匠心绘通途 智跨伶仃洋——部公路院深中通道项目成果亮点扫描
转自：中国交通新闻网
轴舻相接，千帆竞发。珠江潮涌，伶仃澎湃。
站在广东中山市马鞍岛向远处眺望，深蓝浩瀚的伶仃洋上，深中通道时而如鲲鹏振翅，腾空跃起，时而如蛟龙潜底，遁入海中，穿越碧浪清波，直抵深圳前海。
作为国家重大工程，深中通道地处粤港澳大湾区核心区域，是连接深圳至中山的跨海通道。该项目集“桥、岛、隧、水下互通”于一体，全长约24公里，双向8车道，设计时速100公里，是当前世界上综合建设难度最高的跨海集群工程。
这座举世瞩目的超级工程，不仅有动人的壮美，更有超级的智慧。交通工程是造就它“美与智并重”的重要一环，而交通运输部公路科学研究院（简称部公路院）则是构筑这一环的重要力量。部公路院人以智慧为笔、汗水为墨，携手攻克了一个又一个难关，为深中通道的顺利建设提供了坚实保障，在伶仃洋上描绘出长虹卧波的壮丽画卷，书写了新时代交通工程建设熠熠生辉的崭新篇章。
强化智慧赋能数据管理上云2016年12月，交通工程初步设计完成并通过评审；2017年12月，总体设计及预留预埋施工图通过评审；2021年11月，交通工程施工图设计获广东省交通运输厅批复；先后获发明专利3项、编制标准2项……回望来时路，部公路院在深中通道留下的每一枚脚印清晰而坚定。
项目实施以来，部公路院承担的交通工程设计工作，内容涉及安全设施、通信、监控、收费、供配电、通风、照明、火灾检测、消防、给排水和系统集成等10多个专业。
基于“粤港澳大湾区的核心通道”这一特殊地位，深中通道自立项伊始便确立了“安全、优质，智慧、高效，耐久、经济，环保、美观”的建设目标。在此基础上，部公路院设计团队致力于将深中通道打造为以泛在感知为基础，数据融合分析为驱动，全面协调联动为目标，开放互联、可持续演进的智慧管控综合体。
感知是“智慧”的前提和起点。在利用“BIM+GIS+三维实景建模技术”实现基础设施数字化的基础上，设计团队助力深中通道建立了覆盖全线的动态数据监测网络，实现对交通状态、环境、设备运行状态、结构健康状态、各类事件等信息的全面感知，实时掌握高速公路各方面运行状态，并利用“互联网+”技术获知与本路段相关的宏观路网运行数据。
不仅如此，设计团队还搭建了开放互联、可持续演进的混合云平台，包括部署内部核心业务应用的私有云平台、应用于项目营运管控人员桌面的桌面云平台，以及可实现对外交互的公有云平台。
“云平台能够为上层业务提供具有云特性的计算、存储、网络资源使用方式，实现资源按需使用、高效利用、灵活扩展。其中，应用公有云技术，是希望探索出一个能够实现行业内外各单位之间信息便捷高效交互和共享的新模式。”部公路院高级工程师霍洁介绍。
为进一步提升深中通道营运管理的智慧化水平，设计团队在云平台之上规划了以大数据管理平台为核心的数据管理层，统一规划管理感知网络汇聚的数据及外部交换共享的数据，并根据各项管理业务需求，形成由各类主题数据组成的大数据资产，为开展各类业务应用提供了数据支撑。
创新应用体系服务美好出行
全彩景观灯带流光溢彩，可根据环境温度、车流状况变换色彩，还能在发生紧急情况时通过不同位置的不同颜色指示，引导人员有序疏散；智能巡检机器人在管廊上空灵活穿行，对各类设施“望闻问切”，保障设备正常运行；大屏幕上的高精电子地图实时展示油罐车的位置，监控镜头不断自动切换追踪监测……
一幕幕充满智慧的场景，是部公路院为深中通道谋划智慧应用体系的生动体现。
据介绍，设计团队为深中通道打造了交通智慧管控、通行智慧服务、设施智慧运维与应急智慧响应四大智慧应用体系，并在每一类应用体系中针对项目特点与管理需求，设置了多项业务子应用。
