加强城市公共交通系统联系 助提升网络韧性

各个城市正加强市内基础设施网络的韧性（resilience），以便一旦遭受潜在不可预计的干扰，特别是气候变化带来的极端天气时，可及早恢复运作。最近，香港城市大学（城大）的研究人员以香港公共交通系统作为案例，揭示了不同交通模式间的相互联系在抵御极端干扰的关键角色。这项研究就关于相互联系如何显著改善网络稳健性，提供了别具价值的见解，为全球城市网络型的基础设施，提供设计新方向。

领导这项研究的城大能源与环境学院助理教授Shauhrat S. Chopra教授说：“全球各地城市除了追求可持续发展和减缓气候变化的目标，亦致力加强基础设施的韧性，以抵御极端天气。这需要全新的城市规划策略和彻底改变基础设施系统，以确保长远的可持续性和短期的韧性。”

现代基础设施高度相互连系和依靠。因此，了解基础设施的韧性是十分重要，特别是在基础设施环环相扣的城市内，一旦有故障发生，影响将会加剧。然而，目前交通系统的研究，对于多个系统的相互合作如何影响系统的韧性，所知仍然有限。

为了填补这缺口，研究团队透过整合每种交通方式并在整合过程中评估交通网络的韧性，建立了一个“多种模式公共交通网络”（multi-modal public transportation network, MPTN）的模型。他们以香港这个极为依赖公共运输系统来处理每天约90%通勤和乘客人数的城市，作为研究个案。研究针对香港的六种交通工具，包括港铁（MTR）、专营巴士、绿色专线小巴、轻铁、渡轮和电车，并展示每种交通工具的特点和公共交通网络整合过程中，其韧性的变化。该研究亦分析了韧性的指标，例如网络的稳健性和相互运作能力。

Shauhrat S. Chopra教授说：“这项研究揭示了香港公共运输系统受到干扰的潜在风险，但同时呈现出积极的一面，就是展现出高度相互连接的交通网络的韧性。我们发现这些多种模式系统减少了网络结构中的潜在故障点，增强对抗干扰的抵御能力，并提高干扰后的相互运作能力。多种模式的相互连接有助公共运输营运商抵御干扰并恢复运作，防止因系统受干扰而引致市内大挤塞。”

根据这项研究，香港的多种模式公共交通网络（MPTN）在整合了港铁、专营巴士和绿色专线小巴三种子系统后，对轻微的干扰表现出强大的抵御能力，并在面对随机干扰及对换乘站和枢纽的蓄意攻击时，表现出更高的稳健性。研究更凸显了透过整合易受干扰的系统，或有助增强其稳健，并有望应用于现实生活中各项关键基础设施系统。

“我们的研究结果反映，相互联系可成为一种独特方法，去增强运输系统的韧性，而并非只是单一地改善个别系统或引入全新的系统。”Chopra教授续说︰“营运商和规划者通常利用应急计划等既定策略以解决行程可靠性和受干扰的风险，都是一种以干预手段来提高韧性（resilience-by-intervention）的传统方法。但是我们的研究显示，网络科学可以提供多一种角度，透过系统本身的设计（resilience-by-design），使系统产生即时回应，以应对不可预见的干扰。”

“我们相信从这次研究取得的见解，可以应用于全球各地具有“安全范围内失效”（safe-to-fail）设计的公共运输网络或其他类似的基础设施。”Chopra教授补充：“深入了解韧性的设计原则可如何应用于相互连系的基础设施网络中，对于建立智慧及可持续发展的城市，至关重要。”

上述研究成果已于科学期刊《自然通讯》(Nature Communications)上发表，题为〈Interconnectedness Enhances Network Resilience of Multimodal Public Transportation Systems for Safe-to-Fail Urban Mobility〉。

论文通讯作者是Chopra教授，第一作者是Chopra教授的博士学生徐子振博士，他目前是城大能源及环境学院的博士后。上述研究获得香港研究资助局的优配研究金及协作研究金的支持。