隧道股份：“0与1”构筑城市的一砖一瓦

在隧道建设施工领域外，数字技术已经遍布城市的每个角落，牵动着每一位市民的城市生活。

撰稿 | 高捷 主笔 | 姜浩峰

台风来袭，全市道路积水情况在导航软件中一目了然，帮助市民避开积水路段；商圈泊车，市中心停车数据一目了然，还能由人工智能自主识别车牌、自动缴费；在全市路网，道路设施健康状况被物联网传感设备实时监测，形成数字化的基础设施病历卡……

党的十八大以来，随着数字中国建设的深入推进，数字技术得到愈发广泛的应用。“0与1”的大数据，正逐步替代钢筋水泥成为城市重要的组成部分，推动着生产生活方式发生深刻变革。

杨浦大桥，上海首座实现数字孪生的大型桥梁，密布1100个传感设备，实时采集大桥健康数据

从“打飞的推盾构”到“盾构无人驾驶”

45岁盾构施工工程师李刚，正在经历他职业生涯中最不可思议的转折。

李刚就职于新中国成立后的全国第一家软土隧道工程企业——隧道股份上海隧道。自2000年起，他参与了上海长江隧道、外滩通道、虹梅南路越江隧道等多条盾构法隧道的建设，并多次作为外聘专家前往全国各大盾构隧道现场进行指导，在业内是当之无愧的“老专家”。

而现在，曾经一个月出差20余天，在全国各地打飞的、进隧道、查工地的李刚，大多时间却坐在办公室里。在他的面前，是一块宽6米、高2米有余的大型屏幕，显示着全球82条在建盾构隧道的核心数据。近至上海市域铁路的在建盾构隧道，远至新加坡深隧工程，他只要坐在上海的智能化管控中心之内，鼠标一点便能立即知晓所有盾构进度、质量、环境、风险状态。

李刚职业生涯的转折，始于2016年。6年前，《国家信息化发展战略纲要》《“十三五”国家信息化规划》接连发布，中国开始驶入数字化、信息化的快车道。也就在2016年，隧道股份启动打造国内首个依托数字技术集中、远程管控盾构工程的大数据平台——上海盾构管控中心。

“建设数字化平台，关键是要解决实际问题。盾构管控中心建设时的最初目标，是为了解决城市愈发强烈的隧道建设需求与隧道施工专业人才数量不匹配的问题。”李刚表示，以往要了解一条隧道施工的质量情况，工程师必须要进入隧道内部进行精细测量。但随着“十三五”后全国城镇化建设浪潮的兴起，地下工程遍地开花，具有丰富经验的专业总工成为了行业中的香饽饽，要为全国无数大型隧道把脉问诊。

“最忙的时候是在2015、2016年左右，那时我周一在长三角，周二周四在大湾区，周五周六要去中原郑州。”李刚说，专业人才的紧缺不但制约了各地的城市发展速度，更为新建隧道项目带来不小的安全与质量风险。

为了解决这一问题，隧道股份开始在数字化领域发力。

在2016年公司中长期战略中，隧道股份明确了数字化业务作为企业发展重要的战略新兴业务，与传统主业有机融合。而数字化业务的起点，就在隧道股份最为熟悉的领域——盾构隧道领域。

“隧道股份从1965年就开始进行盾构隧道建设，积累了海量的盾构数据，盾构管控中心就是以我们50年盾构法隧道施工经验为基础，依托大数据建立的数字平台。”李刚介绍说，隧道股份整理汇总了50年来每一条隧道、每一个项目的施工数据，编译形成了盾构管控中心的数据平台。同时，项目团队开发了一整套基于物联网技术的盾构数据采集设备，无论是盾构的轴线、沉降等核心数据，还是刀盘状态、盾尾状态等设备参数，都实现了自动采集、远程传输。

“就像是为盾构装上了心电仪，所有的核心数据都能够实时监测到，无须再进行人工勘察测量。”李刚说，这一平台不但能够远程采集在建盾构工程施工数据，还能实时监控工程风险，通过大数据分析提供人工辅助的智能化决策。

依托智慧化的管控平台，在管控中心内不到20个人的工程师团队，就能管理所有在建盾构地铁工程安全。“我们工程师团队，控制着100多台在全世界各地推进中的盾构机。隧道股份在新加坡、印度、国内的深圳、珠海等城市都有业务。这个平台上，不单单是我们的盾构机，其他公司的盾构机也委托隧道股份管控。”

