基于系統論的城市應急管理大類專業教學研究

摘 要：該文應用系統工程方法論，一是對應急管理各環節進行內涵解釋，剖析城市應急普適性技術，對城市主要場景安全管控要點進行梳理和闡釋；二是以軌道交通運營與應急課程為例，提出采用多映射組合、多維度融合、多主線貫通的技術思路，在現象層面對城市軌道交通安全與應急各環節與模塊關聯關系及相互制約影響進行歸納和剖析，在管理層面對城市軌道交通安全管控和應急處置的條件、環境進行提煉并解釋，利用思維導圖、人機工程學、系統動力學等對軌道交通運營與應急課程知識進行圖示化、結構化、層次化的知識庫、圖譜構建，以使得該類課程更符合我國未來現代化大城市及城市群協同應急要求。

關鍵詞：系統工程；城市應急；系統辨識；教學體系設計；軌道交通

中圖分類號：G642 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2024）21-0120-05

Abstract： In this paper， system engineering methodology is applied. First， the connotation of each link of emergency management is explained， the universal technology of urban emergency is analyzed， and the key points of security control in major urban scenes are sorted out and explained. Second， taking the Operation and Emergency Response of Rail Transit as an example， this paper proposes the technical ideas of multi-mapping combination， multi-dimensional integration and multi-mainline connection， and summarizes and analyzes the correlation and mutual constraints of various links and modules of urban rail transit safety and emergency response at the phenomenon level. Extract and explain the conditions and environment of urban rail transit safety control and emergency response at the management level， and use mind mapping， ergonomics， system dynamics， etc.， to graphically， structurally and hierarchically build knowledge base and map of Operation and Emergency of Rail Transit course knowledge. In order to make such courses more in line with China's future modern big cities and urban agglomerations coordination emergency requirements.

Keywords： system engineering; urban emergency; system analysis; instructional system design; rail traffic

我國現階段城市（群）、都市圈在空間形態和物理層面快速演變和建設的同時，安全城市、韌性城市、智慧城市及宜居城市等一系列理念也在逐步深化，并在規劃、設計、建設、運營到應急等一系列城市管理實踐工作中得到不同程度的應用。無論環境形勢與發展規劃如何變化調整，保障大規模人員安全、城市正常運轉始終是城市安全與應急實踐工作與教育教學的最核心要義。提升新形勢、新階段城市尤其是大城市安全防控管理綜合水平，既是我國現代化治理能力提升面對的挑戰，也是城市安全與技術、城市管理等應急大類專業建設與人才培養中的重大課題。

一 城市（群）系統性剖析及其教育教學概況

（一） 城市（群）系統性特征剖析

從系統構成來看，依托現代化交通運輸系統及信息網絡等基礎承載網組成的城市或城市群[1]系統可依據層級與性質不同劃分為準靜態物理網絡、環境網絡，動態的物流及人群流動網絡、信息流網絡。城市、城市群及都市圈都是典型的“物理+事理+人理”的復雜巨系統，城市或城市群的集聚、擴散、輻射和協作是復合巨系統各子系統的體系對抗在微觀、中觀及宏觀各個層面的現象表征，即承載層、活動層、戰略層及附著其上的網絡流[2]交互作用，最為形象化的就是連接城市（群）各區域的交通網絡[3]。城市（群）是應急管理中最為特殊和復雜的場景，涉及自然環境、建筑結構、生產生活和社會關系方方面面，自然災害或生產事故的復合鏈生、強關聯性等特點突出，正因為城市（群）具有顯著的系統性，在多類型災害與事故呈現多發頻發的態勢下，“環境+災害+事故+產業+人群”等多要素在城市（群）范圍內耦合所產生的損失、影響及其演化往往超出人的認知，也超出目前應急管理體制、機制、預案所涵蓋的邊界范圍。

從系統工程的角度認識，城市人口最密集、生活最豐富、產業最多樣、關系最復雜、變化最多端、演變最劇烈和預測最困難，防災減災救災、應急管理需要考慮得要素多，約束條件多。從國家政策層面看，2018年，自然資源部、應急管理部的組建，標志著國家層面將以更高標準進行資源統籌及現代化應急能力建設。城市將是國家現代化治理能力提升、城市（群）國家戰略實施、自然資源管理及應急管理這一宏觀概念試點的集中承載地。城市及城市群協同發展，建設高水平社會主義現代化城市目標真正落地，在本質上來看，就是區域資源如何能在更高層次和更高水平上組合和發揮功能這一問題。

（二） 城市應急管理相關領域教學概況

我國應急類高等教育發展具有鮮明的時代特色，近年來專業建設時段比較集中、速度較快。從專業特點和人才培養需求來看，應急大類課程特別是城市應急類課程需要具備跨學科領域、多技術環節、強業務應用的特點，并以此為原則設計教學體系與具體內容。

