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數字管家 | 高密度核心區復雜地下道路系統智慧化運維管理策略探討 —— 以前海合作區地下道路系統為例

存量發展階段,面對土地資源緊缺與交通需求持續激增之間的矛盾,為改善交通擁堵、打造中央活力區,部分城市在其高密度核心區探索性規劃建設了“地下主路-地下環路-地下車庫”逐級分流地下交通系統。功能復合導致地下道路 “長大化、多點進出”,對運維管理提出了更高的要求。本文以前海合作區地下道路系統為例,分析高密度核心區地下道路系統的運維痛點,依托智慧化手段提出日常運維管理的思路和建議性策略。

 

 

01 城市地下道路運維管理面臨的挑戰及智慧化運維案例

 
 
1.城市地下道路運維管理面臨的挑戰
 

城市核心區高密度、高強度的集中開發集聚了不同特征的交通,為有效分離過境交通、滿足快速到發需要、使中長距離對外到發交通能夠在外圍主干路網和地下車庫之間迅速轉換,部分城市在其高密度核心區探索性規劃建設了“地下主路-地下環路-地下車庫”逐級分流系統,如蘇州中心星港街地下道路。功能復合導致地下道路 “長大化、多點進出”。

 

 
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蘇州中心星港街地下道路

 

高密度核心區地下道路“長大化、多點進出”的復雜交通組織對其運營安全、運行效率、防災和應急求援等提出了更高要求,傳統隧道運維方案難以滿足高密度核心區復雜地下道路系統運維需求。例如,發生交通擁堵時,僅依賴交警人工處理時效性差,難以與周邊路網聯動。

 

2.城市地下道路智慧化運維案例
 

人工智能、5G、物聯網、大數據、北斗等新技術為應對復雜地下道路運維難題帶來了新的解決方案,借助智慧化手段賦能地下道路運維管理是高密度核心區復雜地下道路系統運維管理方案的新探索。在推進城市治理體系和治理能力現代化的大趨勢下,國內部分既有地下道路基于各自的交通、設施等特征,在智慧化運維方面進行了積極探索和嘗試。

 
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國內既有地下道路智慧化運維案例

 

 

02 前海合作區地下道路規劃特點及運維痛點

 
 
1.規劃特點

 

前海合作區臨海大道地下道路交通系統是前海合作區內部的交通主動脈,由“一主三環”組成,也即“桂灣一路、臨海大道地下主路、桂灣地下車庫聯絡道、前灣北聯絡道、前灣南聯絡道”。主線承擔媽灣、前灣和桂灣三個片區的對外交通快速到發及前海交通樞紐的快速集散,與地面主干路構成立體復合通道,北接南坪、南接興海大道高架快速,是前海重要的門戶道路。環線無獨立進出口,一端銜接地下主路,另一端銜接沿線31塊宗地,直接服務約15000個停車位。

 

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2.運維痛點

 

設計階段,前海合作區地下道路系統經過多輪研究論證能滿足正常運行下的交通安全問題。但其“多點進出”的交通組織特征以及“地面道路-地下主路-地下環路-地下車庫”多級系統間的限速、限高等技術標準差別,對后續的一體化運維提出了較大挑戰,面臨“回堵快、易迷航、管養難、救援慢”四大運維痛點。

 

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(1)環路多點銜接,易出現快速回堵
 

地下環路銜接沿線31個地塊,開口較多,容錯率較低。發生交通事故后,若持續進車,易出現回堵。

 

(2)環路流線復雜,易導致迷航繞行
 

桂灣環路部分路段存在豎向疊層,逆時針方向位于負2層,順時針方向位于負3層,駕駛容錯率低,錯過路口一般需要繞行2km以上。迷航車輛難以尋找正確路徑,易出現停車、倒車等違章行為。

 

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(3)結構及機電設備維護工作量大,管養困難
 

受道路紅線、開發時序限制,地下道路及其附屬設施與沿線地塊建筑物存在結構共建,相較傳統的獨立隧道,易出現結構病害及安全問題,結構維護工作量較大。

 

