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城建黑科技,百年工程告別窒息式大中修

日期:2018-11-08 【 來源 : 新民周刊 】 閱讀數:0
閱讀提示:上海城建集團公布了一批“數字化+城市基礎設施建設、運營”的產品技術和落地項目,并表示,這些“黑科技”將服務于城市民生,讓城市的建設與運營更加安全、高效與智慧。

記者|姜浩峰 撰稿|高捷


  城市核心區的越江隧道忽然封閉大修,一封就是大半年……隨著越來越多的基礎設施進入集中維護保養期,在一些城市,隧道、道路、橋梁等頻現封閉式大修,給市民出行帶來諸多不便。然而,如果不做封閉式大修,又勢必會有安全隱患。從前,定期大中修,是基礎設施建設、養護的必備環節。

  10月18日,在杭州文一路隧道通車之際,《新民周刊》記者卻聽說,這條隧道投入使用后,未來將不會有封閉式綜合大修的現象。作為上海城建集團投資、建設、運營的國內首條“全壽命周期運營管理”試點項目,其最大的意義在于——將徹底改變基礎設施建設、運維、更新的流程,未來,城市基礎設施將告別“窒息式”大中修,這無疑是城建領域的一場革命了。如今,在上海北橫通道新建工程中,“全壽命周期運營管理”的理念和技術也將予以應用,助力上海更精細化的城市治理。

  數據智能達到“治未病”


  “數據智能‘點亮’城市未來”,這是10月18日在杭州舉行的“2018世界城市日主題論壇——第二屆ICIM中國城市基礎設施建設與管理國際大會”的焦點所在。

  在大會開幕式上,中國市政工程協會副會長、上海城建集團董事長張焰表示:“上海城建一直聚焦智慧城市建設,積極探索專業化、可持續的建設與管理模式。用新技術匹配城市發展新需求,將‘全壽命周期’建設運營理念植入規劃咨詢、設計、工程建設、設施運營全過程。”

  中國土木工程學會市政工程分會理事長、上海城建集團總裁周文波在大會發言時稱:“數字時代,同時也為現代城市提供了關于未來的想象。有了數據,城市原有的物理基礎設施、人的活動交互都可以逐步實現數字化、在線化、智能化,整個城市的社會生活形態和治理機制也會發生翻天覆地的變化。”

  作為大會主辦方之一,上海城建集團公布了一批“數字化+城市基礎設施建設、運營”的產品技術和落地項目,并表示,這些“黑科技”將服務于城市民生,讓城市的建設與運營更加安全、高效與智慧。譬如隧道全壽命周期運營管理杜絕了“全封閉式大修”項目,譬如隨時進行道路體檢的“路測寶”,譬如跨界合作促成交通道路信息與市民共享的公用平臺……

  同一天,由該集團投資、建設、運營的國內首條“全壽命周期運營管理”試點項目——杭州文一路隧道正式通車運營,無疑給這些“黑科技”以實實在在的注腳。

  上海城建城市運營(集團)副總經理丁煒告訴記者:“文一路隧道的通車標志著我們的基礎設施建設、運維,將變長期封閉式的綜合大修為若干次的專業維修,再將占用車道的專業維修化解成一次次短暫的預防性養護,通過前期充足的準備、日常更好的管養,讓隧道在整個生命周期中青春常在。而實現這一目標的基礎就是數據,以及以數據為基礎的智能綜合評價體系。”

  上海城建信息科技有限公司副總經理段創峰如此解釋:“隧道與人一樣,需要定期‘體檢’、維護保養。以前,我們常規都是做‘休克式’大修,封閉待維護設施,然后將人和設備開進去,該換部件的換部件,該做整修的做整修。這當然能保障交通基礎設施的安全,但對城市的運營管理、正常運行影響非常大。如果采用‘全壽命周期運營管理’,通過對智能信息的處理,就能像平日在家里每天做整理一樣,慢慢理,無需再進行‘封閉式大修’了。”