城市安全管控與應急管理涉及專業面多、難度大，單一學科和技術難以應對。與此相對應，在城市安全和城市管理與應急管理類的教學設計與課程安排上也要充分體現多學科交叉、復合場景導向、系統化教學的理念。對此，《“十四五”國家安全生產規劃》[4]中對于城市安全行業在筑牢安全風險防控屏障、統籌安全生產支撐保障方面加快專業人才培養、實行“安全生產教育實訓工程”有極為明確具體的要求。正因為城市安全與應急管理涉及的內容較多，城市管理、城市安全與技術等專業在教育教學目標理念、培養方案設計等方面吸收、借鑒相關或類似專業包括地理信息與空間科學[5-6]、地下空間工程與采礦工程[7-8]及交通工程[9]內容比較常見，或者各個學校根據自身情況有目標地直接選擇多個專業課程進行組合形成本專業的課程體系也比較普遍。考慮到城市安全與應急管理多學科并用的特點，從跨學科交叉、理論教學與實踐教學融合特別是新工科理念[10-11]出現后，在專業的體系化建設方面也進行了有成效的探索[12-13]。

二 城市應急管理技術環節內涵解析

（一） 城市應急管理技術環節

從系統工程的角度認識，城市應急管理屬于實施層面內容，即控制與決策。在系統控制之前，需要進行系統辨識、系統預測，在之后需要進行系統評估。這幾個技術環節層層遞進，是一個典型的多層控制結構，如圖1所示。

（二） 城市應急管理技術內涵

1 系統辨識：城市自然災害體系辨識與公共安全系統組成辨識

城市自地下到地上多層級空間的全方位剖析，辨識城市災害類型與構成，理清并構建城市系統安全結構。城市系統辨識中，還包括城市系統分析，即城市自然災害與公共安全系統關聯機理分析，包括影響城市安全的基礎靜態網絡（市政、交通、社區等）及動態網絡（人、車、信息、電、水和氣象等）運行機理及相互耦合形成的深層次關聯機理，城市自然災害與公共安全系統多層次運行與演化規律，復合系統風險躍遷和突變機理，能提煉和歸納城市系統安全保障特點與要求。

2 系統預測：城市多場景自然災害與公共安全影響仿真、模擬與預測

結合城市基礎信息，模擬惡劣天氣、地震、水害等自然災害，以及高密度人群、重大活動等場景下，預測風險災害的影響、蔓延、演化，能實時監測與預測城市災害風險與公共安全綜合指數變化。

3 系統控制：城市災害防治與應急響應決策支持關鍵技術

以城市系統運行機理為理論基礎，以大系統協同關系分析為主線，以系統控制論、圖論、最優控制為技術手段，能對城市系統安全進行動態評估與預警，對應急資源進行配置。

4 系統評估：城市安全保障與應急處置效果評估

城市安全保障與應急處置均需要有相應的資源、人力、資金投入，從效果評估與迭代優化的角度，需要對各項風險監測、預警預測及應急處突活動的具體效果進行多方位評估，包括科學性合理性評估、投入產出評估與效益評估。

以上各階段涉及的理論、技術、管理要素，既是城市應急管理實際工作的要點，也是教學核心內容。

三 軌道交通運營與應急教學與課程設計

軌道交通是城市運轉的基礎骨干網，對城市高效運行、常態安全具有極為重要的作用，同樣也是城市應急教育教學的重點。華北科技學院作為應急管理部直屬高校，目前正在與防災科技學院進行應急管理大學籌建工作，以“立足應急，面向應急，服務應急”為基本辦學和育人理念，有條件也有責任先行研究，率先垂范，理解好軌道交通的系統特點，建設好軌道交通運營與應急相關的課程體系，建立一整套適合我國城市特點，特別是智慧城市框架下的軌道交通科學管理體系，實戰型人才的課程體系和培養體系，為全國城市軌道交通科學化應急管理、調度指揮樹立標桿，對于城市應急類專業建設有極為顯著的示范效應。

（一） 軌道交通運營與應急的特點與難點

公眾對城市軌道交通安全、準點、高效的基本認識來源于鐵路系統即大鐵，但是兩者確實存在顯著區別。鐵路基本上是開放空間作業，而城市軌道交通則是以地下空間為主的生產作業，兩者在規劃、設計、建設、運營和應急處突各環節差異巨大。軌道交通運輸能力與安全運行水平不僅取決于先天的自然、物理、環境條件，更取決于規劃、建設、運營、應急各環節的科學性和系統性，這是直接關系到一個城市乃至區域軌道交通能否以可控成本并最大限度發揮其價值的關鍵，更是關系到成千上百萬乘客安全高質量出行和疏散應急救援的核心。

