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第1章 关键基础设施相互依赖性的现有研究方法 1

1.1 概述 1

1.2 第一组：概念研究（概念及分类） 1

1.3 第二组：建模与仿真研究方法 3

1.4 第三组：基于经验与知识的方法 4

1.5 关键基础设施建模的挑战——本书的意义 5

1.5.1 复杂性 5

1.5.2 在抽象与具体间权衡 6

1.5.3 后果度量 6

1.5.4 信息获取 7

1.6 结论 7

参考文献 7

第2章 相互依赖性的概念及分类 10

2.1 可观测量与不确定性 10

2.2 风险 10

2.3 风险记录表及风险矩阵 11

2.4 可靠性 12

2.5 脆弱性 13

2.6 弹性 13

2.7 蝴蝶结图 14

2.8 社会基本需求、社会关键功能与关键基础设施 14

2.8.1 社会基本需求 15

2.8.2 社会关键功能 15

2.8.3 基础设施 15

2.8.4 输入要素 16

2.9 依赖性与相互依赖性 16

参考文献 17

第3章 关键基础设施的风险及脆弱性分析 18

3.1 分析的各个阶段 18

3.2 第一阶段：准备工作 19

3.2.1 辨识风险分析的目的及其利益相关方 19

3.2.2 确定系统边界并明确风险原因与后果的类型 19

3.2.3 协调利益相关方并筹办论坛 20

3.3 第二阶段：预先风险分析 20

3.3.1 判别不利／危险事件及社会关键功能 21

3.3.2 原因分析 22

3.3.3 脆弱性分析 22

3.3.4 风险评估 23

3.3.5 关于不利／危险事件的补充说明 24

3.3.6 风险评估和降低风险的措施（风险控制） 24

3.4 第三阶段：详细风险分析 25

3.4.1 故障树分析 25

3.4.2 剂量效应模型 26

3.4.3 事件树分析 26

3.4.4 网络分析 26

参考文献 26

第4章 风险分析及相互依赖性建模 28

4.1 相互依赖性分析的步骤 28

4.2 步骤1：描述不利／危险事件 29

4.3 步骤2：识别相互依赖性及定性分析 29

4.3.1 相互依赖性的识别 29

4.3.2 连锁图的绘制 30

4.3.3 案例分析：电缆管道案例 31

4.4 步骤3：半定量风险评估 32

4.4.1 概率及后果的量化 33

4.4.2 风险计算 34

4.4.3 数值算例：电缆管道案例 36

4.5 步骤4：总结与补充分析（选做） 38

4.6 步骤5：风险评估与降风险措施 38

4.7 步骤6：计算服务损失造成的代价（选做） 39

4.8 结论 40

参考文献 40

第5章 相互依赖技术基础设施的建模、仿真及脆弱性分析理论 41

5.1 概述 41

5.2 相互依赖性的特征 42

5.3 建立模型框架的目的 43

5.4 单一基础设施模型框架 44

5.5 具有相互依赖性的多重技术基础设施模型框架 46

5.6 应用框架时应考虑的关键因素 49

5.7 技术基础设施的脆弱性分析 50

5.7.1 辅助决策的脆弱性分析 51

5.7.2 脆弱性分析的不同理论 52

参考文献 54

第6章 相互依赖关键基础设施的脆弱性分析技术 56

6.1 概述 56

6.2 案例1：供电系统与供水系统 56

6.2.1 系统描述及其网络模型 57

6.2.2 全局脆弱性分析 60

6.2.3 关键组分分析 61

6.2.4 地理位置脆弱性分析 63

6.3 案例2：相互依赖的铁路系统 65

6.3.1 系统描述 66

6.3.2 全局脆弱性分析 70

6.3.3 关键组分分析 72

6.3.4 地理位置脆弱性分析 74

6.4 结论 77

参考文献 77

第7章 供电系统风险分析 79

7.1 概述 79

7.2 风险分析方法综述 80

7.3 偶发事件分析 83

7.4 可靠性分析 84

7.5 关联故障与时间依赖性 86

7.6 案例分析：罗伊比灵顿测试系统 87

7.7 结论 89

参考文献 90

第8章 供电中断风险 91

8.1 概述 91

8.2 案例1：输电网分界点的可靠性 91

8.2.1 电力市场仿真 93

8.2.2 偶发事件分析 93

8.2.3 可靠性分析 94

8.3 案例2：奥斯陆中央车站的停电事故（供电损失） 95

8.3.1 供电损失及危险事件 96

