基础设施物理安全和脆弱性模型问题研究

马鑫悦　王潇　许雪冬　陈智丰　王兴盛

摘 要 本文针对现阶段我国研究基础设施的物理安全与脆弱性问题，旨在找出基础设施各脆弱点以完善基础设施建设。本文针对性的选取铁路网作为研究对象研究其脆弱性以反映整体基础设施的物理安全问题，分析基础设施脆弱性驱动因子，并提出了基于HOP模型的铁路网这一针对性的基础设施脆弱性评估的定性与定量研究，最后针对某一基础设施实例深入研究得出具体结论。

关键词 基础设施;物理安全;脆弱性

中图分类号： TU85                      文献标识码： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.02.038

0 引言

基础设施是指用来保证国家或地区社会经济活动正常进行的公共服务系统，也是为社会与居民的生产生活提供公共服务的工程设施，同时也是社会赖以生存发展的一般物质条件。基础设施是加速农村推进城市的根本保证，同时也是实现国家各种方面效益的基本设施，对发展国家经济有着至关重要的作用。

1基于HOP模型的铁路网脆弱性评估研究

1.1 HOP模型分析流程

HOP模型主要从地理环境与社会结构两方面分析所有潜在致灾因子。本章将把铁路网脆弱点分为地理环境造成的脆弱点与社会结构引起的脆弱点，也就是物理脆弱性与社会脆弱性。再把两方面总结起来定性定量结合综合分析所选取的基础设施的综合脆弱性。

1.2 计算方法

在取得铁路网脆弱性因子打分标准之后，采用AHP层次分析法进行脆弱性因子权重计算，再结合各个因子的打分进行铁路网整体脆弱性分数计算，对比铁路网脆弱性水平表得出实际脆弱程度。

步骤1：计算某铁路网各脆弱性因子权重。

Ⅰ建立层次结构模型：

一般分为三层，最上面为目标层，最下面为方案层，中间是准则层或指标层。

Ⅱ构造成对比较矩阵

Ⅲ层次单排序及一致性检验：

一致性检验：一致性比率CR=≤0.1时，则不一致程度在可接受范围之内，可用其归一化特征向量作为权向量。

步骤2：参照铁路网实际情况对各个因子进行打分。

步骤3：计算出整体铁路网脆弱性数值并得出结论。

2 基础设施脆弱性实例研究

本文选取天津站铁路网这一基础设施作为研究对象。研究把物理脆弱性分为内部脆弱性与外部脆弱性，选取设备设施可靠性、设备设施功能关联性与设备设施运行状态这三个脆弱点来研究天津站铁路网的内部脆弱性，同时把环境因素、工作人员工作情况、乘客情况与设备设施管理水平作为评估天津站铁路网外部脆弱性的因素。

本研究选取性别、年龄、人口密度、残疾人数、文化程度、犯罪率等脆弱点进行社会脆弱性研究。

对铁路网建立层次结构，把铁路网脆弱性指标分为目标层、准则层Ⅰ、准则层Ⅱ和指标层，并通过图2来表示。

根据层次分析法综合计算，根据准则层和指标层两层的各项指标，可以计算出综合权重，并将各个指标进行排序如表1。

根据本文脆弱性评价的研究对象，结合各项指标的暴露度、敏感度、适应度的评价标准，参考《铁路安全管理条路》中对风险等级的划分对比可得，天津站铁路网脆弱性很小属于可以接受但仍需改进脆弱性水平行列，通过权重计算得出设备设施是否可靠对铁路网的安全起着至关重要的作用，且设备设施运行状态、环境因素及环境内人员的犯罪率等因素也不可小觑，铁路网内首先应着重加强以上几点的安全性能，再逐步改善所有脆弱点的脆弱性因素。天津站铁路网内在设备设施水平及管理方面工作较为严格，但是缺少对人员的控制与统计安排能力。总体来说，天津站铁路网的安全性仍旧较高。

3 结论

基于HOP模型分析基础设施脆弱性在现今得到越来越多的应用。本研究针对的天津铁路网，发现天津铁路由于工作人员工作情况与乘客人员情况导致的物理脆弱性较大，在自然灾害发生时，所有人员应急能力较差容易导致危险事故发生。铁路人员暴露程度极大，老龄人、幼儿与残疾人数并不在意少数，在灾害发生时需要给予其特殊的帮助。针对天津站的具体研究并不能完全反应所有铁路网脆弱性研究情况，但天津站仍属于国家重要交通枢纽之一，仍具有一定的代表性。

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