城市地下空間普遍具有結構復雜和位置特殊的特點，易導致各類衍生及次生事故發生，塌陷、涌水、火災和大客流擁擠踩踏風險隱患問題突出，防控治管救各環節的難度大。另外，相比于城市地下生命線、地下綜合管廊等，軌道交通最特殊之處在于運營期間聚集了成千上萬的在網乘客，一旦發生突發事件，極易造成群體性事故。如1995年東京地鐵沙林毒氣事件，2003年韓國大邱地鐵縱火案，2022年鄭州地鐵水災事故，2011年北京地鐵四號線電梯事故及2023年底北京地鐵昌平線事故，這些事故都帶來極大的經濟損失，產生了非常負面的社會影響。從建設韌性城市、平安城市的要求出發，提高城市地下空間特別是軌道交通風險管控與應急管理水平，構建適合城市軌道交通特點與需求的安全防范與應急教育體系具有極為重大的意義。

（二） 城市軌道交通應急管理核心內容

城市軌道交通是百年工程，這里既是指軌道交通從勘察、規劃、設計和施工到運營的全周期時間長，也是指軌道交通工程質量、運營安全水平要求高。規、建、運、應各環節環環相扣，需要各環節的從業者、參與者具有相對完整、系統、全局的知識體系，即關于軌道交通的通識知識。從鄭州地鐵隧道水災、北京動物園站電梯逆轉及國外典型軌道交通事故案例來分析，面對成百上千上萬的乘客，如何有效防控風險，建設安全、韌性的軌道交通，這是一個重大課題。

1 軌道交通應急管理的環節系統性

建立現代化軌道交通全過程全鏈條風險辨識系統是歷史必然要求。以時經事緯的方式剖析，軌道交通所呈現的問題是規劃、建設、運營各階段和各設備設施系統本身的固有缺陷及相互影響下所產生的新生矛盾的集中體現，是決定軌道交通路網運營安全狀況和安全水平的根本性保證。

2 軌道交通應急管理的對象系統性

軌道在提供安全、經濟、可靠的運輸服務以保證大規模通行需求并維護城市穩定的日常生產生活層面發揮著不可替代的作用，建立健全軌道交通風險辨識系統工程體系，打造涵蓋規劃設計者、建設運營者、乘客出行服務等各類人群關于軌道交通通識認知的基礎，是保持城市軌道交通韌性的必然要求。

3 軌道交通應急管理的實施系統性

軌道交通行業管理面臨的壓力和挑戰日益增加。在目前高頻突發事件環境下，如何在運營者、大規模乘客群之間建立有效的溝通平臺，取決于各類參與者對軌道交通的風險和應急處置有一個共識，特別是在信息化大背景下實現多運營主體、多類型乘客信息互操作、共享、快速協同聯動，實現大規模客流有序引導、避免集聚，是城市軌道應急調度指揮的核心技術。

（三） 城市軌道交通應急管理教學存在的問題及解決途徑

從系統工程的角度分析，軌道交通線路層面是一個包括行車組織到客運服務質量的多維對象，節點層面集中反映了客流和設備設施、土建結構之間的匹配所產生的擁擠風險，其本質是客流在時間軸和空間軸上所呈現的形態，這是關系到乘客安全出行的關鍵點。

軌道交通路網不僅僅是線路的簡單物理集合，更是多體系對抗的復雜系統；線路間存在顯著制約與干擾，風險轉移、擴散、升級呈現出多樣形態，一方面，單線的風險在路網環境下極易擴大和升級，另一方面，本線的風險可能來自于其他線路，這是關系到乘客高質量出行的關鍵點。

軌道交通是一個空間網絡和行車網絡共同組合的復合系統。車按線走，人跨線走。如何由一處運營安全問題擴展，界定各階段的影響程度；如何對不同線路的運營安全狀況進行標準化比較，這是關系到城市整體運轉效率的關鍵點。

城市軌道交通路網又包含若干不同體量和規模的線路單元，如何考慮軸域各線路特征、客運負荷諸多因素，實現相對公平、合理的網絡流誘導域控制，這是關系到乘客出行成本和城市基礎交通保障體系高效運轉的關鍵點。

地鐵規劃、建設、運營各階段均需要大批專業技術、管理人才和培訓人才。特別是既具備理論基礎（傳統工科基礎理論），又具備實戰能力的復合型人才，尤為缺乏。在軌道交通運營與應急領域，2023年，教育部專門針對城市軌道交通專業化人才培養問題，提出以產教融合的途徑，打造一批符合軌道交通產業轉型升級要求的新專業、新課程、新教材[14]，專業建設和教育教學的思路和方向都比較明確。

