基于抽象层次框架的城市交通系统地震风险评估与干预策略研究

《Scientific Reports》：A system-based abstraction hierarchy framework for seismic risk assessment of urban transportation networks

　　

摘要

城市交通网络是震后应急响应的重要基础设施，因此主动进行地震风险评估至关重要。然而，现有框架往往分别考察交通组成部分、相互依赖性和级联效应，难以将其整合成统一的交通系统地震风险框架。本研究提出了城市交通系统抽象层次（UTSAH），这是一个基于有向图的框架，在五个层级上结合了抽象层次理论与网络分析。在该框架内，UTSAH 在统一的层次结构中识别主要风险驱动因素和关键传输瓶颈，从而实现对风险来源和传播路径的同时诊断。通过确定涵盖物理、功能、社会、治理、经济和环境维度的 131 个交通特定参数之间的加权相互依赖性，UTSAH 为城市交通网络中的地震风险传播和级联效应提供了统一的多维度评估。基于图分析，干预措施被分为三个战略目标：（一）通过对脆弱桥梁和隧道进行抗震加固，加强施工质量控制和定期巡检来减轻级联效应；（二）通过维持应急交通网络的连续性和增强路线冗余来保持系统连通性；（三）通过提高通往医院和消防站等关键服务中心的可达性来加强脆弱的目标层级。总体而言，UTSAH 提供了一种面向系统的决策支持工具，用于识别和分类城市交通网络中的候选地震风险缓解策略。