  《黃帝內經》中寫道:“上工治未病,不治已病,此之謂也”。如今,隧道養護已經達到“治未病”的階段,而無需隔幾年就“開膛剖肚”動手術。丁煒介紹說,在“全壽命周期運營管理”項目中,諸如軌道機器人、激光雷達感知裝置、消防預警系統等,能讓中央控制室第一時間發現隧道中出現的問題。“日常,我們也會借助這些智能巡檢設備對隧道的通行安全及環境指標進行厘米級的巡檢。這在中國范圍內還是第一次。” 丁煒說。

  除了在文一路隧道這一新建項目上,通過規劃和建造期安裝智能終端和數字技術,實現全壽命周期的精細化運營管理以外,在上海、杭州等大中城市已建成的數萬公里城市普通道路上,上海城建也已找到比以往更好的管養對策,并開始付諸實施。譬如,由上海城建智能交通公司開發的 “路測寶”智能路面健康檢測系統,已經在上海市楊浦區試點運用。

  上海城建集團上海智能交通有限公司總經理常光照介紹說:“路測寶是我們為實現輕量化、快速化巡檢城市道路,自主研發的新一代道路巡檢設備。能夠輕便地搭載在任何車輛中,譬如清掃、灑水等市政車輛上都可安裝,隨著車輛的行駛自動檢測、識別路面病害,并把病害數據發送給相關養護機構,為后續的精準養護提供決策依據。從楊浦到靜安、浦東,今年我們將在上海全域完成數據采集運用,未來將為全上海已建成城市道路提供全方位的‘體檢服務’。”

  據了解,借助先進的功率譜算法和云計算技術,路測寶能夠以95%以上的準確率識別厘米級以上的道路病害。小到路面裂隙,大到車轍坑塘,都能夠實現精確識別與測量。數據匯總分析后,將能夠協助相關單位以快捷的預防性養護提升道路健康水平,最大限度避免封閉式的大中修。

  “未來我們將會把路測寶進一步向市政車輛甚至是私家車輛車主進行推廣,更大范圍采集道路數據。”常光照表示。

  超百年設計壽命與更高效率


  在上海,上海城建承擔了90%以上的市管交通基礎設施的運營管理重任,其中1971年通車的打浦路隧道至今已經運營了47年。借鑒美國、歐洲和日本等發達國家在基礎設施全壽命周期管理中的經驗,從2003年開始,該集團就圍繞隧道全壽命周期的運營管理,在上海的大連路隧道、延安東路隧道、虹梅南路隧道開展了專題探索,從隧道健康檔案、監測及檢測體系、評價指標體系到基于服役性能的智慧運維體系,均已取得階段性的運維成果。

  在上海北橫通道西段施工中,上海城建積極與上海城投合作,開展“全壽命周期運營管理”的試點應用,并安裝了RFID智能芯片。這些好的經驗和成果在杭州文一路隧道中得到了較好的應用。

  在文一路隧道的建設過程中,上海城建建立了一整套基于數據的技術創新手段,以及BIM+GIS平臺的機電和土建生命周期評價體系。在隧道規劃期,就從其未來至少20年甚至比100年更長的設計壽命周期中考慮——如何最大化其使用效率。

  其實這也是為何要使新建隧道與“窒息式”大中修“說再見”的一大原因。譬如假設一條隧道設計壽命100年,每隔10年就要有一次大修,大修的封閉時間是半年,那么,在這100年中,將有整整5年時間是在大修隧道,其實際使用壽命即是95年。而采取了“全壽命周期運營管理”,則設計壽命100年,實際使用100年,沒有時間上的損耗。

  除了時間上的損耗以外,在傳統維護模式下,被動矯正式的養護方式缺少長期規劃,運營積累的問題主要通過高投資、大規模的階段性大修解決,這種方式不僅沒有節省養護資金,還造成大修期間必須全封閉、半封閉交通,對周邊路網暢通產生極大的負面影響。

  但“全壽命周期運營管理”并非一蹴而就。在之前于上海多條已建成隧道進行探索以后,上海城建終于在杭州文一路這條新建隧道上發力。為了達到“全壽命周期運營管理”要求,不僅需要在隧道施工本身完全符合設計要求,還要顧全到整條隧道的全生命周期的健康狀態探測。