打开深中通道数字孪生平台，车辆运行情况实时呈现，区间车速、特种车辆、交通事件统计等数据信息全面详细、一目了然。
“我们利用高精地图、三维动态实景仿真技术搭建了交通数字孪生平台，可为道路管理者提供全天候、全角度的监控能力。”霍洁介绍。
在此基础上，设计团队还设计了车辆智能追踪与驾驶行为分析、危险品运输车辆管控等智慧管控功能：利用视频、雷达实时监测行驶车辆，掌握其位置、速度、行驶状态等信息，并对“两客一危一重”等重点车辆自动监测追踪；设置危化品车辆预警监测系统，综合采取对接国家重点营运车辆动态数据交换平台、设置危化品车辆智能识别系统等措施，有效管控危险品运输车辆。
不同于地面互通，水下互通通视条件不佳。为降低区域行车风险，设计团队提出了水下互通行驶安全保障预警方案，通过采集主线、匝道车辆的行驶状态及位置数据，实时计算分析区域交通风险等级，并生成控制预案，对车道通行、限速、信息标志和诱导路标、侧壁灯带等联动控制，实现多维度智能预警诱导。
在通行智慧服务方面，设计团队精心打造了伴随式全媒体信息服务，借助“互联网+”实现服务信息的有效触达，通过数据共享将路段计划性信息、突发事件信息、实时路况信息与高德、百度等平台的数据进行对接，为司乘人员提供更及时准确的信息服务。
为保障通道安全高效运营，设计团队以数据赋能设备智能运维，应用光纤振动传感器、无源RFID温度传感器，为风机、高压电气柜装上了“听诊器”，时刻监测着设备的运行状态，并将数据实时上传到运维管理平台进行设备健康在线评估，通过建立异常状态数据与故障的关联关系，实现设备的状态预警和故障发现。
长达6公里的隧道中间管廊内敷设着数百根各类线缆、管道，安装着上万台各类机柜和设备，对巡检维护作业提出了挑战。设计团队给出了应用AR增强现实技术进行智能运维巡检的解决方案。戴上AR眼镜，设备的各类动静态数据、报警信息及指导动画等便准确叠加到相应的实景设备设施之上，使维护人员直观了解设备状态并得到操作指导。
在应急智慧响应方面，设计团队通过整合各系统的语音、视频信息与网络通信资源，建设了一套融合通信指挥调度平台，实现扁平化管理，提高指挥调度工作效率；利用泛在监测感知和数字孪生平台仿真能力可及时发现可能导致事故、事件发生的风险因素，主动发出风险预警提示，并启动相关管控预案，联动实施实时诱导、管控措施，提前消除事故隐患；基于数字孪生搭建应急救援可视化平台，可进行应急救援的仿真演练与评估，提高应急处置预案的有效性。
值得一提的是，设计团队首创海底沉管隧道顶部横向排烟道技术，使排烟效率提高42%，并建立了适用于超大断面及互通式海底隧道的新型防火排烟技术体系，有效增加了火灾工况下人员疏散的安全时间。
全寿命周期BIM技术促进业务协同
打开深中通道协同管理平台，点击“BIM平台”选项，项目总体路线模型跃然眼前。放大视图后点开其中一个模型，随即弹出属性框，清晰展示着工序报验、质检资料、图纸等信息。
这是深中通道利用BIM技术提升工程精益建造水平的一个缩影。在此过程中，部公路院毅然扛起全寿命周期BIM技术应用与咨询服务的重任，倾尽全力为项目提供坚实的技术支撑。
“BIM承载了整个工程从设计施工到运维的所有数据，相当于一个数据底座。”部公路院高级工程师林述涛介绍，“业内有一个说法叫‘标准先行’，单看BIM模型意义不大，更重要的是把所有技术数据集成进来。如何搭建一套面向全寿命周期的BIM技术应用标准，是我们遇到的第一个难题，当时整个公路行业还没有可参考借鉴的例子。”
