新春走基层
数智盾构管控中心
数智盾构管控中心内一块记录各项盾构数据的大屏幕赫然醒目。穿着制服的技术员们紧盯着屏幕上的各项数据，每一个细微的变化都牵动着他们的心弦……上海机场联络线近期开通运营，诸多创新技术被应用在这条联络线上。近日，记者来到隧道股份上海隧道工程有限公司（以下简称隧道股份上海隧道）数智盾构管控中心，了解其背后的“功臣”——盾构自主驾驶系统。
盾构法隧道在地下基础建设领域广泛应用，我国已成为盾构法隧道应用数量最大的国家，占全球市场的60%以上。然而，随着地下空间开发深入和规模扩大，盾构法隧道工程面临复杂多变的施工地质、环境等挑战。隧道工程建设的“以机代人”既是迫切的现实需求，也是必然趋势。
针对盾构掘进机自主驾驶情境辨识困难、决策目标多元、系统关系复杂和任务特征不一的特点，隧道股份上海隧道立足工程实践、借鉴人类行为机制理论，采用数据和知识双向驱动思想实现盾构掘进施工作业的数字化转型，融合土力学、机器学习、迁移学习和因果分析原理和技术的优点，利用海量数据，研发了盾构机自主驾驶系统。经盾构设备改制和系统定制化配置，从“人管机”变为“机管机”，实现了盾构机的数字化、智能化驾驶，大幅提升了施工质量、施工安全和施工效率。其“盾构机自主驾驶关键技术研究及应用”项目成果被首次应用在了上海机场联络线12标凌空路转换井～7号风井右线。
隧道股份上海隧道自主研发的盾构自主驾驶系统，具备智能控制系统、智能控制引擎、自主安全防御三大核心技术，实现了明显的效率和安全性提升。一是首创盾构机自主驾驶控制架构，实现复杂环境下自适应控制。控制水平较人工操控提高30%以上，盾构驾驶自动化率最高达95%。二是创建了预测算法，提高自动驾驶控制模型对复杂地层环境变化的适应性；发明盾构智能决策控制模型，提高盾构驾驶的控制精度。三是创建了异常检测算法，风险预测有效率90%以上。构建盾构施工风险诊断及处置知识图谱，提出分级风险预警和防御方法，实现重大工程风险零事故。
隧道股份上海隧道数智盾构相关负责人表示，依托感知系统，盾构可以实时“看到”周围土体的变形数据和地面沉降数据。通过这些“大数据”以及具有学习功能的算法控制模型，盾构可自主控制各项施工参数，实现自动掘进，并自动纠偏、调整姿态，实现长距离精准前行。系统首次应用于上海机场联络线12标凌空路转换井～7号风井右线推进时，创造了单月461环（829.8米）的国内9米级盾构掘进纪录。
目前，该系统已先后在上海、江苏南京和浙江宁波、澳门等地开展产业化应用，在上海机场联络线12标凌空路转换井～7号风井右线、上海21号线4标、南京地铁10号线TA02标等多个项目中进行推广应用，穿越了软土、复合等不同地层，实现了土压平衡盾构、泥水平衡盾构等不同类型盾构的应用，累计掘进里程超过25公里，掘进能耗降低20%以上，达到国际领先水平。获得“上港杯”长三角智能交通大赛三等奖、上海市产学研合作二等奖，上海市第二届中青年工程师创新创业大赛优胜奖。
（记者 胡婧琛 通讯员 陈一苇 曾祥）
编辑：盛媛
校对：孟竹
