城市地下道路設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)安全關(guān)鍵技術(shù)

文/圖

項(xiàng)目總體概況

近年來，我國(guó)城市地下道路數(shù)量越來越多，在緩解城市交通擁堵、提升城市品質(zhì)方面發(fā)揮著重要作用。然而，作為一種新型道路基礎(chǔ)設(shè)施，城市地下道路與地上道路及公路隧道存在差異，且當(dāng)前更是向特長(zhǎng)、大斷面、多點(diǎn)進(jìn)出、地下網(wǎng)絡(luò)化等趨勢(shì)發(fā)展。我國(guó)地下道路面臨著基礎(chǔ)研究不足、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)缺乏及運(yùn)營(yíng)安全等新問題與挑戰(zhàn)。項(xiàng)目針對(duì)我國(guó)城市化進(jìn)程中地下道路建設(shè)及運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵技術(shù)問題，依托相關(guān)行業(yè)規(guī)范編制以及國(guó)家和省部級(jí)科技項(xiàng)目（累計(jì)12項(xiàng)），持續(xù)10多年研究，通過調(diào)研、理論分析與實(shí)驗(yàn)研究等手段，對(duì)地下道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與運(yùn)營(yíng)安全保障等系列關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了長(zhǎng)期深入研究，在地下道路基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、交通運(yùn)行安全保障和消防安全集成技術(shù)四大方面形成創(chuàng)新性成果。

該項(xiàng)目申請(qǐng)發(fā)明專利17項(xiàng)（已授權(quán)9項(xiàng)）；已授權(quán)實(shí)用新型專利30項(xiàng)；軟件著作權(quán)4項(xiàng)；制訂標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范6部；出版著作5部（學(xué)術(shù)專著1部）；發(fā)表國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)論文49篇。成果經(jīng)鑒定總體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，部分成果達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。相關(guān)成果曾分別獲得過上海市公路學(xué)會(huì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)、中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)科技創(chuàng)新獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、第二十六屆上海市優(yōu)秀發(fā)明選拔賽優(yōu)秀發(fā)明金獎(jiǎng)1項(xiàng)、上海市標(biāo)準(zhǔn)化優(yōu)秀學(xué)術(shù)成果一等獎(jiǎng)1項(xiàng)。

項(xiàng)目解決了地下道路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、交通安全保障、消防安全救援疏散等地下道路規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)全壽命周期的技術(shù)難題。技術(shù)成果成功廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)多座城市地下道路，應(yīng)用領(lǐng)域可擴(kuò)展性極強(qiáng)，具有廣闊的前景，對(duì)指導(dǎo)規(guī)范我國(guó)地下道路設(shè)計(jì)、提升地下道路運(yùn)營(yíng)安全水平具有重要意義，社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益巨大。

組圖：城市地下道路規(guī)模化系統(tǒng)化發(fā)展

創(chuàng)新成果

項(xiàng)目揭示了地下道路環(huán)境下駕駛行為和車輛運(yùn)行特征規(guī)律及機(jī)理；建立了地下道路運(yùn)行速度預(yù)測(cè)模型和行車軌跡預(yù)測(cè)模型等主要駕駛行為模型；解析了地下道路分合流區(qū)的交通安全影響機(jī)理，尤其是“左側(cè)式”入口合流的行車風(fēng)險(xiǎn)機(jī)理等，形成地下道路人因工程等基礎(chǔ)理論。

組圖：地下道路環(huán)境視覺負(fù)荷計(jì)算模型

提出小客車專用地下道路線形指標(biāo)、多點(diǎn)進(jìn)出型地下道路出入口設(shè)置方法、地下道路交通標(biāo)志標(biāo)線設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等，制訂了第一部行業(yè)規(guī)范《城市地下道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，以及《城市地下道路交通標(biāo)志和標(biāo)線設(shè)置規(guī)范》等符合我國(guó)國(guó)情的地下道路系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，填補(bǔ)了城市地下道路相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)的空白，推動(dòng)地下道路工程高質(zhì)量發(fā)展。

城市地下道路基于視頻圖像車行軌跡

地下合流區(qū)車輛運(yùn)行特征

地下道路交通標(biāo)志試驗(yàn)過程

城市地下道路通風(fēng)設(shè)計(jì)低風(fēng)井、高風(fēng)塔污染物擴(kuò)散對(duì)比

以事故數(shù)據(jù)分析、數(shù)值計(jì)算與仿真模擬等相結(jié)合，提出了系統(tǒng)化的城市地下道路交通安全性評(píng)價(jià)體系與保障策略；形成了地下道路運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、安全預(yù)警體系和方法，以及車輛運(yùn)行智能化管控的成套技術(shù)，開發(fā)了基于真實(shí)光渲染技術(shù)的地下道路高精度虛擬仿真系統(tǒng)，保障地下道路交通運(yùn)行安全。

開展了城市地下道路火災(zāi)排煙、逃生救援等試驗(yàn)結(jié)合理論分析，克服了多點(diǎn)進(jìn)出型地下道路的火災(zāi)排煙與災(zāi)害工況的分段運(yùn)營(yíng)管控技術(shù)難題；建立了長(zhǎng)大地下道路縱向逃生救援體系，開發(fā)了配套設(shè)施產(chǎn)品和基于火情分級(jí)響應(yīng)的多層次消防聯(lián)動(dòng)指揮平臺(tái)，提升災(zāi)害事件下的消防安全可靠性。

智能化城市地下道路管控系統(tǒng)

