等人采用網(wǎng)絡(luò)效率和最大連通子圖這兩個(gè)與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有關(guān)的指標(biāo)來進(jìn)行路網(wǎng)的壓縮處理。

1.4.2 基于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行特征的評(píng)價(jià)指標(biāo)

學(xué)者們逐漸意識(shí)到，單純從路網(wǎng)結(jié)構(gòu)方面研究網(wǎng)絡(luò)脆弱性，這明顯與實(shí)際情況不符，于是人們開始從路網(wǎng)的運(yùn)行性能方面來考察路網(wǎng)的脆弱性。D'Este等[14]首先將可達(dá)性應(yīng)用到對(duì)脆弱性的定義中，基于廣義出行費(fèi)用對(duì)脆弱性進(jìn)行了量化分析，并將廣義出行成本定義為路段損壞所產(chǎn)生的負(fù)效用，如出行距離、出行時(shí)間及出行費(fèi)用的增加值等。Taylor[15]在研究道路網(wǎng)絡(luò)脆弱性時(shí)除了考慮傳統(tǒng)因素（如形成時(shí)間、延誤等），還加入了社會(huì)和經(jīng)濟(jì)因素。在各路段行程時(shí)間已知的前提下，他從個(gè)體效用和消費(fèi)者剩余的角度，用迭代法求出各路段的權(quán)重，構(gòu)建道路網(wǎng)絡(luò)用戶多維選擇的邊際選擇概率logit模型，給出道路網(wǎng)絡(luò)可達(dá)性的標(biāo)準(zhǔn)，以此來識(shí)別道路網(wǎng)絡(luò)中的關(guān)鍵位置。Scott D M等人[16]提出以網(wǎng)絡(luò)魯棒性指標(biāo)NRI（Network Robust Index）作為網(wǎng)絡(luò)脆弱性的系統(tǒng)性衡量指標(biāo)，Jenelius E.等[17]也采用魯棒性指標(biāo)NRI作為評(píng)估指標(biāo)，但考慮了路段的移除所引發(fā)的網(wǎng)絡(luò)不連通的問題，并采用受此影響的交通需求與總的交通需求的比例來衡量路段的脆弱性。

國內(nèi)學(xué)者張勇[18]建立了考慮路段排隊(duì)容量約束和斷面通行能力約束的網(wǎng)絡(luò)交通流模型，通過依次斷裂交通網(wǎng)絡(luò)各路段，評(píng)價(jià)各斷裂路段對(duì)應(yīng)的道路網(wǎng)絡(luò)魯棒性指數(shù)，進(jìn)而依據(jù)指數(shù)的排序結(jié)果辨識(shí)了道路網(wǎng)絡(luò)的脆弱性。國內(nèi)學(xué)者李彥瑾、羅霞等人采用網(wǎng)絡(luò)效率的變化量和最大連通子圖的變化量來表征道路的魯棒性。BELL M. G. H等[19]用二人非協(xié)作零和博弈來刻畫攻擊者的目標(biāo)選擇與出行者的路徑選擇之間的互動(dòng)過程，并將達(dá)到納什均衡時(shí)的網(wǎng)絡(luò)總出行費(fèi)用作為網(wǎng)絡(luò)脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)。Murray Tuite P. M.等[20]也采用博弈論的方法，提出雙層網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃模型進(jìn)而尋找脆弱路段。

1.4.3 基于出行需求的評(píng)價(jià)指標(biāo)

異常事件的發(fā)生通常會(huì)引起交通網(wǎng)絡(luò)供給能力的降低，進(jìn)而引起交通需求的變化。需求脆弱性指標(biāo)用于定量評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)承受某類異常事件的能力，該能力越強(qiáng)，則意味著異常事件的發(fā)生對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)上供需平衡關(guān)系的影響越小;反之，網(wǎng)絡(luò)越脆弱，則意味著在異常事件下，網(wǎng)絡(luò)供需平衡關(guān)系的變化越大。因此，需求脆弱性指標(biāo)的核心是定量描述供需平衡關(guān)系。

