高質(zhì)量發(fā)展“申”動圖景 | “智馭先鋒”勇立潮頭，盾構(gòu)自主駕駛智能掘進

近日開工的軌交21號線一期“康南路站—軍民路站”成為上海地鐵首條采用“盾構(gòu)自主駕駛”技術(shù)建造的隧道。圖為隧道股份上海隧道“智馭先鋒”數(shù)智項目。（采訪對象供圖）

【資料圖】

90后工程師黃凱，正親歷著隧道工程的一次重要革新。近日開工的軌道交通21號線一期“康南路站—軍民路站”，成為上海地鐵首條采用“盾構(gòu)自主駕駛”技術(shù)建造的隧道，這也是隧道股份上海隧道“智馭先鋒”數(shù)智化項目的首次試點應(yīng)用。這標志著中國隧道建設(shè)在規(guī)模、體量不斷攀登高峰的同時，還在智能化方面先人一步。

盾構(gòu)法隧道施工始于1818年，經(jīng)過200多年發(fā)展，在經(jīng)歷了手掘式、機械化、電子化和信息化等階段后，下一個階段的盾構(gòu)法隧道如何定義雖未最終確定，但可以肯定的是，一定與智能化有關(guān)。

向科技要質(zhì)量效率

隧洞宛如長龍，管壁猶如龍鱗排列整齊，一眼望不到頭——這是“地下城”的初始模樣。說起盾構(gòu)機，關(guān)心地鐵建設(shè)的市民都知道，它是上海軌道交通成網(wǎng)的“大功臣”。作為掘進神器，盾構(gòu)機身處復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，面臨施工風(fēng)險、質(zhì)量、效率等多方面考驗。而如今，重達上千噸的盾構(gòu)機有望通過人工智能（AI）自主決策方式挖掘出一條條地鐵、公路隧道。

參與建設(shè)軌交21號線的盾構(gòu)機直徑達6.76米，有兩層樓高，外觀和其他盾構(gòu)機別無二致，但底層邏輯已發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變。作為隧道股份上海隧道“智馭先鋒”數(shù)智項目負責(zé)人，黃凱介紹，“智馭先鋒”數(shù)智化項目依托盾構(gòu)自主駕駛系統(tǒng)及配套的數(shù)智隧道管控平臺，融合大數(shù)據(jù)、AI算法、感知系統(tǒng)，盾構(gòu)機可自主判斷、自主認知、自主決策、自主控制，就像被植入了“大腦”“眼睛”和“耳朵”。

“盾構(gòu)機在向前掘進的時候，能實時‘看到’地面沉降數(shù)據(jù)，通過這些大數(shù)據(jù)以及具有學(xué)習(xí)功能的算法控制模型，可自主控制各項施工參數(shù)，實現(xiàn)自動掘進，并自動糾偏、調(diào)整姿態(tài)，實現(xiàn)長距離精準前行。”

盾構(gòu)實現(xiàn)自主駕駛的同時，項目部專門設(shè)置24小時監(jiān)控的數(shù)智盾構(gòu)管理中心，可以清楚看到其工作狀態(tài)，也會讀取它操作時的各種參數(shù)，從而更好掌控施工風(fēng)險、工程質(zhì)量、建設(shè)進度、人員管理、倉儲運輸、設(shè)備狀態(tài)等關(guān)鍵信息。這些數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在大屏上，管理人員一目了然，它們也會實時傳輸?shù)轿挥谄謻|塘橋的數(shù)字化管控中心，提供“雙重保險”。

高質(zhì)量的建設(shè)方式，不僅創(chuàng)造了良好的施工環(huán)境，也在復(fù)雜的地質(zhì)條件下取得了新的建設(shè)成果。據(jù)黃凱透露，上海隧道已將自主駕駛技術(shù)應(yīng)用于多個項目，在軸線穩(wěn)定、沉降控制等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)施工形式。“掘進過程由人工智能算法系統(tǒng)來決策和控制，人為因素對隧道施工風(fēng)險與質(zhì)量的影響將逐漸減少。算法系統(tǒng)的安全機制，會實時監(jiān)控數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院椭噶羁刂频挠行裕行嵘軜?gòu)施工的質(zhì)量、安全和效率。”

