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当下智慧隧道的规划发展与应用建设

2022-05-13

来源 : 赛文交通网

作者 : 九卿

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近年来,智慧高速建设逐渐成为行业热点,隧道作为高速公路的重要组成部分,其智慧化建设也随之提上日程。


根据交通运输部于2021年5月印发的《2020年交通运输行业发展统计公报》显示,截至2020年底,全国公路隧道21316处、2199.93万延米,特长隧道1394处、623.55万延米,长隧道5541处、963.32万延米。据不完全统计,截至2021年4月,我国在建的10公里以上超长公路隧道17条。

在此背景下,隧道管理问题一直是高速公路管理者急需解决的难题之一,特别是隧道状态监测问题。

尽管隧道内大多配设有较为完善的视频检测设备以及照明补光设施,但受隧道特殊环境影响,大多设备很难发挥出在正常环境下应有的成效,设备采集信息精度低、质量差等问题不可避免,直接影响人工监测判别效率,增加发现隧道堵塞和交通事件的难度。

加之道路管理人员资源紧张,审查人员易疲劳,从而使得高速运营方对隧道的管理效率低下。

此外,随着近年来车路协同、自动驾驶技术的快速发展,智能网联汽车逐步进入量产阶段,道路交通信息的重要性提升的同时,也对隧道基础设施建设提出了更高的要求。

交通采集信息单一,参数采集度不高,数据挖掘程度偏低,无法为高速公路交通管理和科学决策提供全面的信息和依据,无法满足交通管理部门对隧道的运维需求,也无法支撑起未来车路协同、自动驾驶对交通道路信息的高需求。

因此,为了应对日益增长、来自建管养运等多方面的需求变化,高速公路管理部门对新技术、新产品的应用需求也开始增加。

一、各地方智慧高速指南中的隧道建设

随着交通运输部推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点,北京、河北、浙江、山东、广东、甘肃、江苏等多省份先后开展了智慧高速的探索实践,其中山东、浙江、北京、云南、宁夏等地推出了智慧高速建设指南,四川川渝地区发布了区域地方标准,都试图从规划层面为智慧高速建设指明方向,其中不乏对隧道建设的实践经验总结,且大都集中在全感知检测方面。

《甘肃省智慧高速公路建设技术指南》中,在“5.2.2隧道状态监测章节”中对隧道建设给出了详细要求。

一是数据采集对象和要求,主要检测包含能见度、CO浓度、风速风向、亮度、火灾、交通事件、拱顶沉降、水平收敛等。

二是设施布设要求,如在隧道出入口各布设一套交通流检测设备并考虑实际建设情况;宜在隧道内布设边缘计算单元,同时具备多源数据接入及本地计算能力;在进出口布设车路协同设施、可变情报板,提供安全预警信息;在上下行通道内设置电子标签;提升隧道内卫星定位信号精度等等。

此外还指出要充分考虑当地气候气温变化,考虑设备防寒防冻。

《江苏省智慧高速公路建设技术指南》中,在“5.2.2隧道状态监测”章节中同样对隧道建设提出要求,但主要针对的是隧道状态监测的主要指标项、监测范围,隧道结构安全检测的类型确定。同时提出隧道宜注意提供车道级服务、智慧情报板等建设。

浙江省《智慧高速公路建设指南(暂行)》中,对隧道建设的内容较为分散,主要为以下内容:

在特长隧道、长隧道上游路段,宜设置车牌识别检测设备;隧道口设置交通事件感知点位;隧道出入口设置RSU设备;在长或特长隧道入口前设置可变信息标志。

在“5.6.3设施布设要求”中,对隧道内的多种设施设备提出了详细的安装要求,如隧道安全提升系统应提高隧道内卫星定位信号精度,5000m及以上隧道宜设置隧道扩展定位系统;隧道安全提升系统应加强应急处置,1000m及以上隧道应设置入口管控、逃生设施;隧道安全提升系统应加强疲劳驾驶提醒,3000m及以上隧道应设置轮廓照明、警示诱导灯等等。

山东省《智慧高速公路建设指南(试行)》,则更加注重隧道的应急保障建设,在“6.2.4应急保障”中集中提及:

应急保障能力建设应包括隧道通行安全监测、突发事故处置(二次事故预防)和重大活动保障;隧道通行安全监测,长隧道和特长隧道宜实现隧道内交通事件、车辆种类及数量、人员情况的实时感知;其他隧道宜支持视频智能分析等功能;特长隧道内宜配备紧急广播系统和可变信息标志,宜设置辅助救援机器人及远程消防灭火控制装置等等。