  “在規劃設計和建造階段,我們就在文一路隧道內提前放置了3267個“即插即用”型的RFID智能感知終端,遍布于結構管片、機電、照明、風機等各個部位,實時監測隧道健康狀態。”丁煒介紹說,“影響基礎設施安全與功能的病變,在隧道建成初期及運營過程中往往難以監測。但現在通過精密的數據采集技術、人工智能的算法、科學的評價體系,即便隧道結構發生了毫米級的形變、沉降,上海城建城市運營也能第一時間獲取信息,指派技術人員對隧道進行低影響、預防性維護。比如每當隧道發生可能影響健康的滲漏水,智能感知終端即會第一時間發出警報,提示技術人員開展封堵作業,避免此后更嚴重的結構老化、裂縫等病害。”還有諸如機電中的風機、消防、照明、排水等運行數據,都需要全壽命周期的大數據管控平臺來處理。

  通過這個平臺,在項目立項、規劃、設計、建設之初,建立起整個隧道的“病理檔案”,在整個文一路隧道全壽命周期中,上海城建將用平臺數據與杭州市政府共同建立一套以量化指標為主的評價體系、監管體系和運維體系,改變以往的隧道運營管理模式。這是國內第一次從體系的高度與2018年6月交通運輸部新頒布的《公路養護工程管理辦法》實現無縫對接,從傳統矯正性的小修保養、中修、大修等養護分類方法,調整為低影響的預防性養護、修復養護、專項養護和應急養護。

  總體上說,上海城建組織人馬,從政策保障、病理檔案、健康體檢、評估診斷、治療修復、人文服務及示范應用等諸多方面展開專題研究,由此形成評價體系、監管體系及運維體系三大體系成果,來建立城市交通基礎設施運維領域的全壽命周期運營管理模式,從充分發揮和優化交通基礎設施長期通勤功能出發,緩解城市未來交通壓力,為市民提供更加安全、舒適、快捷的出行體驗。

  為了以更高標準、更好理念服務城市交通出行,上海城建圍繞基礎設施維護技術、標準和數據成立了“三大中心”。技術中心負責運營新技術、新材料、新理念的研發和應用;信息中心負責數據的管理與信息挖掘;標準中心負責運營標準的提煉與實施。

  上海城建面對的不僅有杭州文一路隧道這樣的新建項目,還有既有基礎設施的運維保養。今年10月,由上海城建信息科技開發打造的“城市快速路網智能運養平臺”完成了最新一次的更新上線。作為上海95%以上市管道路運營管理的“中央處理器”,該平臺開始正式全負荷運作,管控全上海230公里快速路網、790公里高速公路、12座大型橋梁、14條大型隧道以及上海城建旗下所有市外基礎設施項目的運營任務。

  “作為‘中央處理器’,但凡任何我們運營管理的城市交通設施的實時數據,都將匯集至這一平臺,再經由此平臺統一進行資源調度和任務分配。”段創峰表示,“諸如文一路隧道的智能管控終端,或路測寶道路檢測等匯集的數據,未來都將成為‘智能運養平臺’的重要數據組成部分。將這些數據整理、分析與整合,成為指導城市交通基礎設施管理的重要依據。最終,再由平臺‘指派’專業技術人員、設備前往指定設施開展修復、養護作業,大幅提升城市設施運營管養的效能。”

  10月18日,上海城建城市運營集團還與阿里巴巴旗下高德地圖簽署戰略合作。這一“強強聯手”,依托上海城建在城市基礎設施運營管理領域精確數據和高德地圖在地圖交通領域的先進算法,推進重大城市交通基礎設施運營信息的實時發布。“比如,上海城建城市運營集團承擔著全國超過5座城市的高架道路養護任務。服役超過30年的高架道路存在大量的易損構件——如伸縮縫、瀝青路面等。每當在夜間低車流狀態下,需要對高架的瀝青路面進行更新、修復時,我們就可通過高德地圖將維護占道信息第一時間通知市民,提示市民盡可能繞行。”上海城建城市運營副總經理丁煒表示。這一聯手,無疑也提高了既有基礎設施的使用效率。

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