加強城市公共交通系統聯繫 助提升網絡韌性
image: 香港的多式聯運公共運輸網絡。六個子系統包括港鐵（黃色）、輕鐵（藍綠色）、專營巴士（紅色）、綠色專線小巴（綠色）、渡輪（黑色）和電車（藍色）。 view more
Credit: Xu, Z. et al, https://www.nature.com/articles/s41467-023-39999-w#Abs1
各個城市正加強市內基礎設施網絡的韌性（resilience），以便一旦遭受潛在不可預計的干擾，特別是氣候變化帶來的極端天氣時，可及早恢復運作。最近，香港城市大學（城大）的研究人員以香港公共交通系統作為案例，揭示了不同交通模式間的相互聯繫在抵禦極端干擾的關鍵角色。這項研究就關於相互聯繫如何顯著改善網絡穩健性，提供了別具價值的見解，為全球城市網絡型的基礎設施，提供設計新方向。
領導這項研究的城大能源與環境學院助理教授Shauhrat S. Chopra教授說：「全球各地城市除了追求可持續發展和減緩氣候變化的目標，亦致力加強基礎設施的韌性，以抵禦極端天氣。這需要全新的城市規劃策略和徹底改變基礎設施系統，以確保長遠的可持續性和短期的韌性。」
現代基礎設施高度相互連繫和依靠。因此，了解基礎設施的韌性是十分重要，特別是在基礎設施環環相扣的城市內，一旦有故障發生，影響將會加劇。然而，目前交通系統的研究，對於多個系統的相互合作如何影響系統的韌性，所知仍然有限。
為了填補這缺口，研究團隊透過整合每種交通方式並在整合過程中評估交通網絡的韌性，建立了一個「多種模式公共交通網絡」（ multi-modal public transportation network, MPTN）的模型。他們以香港這個極為依賴公共運輸系統來處理每天約90%通勤和乘客人數的城市，作為研究個案。研究針對香港的六種交通工具，包括港鐵（MTR）、專營巴士、綠色專線小巴、輕鐵、渡輪和電車，並展示每種交通工具的特點和公共交通網絡整合過程中，其韌性的變化。該研究亦分析了韌性的指標，例如網絡的穩健性和相互運作能力。
Shauhrat S. Chopra教授說：「這項研究揭示了香港公共運輸系統受到干擾的潛在風險，但同時呈現出積極的一面，就是展現出高度相互連接的交通網絡的韌性。我們發現這些多種模式系統減少了網絡結構中的潛在故障點，增強對抗干擾的抵禦能力，並提高干擾後的相互運作能力。多種模式的相互連接有助公共運輸營運商抵禦干擾並恢復運作，防止因系統受干擾而引致市內大擠塞。」
根據這項研究，香港的多種模式公共交通網絡（MPTN）在整合了港鐵、專營巴士和綠色專線小巴三種子系統後，對輕微的干擾表現出強大的抵禦能力，並在面對隨機干擾及對換乘站和樞紐的蓄意攻擊時，表現出更高的穩健性。研究更凸顯了透過整合易受干擾的系統，或有助增強其穩健，並有望應用於現實生活中各項關鍵基礎設施系統。
「我們的研究結果反映，相互聯繫可成為一種獨特方法，去增強運輸系統的韌性，而並非只是單一地改善個別系統或引入全新的系統。」Chopra教授續說︰「營運商和規劃者通常利用應急計劃等既定策略以解決行程可靠性和受干擾的風險，都是一種以干預手段來提高韌性（resilience-by-intervention）的傳統方法。但是我們的研究顯示，網絡科學可以提供多一種角度，透過系統本身的設計（resilience-by-香港的多式聯運公共運輸網絡。
「我們相信從這次研究取得的見解，可以應用於全球各地具有「安全範圍內失效」（safe-to-fail）設計的公共運輸網絡或其他類似的基礎設施。」Chopra教授補充：「深入了解韌性的設計原則可如何應用於相互連繫的基礎設施網絡中，對於建立智慧及可持續發展的城市，至關重要。」
上述研究成果已於科學期刊《自然通訊》(Nature Communications) 上發表，題為 〈Interconnectedness Enhances Network Resilience of Multimodal Public Transportation Systems for Safe-to-Fail Urban Mobility〉。
論文通訊作者是Chopra教授，第一作者是Chopra教授的博士學生徐子振博士，他目前是城大能源及環境學院的博士後。上述研究獲得香港研究資助局的優配研究金及協作研究金的支持。