8.3.2 供电危险事件的后果 97

8.3.3 供电中断对其他基础设施的影响 97

8.4 案例3：含非常事件的供电风险和脆弱性分析 100

8.4.1 威胁及不利事件的识别 101

8.4.2 原因分析 102

8.4.3 后果分析 103

8.4.4 风险及脆弱性评估 103

参考文献 105

第9章 城市一体化水务系统 106

9.1 水务系统组成要素及研究方法概述 106

9.2 准备工作 107

9.2.1 标准与指导文件 107

9.2.2 水循环安全计划的风险管理 109

9.2.3 城市水系统管理的目标、利益相关者与存在的挑战 110

9.2.4 系统边界与危害性分级 111

9.3 风险概略分析：以奥斯陆水务系统为例 112

9.3.1 奥斯陆水务系统的风险识别 113

9.3.2 奥斯陆案例中的风险分析及风险图表示方法 115

9.4 风险详细分析：奥斯陆某处泵站的故障树分析 115

9.4.1 熟悉所研究的系统 116

9.4.2 选取目标事件作为顶事件 116

9.4.3 建立故障树 116

9.4.4 底事件的可靠性数据 118

9.4.5 列出最小割集 119

9.4.6 定量分析结果 119

9.4.7 从故障树分析中得到的启示 120

参考文献 120

第10章 信息与通信技术（ICT）系统：机遇与挑战 122

10.1 概述 122

10.2 ICT系统和其他基础设施之间的依赖性 122

10.3 信息安全 124

10.4 威胁及脆弱性 124

10.5 ICT基础设施的风险分析 127

10.5.1 标准化风险评估 128

10.5.2 错误用例图 128

10.5.3 攻击树 130

10.6 基础设施中ICT系统风险评估的挑战 131

10.7 ICT跨部门风险分析的建议 132

10.8 结论 132

参考文献 132

第11章 基于风险理论的海运系统设计 134

11.1 概述 134

11.2 海上运输系统 135

11.3 风险分析方法 136

11.3.1 步骤0：系统设计与基础设施能力 138

11.3.2 步骤1：危险识别及相互依赖性建模 139

11.3.3 步骤2：偶发事件分析——仿真与动态调整 142

11.3.4 步骤3：海上运输系统以外的相互依赖性及脆弱性 143

11.4 结论 144

参考文献 144

第12章 海运液化天然气供应违约的风险分析 145

12.1 概述 145

12.2 液化天然气的海上运输系统 146

12.3 基础设施能力设计 147

12.4 航线规划与时间调度 149

12.5 基于专家判断的偶发事件识别 150

12.6 缓解基础设施压力的措施 151

12.7 基础设施配置替代方案 152

12.8 动态重规划 152

12.9 用连锁模型进行概略评估 154

12.10 讨论 155

12.11 结论 155

参考文献 156

第13章 相互连接基础设施的风险管理：多应力环境下的统计分析 157

13.1 概述 157

13.2 关键基础设施的高可靠性管理 158

13.3 控制室的特征 159

13.3.1 中心地位 159

13.3.2 远程控制 159

13.3.3 团队组织 160

13.3.4 运行中的再设计 160

13.3.5 突发事件与应变能力 160

13.3.6 控制变量 161

13.3.7 启示 162

13.4 控制变量产生相互关联的条件：以两个基础设施为例 162

13.4.1 特定假设 163

13.4.2 数据源、研究周期及研究方法 165

13.4.3 分析结果 165

13.4.4 关于基础设施弹性理论的启示 172

13.5 结论：ICIS水平下的前导弹性、恢复弹性及再生弹性 173

参考文献 175

第14章 关键基础设施风险管理的组织性挑战 176

14.1 概述 176

14.2 依赖性、社会安全与关键基础设施 177

14.3 紧耦合与复杂性 178

14.4 组织分离及其对基础设施风险管理的影响 180

14.5 跨组织边界的协调与合作：整合与矛盾 183

14.6 建议 185

14.7 结论 186

参考文献 187

附录A 危险事件等级 189

附录B 社会关键功能（SCF）与风险分析 192

附录C 风险分析方法 196

原书作者简介 200