目前，盾构管控中心已接入管控项目127个，盾构机524台次，包括上海申通地铁所有在建项目和隧道股份海内外所有在建盾构项目。管控中心管控的类型涵盖地铁隧道、能源隧道、大直径泥水隧道、异型隧道等领域，地域涉及全球 17个城市。

建成盾构管控中心只是隧道股份盾构施工数字化转型的第一步。第二步，隧道股份不仅仅是看到盾构的数据状态，还能真正让盾构拥有“智能”，实现“无人驾驶”，让隧道推得推得更快更安全。

9月12日，轨道交通崇明线108标正在进行重要节点之一刀盘吊装下井。摄影/张龙

2021年4月，世界首台智能盾构“智驭号”由隧道股份自主研制成功，并在杭州至绍兴的城际铁路工程区间隧道实现“自主巡航”，圆满完成施工任务。这条城际铁路工程中不再需要传统的盾构司机，融合了大数据、5G网络和人工智能等新兴技术的盾构管控中心替代了盾构司机，可以自行感知、分析、决策、控制，远程操控盾构完成掘进任务。

今年，隧道股份自主研发的“推拼同步”技术又在上海市域铁路机场联络线得到应用，通过数字化模块的精密控制，盾构机往前掘进的同时，拼装机首度实现了同步管片拼装作业。根据推进数据表明，推拼同步技术可使盾构法隧道建设效率较传统方式效率提升30~50%。

李刚表示，今后，基于神经网络技术的智能决策模型，还能让智能盾构自我学习，变得越来越聪明，实现在复杂的超大城市地下进行无人驾驶的快速盾构施工。“不久后的未来，或许像我们这样的盾构工程师会不复存在，人工智能将替代我们进行隧道施工，在城市地底打通交通动脉。”

隧道股份盾构管控中心，实施管控全球100余台盾构设备推进情况

为道路桥梁“能说话”

在隧道建设施工领域外，数字技术已经遍布城市的每个角落，牵动着每一位市民的城市生活。作为承担着上海95%以上市管交通基础设施运维任务的企业，隧道股份在上海市民交通出行领域实现了数字转型，让传统养护升级成为智慧运营。

积水7cm…9cm…10cm……预警！今年梅花台风登陆之际，在隧道股份城市运营管养的上海各大下立交、高速道路，由隧道股份依托物联网+传感技术打造的“积水监测传感系统”正在大显身手。

“比如我们的汛情系统，实现上海市内重要点位的积水深度智能探查、自动预警。通过在道路两侧安装传感设备，我们在全市的低洼路段、易积水点布置了200多个暗哨，全面掌握各路段积水情况。” 隧道股份城市运营设施管理部经理王一明介绍说，传统的防汛巡检方式通常是人工巡检+视频监控，简而言之就是通过养护人员到现场测量积水深度。在全市雨势较大的情况下，养护人员常常“无暇他顾”，无法实现实时的监测和预警。

现在，通过汛情系统，布置在各个路段的前端感知系统（NB-IoT）所采集到的积水数据，通过NB-IoT网络实时回传至隧道股份的城市级智慧运管平台，运管平台自动推送险情数据，与抢险人员实时进行通信，告知何处路段需紧急排水。

从积水超警戒线到后台预警，整个时长压缩到秒级，辅助隧道股份城市运营快速决策处置。

“以往，每年这个时候城市道路看海已经是市民见怪不怪的新闻。过去，我们每年都要派出很多人员，在道路上一刻不停地进行巡检，排查哪条道路有积水。”王一明介绍说，这一系统运用后，积水点排除速度较以往加快了近30%，而且不用再委派人员巡逻；并且因为前期处置介入，更不容易形成低洼地段积水，保护了市民的出行安全。

汛情系统只是隧道股份城市交通智能运管领域的一个缩影，未来隧道股份的目标是让每一座交通基础设施都能“耳听八路、眼观四方、声如洪钟”。

2021年，隧道股份对上海城市交通的AI大脑——“城市级智慧运管平台”完成了新一轮智慧升级，率先将物联网传感技术运用于上海交通道路运维作业中，研发的汛情系统、道路低温监测、事故感知系统等，为上海道路安全拉起了一条“AI警戒线”。

城市运营智慧运管平台

通过这一平台，上海的每一条道路都迎来了一次“超进化”——拥有了“嘴巴”“耳朵”和“眼睛”。依托5G技术带来的“物联网感知设备”“高频交通大数据雷达”和“高清低延时视频传输技术”，隧道股份赋予一座原本由钢筋混凝土构成的隧道以“生命”——让隧道桥梁在危险时能“大声报警”，在繁忙的车流中“辨声定位”，用AR增强现实技术实现内部检修的“视觉传输”。

