吳建軍，高自友

1 北京交通大學(xué) 軌道交通控制與安全國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100044

2 北京交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，北京 100044

引言

自然災(zāi)害、恐怖襲擊、公共衛(wèi)生和公共安全等重大突發(fā)事件一直困擾著人類社會(huì)，極大干擾了人們的正常生產(chǎn)和生活秩序[1]。歷次事件的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)表明，高效的交通系統(tǒng)是有效應(yīng)對(duì)重大突發(fā)事件、開展應(yīng)急救援、恢復(fù)社會(huì)秩序的重要保障。重大突發(fā)事件具有隨機(jī)性強(qiáng)、破壞性大和實(shí)時(shí)性要求高等特點(diǎn)，一旦發(fā)生會(huì)導(dǎo)致區(qū)域性綜合交通網(wǎng)絡(luò)的損毀，進(jìn)而給綜合交通系統(tǒng)的運(yùn)行效率帶來極大影響[2]。此外，重大突發(fā)事件發(fā)生后，往往伴隨著短時(shí)暴增的受災(zāi)人員疏散需求和救援物資的運(yùn)輸需求。在此情形下，重大突發(fā)事件下的區(qū)域綜合交通系統(tǒng)將成為稀缺性資源，需要應(yīng)急指揮部門進(jìn)行統(tǒng)一的資源配置和調(diào)度指揮。而對(duì)于公共衛(wèi)生類重大突發(fā)事件，綜合交通系統(tǒng)還是疫情傳播的重要載體，為了快速應(yīng)對(duì)疫情，區(qū)域性的交通管制是切斷傳播的有效途徑，這在此次新冠肺炎疫情中得到充分驗(yàn)證。因此，應(yīng)對(duì)頻發(fā)的重大突發(fā)事件，亟須針對(duì)區(qū)域綜合交通系統(tǒng)應(yīng)急保障和管理中的相關(guān)科學(xué)問題進(jìn)行深入研究，以減少重大突發(fā)事件對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響，盡快恢復(fù)正常社會(huì)秩序。

交通系統(tǒng)的應(yīng)急保障和管理是交通強(qiáng)國戰(zhàn)略的重要組成部分。2019 年9 月19 日，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》指出，建設(shè)交通強(qiáng)國是全面建成社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國的重要支撐。2019年11 月29 日，中共中央總書記習(xí)近平在主持以應(yīng)急管理體系和能力建設(shè)為主題的中共中央政治局第十九次集體學(xué)習(xí)中強(qiáng)調(diào)了應(yīng)急管理在社會(huì)和國家等層面的重大作用。近期，習(xí)近平總書記總結(jié)了此次新冠肺炎疫情中的應(yīng)急防控工作，并要求大家總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步建立健全國家應(yīng)急管理體系，提高應(yīng)急處理能力[3-4]。面對(duì)重大突發(fā)事件，局部區(qū)域的應(yīng)急處理、單點(diǎn)防控只能揚(yáng)湯止沸，而以整個(gè)區(qū)域?yàn)檠芯糠秶?，以系統(tǒng)觀點(diǎn)為指導(dǎo)進(jìn)行聯(lián)防聯(lián)控，才能起到釜底抽薪的作用，區(qū)域交通綜合系統(tǒng)正是統(tǒng)籌和溝通各區(qū)域、保障區(qū)域內(nèi)的交通系統(tǒng)運(yùn)行效率達(dá)到最優(yōu)的重要環(huán)節(jié)。因此，建設(shè)重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通系統(tǒng)應(yīng)急保障和管理體系具有重要的戰(zhàn)略意義。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展態(tài)勢(shì)

自然災(zāi)害和重大傳染病等重大突發(fā)事件嚴(yán)重破壞交通基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)，威脅其正常運(yùn)行[5]。重大突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，區(qū)域綜合交通系統(tǒng)為輸送救援物資和人員、轉(zhuǎn)運(yùn)救治重大傷員等提供關(guān)鍵保障。世界各國政府高度重視重大突發(fā)事件下區(qū)域交通系統(tǒng)應(yīng)急保障和管理，歐盟支持了一系列的交通基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)急管理項(xiàng)目，在2014 年《應(yīng)對(duì)極端天氣的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)分析》項(xiàng)目中考慮了極端天氣事件對(duì)交通基礎(chǔ)設(shè)施的影響，并制定一系列的減災(zāi)工具來增強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的安全性[6]。面對(duì)重大突發(fā)事件，如何進(jìn)行疏散和救援成為當(dāng)下科學(xué)研究的熱點(diǎn)，解決這些問題的核心關(guān)鍵是區(qū)域綜合交通系統(tǒng)應(yīng)急保障的管理。GUPTA et al.[7]認(rèn)為，發(fā)生災(zāi)害需要疏散人員時(shí)，要研究提前多久發(fā)布警告信號(hào)，以及這些信號(hào)對(duì)交通運(yùn)輸、公共交通運(yùn)輸系統(tǒng)和疏散私家車的影響。

