数字管家 | 高密度核心区复杂地下道路系统智慧化运维管理策略探讨 —— 以前海合作区地下道路系统为例
存量发展阶段,面对土地资源紧缺与交通需求持续激增之间的矛盾,为改善交通拥堵、打造中央活力区,部分城市在其高密度核心区探索性规划建设了“地下主路-地下环路-地下车库”逐级分流地下交通系统。功能复合导致地下道路 “长大化、多点进出”,对运维管理提出了更高的要求。本文以前海合作区地下道路系统为例,分析高密度核心区地下道路系统的运维痛点,依托智慧化手段提出日常运维管理的思路和建议性策略。
01 城市地下道路运维管理面临的挑战及智慧化运维案例
1.城市地下道路运维管理面临的挑战
城市核心区高密度、高强度的集中开发集聚了不同特征的交通,为有效分离过境交通、满足快速到发需要、使中长距离对外到发交通能够在外围主干路网和地下车库之间迅速转换,部分城市在其高密度核心区探索性规划建设了“地下主路-地下环路-地下车库”逐级分流系统,如苏州中心星港街地下道路。功能复合导致地下道路 “长大化、多点进出”。
苏州中心星港街地下道路
高密度核心区地下道路“长大化、多点进出”的复杂交通组织对其运营安全、运行效率、防灾和应急求援等提出了更高要求,传统隧道运维方案难以满足高密度核心区复杂地下道路系统运维需求。例如,发生交通拥堵时,仅依赖交警人工处理时效性差,难以与周边路网联动。
2.城市地下道路智慧化运维案例
人工智能、5G、物联网、大数据、北斗等新技术为应对复杂地下道路运维难题带来了新的解决方案,借助智慧化手段赋能地下道路运维管理是高密度核心区复杂地下道路系统运维管理方案的新探索。在推进城市治理体系和治理能力现代化的大趋势下,国内部分既有地下道路基于各自的交通、设施等特征,在智慧化运维方面进行了积极探索和尝试。
国内既有地下道路智慧化运维案例
02 前海合作区地下道路规划特点及运维痛点
1.规划特点
前海合作区临海大道地下道路交通系统是前海合作区内部的交通主动脉,由“一主三环”组成,也即“桂湾一路、临海大道地下主路、桂湾地下车库联络道、前湾北联络道、前湾南联络道”。主线承担妈湾、前湾和桂湾三个片区的对外交通快速到发及前海交通枢纽的快速集散,与地面主干路构成立体复合通道,北接南坪、南接兴海大道高架快速,是前海重要的门户道路。环线无独立进出口,一端衔接地下主路,另一端衔接沿线31块宗地,直接服务约15000个停车位。
2.运维痛点
设计阶段,前海合作区地下道路系统经过多轮研究论证能满足正常运行下的交通安全问题。但其“多点进出”的交通组织特征以及“地面道路-地下主路-地下环路-地下车库”多级系统间的限速、限高等技术标准差别,对后续的一体化运维提出了较大挑战,面临“回堵快、易迷航、管养难、救援慢”四大运维痛点。
(1)环路多点衔接,易出现快速回堵
地下环路衔接沿线31个地块,开口较多,容错率较低。发生交通事故后,若持续进车,易出现回堵。
(2)环路流线复杂,易导致迷航绕行
桂湾环路部分路段存在竖向叠层,逆时针方向位于负2层,顺时针方向位于负3层,驾驶容错率低,错过路口一般需要绕行2km以上。迷航车辆难以寻找正确路径,易出现停车、倒车等违章行为。
(3)结构及机电设备维护工作量大,管养困难
受道路红线、开发时序限制,地下道路及其附属设施与沿线地块建筑物存在结构共建,相较传统的独立隧道,易出现结构病害及安全问题,结构维护工作量较大。
此外,前海地下道路配备了大量的交通监控与防灾等机电设备,仅依赖人工检修难以及时监测机电设备运行状态,且相比传统隧道维护工作量较大。
(4)环路出口唯一,疏解较慢
地下环路无独立出入口、车道狭窄影响其事故疏散效率,地下环路较常规道路在事故下更容易影响主路及相邻地块车库的行车,交警也难以快速进入解决事故,影响时间及范围更大,难以满足前海合作区对交通高效率的要求。
03 前海合作区地下道路智慧化运维管理建议性策略
针对“回堵快、易迷航、管养难、救援慢”四大难题,依托智慧化手段提出“多维联动管控、精准导航、智慧管养、事故快速响应”四大建议性运维策略。
策略1:以多维联动管控为手段,保障地下主路的畅通,提高前海路网韧性
协同南山、宝安区路网,基于自身交通状况,结合上游通道如南坪快速、宝安大道以及平行通道如月亮湾大道、梦海大道的交通状况,在上游关键节点提前诱导车流选择合适的前海到发通道,构建“区域级、通道级、车道级”三级联动实时管控方案,实现前海路网的最大化利用。
(1) 区域级:协同通道周边路网明确路径诱导方案
在既有监控基础上补充感知设备,融合路网信息,利用短时预测仿真平台进行路网拥堵推演,并得出推荐路径,通过诱导屏等终端告知周边路网的车辆。为提高信息发布的覆盖率,建议与交警、交通局、电台、图商合作,实现导航、交通app、电台等第三方平台联动发布。
(2) 通道级:结合地面主路、环路保障主路畅通
地下主路、环路与沿线车库、上方地面道路形成立体互补的系统,拥堵时通过关键节点的交通管控,保障到发交通,避免地下拥堵蔓延。
