图中展示了一个基于高层体系架构（HLA）的建模框架，用于实现基础设施系统的联合仿真。该框架由多个功能各异的模块组成，各模块通过运行支撑环境（RTI）中间件进行通信。每个模块代表一个模型或一组相关模型，负责模拟特定的系统、主体或外部影响因素。
图中展示了基于高层体系架构（HLA）的联合仿真环境中，两个基础设施系统（CIS）模型之间的通信与数据交换机制。每个基础设施系统模型通过服务变化实现交互，交互过程中所交换的数据由各自系统中的数据处理单元（DPU）负责处理。数据处理单元通过对这些数据的解析与计算，确定在当前或更新后的模拟条件下，模型应接收的输入信息，从而驱动系统状态的演进。
图中展示了基于HLA的级联失效联合仿真流程。仿真由灾害场景模块触发，生成研究区域内的灾害场信息，并发布至各基础设施系统的直接影响分析模块，以评估灾害对构件的初始破坏。各系统的DPU将破坏评估结果转换为模型可接受的输入状态，并结合来自关联系统的相互依赖数据，驱动各基础设施系统模块逐时间步进行状态更新与功能演化。更新后的构件破坏状态将反馈至灾害模块及其他关联系统，形成闭环迭代，直至满足预设的仿真终止条件，从而再现灾害诱发的逐级传递与扩展的级联失效过程。
图中展示了基于HLA框架的洪涝场景下废水与电力系统联合仿真的数据交互机制与流程。
基础设施是城市正常运行与可持续发展的核心物质支撑。基础设施系统韧性，即系统应对灾害冲击并维持其关键功能的能力，是对其抗灾、恢复及适应能力的综合度量。在当前城市快速发展与气候变化加剧的背景下，极端天气事件频发，复合气候场景（如风雨潮叠加、洪涝与热浪并发）对关联基础设施系统构成了更为复杂和严峻的威胁。揭示复合灾害情景下基础设施系统的韧性机制，对提升城市综合防灾减灾救灾能力、增强居民幸福感与安全感具有重要战略意义。为此，本课题从基础设施间的关联性出发，提出了一种面向关联基础设施系统的联合仿真方法，旨在解决异构系统模型间的互操作性与同步性问题，克服现有建模方法在应对复合气候场景时的不足。该方法可用于模拟关联基础设施系统在复合气候事件下的级联失效与恢复过程，评估系统韧性并提出韧性提升策略。在此基础上，进一步从社会技术系统视角研究关联基础设施系统的韧性建模方法，揭示技术系统与基础设施各干系人之间的交互机制，阐明气候变化背景下人因因素对系统韧性的影响路径，从而为城市灾害管理与气候适应规划提供科学依据与理论支撑。
李连艳、黄嘉旭、刘沐坤、杨禹泽
北京杰青项目：25JQH003 2025.9-2028.8
十四五国家重点研发项目: 2024YFC3808601 2025.4-2028.3
北京市自然科学基金面上项目：8202027，2020.01-2022.12