从上述四地的智慧高速指南来看,各地方隧道建设关注重点有所差异,或许与其所处的地域存在较大联系。甘肃气候寒冷,则关注隧道本身基础设施建设,对设备本身要求提出较高要求;江苏、浙江两地环境相对稳定,则着重隧道的试点示范建设,对隧道设备安装细节尤为关注,从而积累规模化建设经验;山东多山且易受到台风影响,则重点关注隧道应急保障,完善隧道安全建设和应急措施。

二、隧道建管养运:新技术、新产品、新应用

回到当前隧道的实际建设当中,各地方高速管理部门对隧道的建管养运建设主要集中在三个方面,交通感知、隧道运维以及平台管理。

隧道感知建设是智慧隧道的基础,因此交通管理部门通过架设多种感知设备,实现对隧道内外交通状态的检测,从而为交通管理决策提供基础信息支持。其中,交通雷达、AI视频、雷视一体机等新型设备逐渐成为隧道感知建设的新宠儿,例如苏州雷森在浙江甬金高速公路(金华段)隧道交通感知项目中,应用毫米波雷达完成对隧道交通道路信息的全维收集。

隧道的交通感知建设是对隧道内部的车流路况的检测收集,而隧道运维则需要的是对隧道本身的感知检测。

隧道在建设和运营中可能产生混凝土衬砌开裂、破损、脱落等问题,隧道内的火情、照明不良、路面积水也能引发伤亡事故。这些都对隧道交通运营维护提出了严峻挑战,需要高频度、高强度进行巡检。

隧道巡检机器人这一新型产品随之诞生。相对于传统的人工巡检,隧道巡检机器人可以在危险区域灵活穿梭,工作效率和巡检强度也远远强于人工,同时实现对隧道进行全天候的状态监测,还可以对隧道行驶车辆辅以指挥通行。

例如在交通运输部智慧公路试点项目,延崇(延庆至崇礼)高速河北段金家庄特长隧道崇礼方向,智能巡检机器人已经完成调试并运行;天津大学大跨空间结构研究中心开发了一款智能巡检机器人,并在天津莲花岭隧道开展调试测试;在浙江金丽温高速大梁山隧道内,浙江交通集团浙高运技研中心所研制的隧道应急救援巡检机器人正式运行。

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图片来源:天津大学新闻网


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图片来源网络


在隧道信息内外收集完整的情况下,如何对所收集的信息价值进行更加深入地挖掘与应用成为关键,因此智慧高速云控管理平台成为了当前智慧高速的建设热点。而在当前的管理平台建设当中,数字孪生技术成为最受关注和欢迎的关键技术之一。

数字孪生技术的优势,在于能够通过应用隧道内外配设感知设备所收集到的数据信息,在数字空间对隧道进行重新构建并与现实隧道进行实时交互,从而在软件平台上将其展现,实现对隧道的全知可控。

因此,掌握相关技术优势的互联网企业和科技公司都将目光瞄准此领域建设,且不仅着眼于隧道建设,更是通过数字孪生等新技术赋能高速公路路网整体管理,构建高速公路管理平台系统,发布高速公路整体解决方案;传统企业重新整合业务线路,同样推出整体解决方案,包括管理平台的建设。

例如阿里推出了高速公路智慧运营解决方案以及高速云控解决方案;华为推出智慧高速智能体技术架构和全天候解决方案;百度推出ACE智慧高速解决方案;腾讯推出了“数字安途”智慧高速解决方案;中交国通推出“全时空数字孪生智慧公路运营平台——智行GoTech2.0”;和利时推出智慧高速云控平台;利通推出智慧公路解决方案等等。

三、结语

4月底河南暴雨的相关信息发布后,在第一时间就登上微博热搜,在众多网友的讨论声中,也有许多人不禁回想起去年7月那场罕见的特大暴雨。

其中郑州京广隧道段所发生的事故,成为了众多交通从业者的一块心病,冠以“智慧隧道”的隧道竟在暴雨中没有起到作用,造成了人员伤亡和财产损失,无疑是对交通行业的一次重拳拷问。

保障交通安全是交通建设的基础,因此在建设过程中,无论是运用了哪些新技术亦或是哪些新产品,都需要从保障交通安全的角度出发,而不是过度追求所谓的“智慧化建设”,隧道建设如此,高速公路建设亦如此。

交通安全大于天。

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