Dalziell和Nicholson[21]指出，當(dāng)出行路徑不可用時(shí)，出行者行為可能有以下幾種反應(yīng)：取消出行、推遲出行、改變目的地、改變交通方式、更換路徑。若忽略交通需求的變化，會(huì)對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)所受到影響的估計(jì)產(chǎn)生一定偏差。因此學(xué)者們提出需求脆弱性的概念，考慮異常事件下供給與需求的變化對(duì)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的影響。肖瑤[22]從城市道路網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)特性和交通需求特性的角度，闡釋了狀態(tài)脆弱性與結(jié)構(gòu)脆弱性的內(nèi)在聯(lián)系，提出了城市道路網(wǎng)絡(luò)單元結(jié)構(gòu)-狀態(tài)參數(shù)的概念，并以此作為網(wǎng)絡(luò)脆弱源識(shí)別的依據(jù)。何珊珊[23]等人針對(duì)路段型隨機(jī)用戶均衡模型，提出了將隨機(jī)均衡狀態(tài)下的加權(quán)平均出行成本作為交通網(wǎng)絡(luò)效率的度量方法，應(yīng)用泰勒中值定理，給出了基于該網(wǎng)絡(luò)效率的需求脆弱性指標(biāo)的敏感性分析。涂穎菲等人[24]在總結(jié)國內(nèi)外對(duì)城市道路交通網(wǎng)絡(luò)脆弱性指標(biāo)研究的基礎(chǔ)上，將交通網(wǎng)絡(luò)脆弱性問題分成拓?fù)?、擁擠及需求3個(gè)層次。對(duì)基于出行需求的路網(wǎng)脆弱性評(píng)估指標(biāo)，學(xué)者們研究的還相對(duì)較少，仍需不斷探索。

2 脆弱性與風(fēng)險(xiǎn)概念

前面對(duì)脆弱性概念及其評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行了分析，但是在相關(guān)文獻(xiàn)中，還有一個(gè)概念與脆弱性緊密相關(guān)，這就是“風(fēng)險(xiǎn)”。事實(shí)上，脆弱性常常與風(fēng)險(xiǎn)（risk）、災(zāi)害聯(lián)系在一起使用。其中，有兩個(gè)等式被用來表述三個(gè)概念之間的關(guān)系，它們分別是：

風(fēng)險(xiǎn)（R）=危險(xiǎn)源（H）+? 脆弱性（V） （1）

風(fēng)險(xiǎn)（R）=危險(xiǎn)源（H）×脆弱性（V） （2）

兩個(gè)等式中的“危險(xiǎn)源”（hazard）是指極端的并可能造成災(zāi)害的自然事件。脆弱性（vulnerability）是指可能造成損失的社會(huì)背景因素。等式中的風(fēng)險(xiǎn)概念也不再是表述為一種一般意義的“不確定性”，而是極端事件發(fā)生的一種可能性，風(fēng)險(xiǎn)（risk）被認(rèn)為是災(zāi)害結(jié)果出現(xiàn)的可能性（risk of disaster）。兩個(gè)等式表達(dá)出的核心思想是災(zāi)害的出現(xiàn)是由于自然事件與群體或個(gè)體所具有的社會(huì)特征共同作用的結(jié)果。但是，兩個(gè)等式在使用上卻有細(xì)微差別，即等式右邊危險(xiǎn)源和脆弱性之間的關(guān)系是加抑或乘，而這種差別正體現(xiàn)出脆弱性概念從靜態(tài)走向動(dòng)態(tài)的變化。從文獻(xiàn)來看，等式（1）的提出早于等式（2），維斯勒等人提出并使用了等式（1）并被其他學(xué)者所采用，即視災(zāi)害是極端自然事件與脆弱的人群相互作用的結(jié)果。但這個(gè)等式后來被認(rèn)為存在問題，因?yàn)樗鼘⒋嗳跣砸暈殪o態(tài)。路易斯（Lewis）在等式（1）的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造并提出相對(duì)精確的等式（2），輕微的改動(dòng)在于將加法關(guān)系改為乘法關(guān)系，因?yàn)榈仁剑?）中認(rèn)為造成脆弱性的原因是多方面的，如貧困、性別、種族、年齡等方面，而這些脆弱性特征又會(huì)導(dǎo)致災(zāi)害脆弱性成倍增加（increase exponentially）。同時(shí)，相對(duì)于前者，后者所強(qiáng)調(diào)的極端災(zāi)害的脆弱性更加多元化，等式（2）也被最廣泛使用。

