城市地下道路智慧化建设思考（I）

引言

2018年交通运输部发布《关于加快推进新一代国家交通控制网和智慧公路试点的通知》：在9个省市开展智慧公路试点工作。2019年国务院出台了《交通强国战略》从最顶层为智慧交通发展指明了发展方向和目标。2020年国家发改委、科技部等多部委联合发布《智能汽车创新发展战略》提出了“构建先进完备的智能汽车基础设施体系”。智能化道路基础设施是我国一项重要战略任务和基础设施的建设重点。

城市地下道路作为城市交通基础设施的重要组成，近年来，土地资源紧缺，出于对生态保护、改善环境、提升区域功能以及提高城市综合竞争力等多重因素考虑，城市地下道路数量越来越多，规模越来越大。由于位于地下封闭空间环境，运营安全要求高等特点，发展智慧化地下道路建设更为迫切。

如何去推动智慧地下道路实施以及过程中需要解决哪些关键技术问题及其相应实施路径。本文整理了上海市政总院城市交通与地下空间设计研究院地下道路团队相关研究和实践成果，拟分多期介绍。前两期为，城市地下道路智慧化建设思考（I）——建设动因与基本概念；城市地下道路智慧化建设思考（II）——体系架构与发展策略。未来还将在智慧地下道路案例、关键技术和整体解决方案方面逐步推出系列文章。

城市地下道路智慧化建设思考（I）

--建设动因与基本概念--

1- 建设动因

（1）新建城市地下道路向长大化、网络化等发展，建设和运营面临更大问题与挑战，传统的技术以及交通工程设施功能受限，需要智慧技术赋能，提升运营安全和效率

城市地下道路发展趋势向着长大化、多点进出、功能复合话发展，对城市骨干路网影响越来越大，对其建设、运营安全与运行效率提出了更高的要求。

如多点进出、地下互联互通网联化带来的地下道路驾驶寻路问题，由于地下缺乏参照物、在驾驶员对出口标志的依赖性强，比地上具有更高的要求，但地下道路空间限制、光线条件、单调环境等使得交通标志设置受限，标志可识别性不强，传统导航受GPS信号影响，难以满足，需要智慧化新技术，实现在地下的定位和导航，实现地上地下无缝衔接，建立高效的地下交通导向系统。

在应急救援面方面，采用传统隧道救援疏散形式存在较多问题，已不适应城市地下道路当前发展需求，多点进出，分合流出入口节点多、分支多、气流组织复杂、周边排烟及疏散救援环境苛刻、条件复杂，当发生火灾等突发事件时，需要对地下道路进行智慧化的分段管控与运营。

（2）既有地下道路，运营年限较长，随着地下道路交通量激增，运营风险加剧，传统土建和设备设施需要提质升级

以上海市为例，上海现状地下道路近百公里，包括系统性地下道路，外滩隧道、在建的北横通道和东西通道等，长度共计20.9公里。19条连接型地下道路（含15条越江隧道）以及多处下穿道路的地下通道。地下道路主要分布在主城区范围内，少数地下道路分布在郊区。连接型地下道路长52.1公里，其中区域性地下道路长5.9公里，越江通道长46.3公里。上海城市地下道路无论在数量还是规模都处于全国处于领先地位，其中部分地下道路运营年代较长，设备设施老化，安全隐患较大，同时随着地下道路交通量激增，运营风险加剧。

地下道路服务效率、运营安全保障等需要进一步提升，其中发展智能化，建设智慧地下道路是重要措施之一，充分应用当前人工智能、大数据和物联网等新技术，赋能传统地下道路设计和运营。此外，智慧地下道路建设也是未来道路实现精细化管理的重要手段，迫切需要建设。

（3）新技术发展加速推动智慧地下道路建设

城市交通新技术的发展、交通管理理念的变化等，未来交通向车路协同、车联网、自动驾驶等方向发展，这些外部宏观环境的变化，使得长大地下道路建设与运营需要适应这些新交通方式的发展，满足城市精细化管理的要求。

5G、云计算、物联网、移动互联网、大数据等新一代信息技术发展，为地下道路智慧化建设，解决运营安全和效率问题，提供了更多技术可能和保障，加速了智慧地下道路的建设。

2- 对智慧地下道路理解

（1）智慧地下道路是以地下道路传统设施为基础，采用新技术赋能和重构传统土建设施，实现地下道路安全、高效运行

智慧化建设是城市地下道路发展趋势，是发展到一定阶段必须具备特征。地下道路智慧化建设仍然是围绕地下道路交通运行更安全高效、运营管理更精细、交通服务更畅通的目标。

这些目标实现是以地下道路传统设施为基础，包括土建结构设施和照明、通风、消防、排水等附属设备设施，叠加当前信息新技术的应用，使其具备主动感知、信息互联互通交互和自动控制等多种功能。在此基础上，对传统的地下道路综合控制平台的架构进行重新整合变革，逐步迭代，最终形成全新一代智慧型地下道路。

（2）地下道路智慧化发展是随着地下道路功能变化、使用者需求以及外部环境技术的更新而发展

城市地下道路建设已有百余年的建设发展历程，总体上至今为止其发展历程大致可分为初创期（20世纪前半叶）；发展期（1950~1980年代初）；拓展期（1980~1990年代末）和相对成熟期（21世纪初~至今）等四个阶段。不同时期城市地下道路功能特点不同，各阶段的功能要求决定了地下道路的设备配置要求以及各阶段外部技术发展情况也一定程度上影响相智慧化技术应用程度。未来随着地下道路的发展，功能要求提高，智慧化功能要求更高。

（3）智慧地下道路概念与特征

借鉴国内外对智慧道路、智慧隧道等定义和内涵的阐述，智慧城市地下道路可以概括为：智慧地下道路=土建设施+智慧设备设施+智慧“大脑”。

以土建设施、设备等硬件设施为基础，通过综合应用信息感知技术（全粒度、全时空、全对象特征感知）、信息传输技术（5G、DSRC等）、分析处理技术（人工智能、大数据）和地理信息技术（GIS、高精地图等）等，对现有设施机电系统和综合管理监控系统进行重构，重点建设基于大数据分析的地下道路智慧“大脑”，从而形成的新型地下道路。

相比现行传统地下道路，重点解决当前监测数据挖掘缺乏、“监多控少”、信数据不共享、信息不对称、管控不及时等问题。

智慧地下道路在感知、决策和管控等方面全面升级：

感知更全面：扩大信息感知范围、丰富了信息感知内容，实现各子系统信息数据共享。

决策更智能：增强感知分析功能、大数据算法模型分析、预测预警和状态研判等。

管控更高效：联动控制、减少延误和人工等。

版面编辑：陈潇潇