没有先例，就边琢磨边推进。技术人员充分吸收铁路、市政和建筑等领域的BIM应用经验，与施工单位、业主等多方协作，基于项目的高质量建设要求反复修编完善。经过两年的不懈努力，5部面向智能建造BIM及信息化项目的专用技术标准终于通过验收，既规范指导了项目多个参建单位的BIM模型创建、深化、应用和交付等工作，也为行业内同类项目提供了有效参考和借鉴。
建立标准只是第一步，部公路院将BIM技术应用咨询贯穿工程建设全过程。“针对BIM技术的应用，我们每周都会开展培训，办公室几乎每天都人头攒动，不断有人来咨询问题。”林述涛回忆说。
基于全寿命周期“数据链”设计理念，部公路院研发了桥岛隧集群工程建设项目协同管理平台，构建了业务协同编码体系、数据接口标准和数据决策分析模型等统一平台架构，实现了工序、质检、计量、档案等工程全流程管理业务的协同管控。
该平台的研发和应用，使深中通道项目实现了多源数据融合、应用和溯源，较传统工作模式业务处理效率提升25%以上，资料归档及时率超85%。其中，在公路行业内首次面向基建程序、质检、造价、公文、竣工图等业务，研发电子归档和电子档案管理系统，突破了电子文件（档案）元数据分类、封装和四性检测等关键技术，截至2023年年底，电子档案管理系统组卷超8491卷，归档原生电子文件超34万份。
中国交通运输协会科学技术奖一等奖、中国公路学会交通BIM工程创新奖特等奖、中国图学学会“龙图杯”全国BIM大赛一等奖……一系列创新成果不仅为深中通道项目注入了强大动力，更赢得了业界的广泛认可和赞誉。
潜心科研攻关护航安全品质
海底隧道长6.8公里，最深处为海平面下39米，日通车量预计达10万辆次……面对如此庞大的车流量，如何满足司乘人员的安全畅行需求，是摆在部公路院面前的一道重要课题。
时间的指针拨回2015年，深中通道项目正值工可设计阶段，选择“全隧”方案，还是“东隧西桥”方案，是当时争论的焦点。
为确定线位设计方案，部公路院利用驾驶模拟器对两套方案进行了全程模拟仿真，并邀请驾驶员在仿真环境里实际驾驶，通过系统论证整个方案的安全性，助力项目确定采用桥隧结合方案。
不仅是线位设计方案，深中通道几乎所有的前期设计方案，都离不开一次次的研究论证。“大到方案设计，小到专项设计，我们都使用驾驶模拟器进行过系统的分析论证，这一方式不仅能提供工程师和专家的视角，还可提供驾驶员跟出行人的视角。”部公路院研究员张巍汉说。
由于深中通道为岛桥隧结合结构，其运营安全备受重视。2018年，部公路院依托国家重点研发计划课题《饱和交通下海底钢壳沉管和互通式隧道火灾防控及智能交通管控技术》，开展了桥岛隧跨海集群工程交通安全与运行管控技术研究，提出了基于管控单元的车道级管控思路。
“我们将深中通道隧道段划分成若干个管控单元，根据每一个管控单元的交通流特性，定义其应具备的管控功能，从而反推该管控单元应配置哪些管控设施设备。这项研究成果支持了深中通道外场机电设施和交安设施设计。”部公路院研究员赵娜乐介绍。
部公路院还参与了国家重点研发计划项目《涉水重大基础设施安全保障技术研究与工程示范》，牵头开展了课题六《基于大数据的涉水重大基础设施智能监测诊断与智慧管控及超前加固技术》，以及广东省重点研发计划项目《重大跨海通道全寿命周期安全保障关键技术》的研究工作，并构建了“专业化、标准化、智慧化”的跨海重大交通基础设施平安百年品质工程管理体系及质量控制体系。这些创新性的研究成果不仅为深中通道的高品质建设提供了有力支撑，更为我国提高跨海桥梁设计水平、提升工程建设质量、保障全寿命周期安全性能奠定了坚实基础。
如今，深中通道即将迎来通车的荣耀时刻。作为公路交通领域的国家战略科技力量，部公路院将继续肩负沉甸甸的责任与使命，为深中通道的运营与维护保驾护航，让这条通道成为连接珠三角地区的黄金纽带，为粤港澳大湾区的经济繁荣与发展构筑安畅的交通动脉。