量化道路中断对路面退化及维护成本的影响：基于交通绕行效应的关键性评估新方法

本研究针对自然灾害事件导致交通绕行加速路面退化的科学空白，开发了融合交通分配算法与路面退化模型的全扫描方法，量化了新西兰南岛州际公路中断对替代路线剩余寿命的影响。结果显示关键中断可使地方道路月均维护成本激增289%，为交通资产管理(TAM)提供了兼顾网络关键性与维护成本优化的决策工具。

　　

道路网络作为社会经济命脉，其性能退化受交通荷载与环境因素双重影响。尽管传统交通资产管理(TAM)已建立考虑常规应力的路面退化模型，但自然灾害引发的交通绕行对替代路线结构寿命的连锁效应始终未被量化。这一认知缺口导致维护预算分配失衡，尤其当州际公路中断迫使重载车辆转移至承载力不足的地方道路时，可能引发"隐形危机"——地方当局需承担意外激增的维护成本却缺乏预警机制。

新西兰奥克兰大学研究团队在《International Journal of Disaster Risk Reduction》发表创新研究，首次开发出灾害类型无关(agnostic)的量化框架。该研究整合四维模块：路网图论建模、用户均衡交通分配、多指标退化模型（含开裂概率、纹理深度与车辙深度预测）、全扫描关键性分析。通过新西兰南岛11,814公里路网的实证研究，揭示交通绕行引发的"退化链式反应"及其财政影响。

关键技术方法包括：1) 基于Networkx库构建22,840个链接的路网拓扑模型；2) 静态增量交通分配算法(ITA)模拟绕行流量；3) 整合国际粗糙度指数(IRI)等指标的Markov退化链模型；4) 200年周期内蒙特卡罗维护成本模拟；5) 按23个行政区划的空间影响分解。数据源自新西兰国家道路评估与维护管理(RAMM)计划的实时路况数据库。

研究结果

1. 路面寿命变异特征
   通过全扫描分析931个州际公路段发现，地方道路剩余寿命平均缩短11.48%（Hurunui区最大值），而州际公路因流量分流反获34.78%寿命延长。Westland区地方道路在极端情况下需提前25.05%进行结构性修复。

2. 维护成本震荡效应
   关键中断使Selwyn区地方道路月维护费激增471,995纽币，州际公路最高波动达1,443,213纽币/月。单条道路中断可导致局部路网维护成本波动±289%，凸显财政风险的空间不均衡性。

3. 网络层级脆弱性差异
   地方道路对流量变化敏感度是州际公路的1.48倍，归因于其较薄的路面结构（平均结构数SNP低42%）。特别是采用热拌沥青(HMA)的次级道路，在承受转移轴载时车辙发展速率达基准值的2.1倍。

4. 行政区划传导效应
   典型案例显示，Clutha区某州际公路中断虽使本区维护成本降低185,700纽币/月，却导致相邻Central Otago区成本净增72,385纽币/月，形成"财政转移"现象。

这项研究开创性地将网络流理论与寿命周期成本分析耦合，其价值体现在三方面：首先，为多管辖主体路网建立责任界定工具，量化跨行政区的维护成本转嫁；其次，揭示地方道路韧性投资的隐性收益——每提升1%承载力可缓冲2.3%的州际公路中断风险；最后，提出路面设计新范式，建议将相邻道路中断概率纳入交通量预测模型。正如作者Eduardo Allen指出，该方法"使保险精算首次能涵盖长期退化损失"，为新西兰Waka Kotali等机构制定《气候适应型道路投资指南》提供科学基准。后续研究可融合洪水脆弱性图谱与地震 fragility 曲线，实现真正概率化的关键性评估。