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近日開(kāi)工的軌交 21 號(hào)線(xiàn)一期 " 康南路站—軍民路站 " 成為上海地鐵首條采用 " 盾構(gòu)自主駕駛 " 技術(shù)建造的隧道。圖為隧道股份上海隧道 " 智馭先鋒 " 數(shù)智項(xiàng)目。（采訪(fǎng)對(duì)象供圖）

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(kāi)工的軌道交通 21 號(hào)線(xiàn)一期 " 康南路站—軍民路站 "，成為上海地鐵首條采用 " 盾構(gòu)自主駕駛 " 技術(shù)建造的隧道，這也是隧道股份上海隧道 " 智馭先鋒 " 數(shù)智化項(xiàng)目的首次試點(diǎn)應(yīng)用。這標(biāo)志著中國(guó)隧道建設(shè)在規(guī)模、體量不斷攀登高峰的同時(shí)，還在智能化方面先人一步。

盾構(gòu)法隧道施工始于 1818 年，經(jīng)過(guò) 200 多年發(fā)展，在經(jīng)歷了手掘式、機(jī)械化、電子化和信息化等階段后，下一個(gè)階段的盾構(gòu)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(guān)。

(資料圖)

向科技要質(zhì)量效率

隧洞宛如長(zhǎng)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(shuō)起盾構(gòu)機(jī)，關(guān)心地鐵建設(shè)的市民都知道，它是上海軌道交通成網(wǎng)的 " 大功臣 "。作為掘進(jìn)神器，盾構(gòu)機(jī)身處復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，面臨施工風(fēng)險(xiǎn)、質(zhì)量、效率等多方面考驗(yàn)。而如今，重達(dá)上千噸的盾構(gòu)機(jī)有望通過(guò)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(shè)軌交 21 號(hào)線(xiàn)的盾構(gòu)機(jī)直徑達(dá) 6.76 米，有兩層樓高，外觀(guān)和其他盾構(gòu)機(jī)別無(wú)二致，但底層邏輯已發(fā)生明顯轉(zhuǎn)變。作為隧道股份上海隧道 " 智馭先鋒 " 數(shù)智項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，黃凱介紹，" 智馭先鋒 " 數(shù)智化項(xiàng)目依托盾構(gòu)自主駕駛系統(tǒng)及配套的數(shù)智隧道管控平臺(tái)，融合大數(shù)據(jù)、AI 算法、感知系統(tǒng)，盾構(gòu)機(jī)可自主判斷、自主認(rèn)知、自主決策、自主控制，就像被植入了 " 大腦 "" 眼睛 " 和 " 耳朵 "。

" 盾構(gòu)機(jī)在向前掘進(jìn)的時(shí)候，能實(shí)時(shí)‘看到’地面沉降數(shù)據(jù)，通過(guò)這些大數(shù)據(jù)以及具有學(xué)習(xí)功能的算法控制模型，可自主控制各項(xiàng)施工參數(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)掘進(jìn)，并自動(dòng)糾偏、調(diào)整姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離精準(zhǔn)前行。"

盾構(gòu)實(shí)現(xiàn)自主駕駛的同時(shí)，項(xiàng)目部專(zhuān)門(mén)設(shè)置 24 小時(shí)監(jiān)控的數(shù)智盾構(gòu)管理中心，可以清楚看到其工作狀態(tài)，也會(huì)讀取它操作時(shí)的各種參數(shù)，從而更好掌控施工風(fēng)險(xiǎn)、工程質(zhì)量、建設(shè)進(jìn)度、人員管理、倉(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸、設(shè)備狀態(tài)等關(guān)鍵信息。這些數(shù)據(jù)呈現(xiàn)在大屏上，管理人員一目了然，它們也會(huì)實(shí)時(shí)傳輸?shù)轿挥谄謻|塘橋的數(shù)字化管控中心，提供 " 雙重保險(xiǎn) "。

高質(zhì)量的建設(shè)方式，不僅創(chuàng)造了良好的施工環(huán)境，也在復(fù)雜的地質(zhì)條件下取得了新的建設(shè)成果。據(jù)黃凱透露，上海隧道已將自主駕駛技術(shù)應(yīng)用于多個(gè)項(xiàng)目，在軸線(xiàn)穩(wěn)定、沉降控制等方面均優(yōu)于傳統(tǒng)施工形式。" 掘進(jìn)過(guò)程由人工智能算法系統(tǒng)來(lái)決策和控制，人為因素對(duì)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)與質(zhì)量的影響將逐漸減少。算法系統(tǒng)的安全機(jī)制，會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院椭噶羁刂频挠行裕行嵘軜?gòu)施工的質(zhì)量、安全和效率。"

