“十四五”国家重点研发计划｜公路交通韧性评估及提升体系发展

建立公路交通基础设施韧性评价指标体系，实现全生命周期的韧性精准量化评估与提升，是提高公路交通抵御力、适应力和恢复力的关键环节，也是目前韧性交通系统规划设计、建造和协同管控中亟待解决的关键问题。公路交通系统及基础设施韧性评估和提升体系的建立，将为公路交通规划、建设、管理提供科学的理论支持，也将为城市群整体的风险管控和韧性提升指明路径，进而有力保障社会经济快速、稳定、高质量发展。

近年来，极端高温、暴雨、暴雪、风暴潮、地震等气候事件和自然灾害发生的频率和强度显著增加，导致重大交通事故、关键基础设施中断等重大安全问题频繁发生，不确定性及易变性已成为交通运行面临的新常态，提升交通基础设施韧性的重要性与紧迫性日益凸显，建设具有韧性的交通基础设施体系势在必行。

如今，积极防范和抵御气候风险、提高适应气候变化能力已成为全球共识，未来一段时间全球变暖的趋势仍将持续，预计极端天气事件的发生频次和强度将进一步增加，气候变化影响的广度和深度也会进一步扩大。公路交通行业应将韧性发展的理念，贯彻到公路交通运输体系规划、建设、运营的全过程中，提高自身的运行安全水平和对国家战略安全的保障能力。

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韧性交通发展的政策支撑

·交通运输部发布的《国家综合立体交通网规划纲要》，首次将交通网韧性作为系统指标之一，要求加快重点地区多通道、多方式、多路径建设，提升交通网络系统韧性和安全性，提高交通网络抗风险能力和交通基础设施适应气候变化的能力。

·《交通强国建设纲要》强调提升本质安全水平，建设完善可靠、反应快速的安全保障体系。

·《“十四五”现代综合交通运输体系发展规划》强调，提高交通基础设施适应气候变化的能力，增强综合交通运输体系韧性。

公路交通韧性的概念与内涵

“韧性”一词最初是从拉丁语“resilio”演化而来，意为“回弹、反弹”，指物体在受到外力作用下，发生变化后又恢复到初始状态的能力。1973年，韧性率先被加拿大生态学家霍林（Holling）用来描述生态系统受到外部威胁并损坏时维持正常运转的能力。联合国减灾办公室（UNDRR）将韧性定义为“当一个系统、社区或社会置于危险之中时，能够及时有效地抵抗、吸收、适应和从中恢复的能力，包括关键基础设施和功能的恢复”。随着研究的逐步深入，学者们认为韧性具有3个基本要素，即抵抗力、恢复力和适应力，为韧性系统计算奠定了基础。

韧性的概念经过50余年的演变，经历了从工程韧性、生态韧性、社会-生态演化韧性到文脉韧性的漫长积累修正的过程后，已逐步从狭义的灾害韧性延伸到广义的系统韧性，关注点也已从单一的稳定状态恢复韧性，演变为集防御抵抗、动态适应、快速恢复于一体的多维度韧性。

多维度韧性灾害响应过程图

韧性在交通领域的发展始于2006年，默里-图特（Murray-Tuite）首次在交通系统中引入韧性的概念，将其定义为交通系统在非正常状况下的剩余性能、恢复速度，以及恢复至原状态所需的外界辅助量的综合特性，并为交通系统韧性设定了适应性、移动性、安全性及快速恢复性等10个维度。自此，韧性交通的概念受到国内外学者的广泛关注。

Ip和Wang将交通网络韧性定义为所有节点韧性的加权和，其中节点韧性是其可靠度的加权平均值。巴瓦特拉森（Bhavathrathan）等将公路网韧性定义为系统能在保证满足原有需求的稳态下所能承受的最大破坏程度。杨超将韧性交通定义为交通基础设施的稳健性和冗余性，具备在突发事件下稳定运行或快速恢复的能力。吕彪认为道路交通系统韧性的核心内涵包括吸收扰动和从扰动中恢复两个方面。图姆-博阿基耶（TwumasiBoakye）将交通系统韧性定义为最小化系统功能损失并快速恢复到原有状态的能力，韧性交通系统应是扰动中失效概率低、受扰动影响小、从扰动中恢复时间短的系统。佐比尔（Zoubir）等定义基础设施韧性为物理系统抵御危险（突发损害事件和正常长期老化）、最小化功能损失、减少恢复时间和成本的能力，并指出基础设施韧性依赖于其在系统中的作用和地位。

