随着管道运输效率的提升和城市化进程的逐步扩大，城市管道网络的长度也随之增加。然而，由于管道系统与城市社会系统的紧密融合，若发生城市管道事故，其后果将极为严重。因此，人们迫切地需要采取一定的措施来有效管理城市管道事故的风险。
基于系统工程和博弈论的城市管道事故模型是指一个旨在模拟和分析与城市管道（如燃气管道或水管道）相关的事故的模型。该模型融合了系统工程和博弈论的原理，以理解和评估城市管道事故在城市环境中的动态和结果。
控制结构是指在系统中的各种控制操作和控制器之间的关系和交互作用。这包括人员、设备、程序和政策等方面。而控制操作则用于维持系统的稳定性和安全性的动作和决策。这可以是人为的或自动化的。
至于失控是指控制操作无法有效地防止事故或故障的发生。STAMP的目标是通过深入理解系统的控制结构和失控过程，预测和预防事故的发生。它强调了系统各个组成部分之间的复杂交互作用，并寻求通过改进控制结构和控制操作来提高系统的安全性。
另一方面，博弈论（Game Theory）专注于分析在多个参与者或利益相关方的选择决策下，结果取决于这些选择的战略决策情况。在这个模型的背景下，博弈论原理被用来理解参与管道系统的不一样的角色（如管道运营商、监督管理的机构、应急响应团队和受影响社区）的行为和决策。
以青岛发生的原油事故为例，2013年11月22日上午，中国青岛发生原油管道事故。2时12分发现漏油，10时25分发生爆炸，事故造成198人伤亡（62死132伤），经济损失75172万块钱（当时约合12247万美元），这中间还包括2000吨泄漏原油。
泄漏点位于城市排水系统与原油管道的交汇处（一条年龄为27年、直径为0.711米的管道），距离黄岛油库1.5公里。根据国内相关规定，事故应由发生地点的地方政府和相关公司负责处理。
以此事故为例，事故发生的管道位于青岛市，归中国最大的石油炼油公司中石化所有。因此，中石化及其管道分公司以及青岛市政府和他的下属单位都参与了事故的处理。
为了能更好的制定相关措施，来有效的管理城市管道事故的风险，对于此次事故可从以下涉及到的几个维度来分析。
第一部分，涉及青岛油运站。青岛油运站在当时负责管理发生意外事故的管道。尽管青岛油运站及时确认了泄漏位置，并在威海油运部门的指导下迅速关闭了阀室的隔离阀，但在城市排水和道路维护方面，青岛油运站未要求进行管道保护。
此外，青岛油运站未建立应急和维护活动的管线管理制度，并未提出高效和有效的管线巡逻和监测规定。造成这些控制缺陷的原因是巡逻人员缺乏专业相关知识，并在安全和应急技能方面的培训不足。
第二部分，涉及潍坊油运部门。潍坊油运部门在事故发生期间虽然及时有效地发现了泄漏信号并快速关闭了隔离阀，且发现了泄漏点并清理了道路和海上的泄漏油，但潍坊油运部门未正确评估泄漏的原油数量，并未在泄漏区进行气体检测。
此外，在初始阶段，他们未对泄漏区域进行警戒和封锁。挖掘泄漏点时，潍坊油运部门未使用防爆设备。由于工作安全和应急方面的培训不足，以及责任分配不明确，潍坊油运部门未能满足安全要求和限制。
作为地方管道运营商，潍坊油运部门和青岛油运站需要严格执行安全和应急的相关规定。此外，作为城市管道运营商，他们要与地方政府密切合作，以保护管道的安全。
第三部分，涉及中国石化公司。中国石化公司未对潍坊油运部门进行足够的监督，以确保其按照应急计划工作，并提供有效的应急指导。此外，中国石化公司未进行可行的风险评估，并未及时触发应急预案。
该公司未完整报告泄漏油的数量和类型，并未及时报告事故信息。作为管道公司的总部，母公司要建立安全管理制度，并以勤勉的态度监督其分支公司。在应急情况下，母公司需要出示高效的指导，并协助地方运营商。
第四部分，涉及地方政府。在事故发生期间，地方政府未能准确预测事故的发展的新趋势，并未提供充分的应急指导。此外，地方政府未能妥善对待事故的严重性，并未及时提升应急级别。
同时，地方政府未能及时发出警示并进行道路封闭，且未通知附近居民、未及时报告事故的相关信息。作为城市管道利益相关者，地方政府需要与当地管道运营商紧密合作，需更加重视事故应急措施的高效性，并果断关闭事故现场，并组织居民有序撤离。
第五部分，涉及地方工作安全部门。地方工作安全部门既受地方政府指导，也受上级工作安全管理机构的监督。例如，山东工作安全部门同时接受国家工作安全管理局和山东省政府的监督。然而，地方工作安全部门未能及时报告爆炸前排水系统中的泄漏油。
第六部分，涉及地方油区办事处。地方油区办事处既受地方政府的监督，也受上级油区办事处的监督。地方油区办事处未能充分监督管道公司执行应急计划，且未能正确预测事故演变的趋势。
另一方面，地方油区办事处未能充分指导和组织应急处理活动。地方工作安全部门和地方油区办事处作为地方政府的代表，则需要监督地方管道运营商严格执行安全规定和应急处置措施。