對(duì)交通系統(tǒng)應(yīng)急管理的研究也引起了學(xué)術(shù)界廣泛的關(guān)注。李瓊等[8]以2003 年至2020 年發(fā)表的包含應(yīng)急管理主題的論文為研究對(duì)象，對(duì)2 241 篇文獻(xiàn)進(jìn)行多維度分析，發(fā)現(xiàn)學(xué)者們對(duì)應(yīng)急管理的探索在不斷深入，研究內(nèi)容愈加多元化，研究成果更加豐碩。由此可見，對(duì)交通應(yīng)急管理的研究已經(jīng)受到學(xué)者的足夠重視。

2 中國的發(fā)展基礎(chǔ)和態(tài)勢(shì)

首先，中國應(yīng)急管理有一定的政策基礎(chǔ)。2006年國務(wù)院發(fā)布了《國家突發(fā)公共事件總體應(yīng)急預(yù)案》，標(biāo)志著中國在突發(fā)事件管理上從依靠戰(zhàn)略管理上升到國家管控的層面[9]。2007 年中國頒布了第一部應(yīng)急管理領(lǐng)域的基本法-《中華人民共和國突發(fā)事件應(yīng)對(duì)法》，中國逐步推進(jìn)應(yīng)急預(yù)案和標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)，目前已初步形成了應(yīng)急管理法律法規(guī)體系[10]。對(duì)于交通應(yīng)急，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《交通強(qiáng)國建設(shè)綱要》明確提出要強(qiáng)化交通應(yīng)急救援能力。

其次，中國應(yīng)急管理存在一定的制度優(yōu)勢(shì)。黨的十九屆四中全會(huì)審議通過的《中共中央關(guān)于堅(jiān)持和完善中國特色社會(huì)主義制度、推進(jìn)國家治理體系和治理能力現(xiàn)代化若干重大問題的決定》明確指出，中國的完善制度是應(yīng)急管理體系建設(shè)的有效保障[11]。2018 年成立中華人民共和國應(yīng)急管理部，指導(dǎo)各地區(qū)、各部門做好應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的處置工作，統(tǒng)籌組織應(yīng)急力量?！笆濉币?guī)劃強(qiáng)調(diào)健全的公路交通安全系統(tǒng)是應(yīng)對(duì)交通突發(fā)事件的重要支撐[11]。在這些強(qiáng)有力的保障體系下，中國為應(yīng)對(duì)一系列重大事件提供了有效的交通系統(tǒng)應(yīng)急管控，如2019 年和2020年新冠肺炎疫情下的交通管控。

最后，中國應(yīng)急管理具有較強(qiáng)的學(xué)術(shù)研究基礎(chǔ)。利用Web of Science，以“emergency transportation management” 為主題檢索發(fā)現(xiàn)，2015 年至2019 年，北京交通大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、東南大學(xué)和中南大學(xué)等學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)發(fā)表的國際學(xué)術(shù)論文共有342 篇，排在同期全球各個(gè)國家和地區(qū)同類論文數(shù)量的第二位(美國以349 篇名列第一)，表明中國在交通應(yīng)急管理研究領(lǐng)域處于世界前沿水平，為中國交通應(yīng)急保障和管理體系建設(shè)提供了科學(xué)理論支撐。