此外,前海地下道路配備了大量的交通監控與防災等機電設備,僅依賴人工檢修難以及時監測機電設備運行狀態,且相比傳統隧道維護工作量較大。

 

(4)環路出口唯一,疏解較慢
 

地下環路無獨立出入口、車道狹窄影響其事故疏散效率,地下環路較常規道路在事故下更容易影響主路及相鄰地塊車庫的行車,交警也難以快速進入解決事故,影響時間及范圍更大,難以滿足前海合作區對交通高效率的要求。

 

 

03 前海合作區地下道路智慧化運維管理建議性策略

 

針對“回堵快、易迷航、管養難、救援慢”四大難題,依托智慧化手段提出“多維聯動管控、精準導航、智慧管養、事故快速響應”四大建議性運維策略。

 

策略1:以多維聯動管控為手段,保障地下主路的暢通,提高前海路網韌性

 

協同南山、寶安區路網,基于自身交通狀況,結合上游通道如南坪快速、寶安大道以及平行通道如月亮灣大道、夢海大道的交通狀況,在上游關鍵節點提前誘導車流選擇合適的前海到發通道,構建“區域級、通道級、車道級”三級聯動實時管控方案,實現前海路網的最大化利用。

 

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(1) 區域級:協同通道周邊路網明確路徑誘導方案

 

在既有監控基礎上補充感知設備,融合路網信息,利用短時預測仿真平臺進行路網擁堵推演,并得出推薦路徑,通過誘導屏等終端告知周邊路網的車輛。為提高信息發布的覆蓋率,建議與交警、交通局、電臺、圖商合作,實現導航、交通app、電臺等第三方平臺聯動發布。

 

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(2) 通道級:結合地面主路、環路保障主路暢通
 

地下主路、環路與沿線車庫、上方地面道路形成立體互補的系統,擁堵時通過關鍵節點的交通管控,保障到發交通,避免地下擁堵蔓延。

 

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地下道路外:在地下道路上游關鍵節點和地下道路進口布設路況電子顯示屏,發布地下主路及地下環路擁堵狀態,實現路況信息的提前告知、進入地下道路車輛的及時引導。

 

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地下道路內:當地下環路發生擁堵,通過地下道路內上方的電子指示牌,發布環路擁堵及預計時長信息,同時在各環路匝道分岔處發布繞行路徑信息。

 

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(3) 車道級:分合流處實施精細化智慧管控
 

在高峰或事故期間,為主動引導后方車輛換道、駛離特定車道,通過智慧道釘,結合懸掛指示牌對異常位置進行標記,避免二次事故。

 

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策略2:構建精準導航,打造伴隨式出行服務
 
(1) 地下道路導航系統

 

面對流線復雜、進出密集的地下環路,通過布設信標基站,與百度、高德、騰訊等圖商合作,構建高精度、無感操作的導航服務,實現室內外一體化導航。

 

(2) 停車誘導服務系統

 

以停車誘導系統、導航系統為載體,實現車位數信息實時、多級發布,提高駕駛員停車的效率,減少因停車難而導致的交通違章和擁堵。同時車庫進出口閘機采用無感支付,無需抬桿,避免進口排隊擁堵。停車誘導系統將對接前海智慧停車系統、沿線各地塊智慧停車系統,實現車位導航及預約功能。

 

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(3) 地塊聯動導航系統
 

對接沿線各地塊物業,與各大圖商合作構建地塊聯動導航系統,實現店鋪、設施的指引導航,提供門店引流服務。

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策略3:智慧管養,實現全壽命周期管理
 
(1) 結構健康狀態檢測系統
 

在結構共建路段設立保護區,保護范圍內任何作業都需進行專業審批、備案,同時加掛靜力水準儀、裂縫計等附著性檢測設備全天候實時監測地下道路結構健康狀態,避免違章施工造成的結構擾動。

 

(2) 資產健康監測系統
 

整合既有結構監測設備與機電檢測設備,并結合視頻AI識別、機器學習技術,實現對地下道路結構、機電設施狀態的全天候實時監測,快速、及時、精準識別結構裂痕、滲水、積水、設備故障等問題,確保地下道路能夠 7 * 24 正常運行。

