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“盾構自主駕駛”技術建造的隧道。圖為隧道股份上海隧道“智馭先鋒”數智項目。（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“盾構自主駕駛”技術建造的隧道，這也是隧道股份上海隧道“智馭先鋒”數智化項目的首次試點應用。這標志著中國隧道建設在規(guī)模、體量不斷攀登高峰的同時，還在智能化方面先人一步。

盾構法隧道施工始于1818年，經過200多年發(fā)展，在經歷了手掘式、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。

向科技要質量效率

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。說起盾構機，關心地鐵建設的市民都知道，它是上海軌道交通成網的“大功臣”。作為掘進神器，盾構機身處復雜的地質環(huán)境，面臨施工風險、質量、效率等多方面考驗。而如今，重達上千噸的盾構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。

參與建設軌交21號線的盾構機直徑達6.76米，有兩層樓高，外觀和其他盾構機別無二致，但底層邏輯已發(fā)生明顯轉變。作為隧道股份上海隧道“智馭先鋒”數智項目負責人，黃凱介紹，“智馭先鋒”數智化項目依托盾構自主駕駛系統(tǒng)及配套的數智隧道管控平臺，融合大數據、AI算法、感知系統(tǒng)，盾構機可自主判斷、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”。

“盾構機在向前掘進的時候，能實時‘看到’地面沉降數據，通過這些大數據以及具有學習功能的算法控制模型，可自主控制各項施工參數，實現自動掘進，并自動糾偏、調整姿態(tài)，實現長距離精準前行?！?/p>

盾構實現自主駕駛的同時，項目部專門設置24小時監(jiān)控的數智盾構管理中心，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，從而更好掌控施工風險、工程質量、建設進度、人員管理、倉儲運輸、設備狀態(tài)等關鍵信息。這些數據呈現在大屏上，管理人員一目了然，它們也會實時傳輸到位于浦東塘橋的數字化管控中心，提供“雙重保險”。

高質量的建設方式，不僅創(chuàng)造了良好的施工環(huán)境，也在復雜的地質條件下取得了新的建設成果。據黃凱透露，上海隧道已將自主駕駛技術應用于多個項目，在軸線穩(wěn)定、沉降控制等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)施工形式?！熬蜻M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險與質量的影響將逐漸減少。算法系統(tǒng)的安全機制，會實時監(jiān)控數據傳輸的可靠性和指令控制的有效性，有效提升盾構施工的質量、安全和效率?！?/p>

向未來掘進，加快形成數智盾構隧道技術生態(tài)圈

面對地下世界，每一次穿越都是一次技術的積累和升級。

隧道股份是國內最早進行盾構隧道事業(yè)技術研發(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。

技術轉型升級是行業(yè)發(fā)展的源動力。面向盾構自動化、智能化的發(fā)展需求，一直致力于技術創(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”驅動到“知識+管理”驅動，再轉型為“知識+數據”雙驅動，有互聯(lián)網、大數據、5G網絡等新一代信息技術的催生因素，更有公司多年來的科研思考和技術沉淀。

據隧道股份中央研究院副院長吳惠明回憶，2015年創(chuàng)建的“盾構隧道施工管控平臺”，相當于盾構機的“超級大腦”，形成“實時數據動態(tài)管控、數據分析輔助決策”管理模式，全面實現盾構施工管控和盾構設備管控。

與此同時，我國科研攻關體制優(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)合上海大學等單位開展《遠程控制的自動掘進智能盾構研發(fā)》的深入探索。

目前，盾構管控平臺已實現逾500公里隧道建設的全方位管控，集聚了海量數據資產，形成了“抽屜里的數據庫”?！斑@為盾構自主駕駛技術的實現奠定了基礎?！眳腔菝髡f。在他看來，這項前沿技術體現了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。據了解，該系統(tǒng)除了運用于上海地鐵建設之外，還全效投入到全國多個城市的15臺（次）盾構掘進中，累計掘進里程超過12公里。

據吳惠明介紹，除盾構自主駕駛系統(tǒng)外，目前隧道股份上海隧道還在進行推力自適應、管片自動拼裝、物料自動運輸等相關研究，進一步提高盾構法隧道施工質量的穩(wěn)定性和高效性。通過形成“推進—拼裝—運輸”的數智盾構隧道技術生態(tài)圈，讓隧道建設變得更加智能，也更加穩(wěn)固、安全、高效。

隨著數字經濟時代的到來，隧道施工企業(yè)面臨的不僅是科研技術發(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)起的上海市數字盾構工程技術創(chuàng)新中心技術委員會宣告成立，將健全“產學研用”深度融合的成果轉化與產業(yè)化創(chuàng)新機制，為行業(yè)中數智隧道相關標準、關鍵技術及配套裝備的創(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，推動關鍵技術的研發(fā)與突破，以數智技術賦能盾構法隧道產業(yè)躍變。

作者：史博臻  實習生  張鈞琪

編輯：范菁

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