适应或失败：气候变化与交通行业

加强移动系统韧性以抵御极端天气事件 作者 伊曼纽尔·肯普·亚辛·巴哈阿-埃尔-丁·马库斯·比尔德 气候变化正在导致世界许多地区出现严重问题，交通系统容易受到其影响，尤其是极端天气事件。在交通部门增加更多弹性是紧急的，但这将代价昂贵。我们现在需要新的工具，同时伴随长期由政府主导的战略以及短期改善的风险分析和决策制定。 极端天气事件的影响 在英国，频繁的强降雨和暴风巨浪正给铁路基础设施造成问题，导致土方工程坍塌，树木和其他碎片被吹上轨道，可能产生毁灭性的后果。2020年8月，苏格兰卡蒙特的致命乘客列车脱轨事件使这一问题达到顶峰。这一事件的后果对铁路行业产生了深远的影响：这是英国二十年来最严重的客运列车事故。 快速变化的温度、严重的干旱、更频繁的“一代一遇”风暴、洪水、海岸侵蚀和强降雨的周期性发生，正在对我们生态系统、社会和经济造成局部和广泛的破坏。对最贫穷国家的影响最为明显，但拥有现代基础设施的高度发达国家也正在经历更频繁和严重的影响。由于规模和环境暴露，交通系统对这些影响尤其敏感。 大面积的速度限制可以缓解与天气相关交通问题的一些风险。遗憾的是，这会导致旅行中断，使行业损失数百万英镑的延误赔偿和收入损失。同时，夏季热浪会给未能适应这种条件运行的滚动车辆或地下基础设施中的乘客带来健康风险，甚至可能在高温下导致轨道结构强度减弱和变形。网络铁路的首席执行官描述气候变化带来的威胁是“我们铁路面临的最大挑战”，并表达希望“员工将变为气象爱好者”，以应对日益增长的与天气相关的挑战。类似的铁路问题在瑞典、加拿大和中国也有被认可，同时也涉及到像公交车和电车这样的交通方式。风险互依性也可能发挥作用。例如，空调系统对电力供应的需求更大，导致在电力削减事件中后果升级。 全球范围内，交通运输基础设施正经历极端天气事件增加的情况；这些事件具有重大影响，尤其是在欠发达地区。几乎每天都会有一则与气候变化相关的灾难新闻报道。此外，《自然通讯》杂志发表的一项极端事件归因研究将全球气候变化造成的损失估算为每年1430亿美元，主要是由于人员伤亡。 2023年，尽管香港的现代、高可靠性地铁系统具备如地面台阶等现有防洪设计功能，但受到创纪录的降雨影响，仍遭受了前所未有的洪水灾害。2024年1月，纽约市遭遇重大风暴，导致200个地铁站（几乎占系统一半的站点）发生洪水；而2023年仅有88个地铁站受到影响。因此，该市的都会交通局（MTA）预计将要求数十亿美元来解决与风暴相关的问题。 移动基础设施对于维持气候变化世界中经济和社会福祉至关重要；加强它是进步的关键。然而，显著减少与天气相关的可能证明无法负担，尤其是在许多国家的宏观经济形势下。我们应该花多少钱？政府和企业是否应该为未来10年、50年或100年的预期天气模式进行设计？未来那么久的天气模式有多可预测？ 气候变化已经迫在眉睫，极端天气将变得司空见惯……我们需要加强我们的城市气候韧性。 在一个例子中，Network Rail采用了对预计的暴风风力实施全面速度限制的政策。这减缓了受影响区域的列车速度，以降低与任何倒下的树木发生潜在碰撞的可能性（和影响）。这项策略导致了重大的服务中断，仅在过去的五年中，威尔士和西部地区的乘客和货运延误就超过160,000分钟，负面影响了该国整个铁路部门的名誉。全面响应政策为罕见事件提供了一个简单直接的解决方案，但当这些事件变得更加频繁时，成本要求采取更细致的方法，同时保持安全为首要任务。 移动行业响应 一代投资的必要性 许多交通网络并非为应对他们正在经历的天气条件而建设，因此，运营商、维护实体和所有者有必要投资于气候变化抗逆性。升级的成本通常在国家级别达到数十亿。例如，网络轨道公司在五年内划拨了28亿英镑，这可能只是英国基础设施支出冰山的一角。里斯本的排水总体规划，涵盖2016年至2030年的年份，15年内总投资为2.5亿欧元，是另一个预测的与气候相关的成本示例。 亚瑟·D·利特尔公司（ADL）与Network Rail合作开发了一种工具，该工具采用数据驱动、基于风险的方案来平衡安全性和运营效率。