向未來掘進，加快形成數(shù)智盾構(gòu)隧道技術(shù)生態(tài)圈

面對地下世界，每一次穿越都是一次技術(shù)的積累和升級。

隧道股份是國內(nèi)最早進行盾構(gòu)隧道事業(yè)技術(shù)研發(fā)的企業(yè)，早在上世紀60年代，就為上海建造了第一條越江隧道——打浦路隧道。之后，連接黃浦江兩岸的18條大型越江隧道，近千公里地鐵都離不開隧道股份的深度參與。放眼全國乃至全球的一些重大項目，也都有“隧道藍”的身影。

技術(shù)轉(zhuǎn)型升級是行業(yè)發(fā)展的源動力。面向盾構(gòu)自動化、智能化的發(fā)展需求，一直致力于技術(shù)創(chuàng)新的隧道股份上海隧道清晰感知行業(yè)變革觸角，從“知識”驅(qū)動到“知識+管理”驅(qū)動，再轉(zhuǎn)型為“知識+數(shù)據(jù)”雙驅(qū)動，有互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、5G網(wǎng)絡(luò)等新一代信息技術(shù)的催生因素，更有公司多年來的科研思考和技術(shù)沉淀。

據(jù)隧道股份中央研究院副院長吳惠明回憶，2015年創(chuàng)建的“盾構(gòu)隧道施工管控平臺”，相當(dāng)于盾構(gòu)機的“超級大腦”，形成“實時數(shù)據(jù)動態(tài)管控、數(shù)據(jù)分析輔助決策”管理模式，全面實現(xiàn)盾構(gòu)施工管控和盾構(gòu)設(shè)備管控。

與此同時，我國科研攻關(guān)體制優(yōu)勢發(fā)揮出極大作用。在市科委支持下，隧道股份上海隧道聯(lián)合上海大學(xué)等單位開展《遠程控制的自動掘進智能盾構(gòu)研發(fā)》的深入探索。

目前，盾構(gòu)管控平臺已實現(xiàn)逾500公里隧道建設(shè)的全方位管控，集聚了海量數(shù)據(jù)資產(chǎn)，形成了“抽屜里的數(shù)據(jù)庫”。“這為盾構(gòu)自主駕駛技術(shù)的實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。”吳惠明說。在他看來，這項前沿技術(shù)體現(xiàn)了3方面優(yōu)勢——行駛軸線的精準控制、對周邊環(huán)境的低影響、掘進速度的穩(wěn)中有升。據(jù)了解，該系統(tǒng)除了運用于上海地鐵建設(shè)之外，還全效投入到全國多個城市的15臺（次）盾構(gòu)掘進中，累計掘進里程超過12公里。

據(jù)吳惠明介紹，除盾構(gòu)自主駕駛系統(tǒng)外，目前隧道股份上海隧道還在進行推力自適應(yīng)、管片自動拼裝、物料自動運輸?shù)认嚓P(guān)研究，進一步提高盾構(gòu)法隧道施工質(zhì)量的穩(wěn)定性和高效性。通過形成“推進—拼裝—運輸”的數(shù)智盾構(gòu)隧道技術(shù)生態(tài)圈，讓隧道建設(shè)變得更加智能，也更加穩(wěn)固、安全、高效。

隨著數(shù)字經(jīng)濟時代的到來，隧道施工企業(yè)面臨的不僅是科研技術(shù)發(fā)展的全新挑戰(zhàn)，更是破局、向新的重大機遇。今年5月，由隧道股份等單位聯(lián)合發(fā)起的上海市數(shù)字盾構(gòu)工程技術(shù)創(chuàng)新中心技術(shù)委員會宣告成立，將健全“產(chǎn)學(xué)研用”深度融合的成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新機制，為行業(yè)中數(shù)智隧道相關(guān)標準、關(guān)鍵技術(shù)及配套裝備的創(chuàng)造性孵化提供土壤。同時，將圍繞智能感知、智能認知、智能決策和智能控制，推動關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與突破，以數(shù)智技術(shù)賦能盾構(gòu)法隧道產(chǎn)業(yè)躍變。

作者：史博臻  實習(xí)生  張鈞琪

編輯：范菁

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