城市地下道路設計與運營安全關鍵技術

文/圖

項目總體概況

近年來，我國城市地下道路數(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設施，城市地下道路與地上道路及公路隧道存在差異，且當前更是向特長、大斷面、多點進出、地下網(wǎng)絡化等趨勢發(fā)展。我國地下道路面臨著基礎研究不足、設計標準缺乏及運營安全等新問題與挑戰(zhàn)。項目針對我國城市化進程中地下道路建設及運營的關鍵技術問題，依托相關行業(yè)規(guī)范編制以及國家和省部級科技項目（累計12項），持續(xù)10多年研究，通過調(diào)研、理論分析與實驗研究等手段，對地下道路設計標準與運營安全保障等系列關鍵技術進行了長期深入研究，在地下道路基礎理論、關鍵設計技術標準、交通運行安全保障和消防安全集成技術四大方面形成創(chuàng)新性成果。

該項目申請發(fā)明專利17項（已授權(quán)9項）；已授權(quán)實用新型專利30項；軟件著作權(quán)4項；制訂標準規(guī)范6部；出版著作5部（學術專著1部）；發(fā)表國內(nèi)外學術論文49篇。成果經(jīng)鑒定總體達到國際先進水平，部分成果達到國際領先水平。相關成果曾分別獲得過上海市公路學會科技進步獎一等獎2項、中國工程建設標準化協(xié)會標準科技創(chuàng)新獎二等獎1項、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1項、上海市標準化優(yōu)秀學術成果一等獎1項。

項目解決了地下道路設計標準、交通安全保障、消防安全救援疏散等地下道路規(guī)劃、建設、運營全壽命周期的技術難題。技術成果成功廣泛應用于國內(nèi)多座城市地下道路，應用領域可擴展性極強，具有廣闊的前景，對指導規(guī)范我國地下道路設計、提升地下道路運營安全水平具有重要意義，社會經(jīng)濟效益巨大。

組圖：城市地下道路規(guī)?；到y(tǒng)化發(fā)展

創(chuàng)新成果

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

組圖：地下道路環(huán)境視覺負荷計算模型

提出小客車專用地下道路線形指標、多點進出型地下道路出入口設置方法、地下道路交通標志標線設計標準等，制訂了第一部行業(yè)規(guī)范《城市地下道路工程設計規(guī)范》，以及《城市地下道路交通標志和標線設置規(guī)范》等符合我國國情的地下道路系列技術標準，填補了城市地下道路相關技術領域標準的空白，推動地下道路工程高質(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)車輛運行特征

地下道路交通標志試驗過程

城市地下道路通風設計低風井、高風塔污染物擴散對比

以事故數(shù)據(jù)分析、數(shù)值計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價體系與保障策略；形成了地下道路運行風險識別、安全預警體系和方法，以及車輛運行智能化管控的成套技術，開發(fā)了基于真實光渲染技術的地下道路高精度虛擬仿真系統(tǒng)，保障地下道路交通運行安全。

開展了城市地下道路火災排煙、逃生救援等試驗結(jié)合理論分析，克服了多點進出型地下道路的火災排煙與災害工況的分段運營管控技術難題；建立了長大地下道路縱向逃生救援體系，開發(fā)了配套設施產(chǎn)品和基于火情分級響應的多層次消防聯(lián)動指揮平臺，提升災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)

駕駛仿真模擬場景

地下道路火災模擬溫度場變化規(guī)律

縮尺模型實測試驗場景

縱向逃生疏散模式試驗

地下道路分段管控原理圖

展望

隨著我國城市地下道路向著規(guī)模長大化、系統(tǒng)性互聯(lián)互通的發(fā)展，保障地下道路安全高效運營面臨新的挑戰(zhàn)，相關技術標準需要進一步研究。此外，5G技術，人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術發(fā)展與傳統(tǒng)基礎設施結(jié)合是行業(yè)趨勢，如何融合智能新技術，賦能傳統(tǒng)地下道路也迫切需要研究。項目研究團隊將依托國家及上海市相關科研項目，結(jié)合團隊負責的上海市及國內(nèi)正在開展的重大地下道路工程項目，繼續(xù)開展科技研發(fā)、標準規(guī)范編制和技術推廣應用，引領我國城市地下道路研究向前發(fā)展。

項目完成單位風采

上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司（簡稱“上海市政總院”）成立于1954年，從事規(guī)劃、工程設計和咨詢、工程建設總承包及項目管理全過程服務?，F(xiàn)擁有綜合交通、地下空間與地下工程學科和規(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、環(huán)境工程、城市園林景觀、燃氣、熱力、設備、技術經(jīng)濟、信息技術、勘察、施工管理和工程總承包等專業(yè)，覆蓋基礎設施建設行業(yè)各領域，綜合實力位居國內(nèi)同行前列。

秉承“科學創(chuàng)新，誠信奉獻”的企業(yè)精神，貢獻社會，造福民生，累計完成17000多項各類工程勘察設計咨詢和EPC總承包，項目遍布全國所有省、市、自治區(qū)。上海的標志性工程有：南浦大橋、楊浦大橋、盧浦大橋、東海大橋、長江大橋、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、磁浮列車示范運營線、軌道交通10號線、延安路中運量公交系統(tǒng)、青草沙水源地原水工程、長橋水廠、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)生填埋場等。

城市交通與地下空間設計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，中高級職稱占比65.2%。其中黨員248人，博士22人、教授級高工15人。

該院在國內(nèi)率先提出“空間再造”理念，改變了長期以來簡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，實現(xiàn)從規(guī)劃到設計、EPC總承包的完整生態(tài)鏈。

院內(nèi)有一批在行業(yè)內(nèi)有影響力的技術領軍人才和專業(yè)設計團隊，地下空間團隊以設計上海世博軸聞名于業(yè)內(nèi)，承擔廣東深圳前海等5項國家級新區(qū)規(guī)劃，設計的湖北武漢光谷地下空間、廣州金融城項目分別為全球最大和國內(nèi)首個地下5層空間項目；市政團隊設計了外灘通道、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；綜合交通團隊打造了世界最大的綜合交通樞紐——上海虹橋樞紐，設計的福建廈門翔安機場及陜西西安咸陽機場，分別為海上和陸上絲綢之路起點城市的重點項目；EPC總承包自2012年組建，承擔了虹橋綜合管溝工程、虹橋中博會二層步廊、虹橋中博會地下人行通道工程、上海交大地下停車庫等多項上海市重大工程，項目推進開展注重社會效益，形成了黨建聯(lián)建“三三制“工作法。