3 脆弱性與恢復(fù)力概念

“恢復(fù)力”（resilience）是目前應(yīng)急管理領(lǐng)域較熱門的與脆弱性緊密相關(guān)的概念。調(diào)研表明，脆弱性概念出現(xiàn)在前，恢復(fù)力概念出現(xiàn)在后。關(guān)于這兩個(gè)概念的內(nèi)涵與關(guān)系目前仍存在較多的爭論?；謴?fù)力概念一般都與應(yīng)對(duì)與恢復(fù)能力（capacity）和適應(yīng)力（adaptive）聯(lián)系在一起，較為典型的如威爾達(dá)夫斯基將恢復(fù)力定義為“非預(yù)期危險(xiǎn)成為現(xiàn)實(shí)后的應(yīng)對(duì)能力和迅速恢復(fù)力”。路易斯·康福同樣將恢復(fù)力定義為“利用現(xiàn)存資源和技能以適應(yīng)新的系統(tǒng)和操作環(huán)境的能力”。

有學(xué)者曾將這兩個(gè)概念之間的關(guān)系主要區(qū)分為兩種：

（1）二者分別處于連續(xù)統(tǒng)的兩極。一極為脆弱性，即是導(dǎo)致災(zāi)害的原因，另一極則是恢復(fù)力，即抵抗與應(yīng)對(duì)災(zāi)害的能力。脆弱性更多的被認(rèn)為是被威脅或暴露于危險(xiǎn)中，而造成群體處于危險(xiǎn)境地的原因，其中包括社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、政治、技術(shù)、地理區(qū)位等因素。從災(zāi)害管理周期角度上看，脆弱性關(guān)注的是減災(zāi)（mitigation）階段，而恢復(fù)力關(guān)注的是災(zāi)害發(fā)生后的應(yīng)對(duì)與恢復(fù)階段。

（2）脆弱性包含恢復(fù)力。即恢復(fù)力是構(gòu)成脆弱性的一個(gè)因素，脆弱性和恢復(fù)力在能力層面上達(dá)成統(tǒng)一。那么，脆弱性的定義中同時(shí)包含了負(fù)面和正面雙重作用，它是二者相互作用的結(jié)果。相似地，恢復(fù)力也可以同樣包含脆弱性。脆弱性與恢復(fù)力這種互為包含的關(guān)系，形成了“恢復(fù)力是脆弱性的一部分，同樣脆弱性也可是恢復(fù)力的一部分”。這種認(rèn)識(shí)方式可能“過于簡單”，導(dǎo)致將脆弱性認(rèn)識(shí)局限在“造成脆弱性是缺乏恢復(fù)力，而恢復(fù)力不足是由于脆弱性造成的”。

4 脆弱性與可靠性概念

可靠性概念本身屬于系統(tǒng)工程學(xué)科的范疇，描述的是在工程系統(tǒng)里提供高質(zhì)量服務(wù)水平的穩(wěn)定性。一般來說，可靠性（reliability）是指系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)、在一定條件下無故障地執(zhí)行指定功能的能力或可能性，可通過可靠度、失效率、平均無故障間隔等來進(jìn)行評(píng)價(jià)?？煽啃院痛嗳跣允莾蓚€(gè)不同的概念，但有時(shí)人們會(huì)把這兩個(gè)概念混淆。例如，在道路交通領(lǐng)域，Berdica[25]就曾提出路網(wǎng)脆弱性可以看成是對(duì)路網(wǎng)可靠性的補(bǔ)充。Husdal[26]將路網(wǎng)可靠性和路網(wǎng)脆弱性作為兩個(gè)對(duì)立的方面，認(rèn)為路網(wǎng)可靠就不脆弱，路網(wǎng)可靠性可以看成是路網(wǎng)給社會(huì)帶來的利益，路網(wǎng)脆弱性可以看成是社會(huì)成本，在項(xiàng)目投資時(shí)應(yīng)該對(duì)兩者加以考慮。

