摘要：城市軌道交通突發事件給系統運營和居民出行帶來不利影響。為了分析導致突發事件的關鍵風險因素和突發事件給運營造成的滯后時間長度，本文提出基于復雜網絡的有向權重動態風險模型。為了分析模型的拓撲特性，首先引入動態風險模態的概念，將每一時刻突發事件的風險因素、滯后時間長度和事件等級有機組合為動態風險模態，以從不同角度整體反映這一時刻城市軌道交通系統的風險狀態。其次，提出相關性-時間敏感系數，分析在一定的滯后時間區間內，前序風險因素與后序事件等級的顯著關系，進而表征不同風險模態的相關性。最后，將動態風險模態及其演化過程映射為基于復雜網絡的動態風險模型，根據復雜網絡模型的特性進行節點強度分析，提取動態風險模態的關鍵信息，用以指導軌道交通風險管理工作。

　　關鍵詞：城市交通；系統動態風險；復雜網絡；風險模態；風險演化

　　0引言

　　近年來，城市軌道交通的快速發展極大地滿足了城市化的發展需求，成為解決城市交通擁堵的有效方案。但是伴隨大規模路網的興建，城市軌道交通的運營與管理安全問題也逐漸顯現。

　　模糊理論[1]和層次分析法（AHP）[2]被廣泛應用于城市軌道交通系統靜態風險評價。Fang等[3]將多層決策樹與模糊分析的思路結合起來提升軌道交通的運營安全，通過克服數據主觀性和變量獨立性的不足，確定影響軌道交通突發事件的風險因素。周雯等[4]采用層次分析法和灰色系統理論分別開展了風險指標的層次分析和權重計算，并融合兩者的計算結果，綜合評價確定了風險水平。以上的風險分析方法能在一定程度上得到評價結果，但都局限于對過去某一時刻的風險評價，不能很好地反映風險的動態特征。

　　1數據分析

　　本文的基礎數據來源于2017年北京市軌道交通路網數據，包括軌道交通每日的列車運行信息、客流信息、滿載率信息以及突發事件信息等。其中，突發事件以北京市軌道交通路網數據提供的影響行車情況的事件作為分析對象，突發事件的延誤信息以1min為單位進行記錄，將每日“5min及以上延誤事件”發生的次數作為風險等級劃分標準。

　　突發事件所關聯的風險因素主要來源于北京市軌道交通路網數據所包含的影響行車情況的因素，包括路網客運量、實際開行列數、開行方案兌現率等25個指標，這些指標涵蓋了“人員、設備、管理”等故障因素；從外部環境數據中選取軌道交通股票金額、重大活動及節假日和天氣這3個指標，從這28個指標入手對軌道交通風險狀況進行分析，具體指標如表1所示。

　　2模型構建

　　2.1復雜網絡

　　與傳統的圖模型類似，復雜網絡主要包含節點和邊（弧）兩種要素，按照預設或觀測的結構將節點和邊組合成復雜網絡的對應關系，其數學表達式為GtVtEtft()((),(),())?(1)式中：Gt()為t時刻的網絡圖；Vt()為t時刻網絡中的節點集合；Et()為t時刻網絡中的邊集合；ft()為t時刻網絡中節點與邊的映射關系。度及度分布是復雜網絡的基礎概念。在網絡中，度是指與某一節點相鄰節點的數量，即與某一節點直接相連的邊的數量。作為分析網絡中不同節點重要性的基本依據，通常關注網絡中度值最大的節點，通過分析少量樣本特性推知整個網絡的規律。

　　2.2動態風險

　　動態風險為風險因素與結果隨著時間變化使得動態風險模態發生變化的過程。為了能夠較好地銜接風險因素與結果狀態，本文引入“因素對可能結果的影響狀態”指標進行過渡。風險模態定義為系統在每一時間點上3種狀態信息的邏輯組合，即風險因素狀態F，因素對可能結果影響狀態I和可能事件等級C三者的組合，也反映了風險的形成機理。其中，F取28個風險因素指標的數值，I為滯后時間長度，C為“5min及以上延誤事件”發生的次數。風險模態的結構如圖1所示。

　　3模型應用及分析

　　根據D?7和max5L?，總計365個數據點的每個指標時間序列，通過雙時間窗處理后，形成359個主時間窗片段，對應于DWRN模型中359個動態風險模態。經過統計分析，DWRN模型包含的不同動態風險模態為140種，即對應于模型中的140個不同的節點。

　　4.結論

　　本文基于復雜網絡的動態風險建模方法，對城市軌道交通系統進行動態風險分析。模型融合關鍵風險因素、風險因素對結果的影響、事件等級3個風險管控要素，通過定義動態風險模態，采用相關性-時間敏感系數指標分析風險因素與結果等級的顯著性，進而得到動態風險模態三要素的關系。通過將風險模態定義為節點，將風險模態轉化定義為有向邊，在動態風險系統與復雜網絡之間構建起有效的映射關系。

　　對案例結果分析可知，部分節點強度大的動態風險模態在整個動態風險系統的演化過程中起到了主導作用，顯示出網絡模型能夠較好地反映動態風險系統的演化特性。在整個動態風險系統中，具有3級動態風險模態的關鍵風險因素為“正點率”“天氣”，平均滯后時間長度為2.71d；具有2級動態風險模態的關鍵風險因素為“實際開行列數”“重大活動及節假日”，平均滯后時間長度為2.9d。因而在日常城市軌道交通系統運營過程中，管理人員應重點關注這4個關鍵風險因素，并在滯后時間長度內采取必要措施。

　　參考文獻

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　　范博松，邵春福*