在云南層巒疊嶂的群山之間,一條條穿山越嶺的高速公路以數智化理念和技術創新,逐步突破傳統隧道建管養瓶頸。傳統隧道變電所和高位水池需大量征地,部分路段因跨越生態紅線導致選址困難,山區施工條件惡劣,房建式變電所建設周期長,單座變電所造價高,運營期每座隧道需配置專職值守人員,人力成本高,且應急響應受制于山區路網。
“傳統管理模式已難以適應云南特殊的地形環境和路網擴展需求。”云南省交通投資建設集團有限公司下屬云南省交通規劃設計研究院股份有限公司(簡稱省交通設計院公司)工作人員介紹,“必須在有限的空間里創造無限的可能,用技術創新重構隧道全生命周期管理體系。”
為此,省交通設計院公司創新推出全國首個高速公路隧道“準無人值守”一站式解決方案。該方案提出高速公路隧道“準無人值守”前置式管理體系,依托智能化、集成化軟硬件系統實現隧道的全天候實時監控、綜合管理及遠程維護。同時,在沿線設置隧道管理分站,將原隧管站的應急、管理及巡檢的部分職能前置于分站,有效提高隧管站的綜合管理和應急能力。
這一系統解決方案已在勐醒至江城至綠春高速公路(簡稱勐綠高速)、宣威至會澤高速公路(簡稱宣會高速)等項目中成功落地,標志著我國高原山區復雜地形條件下隧道管理模式上邁入智能化新階段。
高速公路隧道“準無人值守”前置式管理體系示意圖。
創新 “三站兩箱一平臺”的技術突圍
高速公路隧道“準無人值守”一站式解決方案的關鍵技術在于研發了集智能化、無人化、集成化、預制化為一體的“三站兩箱一平臺”,通過智能變電微站、智能管理微站、智能消防微站、柴油發電機箱、模塊化水箱和隧道智能微站綜合管理平臺,共同實現高速公路隧道全天候、智慧化的電力供給、智慧管理和應急保障。
智能變電微站,實現電力供給智能化管控。該微站采用集裝箱式預制模塊化設計,體積僅為傳統變電所的五分之一,卻整合了實時電力供應、能耗分析、遠程控制等核心技術,并配備了隧道變配電、智能門禁、視頻安防等設備系統,在無人值守情況下可快速實現異常事件識別故、故障診斷,提高隧道機電設備的巡檢效率,實現電力系統的智能化管控。同時,根據不同功率需求設計多尺寸的柴油發電機箱,達到了模塊化、集成化的目的,并配備了柴發智能監測儀表,能夠實現柴發燃油液位、啟停狀態等信息的實時監測、狀態反饋和遠程啟停。
智能管理微站,實現隧道及智能微站綜合化管理。該微站可對隧道內照明、通風、消防等系統實現自動化管理,確保隧道內行車安全。通過實時監控、安全預警、環境數據采集等,實現對系列智能微站的智能化管理,并配備充足的應急物資,實現了現場事故快速處置功能,綜合保障了隧道及系列智能微站的安全運行。
智能消防微站,實現滅火效能“革命性”提升。該微站由消防水箱、消防水泵、消防穩壓裝置控制柜等組成,為臨時高壓消防給水系統動力裝置。火災發生時,消防水泵自動啟動,能滿足消防栓滅火系統設施所需工作壓力和流量要求,在保障消防給水系統安全、可靠和高效滅火方面發揮著關鍵作用。該微站采用物聯網感知、信息傳輸等技術,可全方位、可視化遠程實時監控消防給水系統,快速發現消防系統的異常和故障。
隧道智能微站綜合管理平臺,為智能微站的中樞神經。該平臺采用“云—邊—端”的協同架構,匯聚并分析智能變電微站、智能管理微站和智能消防微站的所有接入數據,通過實時監控、安全預警、設備管理和環境監測等手段,實現系列智能微站的自動管控和科學決策。通過該平臺,隧管站監控人員可遠程操控隧道現場智能微站,能夠實時了解微站運行的全面情況,以達到隧道無人值守、管理能效提升的目標。
突破 “安優快省”的四維核心競爭力
高速公路隧道“準無人值守”一站式解決方案憑借技術創新和工藝升級,具備“安優快省”四大核心競爭力。
