為城市隧道安全保駕護航

文/招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司

獲獎等級：一等獎

項目名稱：城市隧道服役安全典型風(fēng)險評估理論與防控關(guān)鍵技術(shù)

← 城市隧道服役安全典型風(fēng)險評估理論與防控關(guān)鍵技術(shù)研究路線

截至2021年，我國城市道路里程達56.9萬公里，大中城市路網(wǎng)密度達到每平方公里4公里以上，交通聚集、路擠車密。城市隧道作為路網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點，暢通保障極為關(guān)鍵。針對城市隧道交通、結(jié)構(gòu)與環(huán)境復(fù)雜條件，研發(fā)運營隧道風(fēng)險在線獲取、智能評估、事前防控、快速診處的管控體系需求迫切、意義深遠。

多學(xué)科綜合研究 破解隧道風(fēng)控難題

該項目針對城市隧道交通流密集、周邊擾動易發(fā)頻發(fā)、節(jié)點災(zāi)病加劇問題、社會影響成倍放大的服役安全典型風(fēng)險特征，從城市隧道服役安全風(fēng)險評估理論，城市隧道交通、結(jié)構(gòu)智能感知裝備，城市隧道結(jié)構(gòu)損傷快速修繕技術(shù)與城市隧道服役風(fēng)險集成管控平臺四方面入手，采用理論分析、數(shù)值模擬、室內(nèi)外試驗和工程驗證等多種研究手段，通過“交通+機器視覺”、人工智能多學(xué)科融合，解決城市隧道服役安全典型風(fēng)險評估理論與防控關(guān)鍵技術(shù)難題，建立集感知、評估、診斷、防控于一體的理論、技術(shù)、裝備與平臺體系，工程應(yīng)用效果顯著，前景廣闊。

開發(fā)集成平臺 實現(xiàn)在線智能管控

← 評估指標體系

← 危險車輛識別與跟蹤系統(tǒng)整體架構(gòu)

該項目從“交通-結(jié)構(gòu)-環(huán)境”的角度切入，提出了基于隱患和保障雙因素模型的交通運行風(fēng)險評估方法、隧道本體結(jié)構(gòu)損傷量化計算與服役安全評估方法、基于強度折減法的近接隧道環(huán)境安全影響分區(qū)評價方法，構(gòu)建了城市隧道風(fēng)險評估體系。

該項目研發(fā)了運營隧道交通組成和危險車輛風(fēng)險識別與跟蹤監(jiān)測裝備、運營隧道拱墻結(jié)構(gòu)損傷巡檢機器人、運營隧道仰拱結(jié)構(gòu)無損檢測機器人等智能裝備，實現(xiàn)了城市隧道交通狀態(tài)與結(jié)構(gòu)損傷安全風(fēng)險的實時在線智能感知。

該項目提出了預(yù)防護、創(chuàng)微修繕、快速修復(fù)不同等級風(fēng)險控制目標，研發(fā)了短錨微創(chuàng)修繕風(fēng)險防控技術(shù)、波紋鋼套拱快速加固風(fēng)險控制技術(shù)，實現(xiàn)了不同等級結(jié)構(gòu)損傷風(fēng)險的快速高效處治應(yīng)用。

同時項目建立了基于網(wǎng)絡(luò)爬蟲技術(shù)自動更新的風(fēng)險知識庫、宏觀信息與單體狀態(tài)融合的城市隧道運營數(shù)據(jù)庫，開發(fā)了集感知、評估、診斷、處治為一體的城市隧道服役安全風(fēng)險防控集成平臺，實現(xiàn)了運營安全風(fēng)險的在線智能管控。

該項目研究成果已在重慶、四川、福建等省市成功應(yīng)用，獲授權(quán)發(fā)明專利40項、軟件著作權(quán)8項，主編參編行業(yè)標準6部、地方標準1部，出版專著5部，發(fā)表論文94篇，其中高水平論文50余篇，經(jīng)濟社會效益顯著，推廣應(yīng)用前景廣闊。

提升隧道安全服務(wù)水平 降本創(chuàng)效超5億

通過對隧道運營風(fēng)險的在線辨識、動態(tài)評估和預(yù)警、微擾預(yù)防控制等方法實現(xiàn)了城市隧道襯砌結(jié)構(gòu)、外部環(huán)境和運營風(fēng)險的智能管控，為我國城市隧道的安全運營和交通功能的有效發(fā)揮提供有力保障，提升城市隧道服務(wù)水平與品質(zhì)，促進隧道韌性運維、防災(zāi)減災(zāi)、智能檢監(jiān)測等防災(zāi)減災(zāi)新材料、新技術(shù)、新產(chǎn)品等相關(guān)學(xué)科發(fā)展，推動城市隧道韌性建設(shè)與管養(yǎng)技術(shù)進步。

該項目研究成果自2017年開始推廣應(yīng)用于重慶劉家臺隧道、曾家?guī)r隧道、千廝門隧道，廈門第二西通道海滄隧道等多個城市核心區(qū)數(shù)十座隧道工程，實現(xiàn)了科學(xué)運營管控，降低了運養(yǎng)成本，累計取得經(jīng)濟效益約5.3億元。除此之外，該項目課題研究成果的應(yīng)用還可降低隧道運營安全事故發(fā)生，降低城市隧道全壽命周期內(nèi)的運營和養(yǎng)護成本，提升隧道通行能力與延長服役時間，間接經(jīng)濟效益顯著。

← 組圖：典型近接施工類型的影響分區(qū)標準