综上所述，交通基础设施韧性的内涵与传统韧性概念既有联系也有区别，共同之处在于交通基础设施韧性同样主要包含抵抗、适应、恢复三方面；特别之处在于，交通基础设施韧性应同时具备个体属性和网络属性，既要保证每个基础设施本身结构功能的有效性，又要保障相互关联的基础设施网络运行的可靠性，是工程韧性与系统韧性的有机复合。

公路交通韧性评估与提升体系发展现状

随着韧性目标日益复杂、理论体系逐步扩充、风险扰动交织耦合，韧性在具体工程领域的衡量标准与提升方法难以及时与理论发展同步，极大地限制了韧性建设技术的落地实施。目前，在公路交通韧性评估与提升领域尚存在较大的提升空间。

在韧性评估方面，公路交通系统还不完全具备全方位、立体化、智慧化的韧性评估理论，对韧性影响要素的知识和经验供给仍不充分。目前，学界广泛认同的公路交通系统及基础设施韧性的4个维度是技术、组织、社会和经济，4个组成要素是鲁棒性、快速性、谋略性和冗余性，用“韧性三角形”量化理论可表示为图1至图4。其中，公路交通系统的鲁棒性反映系统在扰动下的抵抗生存能力，快速性反映系统在扰动后快速恢复到稳态的能力，谋略性反映系统受到扰动时的决策响应能力，冗余性反映系统受到扰动时的效能保障能力。

但常用的韧性评价理论仅适用于评价特定维度的韧性特征与因素，缺少出于系统层面的考虑。真实的公路交通网络错综复杂，交通系统效能和基础设施韧性相辅相成，需要形成一套适用于综合公路交通系统的全方位韧性评价理论体系。因此，在指导韧性提升的研究中，以物联网、大数据、移动互联等技术为驱动，强化信息互通和资源共享，探索公路交通系统的协同治理方法，全方位、立体化、智慧化地提升公路交通综合韧性是重要的研究发展趋势。

图1 公路交通系统韧性之鲁棒性

图2 公路交通系统韧性之快速性

图3 公路交通系统韧性之谋略性

图4 公路交通系统韧性之冗余性

• 为强化交通网络的安全性，提升交通基础设施对于自然灾害以及人为事故的抵抗力及恢复力，世界银行建议从交通基础设施资产韧性、交通基础设施网络韧性、交通基础设施用户韧性3个层级开展韧性交通建设。

在韧性提升方面，耦合风险扰动下的韧性提升路径还不明晰，对极端自然灾害和重大突发事件给综合交通系统及基础设施体系造成威胁的复杂性、广域性和深远性的认识亟待提升。大部分已有的研究主要针对雨洪、地震等单一自然灾害下的交通系统及基础设施体系韧性演变与提升，而实际上不同地区面临的地震、海啸、强降雨、高温、冰雪等典型自然灾害和极端天气极易引发不同的次生灾害，产生耦合作用。

因此，如何从时空角度研究交通系统灾前、灾中、灾后的韧性演变机理，厘清多种致灾因子的耦合影响，明确公路交通系统与基础设施的协同管理办法，以及各响应主体的联动机制，是目前韧性提升研究的关键难点。在综合考虑多类典型灾害的同时，公路交通韧性提升技术的标准也应因地施策、与时俱进。在如今全球气候持续变化的背景下，不同区域、不同时域的交通系统和基础设施所面临的主要风险组合不尽相同，韧性提升技术标准也应随风险评估的角度而变化，因时因地为公路交通系统及基础设施做出适应性调整，有针对性地开展韧性公路交通建设。