其主要目标是确保在维护安全的同时，最小化不必要的干扰，使铁路公司能够在某些区域实施速度限制以保护生命，同时将速度保持在正常水平，在这些区域内风险很小或几乎没有。 将弹性融入新建系统中也是昂贵的，并且很难决定所需的要求以及基础设施加固的程度。可能包括高温/低温弹性、防洪、植被管理、高空电线系统、地基工程和海防。国家政府在这一点上扮演着重要角色，因为市场通常无法支持所需的投入。 工具——Gales：使用针对运营风险的限速（GUSTO），于2023年部署——将与基础设施损坏相关的安全风险和相关的火车事故风险叠加到一个数字地图上，该地图与天气预报信息相结合，可以模拟局部限速所带来的风险降低。GUSTO有助于减少一刀切的限速需求（及其相关的乘客干扰和经济影响），同时不会损害安全（见图1）。这种基于风险的方法适用于任何发生极端天气事件的地理区域。 制定更明智的运营决策 除了针对设计/开发更高弹性的资本投资之外，还需要在应对越来越常见的极端天气时做出快速的操作决策。这些决策必须基于稳固的数据和专业知识来平衡风险、成本和性能。 图1. GUSTO界面 该工具的功能包括： 需要快速地运营决策作为对...的回应越来越普遍极端天气 -用户指定的速度限制、风速条件以及路线选择-基于风险的对火车与树木/碎片碰撞的估计，按地点划分，以及与一般或局部速度限制相关的延误成本。-地理空间输出表示-与现有行业框架一致的安全性决策-运营商保留责任1 Network Rail于2023年12月在威尔士和英格兰西部初步推出GUSTO，导致重大延误减少，在2024年1月的伊莎暴风雨期间，节省了大约10,000分钟的延误时间。 技术在提升运营弹性方面也扮演着关键角色。在香港，已经成功进行了试验，以利用基于人工智能的实时分析和追踪天气数据，来更好地预测哪些严重的气候事件最有可能导致中断。 建议 使移动系统更具弹性需要一系列长期、由政府领导的策略，同时辅以短期内的决策优化和风险评估。所有移动领域参与者必须参与其中，包括公共交通管理机构（PTA）、公共交通运营商（PTO）以及城市和国家层面的供应链。图2展示了我们推荐的顶级策略。 与部署基于物联网的传感器以监控资产状况以及分析无人机和铁路摄像头拍摄的视频图像的量相结合，人工智能有助于更加动态地管理风险，从而实现更好的投资优先排序、改进的干扰预测和快速有针对性的维护响应。然而，铁路部门需要数字化转型以充分利用这些系统的益处。 欧洲排放交易指令 欧盟近期出台了《关键实体韧性》（CER）指令2022/2557，该指令要求欧盟成员国制定策略以提高其关键实体的韧性。该指令于2024年10月在所有成员国生效，是欧盟委员会对包括极端天气及其对基础设施和关键资产寿命影响在内的日益增长的挑战做出的响应。 技术在现代运营韧性提升中发挥着关键作用 图 2. 推荐的顶级战略 结论 移动性作为系统（MOBILITY AS A SYSTEM） 所有参与者都必须提前规划。现在投资于弹性长期 气候变化对交通系统和其基础设施的影响是显著的，并且随着大气变暖的加速而增加。所有参与者，包括国家和地方政府、跨国运输协会（PTAs）、专利和商标局（PTOs）和原始设备制造商（OEMs），都必须提前规划并在长期韧性上进行投资。必须根据宏观经济挑战、严重天气事件发生频率的不确定性（在欧洲）以及CER指令做出关于“花费多少才算足够”的决定。 因此，移动系统必须变得更加“智能”，运营商必须开发和实施基于风险的决策，利用数据驱动的风险评估和成本效益分析以优化运营。这需要依靠人工智能的更多预测性数据分析方法，以及考虑到移动性作为一个系统，并因此涉及到所有相关参与者的协调规划。 Arthur D. Little 自1886年以来一直身处创新前沿。我们是在技术密集型和融合型行业中连接战略、创新和转型的公认的思想领袖。我们帮助客户穿越不断变化的商业生态系统，发现新的增长机会。我们赋能客户构建创新能力并转型其组织。 我们的顾问拥有丰富的行业实践经验，并具备对关键趋势和动态的卓越了解。ADL遍布全球最重要的商业中心。我们自豪地服务于大部分《财富》1000强公司，以及其他领先企业和公共部门机构。