3 主要研究方向和典型科學(xué)問題

重大突發(fā)事件下區(qū)域交通系統(tǒng)應(yīng)急保障和管理涉及的主體關(guān)系復(fù)雜多變，需從多維度出發(fā)，細(xì)化研究方向。具體可概括為五大方向：重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通出行智能預(yù)測(cè)與行為決策、交通網(wǎng)絡(luò)流量傳播與關(guān)鍵因素識(shí)別、交通運(yùn)行狀態(tài)仿真計(jì)算與推演、交通系統(tǒng)韌性評(píng)估與智能管控、交通應(yīng)急資源配置與協(xié)同保障。為了保障區(qū)域交通系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，首先要基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)交通出行行為和需求進(jìn)行智能預(yù)測(cè)；利用出行需求動(dòng)態(tài)變化特征，刻畫交通流在路網(wǎng)上的傳播規(guī)律，提取有效性指標(biāo)，識(shí)別關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和路段，便于制定具有適應(yīng)性的應(yīng)急資源配置和調(diào)度方案計(jì)劃；通過加載出行需求，對(duì)區(qū)域綜合交通系統(tǒng)進(jìn)行仿真與推演，以獲取實(shí)時(shí)和預(yù)測(cè)的路網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)信息，為交通系統(tǒng)的韌性評(píng)估與智能管控、應(yīng)急資源配置與協(xié)同保障提供決策依據(jù)。各方向之間的邏輯關(guān)系框架圖見圖1。

圖1 研究方向框架Figure 1 Framework of Research Directions

(1)重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通出行智能預(yù)測(cè)與行為決策

重大突發(fā)事件一旦發(fā)生，人們對(duì)綜合交通出行網(wǎng)絡(luò)的依賴性將激增。而重大突發(fā)事件往往與區(qū)域性綜合交通出行網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)行環(huán)境的損毀、管制或破壞相耦合，嚴(yán)重影響區(qū)域交通者的出行行為和運(yùn)行規(guī)律。同時(shí)，交通出行行為的決策變化也將對(duì)重大突發(fā)事件下組織指揮、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)和應(yīng)急保障產(chǎn)生重要影響。因此，研究重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通出行智能預(yù)測(cè)與行為決策對(duì)重大突發(fā)事件的應(yīng)急管理和保障具有極其重要的意義。

典型科學(xué)問題舉例：重大突發(fā)事件對(duì)區(qū)域綜合交通出行行為影響機(jī)理研究，重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通出行鏈智能識(shí)別方法與機(jī)器學(xué)習(xí)算法，融合多源數(shù)據(jù)的重大突發(fā)事件對(duì)區(qū)域綜合交通樞紐運(yùn)行影響分析，重大突發(fā)事件下個(gè)體 - 群體出行智能預(yù)測(cè)與行為決策理論。

(2)重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡(luò)流量傳播與關(guān)鍵因素識(shí)別

重大突發(fā)事件往往伴隨著區(qū)域綜合交通的動(dòng)態(tài)管理和流量控制，導(dǎo)致區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡(luò)局部關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、關(guān)鍵路段或關(guān)鍵區(qū)域(樞紐)的交通流規(guī)律呈現(xiàn)與常態(tài)交通的顯著不同。因此，需要深入挖掘重大突發(fā)事件與區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)管控相耦合作用下的流量傳播機(jī)制，在此基礎(chǔ)上提出不同事件對(duì)區(qū)域綜合交通流量傳播影響的關(guān)鍵因素識(shí)別方法，對(duì)于理解重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通流演化復(fù)雜性、評(píng)價(jià)相關(guān)管控措施的實(shí)效性具有重要的價(jià)值和意義。

典型科學(xué)問題舉例：重大突發(fā)事件對(duì)區(qū)域綜合交通路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的影響評(píng)價(jià)與通行能力風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，考慮資源分布的重大突發(fā)事件在區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡(luò)中的傳播復(fù)雜性，重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡(luò)流量傳播模型構(gòu)建，重大突發(fā)事件對(duì)區(qū)域綜合交通影響的關(guān)鍵因素識(shí)別方法。

(3)重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通運(yùn)行狀態(tài)仿真計(jì)算與推演

重大突發(fā)事件具有隨機(jī)性強(qiáng)、破壞性大、實(shí)時(shí)性要求高等特點(diǎn)，在區(qū)域性應(yīng)急響應(yīng)過程中，難以實(shí)時(shí)量化突發(fā)事件對(duì)區(qū)域綜合交通路網(wǎng)的影響，更難通過數(shù)理解析和精確計(jì)算等方式快速掌握準(zhǔn)確的區(qū)域級(jí)綜合交通運(yùn)行現(xiàn)狀信息[10]。因此，亟須開展重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通運(yùn)行狀態(tài)的仿真計(jì)算模型研究和快速推演方法，提高區(qū)域綜合交通應(yīng)急管理能力。

典型科學(xué)問題舉例：重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通出行費(fèi)用有效估計(jì)方法，重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡(luò)能力快速計(jì)算，區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡(luò)出行流量快速加載，重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估，重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通運(yùn)行多智能體仿真計(jì)算模型，考慮重大突發(fā)事件多重極端條件、工況環(huán)境疊加下的區(qū)域綜合交通運(yùn)行情景推演方法。