從概念的內(nèi)涵來看，可靠性是一種概率型測度指標(biāo)，在系統(tǒng)工程里面，可靠性的定義是在特定的時(shí)間和給定的環(huán)境和運(yùn)行條件下，實(shí)現(xiàn)某種預(yù)期的功能并達(dá)到可接受的運(yùn)行水平的概率。路網(wǎng)可靠性是系統(tǒng)工程可靠性概念在交通系統(tǒng)的綜合應(yīng)用，它描述了在交通需求和交通供給波動(dòng)情況下，路網(wǎng)性能能夠滿足某一特定要求的概率。而路網(wǎng)脆弱性是由路網(wǎng)中斷的概率和路網(wǎng)中斷的后果兩個(gè)部分組成的，它不是一個(gè)概率值。

Jenelius等[27]提出如果站在不同的觀察者的角度，脆弱性和可靠性的概念很容易被分辨。例如Immers等將可靠性看成是用戶對(duì)道路運(yùn)輸系統(tǒng)的性質(zhì)評(píng)價(jià)而不是系統(tǒng)自身的特征，他們定義可靠性為“一個(gè)出行者能夠估計(jì)他自己的旅行時(shí)間的確定性程度”，而路網(wǎng)脆弱性則不是站在單個(gè)用戶的角度來說的，它是描述一個(gè)系統(tǒng)整體特征的概念。

從道路交通領(lǐng)域來看，雖然路網(wǎng)可靠性和路網(wǎng)脆弱性這兩個(gè)概念的內(nèi)涵具有一定的關(guān)聯(lián)性，但是路網(wǎng)可靠性更關(guān)注于路網(wǎng)連通性和連通的概率，側(cè)重于從單個(gè)用戶的角度來分析道路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，而路網(wǎng)脆弱性則更關(guān)注于網(wǎng)絡(luò)的薄弱環(huán)節(jié)和網(wǎng)絡(luò)失效的后果，是從系統(tǒng)整體的角度來分析運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)的。脆弱并不一定意味著不可靠，可靠也并不意味著就不脆弱?？煽啃院痛嗳跣允莾蓚€(gè)不同的概念，他們之間沒有線性或者互反的關(guān)系。路網(wǎng)可靠性聚焦于維持一個(gè)連接的可能性，而路網(wǎng)脆弱性則聚焦于一個(gè)連接中斷或者退化的可能性。因此，路網(wǎng)的脆弱性分析的目的是找出道路網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中使得網(wǎng)絡(luò)在某種條件下易于失效或者退化的薄弱環(huán)節(jié)。

5 結(jié)語

本文通過對(duì)城市道路交通網(wǎng)絡(luò)脆弱性概念、內(nèi)涵及其判別指標(biāo)進(jìn)行綜述，一方面系統(tǒng)地梳理了當(dāng)前國內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，另一方面對(duì)路網(wǎng)脆弱性的本質(zhì)特征進(jìn)行了剖析。在此基礎(chǔ)上，本文認(rèn)為路網(wǎng)脆弱性是城市路網(wǎng)的固有屬性。這種屬性的盡管目前主要通過復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的特征參數(shù)來進(jìn)行表達(dá)，但是仍有待進(jìn)一步的研究與完善。最后，本文對(duì)與脆弱性相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)、恢復(fù)力和可靠性概念進(jìn)行了對(duì)比分析，對(duì)這些概念之間的關(guān)系進(jìn)行了初步界定，為進(jìn)一步全面開展城市道路交通網(wǎng)絡(luò)脆弱性研究奠定了基礎(chǔ)。隨著認(rèn)識(shí)的不斷深入，城市道路交通網(wǎng)絡(luò)脆弱性研究，正日益表現(xiàn)出以下幾個(gè)方面的研究趨勢：

（1）擁擠網(wǎng)絡(luò)以及用戶交通行為逐漸引入道路網(wǎng)絡(luò)脆弱性研究中。

（2）交通系統(tǒng)各部分之間的聯(lián)系在道路網(wǎng)絡(luò)脆弱性研究中得到加強(qiáng)。

（3）多場景下道路網(wǎng)絡(luò)脆弱性的比較分析逐漸受到重視。

（4）交通流的隨機(jī)、動(dòng)態(tài)特性在道路網(wǎng)絡(luò)脆弱性分析中逐漸有所體現(xiàn)。

以上幾個(gè)方面的研究發(fā)展趨勢，將伴隨城市規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營、管理和評(píng)價(jià)工作的，以及城市道路交通應(yīng)急管理工作的不斷深入而得到重視。

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