在云南层峦叠嶂的群山之间,一条条穿山越岭的高速公路以数智化理念和技术创新,逐步突破传统隧道建管养瓶颈。传统隧道变电所和高位水池需大量征地,部分路段因跨越生态红线导致选址困难。同时,山区施工条件恶劣,房建式变电所建设周期长,单座变电所造价高。运营期每座隧道需配置专职值守人员,人力成本高,且应急响应受制于山区路网。
“传统管理模式已难以适应云南特殊的地形环境和路网扩展需求。”云南省交通投资建设集团有限公司下属云南省交通规划设计研究院股份有限公司(简称云南省交通设计院公司)副总经理钟铖介绍,“我们一定要在有限的空间里创造无限的可能,用技术创新重构隧道全生命周期管理体系。”
为此,云南省交通设计院公司创新推出全国首个高速公路隧道“准无人值守”一站式解决方案。该方案提出高速公路隧道“准无人值守”前置式管理体系,依托智能化、集成化软硬件系统实现隧道的全天候实时监控、综合管理及远程维护。同时,在沿线设置隧道管理分站,将原隧管站的应急、管理及巡检的部分职能前置于分站,有效提升隧管站的综合管理和应急能力。
这一系统解决方案已在勐醒至江城至绿春高速公路(简称勐绿高速)、宣威至会泽高速公路(简称宣会高速)等项目中成功落地,标志着我国高原山区复杂地形条件下隧道管理模式迈入智能化新阶段。
高速公路隧道“准无人值守”一站式解决方案的关键技术在于研发了集智能化、无人化、集成化、预制化为一体的“三站两箱一平台”,通过智能变电微站、智能管理微站、智能消防微站、柴油发电机箱、模块化水箱和隧道智能微站综合管理平台,共同实现高速公路隧道全天候、智慧化的电力供给、智慧管理和应急保障。
智能变电微站,实现电力供给智能化管控。该微站采用集装箱式预制模块化设计,体积仅为传统变电所的五分之一,却整合了实时电力供应、能耗分析、远程控制等核心技术,并配备了隧道变配电、智能门禁、视频安防、站级消防、动环监测等设备及系统,在无人值守情况下可快速实现异常事件识别及故障诊断,提高隧道机电设施的巡检效率,实现电力系统的智能化管控。同时,根据不一样的功率需求设计了多尺寸并独立的柴油发电机箱,达到了模块化、集成化的目的,并配备了柴发智能监测仪表,可以在一定程度上完成柴发燃油液位、启停状态等信息的实时监测、状态反馈和远程启停。
智能管理微站,实现隧道及智能微站综合化管理。该微站可对隧道内照明、通风、消防、监控等系统实现自动化管理,确保隧道内的行车安全。该微站通过实时监控、安全预警和环境数据采集等,实现对系列智能微站的智能化管理。该微站内还配备充足的应急物资,实现了现场事故快速处置功能,综合保障了隧道及系列智能微站的安全运行。
智能消防微站,实现灭火效能“革命性”提升。该微站由消防水箱、消防专用水泵、消防稳压装置控制柜、智能末端试水装置等组成,为临时高压消防给水系统动力装置。火灾发生时,消防专用水泵自动启动,能满足消防栓灭火系统设施所需工作所承受的压力和流量要求,在保障消防给水系统安全、可靠和高效灭火方面发挥着关键作用。该微站采用物联网感知、信息传输等技术,可全方位、可视化远程实时监控消防给水系统,快速发现消防联动控制系统的异常和故障。
隧道智能微站综合管理平台,为智能微站的中枢神经。该平台采用“云—边—端”的协同架构,汇聚并分析智能变电微站、智能管理微站和智能消防微站的所有接入数据,通过实时监控、安全预警、设备管理和环境监视测定等手段,实现系列智能微站的自动管控和科学决策。通过该平台,隧管站监控人员可远程操控隧道现场智能微站,能够实时了解微站运行的全面情况,以达到隧道无人值守、管理能效提升的目标。
高速公路隧道“准无人值守”一站式解决方案凭借技术创新和工艺升级,具备“安优快省”四大核心竞争力。