在此城市管道事故博弈模型中，每个参与者都具有全局信息，使他们可以考虑自己的策略、回报以及其他参与者的情况。
在这个模型中，参与者有两种可选择的策略：安全投资和不安全投资。由于例子中的参与者要么属于政府，要么属于公司，所以可通过将其分为两类简化分析，即，地方政府和公司。
地方政府和公司都是以最大化利润为目标的理性行为者。作为监管部门，地方政府负责检查管道公司的生产情况。政府有两种策略可供选择：完全的安全监督和部分的安全监督。然而，在实践中，地方政府通常选择基于概率分布而不是确定性纯策略。
同样，公司也有两种纯策略：按规定进行完全投资和部分投资，并且它们的选择也受到概率分布的影响。
首先，地方政府的回报。为了表示政府在游戏模型中的策略，可使用α作为监督比例。当α等于0或1时，表示政府选择纯策略。此外，在监督过程中，政府会承担监管成本。完全监督的成本由a表示，而b表示没监督导致的事故的最大行政处罚。
在假设中，罚款与投资呈反比关系。因此，如果政府完全履行其职责，即使发生意外事故，也不可能会受到处罚。
其次，公司的回报。为了表示公司在游戏模型中的策略，可使用β作为保护比例。当β等于0或1时，表示公司选择纯策略。公司通过管道的安全运营获得的收入表示为r。包括管道保护、危害处理、安全检查、应急培训与教育以及安全管理的总成本表示为s。
而事故损失表示为t。如果政府完全履行职责并发现公司缺乏安全措施，可能会处以罚款。同样，假设对公司的罚款（表示为u）与其投资成反比。
如果没发生事故，罚款将为（1-β）u1。然而，如果事故是由于公司保护不足造成的，罚款将为（1-β）u2，其中u2大于u1。当公司完全履行职责时，即使发生意外事故，也不会受到处罚。事故的发生概率与公司的保护的方法直接相关。
完全投资的事故概率被指定为p1，而无投资的事故概率则表示为p2。假设事故概率与投资成反比，部分投资的事故概率可以表示为（1-β）p2。需注意，罚款u2和b是支付给上级政府的。
第三，参与者的回报矩阵。根据上述假设和分析，可以计算每种策略的预期回报。
当政府和公司都选择完全投资时，政府的预期回报为-a，公司的预期回报为r-s-tp1。如果政府选择完全投资而公司选择部分投资，则两个参与者的预期回报分别为-a+（1-β）u1和r-（1-β）（s+u1+u2p2+tp2）。
另一方面，如果政府选择部分投资而公司选择完全投资，则两个参与者的预期回报分别为-αa+（1-α）b和r-s-tp1。当政府和公司都不选择完全投资时，政府的预期回报为-a，公司的预期回报为r-s-tp1。
最后，混合策略纳什均衡（MSNE）。MSNE的概念证明了任何有限参与者的游戏中均存在均衡，且每个参与者能根据概率分布随机选择行动的策略配置。这个均衡点将确保没有参与者能够单方面改变他们的策略以提高预期回报。
对于博弈论的MSNE解的分析和计算，将为地方政府和公司在管道安全背景下的最优策略提供选择。
根据上述对STAMP模型中不同控制层级与MSNE对战模型的分析，人类能从中国青岛管道事故的调查中总结出以下几点教训。
首先，在紧急状况下的风险控制方面，有效地控制风险对利益相关者是最迫切的。在青岛管道事故中，紧急响应的效果不佳，而市长对泄漏的通知延迟了很长时间。
这种延迟加上挖掘作业中未使用防爆设备，导致事故进一步恶化。因此，需要从这起事故中吸取这次的教训，改进紧急状况下的风险评估和处理方法。
公司应与地方政府合作，确保管道与其他城市基础设施交叉时得到保护，建立并定期更新有效的应急体系，包括进行应急演练，对员工做足够的操作和应急程序培训。
加强保护技术，对维持城市管道系统的正常运转是必不可少的。而这些技术中，定期监测管道的腐蚀状况，特别是对老化管道的监测十分重要。
并全面监测并与所有利益相关者共享管道系统的整体健康信息，高效完成与管道安全相关的定期例行维护工作。应避免像潍坊石油运输部门那样未能及时完成管道防腐蚀涂层的检修工作。
改进城市规划能够大大减少事故风险。在实施管道和重叠项目之前，应进行彻底的城市规划。应该要依据实时管道状态和附近建筑或基础设施的类型，科学地确定管道与附近居民区之间的安全距离。安全距离应进行动态计算。
最后，加强政府监管和投资是必要的。政府应增加监管和投资，以促使管道公司第一先考虑足够的保护措施。
上级政府应加强对地方政府行动的监督，确保其符合安全法规和标准，并提升与城市管道系统相关的安全和风险管理实践，以此来降低事故发生的可能性和严重程度。
人们必须认识到事故的潜在风险，采取比较有效的措施去预防、控制事故的发生，并在事故发生时能够做出及时、有效的应对。
这样的认知和准备，才能保证城市管道系统的安全可靠，实现可持续发展的目标，为公众创造更安全、更健康的生活环境。返回搜狐，查看更加多
