基礎設施物理安全和脆弱性模型問題研究

馬鑫悅　王瀟　許雪冬　陳智豐　王興盛

摘 要 本文針對現階段我國研究基礎設施的物理安全與脆弱性問題，旨在找出基礎設施各脆弱點以完善基礎設施建設。本文針對性的選取鐵路網作為研究對象研究其脆弱性以反映整體基礎設施的物理安全問題，分析基礎設施脆弱性驅動因子，并提出了基于HOP模型的鐵路網這一針對性的基礎設施脆弱性評估的定性與定量研究，最后針對某一基礎設施實例深入研究得出具體結論。

關鍵詞 基礎設施;物理安全;脆弱性

中圖分類號： TU85? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.02.038

0 引言

基礎設施是指用來保證國家或地區社會經濟活動正常進行的公共服務系統，也是為社會與居民的生產生活提供公共服務的工程設施，同時也是社會賴以生存發展的一般物質條件。基礎設施是加速農村推進城市的根本保證，同時也是實現國家各種方面效益的基本設施，對發展國家經濟有著至關重要的作用。

1基于HOP模型的鐵路網脆弱性評估研究

1.1 HOP模型分析流程

HOP模型主要從地理環境與社會結構兩方面分析所有潛在致災因子。本章將把鐵路網脆弱點分為地理環境造成的脆弱點與社會結構引起的脆弱點，也就是物理脆弱性與社會脆弱性。再把兩方面總結起來定性定量結合綜合分析所選取的基礎設施的綜合脆弱性。

1.2 計算方法

在取得鐵路網脆弱性因子打分標準之后，采用AHP層次分析法進行脆弱性因子權重計算，再結合各個因子的打分進行鐵路網整體脆弱性分數計算，對比鐵路網脆弱性水平表得出實際脆弱程度。

步驟1：計算某鐵路網各脆弱性因子權重。

Ⅰ建立層次結構模型：

一般分為三層，最上面為目標層，最下面為方案層，中間是準則層或指標層。

Ⅱ構造成對比較矩陣

Ⅲ層次單排序及一致性檢驗：

一致性檢驗：一致性比率CR=≤0.1時，則不一致程度在可接受范圍之內，可用其歸一化特征向量作為權向量。

步驟2：參照鐵路網實際情況對各個因子進行打分。

步驟3：計算出整體鐵路網脆弱性數值并得出結論。

2 基礎設施脆弱性實例研究

本文選取天津站鐵路網這一基礎設施作為研究對象。研究把物理脆弱性分為內部脆弱性與外部脆弱性，選取設備設施可靠性、設備設施功能關聯性與設備設施運行狀態這三個脆弱點來研究天津站鐵路網的內部脆弱性，同時把環境因素、工作人員工作情況、乘客情況與設備設施管理水平作為評估天津站鐵路網外部脆弱性的因素。

本研究選取性別、年齡、人口密度、殘疾人數、文化程度、犯罪率等脆弱點進行社會脆弱性研究。

對鐵路網建立層次結構，把鐵路網脆弱性指標分為目標層、準則層Ⅰ、準則層Ⅱ和指標層，并通過圖2來表示。

根據層次分析法綜合計算，根據準則層和指標層兩層的各項指標，可以計算出綜合權重，并將各個指標進行排序如表1。

根據本文脆弱性評價的研究對象，結合各項指標的暴露度、敏感度、適應度的評價標準，參考《鐵路安全管理條路》中對風險等級的劃分對比可得，天津站鐵路網脆弱性很小屬于可以接受但仍需改進脆弱性水平行列，通過權重計算得出設備設施是否可靠對鐵路網的安全起著至關重要的作用，且設備設施運行狀態、環境因素及環境內人員的犯罪率等因素也不可小覷，鐵路網內首先應著重加強以上幾點的安全性能，再逐步改善所有脆弱點的脆弱性因素。天津站鐵路網內在設備設施水平及管理方面工作較為嚴格，但是缺少對人員的控制與統計安排能力。總體來說，天津站鐵路網的安全性仍舊較高。

3 結論

基于HOP模型分析基礎設施脆弱性在現今得到越來越多的應用。本研究針對的天津鐵路網，發現天津鐵路由于工作人員工作情況與乘客人員情況導致的物理脆弱性較大，在自然災害發生時，所有人員應急能力較差容易導致危險事故發生。鐵路人員暴露程度極大，老齡人、幼兒與殘疾人數并不在意少數，在災害發生時需要給予其特殊的幫助。針對天津站的具體研究并不能完全反應所有鐵路網脆弱性研究情況，但天津站仍屬于國家重要交通樞紐之一，仍具有一定的代表性。

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