安全是保障,也是竞争力。高速公路隧道“准无人值守”一站式解决方案在体制、运营、技术和信息三个方面均有大幅度的提高。勐绿高速的体系评价结果为,运用该方案后,消防安全、应急安全、机电安全和管理安全均优于原有体系;系列智能微站配备视频安防系统及门禁系统,可有效保障无人值守情况下防盗、防破坏;设有智能火灾探测及全氟己酮气体灭火系统,其中全氟己酮相比传统的七氟丙烷具有生态环保、无毒无害、不损伤设备的特点。该方案的设计和研发均遵循国家标准规范,实现了产品的国产自主可控,从而保障了方案的技术和信息安全。
高品质,保障稳定可靠。模块化设计充分显现“工艺优、设备优、外观优”的“三优”品质。系列智能微站采用集成化、标准化、模块化生产组装方式,设计上满足抗震、抗风等多项严苛规范,具备防水、防尘、防腐蚀等性能。产品设计常规使用的寿命超过30年,能适应各种野外极端环境。同时,微站采用的设备模块品质衡量准则均高于公路常规使用产品的标准,设备具备了自动化运行和备用机制,确保即使在无人值守情况下,隧道各项设施依然高效运行。外观设计可根据项目需求来做定制化设计,彰显品牌高端形象。
效率优先,全流程再造的提速革命。建设快,因智能微站的集成化和预制化生产方式,使得设备的安装调试全部在工厂内完成,相较传统房建变电所建设模式,建设周期可缩短80%,建设效率高;响应快,基于系统24小时不间断的智能化管控及前后端协同分析,在“准无人值守”模式下,能明显提升设备感知速度和可靠性,同时,通过重构应急处置流程、增配详尽的应急预案,发生紧急状况下能立即启动相应的应急措施,提高了处置突发事件的能力及系统的安全性;管理快,依托先进的智能化系统,管理人员可远程实时监控隧道运作时的状态,有效简化运营流程、减少人工操作,运营管理及巡检养护效率显著提升。
成本管控,全生命周期成本节约。智能微站占地面积小、施工方便快捷,以宣会高速为例,全线座隧道,初步测算建设期总节约成本约4384.89万元,成本降低约21.67%。该系统投入到正常的使用中后,宣会高速运营期人工成本每年可节省约1371.6万元。
作为全国首条全线应用该方案的干线组智能微站,全线运营首年即实现设备完好率99%,较传统模式提升18个百分点。不仅验证了该方案在极端地理和天气特征情况下的稳定性与可靠性,也为后续类似项目积累了宝贵经验。
随着项目应用效果的逐步显现,相关方案正在云南省高速公路陆续推广。未来,该解决方案还将融入储能、无人机巡检、光伏发电、沿线通信覆盖等先进的技术,不断迭代升级,力求在更多场景中实现智慧、安全、高效的无人值守运营。“这不是简单的技术改造,而是隧道建管养模式的系统性重构。”云南省交通设计院公司总工程师李忠海说。
站在“十四五”期智慧交通建设的关键节点,云南省交通设计院公司通过技术创新和全链条集成,打造了高速公路隧道“准无人值守”一站式解决方案,为隧道建设、管理和养护注入了全新的数智化基因。
通过“三站两箱一平台”的深层次地融合,该方案实现了隧道全生命周期的数字化监控与管理。在日益严峻的安全形势和不断攀升的建设成本面前,这一解决方案以其高效、智能、低碳、环保的特点,为交通基础设施建设开辟了全新的发展路径。
随着智能化系统的逐渐完备和技术壁垒的不断突破,未来的隧道管理将更加依赖于数字技术与自动化平台。无人值守、智能运维将成为隧道乃至整个交通领域管理的常态。数字赋能不仅能大幅度的提高安全管理上的水准,更能在降低经营成本、提高应急响应速度等方面产生深远影响。
云南省交通设计院公司董事长刘惠兴表示:“我们将持续探索无人化、智能化的管理模式,利用新一代信息技术赋能隧道建管养新模式,力争为交通基础设施建设和公路出行安全服务带来‘革命性’变革。”这一前瞻性思路不仅为云南高速公路建设注入了科技活力,也预示着智慧交通的无限可能。