從系統論出發，除軌道交通本身技術原因外，規劃設計缺陷，公眾包括運營者對于軌道交通設備使用、應急疏散方面的認識誤區，都是導致軌道交通事故頻發的致因，涵蓋多環節、面向多對象的成體系的軌道交通基礎知識教育教學至關重要。在教育教學設計及課程設置上，需要圍繞軌道交通規劃、建設、運營、客運組織和應急各環節開展基礎共識、專業知識、安全防護、應急處突技術要點普及方法研究和體系構建，建立涵蓋規劃設計者、建設運營者、乘客等各類人群關于軌道交通各環節的通識認知基礎，打破由于思維慣性、專業局限及認知差異產生的知識盲點和壁壘，具體內容如下。

第一，梳理軌道交通前期勘察、規劃、設計環節的技術要點，結合地理、水文、地質、地形地貌、歷史及城市發展，對“地下城市”的產生、形態、形式進行全方位、條理化說明，特別是對目前技術規范的來源、原則及關鍵參數的制定進行根源性解釋，從源頭消除認知誤差。特別針對工程師和設計者，通過專業教學，建立規劃設計和運營應急全方位知識體系，樹立安全出行服務的結果導向思維觀念。

第二，在軌道交通運營和客運組織的教學設計方面，對車、工、電、軌、輛、信和通各技術系統，以及人、機、料、法和環各管控要素進行系統性說明，并在此基礎上進行多映射組合，借助思維導圖、人機工程學、系統動力學等對軌道交通體系知識進行圖示化、結構化、層次化設計。

第三，在軌道交通安全防控、文明出行、應急處突的教育教學方面，突出以人為本，安全第一、預防為主的基本理念，以安全、文明、高效出行為目標，對軌道交通應急概念進行擴充，從管、防、治、控和救各環節總結提煉乘客全過程、全鏈條軌道交通出行中涉及的一般要求、規則、做法，借助國內外典型的安全事件進行講解，包括地下空間突發大量涌水與內澇、火災消防、隧道排煙通風、突發大客流防控、區間迫停與救援、緊急避難疏散、關鍵節點盲區監測與聯動預警、重要構造物病害監測、密集區客運組織及門區沖突區避免風險等場景，通過“理論+實踐”教學培養學生的綜合能力。

（四） 軌道交通運營與應急教學與課程體系設計

城市軌道交通突發事件是表征，根源在于規劃、建設、運營各個階段的各種隱患、缺陷及管理失當等多種要素疊加導致的系統失控。規劃、建設、運營及應急是一個系統性整體，要做好城市軌道交通突發事件的風險辨識、指揮管控，提升智慧化水平和能力，就必須從以下幾個方面著手建立系統性技術和管理體系。

1 軌道交通系統性通識基礎知識庫建立

圍繞軌道交通規劃、建設、運營、客運組織和應急各環節開展基礎共識、專業知識、安全防護和應急處突技術要點教育教學方法研究和體系構建，建立涵蓋規劃設計者、建設運營者、乘客等各類人群關于軌道交通各環節的通識基礎知識庫。

2 軌道交通規、建、運、應系統風險辨識體系建立

融合多學科理論知識，整體梳理軌道交通勘察、規劃、設計、建設、運營和應急各環節技術要點，從系統科學、系統工程高度對城市安全風險及相互關聯關系進行總結提煉。

在通識基礎知識庫建立的基礎上，搜集大量國內外城市軌道交通各類事件案例，深入剖析事件根源，從本源著手，對第一類風險源、第二類風險源及其之間的耦合關系進行系統性分析，構建軌道交通各系統、各參與方的關聯關系圖譜，應用系統動力學詮釋軌道交通事件產生的原因、演變的脈絡、應急救援處置的要點。在此基礎上，編制“軌道交通規、建、運、應、系統安全知識體系”。

3 面向實戰的軌道交通應急實踐教學與課程建設

采用多映射組合、多維度融合、多主線貫通的技術思路，在技術層面對城市主要場景安全管控要點進行梳理和闡釋，在現象層面對城市安全關聯關系及相互制約影響進行歸納和剖析，在管理層面對城市安全管控和應急處置的條件、環境進行提煉并解釋，利用思維導圖、人機工程學、系統動力學等對城市安全管控與應急體系知識進行圖示化、結構化、層次化的知識庫、圖譜構建。

四 結束語

城市（群）發展國家戰略的落地與持續深化，新時代與新形勢下城市建設的高標準定位，國家治理能力現代化整體提升的目標，都對未來城市應急管理大類人才培養提出了更為系統和明確的要求。以軌道交通為對象，通過充分的系統特征辨識，設計適應我國城市特點的教育教學及人才培養框架體系，將傳統的軌道交通相關課程上下游打通，實現規、建、運、應一體化教學，也為城市管理等相關專業的建設提供了借鑒思路。

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