基于DEMATEL-AHD...地铁系统脆弱性影响因素分析_杨可.pdf

水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 6 期Water Resources and Hydropower Engineering Vol.54 No.6杨可,黄国忠,张磊,等.基于 DEMATEL-AHDT 的暴雨条件下地铁系统脆弱性影响因素分析J.水利水电技术(中英文),2023,54(6):22-33.YANG Ke,HUANG Guozhong,ZHANG Lei,et al.Analysis of influencing factors of subway system vulnerability under rainstorm conditions based on DEMATEL-AHDTJ.Water Resources and Hydropower Engineering,2023,54(6):22-33.基于 DEMATEL-AHDT 的暴雨条件下地铁系统脆弱性影响因素分析杨 可1,2,黄国忠1,2,张 磊1,2,宋 哲3,李浩轩1,2,高学鸿1,2(1.北京科技大学 土木与资源工程学院,北京 100085;2.北京科技大学 大安全科学研究院,北京 100085;3.中国铁道科学研究院 研究生部,北京 100081)收稿日期:2022-11-15;修回日期:2023-01-04;录用日期:2023-01-05;网络出版日期:2023-01-20基金项目:中国铁道科学研究院集团有限公司科研课题(2021YJ204);中央高校基本科研业务费专项资金资助(FRF-IDRY-21-016)作者简介:杨 可(1997),男,硕士研究生,主要从事地铁风险评价。E-mail:g20208100 通信作者:高学鸿(1990),男,副教授,硕士研究生导师,博士,主要从事应急管理、产品安全、灾害响应和人工智能研究。E-mail:gaoxh2020 Editorial Department of Water Resources and Hydropower Engineering.This is an open access article under the CC BY-NC-ND license.摘 要:【目的】城市地铁运营安全是城市公共安全的一个重要方面,鉴于近期城市地铁系统频繁出现暴雨倒灌的紧急灾害事件,极其有必要针对暴雨条件下城市地铁系统脆弱性的影响因素进行分析。为了提高地铁系统正常运营的安全性,明确地铁系统脆弱性的形成机制,【方法】首次确立了暴雨条件下城市地铁系统脆弱性关键影响因素指标体系,包括 4 个一级指标和 12 个二级指标,运用实验室综合决策法和对抗哈斯图技术(DEMATEL-AHDT)方法对暴雨条件下城市地铁系统脆弱性的影响因素进行重要性排序;其中重点探索了弦的最大值归一化、偏序规则和不同距离对影响因素重要性排序结果造成的影响。在开展专家调查问卷的基础上,得到了相应的多级阶梯对抗拓扑图和各影响因素权重环形图,并将各影响因素映射到风险传递四阶段中。【结果】结果显示:处于 L0阶梯上属于帕累托最优的影响因素分别为 I1、C2、C3,其对应的权重分别为 0.094、0.104 8、0.089 4。【结论】结果表明:暴雨等级、应急救灾处置和应急恢复能力是影响地铁系统脆弱性最直接的因素,且各影响因素在风险传递四阶段中存在着相互耦合的关系。研究成果为城市地铁系统在应对暴雨灾害场景下的应急防涝策略提供新思路。关键词:地铁系统脆弱性;决策实验室法;对抗哈斯图技术;偏序;影响因素;降雨;应急防涝;极端天气DOI:10.13928/ki.wrahe.2023.06.003开放科学(资源服务)标志码(OSID):中图分类号:X915.5文献标志码:A文章编号:1000-0860(2023)06-0022-12Analysis of influencing factors of subway system vulnerability under rainstorm conditions based on DEMATEL-AHDTYANG Ke1,2,HUANG Guozhong1,2,ZHANG Lei1,2,SONG Zhe3,LI Haoxuan1,2,GAO Xuehong1,2(1.School of Civil and Resource Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100085,China;2.Research Institute of Macro-Safety Science,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100085,China;3.Postgraduate 22杨 可,等/基于 DEMATEL-AHDT 的暴雨条件下地铁系统脆弱性影响因素分析水利水电技术(中英文)第 54 卷 2023 年第 6 期Department,China Academy of Railway Sciences,Beijing 100081,China)Abstract:Objective The operation safety of urban subway is an important aspect of urban public safety.In view of the fre-quent occurrence of rainstorm backward emergency disaster events in urban subway system recently,it is extremely necessary to analyze the influencing factors of vulnerability of urban subway system