“与人体一样，交通设施也会头痛脑热。比如一座钢筋混凝土的隧道，如果肝胆脾胃——管片、结构、机电设备有了损伤，它既不能自己呼喊、又无法告诉旁人，那就会出问题。” 王一明介绍，现在通过在桥梁道路结构内部署5G物联网感知设备，同时依托隧道股份云物联服务平台强大的数据计算存储支撑能力，隧道股份已全面实现了对上海各条交通设施的关键信息采集、解析和接入。

这些感知设备就像隧道的声带，一旦发现异常，就主动发声、自由报警，让管理人员及时获知风险隐患信息，第一时间开展维修处置。通过这项技术，隧道管理人员不仅掌握了大连路隧道健康变化趋势，还能根据数据预知、预判隧道健康状态和潜在风险。

“目前，我们已经在杨浦大桥等交通基础设施上设置了一整套完整的数字孪生系统。比如在杨浦大桥，全桥布设了17类1100多个结构安全数据感知点。防汛积水信息只是诸多信息中的一个，冬天道路低温的信息、暴雨后路面坑洼的数据，甚至大型车辆过桥时是否超重、桥塔在台风天气下的微小形变震动，都能够实时被我们抓取。”

王一明介绍，隧道股份借助5G网络“海量接入”的独特优势，第一次为桥梁、隧道、道路装上了能自己呼喊的“嘴巴”，结构发生偏移了、高频振动“内伤”了、环境发生变化了……所有信息及时掌握，快速处理！

未来，隧道股份将带来更多数字化+隧道运营管理的黑科技，让更多基础设施耳听八路、眼观四方、声如洪钟，也让更多市民享受一流的基础设施建设运营服务。

破解民生痛点难题

数字化最终的落脚点还是全体人民。一座城市的数字化、智慧化水平高不高，智慧城市建得好不好，怎么评价？还是这座城市的市民说了算，是老百姓说了算。在十年发展历程中，隧道股份着力于以数字化解决民生痛点难点问题，让数字技术切实为每一位市民造福。

“只要是有利于民生的，有利于城市人民的，都是我们探索与服务的方向。比如很多市民非常关心的停车难的问题，我们正在通过数字化技术带来的精细管理，为市民盘出更多市中心的停车位。”隧道股份数字集团智慧停车事业负责人王静表示，上海作为一座超大城市，停车位非常紧缺。隧道股份数字集团建设的道路停车网格化管理平台，用AI系统替代传统人工方式，把路侧停车的管理提升到了新的层次——智能化、无人化。

“我们为城市道路路杆点装360度高清视频探头。通过AI图像分析技术，自动识别停在停车位的车辆信息，从看车牌到计时间，甚至是车型大小，都可以全部识别。”王静表示，基于这些基础信息，隧道股份开发了智能管理平台，可进行车流量分析、周转率分析、停放时长分析、停车需求分析、出行车位需求预测、车位利用率分析等，并形成城市静态交通报告，在政府管理机构的数据后台中“一张图”显示，帮助管理机构更加高效、科学地实施路侧停车设施管理。

依托数字技术，让所有停车位高效得到更高效的利用，以管理拓空间

此外，这个平台还接入上海一网统管系统，可以为市民实现在线支付、在线车位查询等功能。

“现在，我们正服务的上海市中心的上万个道路停车位，根据我们的实际测算，在运用这个系统后既有车位利用率可以提升31%，此外还可以开辟很多原先无法停车的道路进行路侧停车，大大缓解了市中心的停车压力。”王静表示，一方面数字化助力实现了市民路侧驻车服务“智能化、无人化”，一方面辅助政府管理机构更高效地开发、利用路侧停车资源，提升路侧停车设施使用效能。

在提升既有车位利用率的同时，隧道股份也着力开发新的停车区域。在南京，隧道股份技术团队改良隧道掘进技术，利用“垂直掘进设备”，在地面挖掘了超过68米的深坑供市民停车，把二维平面的停车场变为地下的三维立体停车场。这样可以在450平方米的狭小区域内，停放200辆小型乘用车；建设常规200辆规模地面停车场，则需要至少6000平方米空间。

“只要是有利于民生的，只要是能为市民解决问题的，都是隧道股份在数字领域的探索与服务的方向。过去十年，我们开始用数字技术构筑城市的一砖一瓦，未来十年，数字技术将更深度地融入城市发展，为市民带来更为独特的城市生活体验。”