 

(3) 全周期維護系統
 

以外場檢測設備和實時監測數據為基礎,針對結構、機電等設施的生命周期,建立基于大數據技術的安全評估預警體系,將預防性養護融于日常作業體系,以延長被運維設施的大中修周期,降低維護成本。

 

 

策略4:事故快速響應,構建主動發現、快速響應、閉環管控的事故處理流程
 

構建“主動發現、實時預警、兩客一危預防管控、事故聯動疏解、應急車輛車路協同、事后評估分析”六大系統實現事故的主動發現、快速響應、閉環管控。

 

(1) 主動發現系統
 

基于全覆蓋的視頻監控,通過AI分析技術,實現多途徑快速甄別交通擁堵、交通事故、車輛違章等事件,由駐點監控中心交警直接現場指揮交通,支撐交通異常事件快速處置。

 

(2) 實時預警系統
 

地下道路內采用視頻感知,洞口在視頻基礎上補充雷達設備,實現全天候、全路段、全車輛的跟蹤監測,實現交通緩行、違停、事故等異常交通事件實時預警,并通過標志牌、車路協同系統向沿途車輛發布相關事件位置信息。

 

(3) 兩客一危預防管控系統
 

針對兩客一危車輛情況,基于車輛識別及路徑追蹤,結合省重點車輛及市GPS監管平臺進行檢測,為避免高風險、違規車輛進入地下道路,通過外圍信息屏提前發布預警及誘導信息,并推送交警協助執法。

 

(4) 事故聯動疏解系統
 

地下道路外疏解:發生事故后,地下道路外通過信息發布屏及高音喇叭,及時發布地下道路封閉信息,禁止車輛駛入,同時在上游分流點發布地下道路封閉信息,引導車輛通過地面道路繞行。

 

地下道路內疏解:當監測到地下道路內某車道發生事故或占道作業時,通過事故點上游多處動態信息發布屏,結合地下道路內既有擴音器、無線廣播系統發布管控信息,告知上游車輛前方路況,提前減速避讓,實現分車道管理。

 

在重大事故導致地下環路交通癱瘓的情況下,需通過沿線地塊車庫提供疏散路徑,加快交通恢復速度,保障整個地下道路系統的交通順暢。

 

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(5) 應急車輛車路協同系統

 

地下道路沿線布設車路協同路測設備(RSU),應急車輛安裝車載終端(OBU),監控中心依據事故點,協同醫院、消防等,明確應急車輛行駛路線,并直接發送規劃路線給應急車輛。

 

(6) 事后評估分析系統

 

基于前端設備構建數字孿生平臺為管理者提供地下道路內擁堵、事故的任意回溯,有利于對處置方案、設施布設方案的快速總結和反復校核,實現事件處置流程閉環管理,提升事件處理及時性、針對性、科學性、有效性。

 

 

結語
 

高密度核心區地下道路系統功能復合導致地下道路“長大化、多點進出”,傳統隧道運維方案難以滿足高密度核心區復雜地下道路系統運維需求。前海合作區地下道路系統作為“多點進出”高密度核心區地下道路的典型案例,本文以其為例,剖析復雜地下道路系統運維痛點,并針對“回堵快、易迷航、管養難、救援慢”四大難題,依托智慧化手段提出四大建議性運維策略,有利于地下道路系統“高效能、高品質、高效益”運行。

 

25年來,深城交始終堅持“讓交通與城市更美好”的愿景,持續創新,積極推動數字驅動交通治理,形成了“以大數據分析為基礎、協同規劃為引領、綜合設計為支撐、集成建設為實踐、智慧運營為反饋”的城市交通整體解決方案,向全國輸出“深圳方案”,努力成為引領行業發展的標桿。

 

注:本文所列內容為建議性方案,具體方案以官方公布方案為準。

 

 

 

交通規劃四院

撰寫:范鶴亭

審核:李 力

審定:郭宏亮、劉志杰

 

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