(4)重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通系統(tǒng)韌性評(píng)估與智能管控

重大突發(fā)事件對(duì)區(qū)域綜合交通的運(yùn)行存在系統(tǒng)性風(fēng)險(xiǎn)，特別是極端情況下交通網(wǎng)絡(luò)的管制或破壞，將直接影響交通系統(tǒng)的通行能力和安全韌性。已有研究主要集中在事后評(píng)估，對(duì)重大突發(fā)事件下交通網(wǎng)絡(luò)韌性的研究尚不成熟，缺乏具有自主認(rèn)知和決策特征的智能管控能力，較少形成分析 - 預(yù)警 - 管控的決策閉環(huán)。特別是在區(qū)域綜合交通系統(tǒng)被嚴(yán)重?fù)p壞的背景下，如何切實(shí)有效建立重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通系統(tǒng)韌性評(píng)估模型，并基于集中式 -分布式感知模式切換的交通網(wǎng)絡(luò)可靠性分析，提出面向韌性管理的突發(fā)事件區(qū)域綜合交通智能管控方法，已經(jīng)成為韌性城市規(guī)劃和重大突發(fā)事件下提升區(qū)域綜合交通應(yīng)急管理亟須解決的問題。

典型科學(xué)問題舉例：綜合交通系統(tǒng)的韌性指標(biāo)體系，重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通韌性建模和評(píng)價(jià)方法，城市交通高效中央集中式管控條件下運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)與可靠性之間的最優(yōu)權(quán)衡，重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通系統(tǒng)的脆弱性和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，考慮韌性的區(qū)域綜合交通路網(wǎng)應(yīng)急交通組織優(yōu)化方法，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的區(qū)域綜合交通系統(tǒng)韌性調(diào)控，運(yùn)輸能力受限下多類應(yīng)急物資智能交通管控方法。

(5)重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通應(yīng)急資源配置與協(xié)同保障

重大突發(fā)事件導(dǎo)致區(qū)域爆發(fā)性的短時(shí)大量物資需求，為確保救援工作的順利進(jìn)行，需依靠地方或中央政府相關(guān)應(yīng)急指揮部門進(jìn)行統(tǒng)一的區(qū)域性應(yīng)急資源配置和調(diào)度，而交通是保證應(yīng)急資源快速運(yùn)達(dá)、遏制事件蔓延的重要前提。如何在新型環(huán)境下保障區(qū)域綜合交通運(yùn)輸資源與應(yīng)急物資的最優(yōu)匹配，對(duì)于完成需求不平衡分布下大范圍、高強(qiáng)度、強(qiáng)時(shí)效的交通運(yùn)輸任務(wù)，形成跨區(qū)域大運(yùn)量運(yùn)輸需求時(shí)空優(yōu)化配置理論和協(xié)同調(diào)度保障方法具有重要理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

典型科學(xué)問題舉例：重大突發(fā)事件下應(yīng)急資源的智慧化和精準(zhǔn)化時(shí)空優(yōu)化配置理論，全景突發(fā)事件數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下臨時(shí)性區(qū)域綜合交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，大數(shù)據(jù)和人工智能環(huán)境下區(qū)域綜合交通運(yùn)輸資源與應(yīng)急物資的匹配優(yōu)化理論，需求響應(yīng)型區(qū)域綜合交通合作、共享及一體化聯(lián)動(dòng)服務(wù)和協(xié)同調(diào)度理論，應(yīng)急物資統(tǒng)配統(tǒng)調(diào)智慧決策優(yōu)化和應(yīng)用。

4 結(jié)束語

交通運(yùn)輸系統(tǒng)是中國應(yīng)急管理和保障體系的重要組成部分，交通線就是生命線。本研究結(jié)合國家戰(zhàn)略需求和研究現(xiàn)狀，分析重大突發(fā)事件下區(qū)域綜合交通系統(tǒng)應(yīng)急保障和管理研究的重要性，通過綜合該研究領(lǐng)域的內(nèi)涵和實(shí)踐過程，從交通系統(tǒng)科學(xué)的層面，整體性、系統(tǒng)性提出五大研究方向及其相對(duì)應(yīng)的科學(xué)問題，為提高綜合交通系統(tǒng)的應(yīng)急能力提供科學(xué)依據(jù)。