公路交通韧性建设的实施路径展望

通过完善公路交通系统及基础设施韧性建设理论体系，建立健全公路交通系统及基础设施韧性全方位综合评价体系，全面分析交通系统扰动特征，细化评价尺度，扩大评价维度，提升评价高度，设计科学、可操作的公路交通系统及基础设施韧性评价指标，可打通韧性评价理论研究与韧性交通规划建设之间的障碍，摆脱目前公路交通系统及基础设施韧性提升研究难于落地、难于实操的尴尬境地，为从系统角度统筹推进公路交通系统韧性建设提供有力的理论支撑。同时，公路交通韧性提升技术的落地也将为其韧性评价体系的科学构建，提供充分的实践依据。

• 交通基础设施资产韧性，主要是指能够承受自然灾害等冲击的单个公路、铁路或桥梁资产，其建设益处在于降低该资产的全生命周期成本。

完善公路交通系统及基础设施韧性建设的理论体系

基于全方位精准韧性评价指标体系和“规划—建设—运行”全生命周期韧性提升理念，正确系统地认识交通韧性的概念及边界，厘清针对不同灾害或不利事件韧性的内涵及外延，将韧性考核指标融入韧性交通系统及基础设施规划建设标准中，将多方数据资源融入韧性城市的建设管理过程中，从交通系统的人、车、基础设施各个要素入手挖掘韧性特征，形成多设施、多模式、多区域的联动机制，做到灾前统筹规划，灾中联动响应，灾后协同恢复，以充足的全周期韧性应对一切可能突发的交通事故及自然灾害。

加强公路交通系统及基础设施韧性薄弱点的风险监管

建立公路交通系统风险预警及防控机制，综合考虑公路与邻近水利设施、沿线能源设施等其他生命线基础设施的交互关系，依托多源观测数据，量化评估气候变化和自然灾害对不同区域基础设施的影响。科学分析公路交通系统及基础设施所面临的主要风险，识别多灾种耦合作用对基础设施的主要威胁。建立公路交通基础设施风险量化评估体系，重点强化交通系统的气候风险韧性，有效提升其应对未来气候变化和突发极端事件的能力。

依托全方位精准韧性评价体系，建立完善的公路交通系统及基础设施韧性体检制度，对其远期、中期、近期的韧性开展全方位的动态评估及预测。针对公路交通网络中的薄弱环节、基础设施体系中的脆弱节点，做到及时发现、实时监控、精准施策，形成“定期体检—实时监测—动态评估—主动预防—协同响应”的全链条公路交通系统风险管理体系，全面预防并控制多灾种耦合作用下的交通系统效能损失及基础设施中断影响。

提升公路交通系统及基础设施韧性评估及提升的站位高度

针对公路交通系统风险的不确定性及耦合性，未来的公路交通基础设施韧性建设应实现韧性评价体系从单一确定性目标向动态多目标的转变，交通系统韧性从单一稳态到多级稳态的过渡，韧性评估及提升的站位高度从单一工程角度到多维系统理念的提升。从社会、经济、环境等多主体角度评估并提升公路交通系统及基础设施体系韧性，全方位保障灾前韧性的存量、控制灾中韧性的变量、提升灾后韧性的增量，将公路交通韧性建设同生态文明建设、美丽中国建设和经济高质量发展相关部署有机结合，实现国家综合发展韧性的螺旋式上升。

推进公路交通系统及基础设施韧性建设的统筹规划

加快推进公路交通新基建建设，推动交通基础设施数字转型、智能升级，加强综合交通系统数据资源的整合共享、综合应用，实现各交通系统的互联互通，传统交通基础设施的韧性赋能。推进公路交通在灾难危机面前协同一体化响应，为精准评估并提升公路交通系统及基础设施韧性提供数据支撑，将交通基础设施数字化、智慧化建设作为韧性建设的基本要求之一，全方位、立体化、智慧化地提升韧性评估及提升的决策分析水平。实现基础设施建设平灾结合、平战结合的横向协同，贯通基础设施规划、建设、运维的全生命周期纵向监管，实现公路交通韧性在灾害适应学习中稳步提升

文章来源：李辉,姜宇哲,贾明,等.公路交通韧性评估及提升体系发展[J].中国公路,2023,(06):34-39.DOI:10.13468/j.cnki.chw.2023.06.031.