隧貫天下,道通山河。被喻為公路運輸體系“咽喉要道”的隧道,一頭牽著民生福祉,一頭系著經濟發展,與內外暢達的交通路網共同撐起強國“動脈”。信息化與數字化技術的不斷進步,賦能隧道基礎設施建設,實現了隧道內多個場景的數字化轉型、智慧化升級。
智能化調光控制系統在提高隧道行車安全性的同時,還能節能減排;數字化技術可實時監測隧道通風全過程,減少隧道空氣污染;數字化平臺能及時檢測交通事故,預警突發事件……這些智慧場景在隧道建設中落地,不僅可以大幅提升隧道的管理和運行效率,同時還會增強人們出行的幸福感。
智慧照明場景:燈隨車行,節能降耗
隧道是一段半封閉的空間,自然光無法完全照射其中。由于人眼難以適應光線的驟然變化,因此隧道洞口出現的“黑洞”或“白洞”效應會使駕駛員短暫失明,增加發生交通事故的風險。
以往,隧道照明燈具需要24小時滿功率工作,這樣不僅會浪費電力資源,還會影響燈具壽命。同時,由于控制方式單一,隧道亮度也無法根據車流量、外部光照、天氣條件等進行靈活調節。
智慧照明場景的落地既能保障隧道內的行車安全,又能節約能耗。伴隨式照明技術通過收集并分析交通流量、車輛行駛軌跡、天氣變化、照明時間等數據,可以實現對隧道內每一個照明燈具的調光控制。無車輛通行時,隧道內的照明亮度會降至最低水平;有車輛通行時,隧道內的照明設備則會跟隨車輛行駛速度和軌跡進行分段調光。目前,伴隨式照明技術已廣泛應用于黎園嶺、寶塔山、干海子等多個隧道。
以云南玉溪至楚雄高速段的干海子隧道左幅為例,該隧道在不改變原有照明燈具和回路開關控制的前提下,對現有的照明控制系統進行改進,在優化照明參數的基礎上對LED隧道燈實行實時分段動態智能控制。
“我們利用了物聯網和人工智能數據分析等技術,通過洞外亮度檢測器、監測通信數據采集器,感應車道來車,并利用物聯網調光控制器調節照明燈具功率,最終實現了隧道內‘車來燈亮—車走燈暗—燈隨車行’的智能照明效果。”中鐵交通西南運營中心黨工委書記、總經理佘國斌告訴記者,這不僅保障了司乘人員的行車安全,還達到了精準照明和節省能源的效果。
云南玉溪至楚雄高速段的干海子隧道左幅長1075米,共有LED燈具694盞,滿載功率約50.68千瓦,年額定耗電量約44.4萬度,電費約每年23萬元。佘國斌介紹,自智慧照明場景落地以來,干海子隧道已累計節約用電31.37萬度,有效節省費用近20萬元,節能效率達70%。
新型通風場景:通風凈化,減少污染
車輛在行駛過程中會產生大量尾氣,尾氣中含有固體懸浮顆粒、一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、氮氧化合物等污染物。在半封閉式的隧道中,尾氣不容易擴散,可能會對人體健康造成不利影響。對此,保障隧道通風換氣就顯得尤為重要。
北京市東六環是聯通順義、大興、北京首都國際機場和大興國際機場的重要交通要道。在東六環入地改造項目中,新型通風場景的落地確保隧道有效通風。施工人員在隧道內設置了射流風機。射流風機通過產生高速氣流,可將新鮮空氣從隧道入口引入,將污濁空氣從隧道出口排出,從而實現隧道內外空氣的交換。首發建設公司東六環改造工程項目管理處副總經理郭琪介紹,考慮到該環路地下道路處于城市核心區等情況,采用射流風機誘導通風方案可能會導致洞外敏感點污染物濃度超標。為了保證隧道內、外空氣質量,工程在隧道南、北盾構井還設置了空氣凈化裝置。
郭琪說,通過隧道通風系統與空氣凈化系統的節能關聯運行,降低了隧道內、外車輛排放污染物濃度,使隧道內、外空氣質量達到相關規范的限值要求,預計凈化效率可達80%以上。
此外,在該項目中落地的新型通風場景,還可以通過數字化技術對隧道內平均車速、風速、污染物濃度等進行實時監測,及時預警環境污染事件。
智能管理場景:實時監測,保障安全
可實時監測隧道內交通事故、及時預警突發事件……如今,集成了人工智能、物聯網、云計算等先進技術的各種平臺,推動了隧道智能管理場景的落地,保障隧道路段內車輛安全運行。
新嶺隧道是浙江省內流量最大的隧道之一。當前,新嶺隧道日均車流量達8萬輛次,節假日高峰流量峰值可達14萬輛次,隧道安全管控形勢十分嚴峻。
隨著數字化技術在交通領域的不斷應用,數字孿生全息感知平臺逐漸成為提升新嶺隧道安全應急管理能力的重要依托。
通過數字孿生全息感知平臺,管理人員可實時跟蹤進出隧道的車輛,獲取車輛位置、速度、航向角等信息,掌握隧道內違規停車、變道、逆行等情況并及時進行干預,從而提升隧道的通行效率。
保障隧道內車輛安全運行,除了要及時處理交通違規、意外事故等,還要防患于未然,提升交通安全預警能力。
走進貴州省遵義市大婁山隧道群監控中心,墻上巨大的電子顯示屏映入記者眼簾。“這是大婁山隧道群智慧管控一體化平臺。”貴州中南交通科技有限公司黨委委員、副總經理汪文斌說。
大婁山隧道智能管理場景正是借助該平臺得以實現。平臺不僅能夠顯示隧道內不同路段的監控畫面,還配備有超速預警系統、車輛超溫檢測系統、應急預警系統、智慧消防系統、氣象預警系統等,能夠全方位、多維度監測隧道群車輛運行情況,及時作出預判,找出安全隱患。
汪文斌介紹,智慧管控一體化平臺運用了數字孿生技術,可以模仿隧道運行中可能遇到的各種情況,通過人工智能算法,形成線下應急方案已超700種,可及時、準確應對各類突發事件,為隧道的安全、高效運行提供有力保障。
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