地下道路外:在地下道路上游关键节点和地下道路进口布设路况电子显示屏,发布地下主路及地下环路拥堵状态,实现路况信息的提前告知、进入地下道路车辆的及时引导。
地下道路内:当地下环路发生拥堵,通过地下道路内上方的电子指示牌,发布环路拥堵及预计时长信息,同时在各环路匝道分岔处发布绕行路径信息。
(3) 车道级:分合流处实施精细化智慧管控
在高峰或事故期间,为主动引导后方车辆换道、驶离特定车道,通过智慧道钉,结合悬挂指示牌对异常位置进行标记,避免二次事故。
策略2:构建精准导航,打造伴随式出行服务
(1) 地下道路导航系统
面对流线复杂、进出密集的地下环路,通过布设信标基站,与百度、高德、腾讯等图商合作,构建高精度、无感操作的导航服务,实现室内外一体化导航。
(2) 停车诱导服务系统
以停车诱导系统、导航系统为载体,实现车位数信息实时、多级发布,提高驾驶员停车的效率,减少因停车难而导致的交通违章和拥堵。同时车库进出口闸机采用无感支付,无需抬杆,避免进口排队拥堵。停车诱导系统将对接前海智慧停车系统、沿线各地块智慧停车系统,实现车位导航及预约功能。
(3) 地块联动导航系统
对接沿线各地块物业,与各大图商合作构建地块联动导航系统,实现店铺、设施的指引导航,提供门店引流服务。
策略3:智慧管养,实现全寿命周期管理
(1) 结构健康状态检测系统
在结构共建路段设立保护区,保护范围内任何作业都需进行专业审批、备案,同时加挂静力水准仪、裂缝计等附着性检测设备全天候实时监测地下道路结构健康状态,避免违章施工造成的结构扰动。
(2) 资产健康监测系统
整合既有结构监测设备与机电检测设备,并结合视频AI识别、机器学习技术,实现对地下道路结构、机电设施状态的全天候实时监测,快速、及时、精准识别结构裂痕、渗水、积水、设备故障等问题,确保地下道路能够 7 * 24 正常运行。
(3) 全周期维护系统
以外场检测设备和实时监测数据为基础,针对结构、机电等设施的生命周期,建立基于大数据技术的安全评估预警体系,将预防性养护融于日常作业体系,以延长被运维设施的大中修周期,降低维护成本。
策略4:事故快速响应,构建主动发现、快速响应、闭环管控的事故处理流程
构建“主动发现、实时预警、两客一危预防管控、事故联动疏解、应急车辆车路协同、事后评估分析”六大系统实现事故的主动发现、快速响应、闭环管控。
(1) 主动发现系统
基于全覆盖的视频监控,通过AI分析技术,实现多途径快速甄别交通拥堵、交通事故、车辆违章等事件,由驻点监控中心交警直接现场指挥交通,支撑交通异常事件快速处置。
(2) 实时预警系统
地下道路内采用视频感知,洞口在视频基础上补充雷达设备,实现全天候、全路段、全车辆的跟踪监测,实现交通缓行、违停、事故等异常交通事件实时预警,并通过标志牌、车路协同系统向沿途车辆发布相关事件位置信息。
(3) 两客一危预防管控系统
针对两客一危车辆情况,基于车辆识别及路径追踪,结合省重点车辆及市GPS监管平台进行检测,为避免高风险、违规车辆进入地下道路,通过外围信息屏提前发布预警及诱导信息,并推送交警协助执法。
(4) 事故联动疏解系统
地下道路外疏解:发生事故后,地下道路外通过信息发布屏及高音喇叭,及时发布地下道路封闭信息,禁止车辆驶入,同时在上游分流点发布地下道路封闭信息,引导车辆通过地面道路绕行。
地下道路内疏解:当监测到地下道路内某车道发生事故或占道作业时,通过事故点上游多处动态信息发布屏,结合地下道路内既有扩音器、无线广播系统发布管控信息,告知上游车辆前方路况,提前减速避让,实现分车道管理。
在重大事故导致地下环路交通瘫痪的情况下,需通过沿线地块车库提供疏散路径,加快交通恢复速度,保障整个地下道路系统的交通顺畅。
(5) 应急车辆车路协同系统
地下道路沿线布设车路协同路测设备(RSU),应急车辆安装车载终端(OBU),监控中心依据事故点,协同医院、消防等,明确应急车辆行驶路线,并直接发送规划路线给应急车辆。
(6) 事后评估分析系统
基于前端设备构建数字孪生平台为管理者提供地下道路内拥堵、事故的任意回溯,有利于对处置方案、设施布设方案的快速总结和反复校核,实现事件处置流程闭环管理,提升事件处理及时性、针对性、科学性、有效性。
结语
高密度核心区地下道路系统功能复合导致地下道路“长大化、多点进出”,传统隧道运维方案难以满足高密度核心区复杂地下道路系统运维需求。前海合作区地下道路系统作为“多点进出”高密度核心区地下道路的典型案例,本文以其为例,剖析复杂地下道路系统运维痛点,并针对“回堵快、易迷航、管养难、救援慢”四大难题,依托智慧化手段提出四大建议性运维策略,有利于地下道路系统“高效能、高品质、高效益”运行。
25年来,深城交始终坚持“让交通与城市更美好”的愿景,持续创新,积极推动数字驱动交通治理,形成了“以大数据分析为基础、协同规划为引领、综合设计为支撑、集成建设为实践、智慧运营为反馈”的城市交通整体解决方案,向全国输出“深圳方案”,努力成为引领行业发展的标杆。
注:本文所列内容为建议性方案,具体方案以官方公布方案为准。
交通规划四院
撰写:范鹤亭
审核:李 力
审定:郭宏亮、刘志杰