駕駛仿真模擬場(chǎng)景

地下道路火災(zāi)模擬溫度場(chǎng)變化規(guī)律

縮尺模型實(shí)測(cè)試驗(yàn)場(chǎng)景

縱向逃生疏散模式試驗(yàn)

地下道路分段管控原理圖

展望

隨著我國(guó)城市地下道路向著規(guī)模長(zhǎng)大化、系統(tǒng)性互聯(lián)互通的發(fā)展，保障地下道路安全高效運(yùn)營(yíng)面臨新的挑戰(zhàn)，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)需要進(jìn)一步研究。此外，5G技術(shù)，人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)發(fā)展與傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)合是行業(yè)趨勢(shì)，如何融合智能新技術(shù)，賦能傳統(tǒng)地下道路也迫切需要研究。項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)將依托國(guó)家及上海市相關(guān)科研項(xiàng)目，結(jié)合團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)的上海市及國(guó)內(nèi)正在開展的重大地下道路工程項(xiàng)目，繼續(xù)開展科技研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范編制和技術(shù)推廣應(yīng)用，引領(lǐng)我國(guó)城市地下道路研究向前發(fā)展。

項(xiàng)目完成單位風(fēng)采

上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司（簡(jiǎn)稱“上海市政總院”）成立于1954年，從事規(guī)劃、工程設(shè)計(jì)和咨詢、工程建設(shè)總承包及項(xiàng)目管理全過程服務(wù)。現(xiàn)擁有綜合交通、地下空間與地下工程學(xué)科和規(guī)劃、給水、排水、道路、橋梁、結(jié)構(gòu)、軌道交通、鐵路、固廢、建筑、水利水運(yùn)、環(huán)境工程、城市園林景觀、燃?xì)狻崃Α⒃O(shè)備、技術(shù)經(jīng)濟(jì)、信息技術(shù)、勘察、施工管理和工程總承包等專業(yè)，覆蓋基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行業(yè)各領(lǐng)域，綜合實(shí)力位居國(guó)內(nèi)同行前列。

秉承“科學(xué)創(chuàng)新，誠(chéng)信奉獻(xiàn)”的企業(yè)精神，貢獻(xiàn)社會(huì)，造福民生，累計(jì)完成17000多項(xiàng)各類工程勘察設(shè)計(jì)咨詢和EPC總承包，項(xiàng)目遍布全國(guó)所有省、市、自治區(qū)。上海的標(biāo)志性工程有：南浦大橋、楊浦大橋、盧浦大橋、東海大橋、長(zhǎng)江大橋、滬寧高速公路、滬杭高速公路、南北高架道路、虹橋綜合交通樞紐、外灘交通綜合改造、磁浮列車示范運(yùn)營(yíng)線、軌道交通10號(hào)線、延安路中運(yùn)量公交系統(tǒng)、青草沙水源地原水工程、長(zhǎng)橋水廠、白龍港污水處理廠、合流污水治理工程、外灘濱水區(qū)綜合改造工程、外灘濱江景觀照明更新工程、迪士尼樂園、浦東世博公園、老港生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)等。

城市交通與地下空間設(shè)計(jì)研究院是上海市政總院從事地下空間綜合開發(fā)、隧道工程、城市綜合交通的專業(yè)院。現(xiàn)有員工600人，平均年齡33.2歲，中高級(jí)職稱占比65.2%。其中黨員248人，博士22人、教授級(jí)高工15人。

該院在國(guó)內(nèi)率先提出“空間再造”理念，改變了長(zhǎng)期以來簡(jiǎn)單粗放的地下空間開發(fā)利用模式，賦予了城市發(fā)展新的內(nèi)涵，對(duì)未來城市核心區(qū)的發(fā)展產(chǎn)生深刻影響。發(fā)揮綜合及科研優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)從規(guī)劃到設(shè)計(jì)、EPC總承包的完整生態(tài)鏈。

院內(nèi)有一批在行業(yè)內(nèi)有影響力的技術(shù)領(lǐng)軍人才和專業(yè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，地下空間團(tuán)隊(duì)以設(shè)計(jì)上海世博軸聞名于業(yè)內(nèi)，承擔(dān)廣東深圳前海等5項(xiàng)國(guó)家級(jí)新區(qū)規(guī)劃，設(shè)計(jì)的湖北武漢光谷地下空間、廣州金融城項(xiàng)目分別為全球最大和國(guó)內(nèi)首個(gè)地下5層空間項(xiàng)目；市政團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了外灘通道、北橫通道等多條地下通道，江西贛州快速系統(tǒng)工程大力拓展綜合管廊、深隧、海綿城市等新專業(yè)，為城市疏通腸胃、為城市可持續(xù)發(fā)展闖出新路；綜合交通團(tuán)隊(duì)打造了世界最大的綜合交通樞紐——上海虹橋樞紐，設(shè)計(jì)的福建廈門翔安機(jī)場(chǎng)及陜西西安咸陽機(jī)場(chǎng)，分別為海上和陸上絲綢之路起點(diǎn)城市的重點(diǎn)項(xiàng)目；EPC總承包自2012年組建，承擔(dān)了虹橋綜合管溝工程、虹橋中博會(huì)二層步廊、虹橋中博會(huì)地下人行通道工程、上海交大地下停車庫等多項(xiàng)上海市重大工程，項(xiàng)目推進(jìn)開展注重社會(huì)效益，形成了黨建聯(lián)建“三三制“工作法。