安全是保障,也是競爭力。高速公路隧道“準無人值守”一站式解決方案在體制、運營、技術和信息三個方面均有大幅提升。勐綠高速的體系評價結果顯示,運用該方案后,消防安全、應急安全、機電安全和管理安全均優于原有體系;系列智能微站配備視頻安防系統及門禁系統,可有效保障無人值守情況下防盜、防破壞;設有智能火災探測及全氟己酮氣體滅火系統,其中全氟己酮相比傳統的七氟丙烷具有生態環保、無毒無害、不損傷設備的特點。該方案的設計和研發均遵循國家標準規范,實現了產品的國產自主可控,從而保障了方案的技術和信息安全。
高品質,保障穩定可靠。模塊化設計充分顯現“工藝優、設備優、外觀優”的“三優”品質。系列智能微站采用集成化、標準化、模塊化生產組裝方式,設計上滿足抗震、抗風等多項嚴苛規范,具備防水、防塵、防腐蝕等性能,產品設計使用壽命超過30年,能夠適應各種野外極端環境。微站采用設備模塊質量標準均高于公路常規使用產品的標準,設備具有自動化運行和備用機制,確保即使在無人值守情況下,隧道各項設施依然高效運行。外觀設計可根據項目需求進行定制化設計,彰顯品牌高端形象。
效率優先,全流程再造的提速革命。建設快,因智能微站的集成化和預制化生產方式,使得設備的安裝調試全部在工廠內完成,相較傳統房建變電所建設模式,建設周期可縮短80%,建設效率高;響應快,基于系統24小時不間斷的智能化管控及前后端協同分析,在“準無人值守”模式下,能顯著提升設備感知速度和可靠性,同時,通過重構應急處置流程、增配詳盡的應急預案,發生緊急情況下能立即啟動相應的應急措施,提高了處置突發事件的能力及系統的安全性;管理快,依托先進的智能化系統,管理人員可遠程實時監控隧道運行狀態,有效簡化運營流程、減少人工操作,運營管理及巡檢養護效率顯著提升。
成本管控,全生命周期成本節約。智能微站占地面積小、施工方便快捷,以宣會高速為例,全線約96.7公里共30座隧道,初步測算建設期總節約成本約4384.89萬元,成本降低約21.67%。該系統投入使用后,宣會高速運營期人工成本每年可節省約1371.6萬元。
展望瞄準隧道建管養模式的系統性重構
作為全國首條全線應用該方案的干線高速,宣會高速共部署30組智能微站,全線運營首年即實現設備完好率99%,較傳統模式提升18個百分點。不僅驗證了該方案在極端地理和氣候條件下的穩定性與可靠性,為后續類似項目積累了寶貴經驗。
宣會高速小團山隧道智能變電微站。
隨著項目應用效果的逐步顯現,相關方案正在云南省高速公路陸續推廣。未來,該解決方案還將融入儲能、無人機巡檢、光伏發電等先進技術,不斷迭代升級,力求在更多場景中實現智慧、安全、高效的無人值守運營。“這不是簡單的技術改造,而是隧道建管養模式的系統性重構。”省交通設計院公司工作人員說。
站在“十四五”時期智慧交通建設的關鍵節點,省交通設計院公司通過技術創新和全鏈條集成,打造了高速公路隧道“準無人值守”一站式解決方案,為隧道建設、管理和養護注入了全新的數智化基因。
通過“三站兩箱一平臺”的深度融合,實現了隧道全生命周期的數字化監控與管理,為交通基礎設施建設開辟了全新的發展路徑。
隨著智能化系統的不斷完善和技術壁壘的不斷突破,未來的隧道管理將更加依賴于數字技術與自動化平臺。無人值守、智能運維將成為隧道乃至整個交通領域管理的常態,數字賦能不僅能大幅提升安全管理水平,更能在降低運營成本、提高應急響應速度等方面產生深遠影響。
省交通設計院公司工作人員表示:“將持續探索無人化、智能化的管理模式,利用新一代信息技術賦能隧道建管養新模式,力爭為交通基礎設施建設和公路出行安全服務帶來‘革命性’變革。”這一前瞻性思路不僅為云南高速公路建設注入了科技活力,也預示著智慧交通的無限可能。