极端天气与老化设施双重施压

极端天气事件（如大气河流）与老化基础设施叠加，正让加拿大的公路、桥梁和隧道承受日益严峻的压力。这些设施中有相当一部分已接近百年历史。UBC Okanagan的研究人员指出，这些交通系统正在遭遇设计阶段从未预料的风险，其失效脆弱性明显上升。

UBC Okanagan工程学院博士后研究员、先进材料应用实验室的Alaa Al Hawarneh博士表示，这种不断累积的压力给地方政府带来巨大挑战：在财政有限的情况下，如何筹措资金对关键交通网络进行升级和维护，已成为迫切问题。

新研究：为维护人员提供实用指南

Al Hawarneh博士是近期发表在《Automation in Construction》期刊论文的第一作者。该论文为一线维护人员提供了识别桥梁和道路磨损及气候相关损伤的操作性指导，并提出了一个数据驱动的决策支持框架，帮助相关机构在预算受限时，有步骤地为基础设施干预排定优先顺序。

他指出，如今工程师越来越关注由极端气候驱动的风险。随着气候变化推高平均气温和海平面，极端降雨、洪水和强烈风暴等水文过程也在加剧，对交通基础设施的冲击愈发频繁和严重。

2021年大气河流事件的警示

Al Hawarneh博士提到，2021年11月发生的大气河流事件就是典型例子。当时，多座桥梁坍塌、公路被冲毁，关键交通干线被迫关闭，不列颠哥伦比亚省低陆平原一度与加拿大其他地区失去陆路联系。

在他看来，气候变化只是问题的一面，加拿大基础设施老化则进一步放大了风险。许多结构已经接近或超过其原始设计寿命，难以应对当前的使用强度和气候条件。

老旧桥梁与隧道的现实困境

“加拿大超过40%的公路桥梁，以及近一半由农村市政拥有的隧道建于1940年之前，这意味着它们既未针对当今的交通需求设计，也未考虑当前和未来的气候情景。其中约一半结构的状况评级介于非常差到一般之间。”

Al Hawarneh博士补充，许多政府在维护和修复上的资金十分有限，全国范围内相关成本估计可能高达数千亿加元。

资源有限下的优先级难题

大多数结构损伤是通过腐蚀、疲劳或长期反复使用逐步累积的。定期检查通常可以在安全问题暴露前发现隐患。但在资源紧张的现实下，交通管理机构必须决定哪些桥梁应优先修复，在成本、安全、性能以及更广泛的社会经济影响之间做出权衡。

“我们提出的方法，可以在不依赖昂贵且在规划早期往往难以实施的精细结构分析的前提下，高效地对桥梁进行筛选和排序。”他说，“该框架主要依托已有的检查和运营数据，支持快速且有依据的决策。”

他指出，各省目前都设有定期的公路和桥梁检查计划，并配有相应的手册和法规。这项研究在此基础上，增加了一个更宏观的决策框架，将交通需求、经济影响和社区干扰等因素纳入考量，帮助更合理地安排维修顺序。

从“看见问题”到“怎么排队修”

“我们的研究是现有流程的下一步。”Al Hawarneh博士解释，“检查手册可以告诉工程师每座桥的技术状况，但在预算有限的前提下，政府仍需要决定先修哪一座。我们的工作就是帮助他们在这一环节做出透明、数据驱动的优先级决策。”

桥梁筛选指数：把多维因素压缩成一个分数

研究团队开发了一个桥梁筛选指数，将结构、运营和社区相关因素综合在一起，例如：

• 日均交通量
• 绕行时间和绕行距离
• 事故风险
• 中断可能带来的经济与社会影响

这些因素被整合进一个简化的数学表达式中，通过加权指标形成单一分数，用于反映每座桥梁在维护或修复上的整体优先级。

通过这一排名系统，团队发现，并非所有评估指标对维护决策的影响相同。在最初考虑的21个潜在指标中，最终有11个被确认对桥梁优先级排序真正关键。结构状况是影响最大的参数，其次是与使用者相关的影响，如延误成本、燃料消耗以及潜在绕行事故成本。

这意味着，决策不再只看工程技术状态，还要综合考虑桥梁劣化对公众出行和整体经济的连锁反应。

通过模拟检验不同政策选择

研究团队在七种不同情景下共进行了1万次模拟，构建多种“假设”情况，观察优先级调整如何改变桥梁的关键性排名。UBC Okanagan绿色建筑研究与培训中心主任Shahria Alam博士表示，这种做法有助于决策者理解结果对不同政策取向的敏感度，从而更清楚地把握各种选择的后果。

为未来智能化基础设施管理打基础

“总体来看，这项研究通过引入一个稳健且可扩展的决策支持工具，推动了桥梁管理实践的进步。”Alam博士指出，“尽管目前仍存在数据集规模有限、尚未纳入时间依赖性劣化等约束，但这为后续改进奠定了坚实基础。”

他补充，未来可以将更大规模的数据集整合进模型，并利用人工智能等新兴技术，进一步优化基础设施优先级排序和维护策略，使桥梁和公路在气候模式持续变化的背景下更加安全和可靠。