向未來(lái)掘進(jìn)，加快形成數(shù)智盾構(gòu)隧道技術(shù)生態(tài)圈

面對(duì)地下世界，每一次穿越都是一次技術(shù)的積累和升級(jí)。

隧道股份是國(guó)內(nèi)最早進(jìn)行盾構(gòu)隧道事業(yè)技術(shù)研發(fā)的企業(yè)，早在上世紀(jì) 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(kāi)隧道股份的深度參與。放眼全國(guó)乃至全球的一些重大項(xiàng)目，也都有 " 隧道藍(lán) " 的身影。

技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)是行業(yè)發(fā)展的源動(dòng)力。面向盾構(gòu)自動(dòng)化、智能化的發(fā)展需求，一直致力于技術(shù)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(shí) " 驅(qū)動(dòng)到 " 知識(shí) + 管理 " 驅(qū)動(dòng)，再轉(zhuǎn)型為 " 知識(shí) + 數(shù)據(jù) " 雙驅(qū)動(dòng)，有互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、5G 網(wǎng)絡(luò)等新一代信息技術(shù)的催生因素，更有公司多年來(lái)的科研思考和技術(shù)沉淀。

據(jù)隧道股份中央研究院副院長(zhǎng)吳惠明回憶，2015 年創(chuàng)建的 " 盾構(gòu)隧道施工管控平臺(tái) "，相當(dāng)于盾構(gòu)機(jī)的 " 超級(jí)大腦 "，形成 " 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)管控、數(shù)據(jù)分析輔助決策 " 管理模式，全面實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)施工管控和盾構(gòu)設(shè)備管控。

與此同時(shí)，我國(guó)科研攻關(guān)體制優(yōu)勢(shì)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(xué)等單位開(kāi)展《遠(yuǎn)程控制的自動(dòng)掘進(jìn)智能盾構(gòu)研發(fā)》的深入探索。

目前，盾構(gòu)管控平臺(tái)已實(shí)現(xiàn)逾 500 公里隧道建設(shè)的全方位管控，集聚了海量數(shù)據(jù)資產(chǎn)，形成了 " 抽屜里的數(shù)據(jù)庫(kù) "。" 這為盾構(gòu)自主駕駛技術(shù)的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。" 吳惠明說(shuō)。在他看來(lái)，這項(xiàng)前沿技術(shù)體現(xiàn)了 3 方面優(yōu)勢(shì)——行駛軸線(xiàn)的精準(zhǔn)控制、對(duì)周邊環(huán)境的低影響、掘進(jìn)速度的穩(wěn)中有升。據(jù)了解，該系統(tǒng)除了運(yùn)用于上海地鐵建設(shè)之外，還全效投入到全國(guó)多個(gè)城市的 15 臺(tái)（次）盾構(gòu)掘進(jìn)中，累計(jì)掘進(jìn)里程超過(guò) 12 公里。

據(jù)吳惠明介紹，除盾構(gòu)自主駕駛系統(tǒng)外，目前隧道股份上海隧道還在進(jìn)行推力自適應(yīng)、管片自動(dòng)拼裝、物料自動(dòng)運(yùn)輸?shù)认嚓P(guān)研究，進(jìn)一步提高盾構(gòu)法隧道施工質(zhì)量的穩(wěn)定性和高效性。通過(guò)形成 " 推進(jìn)—拼裝—運(yùn)輸 " 的數(shù)智盾構(gòu)隧道技術(shù)生態(tài)圈，讓隧道建設(shè)變得更加智能，也更加穩(wěn)固、安全、高效。

隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)，隧道施工企業(yè)面臨的不僅是科研技術(shù)發(fā)展的全新挑戰(zhàn)，更是破局、向新的重大機(jī)遇。今年 5 月，由隧道股份等單位聯(lián)合發(fā)起的上海市數(shù)字盾構(gòu)工程技術(shù)創(chuàng)新中心技術(shù)委員會(huì)宣告成立，將健全 " 產(chǎn)學(xué)研用 " 深度融合的成果轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新機(jī)制，為行業(yè)中數(shù)智隧道相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)鍵技術(shù)及配套裝備的創(chuàng)造性孵化提供土壤。同時(shí)，將圍繞智能感知、智能認(rèn)知、智能決策和智能控制，推動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)與突破，以數(shù)智技術(shù)賦能盾構(gòu)法隧道產(chǎn)業(yè)躍變。

作者：史博臻實(shí)習(xí)生張鈞琪

編輯：范菁

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