under rainstorm conditions.In order to improve the safety of the normal operation of the subway system and clarify the formation mechanism of the vulnerability of urban metro system,Methods the index system of key factors influencing the vulnerability of urban metro system under rainstorm conditions is estab-lished for the first time,including 4 first-level indicators and 12 second-level indicators.The importance ranking of the factors influencing the vulnerability of urban metro system under rainstorm conditions is conducted by using laboratory comprehensive decision method and DEMATEL-AHDT method.The influence of string maximum normalization,partial order rule and different distance on the importance ranking result of influencing factors is emphatically explored.On the basis of the expert questionnaire,the corresponding multi-level antagonistic topology diagram and the weight ring diagram of each influencing factor are obtained,and each influencing factor is mapped to the four stages of risk transmission.Results The result show that the influencing fac-tors belonging to Pareto optimality on L0 ladder are I1,C2 and C3,and their corresponding weights are 0.094,0.104 8 and 0.089 4,respectively.Conclusion The result show that rainstorm level,emergency relief disposal and emergency recovery ability are the most direct factors affecting the vulnerability of subway system,and there is a mutual coupling relationship between the influencing factors in the four stages of risk transmission.The research result provide a new idea for the emergency waterlog-ging prevention strategy of urban subway system under the scenario of rainstorm disaster.Keywords:subway system vulnerability;DEMATEL;AHDT;partial order;influencing factors;rainfall;emergency waterlog-ging prevention;extreme weather0 0 引引 言言 我国是一个地铁大国1,截止至 2021 年底,中国地铁运营线路长度达到了 7 253.73 km。由于近年来极端天气频繁出现,地铁系统在暴雨条件下受到了极大的冲击,尤其在应急响应过程中逐步显现出地铁系统的脆弱性2。主要原因是地铁的交通地理位置具有特殊性,在暴雨导致洪涝的情景下,人员易产生恐慌情绪,地铁设备易遭受侵袭,对应急系统能否及时做出高效响应提出新的考验。尽管地铁洪涝灾害发生的几率相对较低,但具有危害性高、影响程度广与效应扩散迅速的特点3。例如,2021 年 7 月 20 日郑州地铁发生严重的暴雨洪涝灾害,导致了 14 人死亡的惨痛教训4,极大的威胁了人民的生命财产安全和社会的稳定。目前已有国内外学者对地铁系统洪涝灾害脆弱性进行了相关研究。如 JENELIUS 等5从失效概率及其不利的影响两个角度研究了地铁系统网络脆弱性,陆秋琴等6通过 Petri 网对地铁车站脆弱性进行了评价,CHEN 等7通过局部空间依赖的概率方法对城市地铁洪涝脆弱性进行了综合评估;陈坚8通过地铁三阶段:设计、施工、运营分别分析了地铁洪涝灾害的成因,闫绪娴等9通过 Bow-Tie贝叶斯网络模型构建,明确地铁洪涝灾害关键基本事件,王军武等10通过 PSR 模型、投影寻踪方法、粒子群算法对地铁车站暴雨内涝脆弱性进行排序;李青11应用系统动力学开展地铁系统脆弱性仿真研究,但缺乏对系统脆弱性形成机制的剖析,赵露薇等12通过 FCM 分析评估了地铁脆弱性,明确与其存在具有强相关性的影响因素,ZHAO 等13通过系统理论的因果分析法对郑州地铁洪涝事故进行分析并对企业与政府提出建议;BEHZAD 等14通过 GIS 构建了城市地铁洪涝模型RUF