城市地下道路设计与运营安全关键技术

文/图

项目总体概况

近年来，我国城市地下道路数量越来越多，在缓解城市交通拥堵、提升城市品质方面发挥着重要作用。然而，作为一种新型道路基础设施，城市地下道路与地上道路及公路隧道存在差异，且当前更是向特长、大断面、多点进出、地下网络化等趋势发展。我国地下道路面临着基础研究不足、设计标准缺乏及运营安全等新问题与挑战。项目针对我国城市化进程中地下道路建设及运营的关键技术问题，依托相关行业规范编制以及国家和省部级科技项目（累计12项），持续10多年研究，通过调研、理论分析与实验研究等手段，对地下道路设计标准与运营安全保障等系列关键技术进行了长期深入研究，在地下道路基础理论、关键设计技术标准、交通运行安全保障和消防安全集成技术四大方面形成创新性成果。

该项目申请发明专利17项（已授权9项）；已授权实用新型专利30项；软件著作权4项；制订标准规范6部；出版著作5部（学术专著1部）；发表国内外学术论文49篇。成果经鉴定总体达到国际先进水平，部分成果达到国际领先水平。相关成果曾分别获得过上海市公路学会科技进步奖一等奖2项、中国工程建设标准化协会标准科技创新奖二等奖1项、第二十六届上海市优秀发明选拔赛优秀发明金奖1项、上海市标准化优秀学术成果一等奖1项。

项目解决了地下道路设计标准、交通安全保障、消防安全救援疏散等地下道路规划、建设、运营全寿命周期的技术难题。技术成果成功广泛应用于国内多座城市地下道路，应用领域可扩展性极强，具有广阔的前景，对指导规范我国地下道路设计、提升地下道路运营安全水平具有重要意义，社会经济效益巨大。

组图：城市地下道路规模化系统化发展

创新成果

项目揭示了地下道路环境下驾驶行为和车辆运行特征规律及机理；建立了地下道路运行速度预测模型和行车轨迹预测模型等主要驾驶行为模型；解析了地下道路分合流区的交通安全影响机理，尤其是“左侧式”入口合流的行车风险机理等，形成地下道路人因工程等基础理论。

组图：地下道路环境视觉负荷计算模型

提出小客车专用地下道路线形指标、多点进出型地下道路出入口设置方法、地下道路交通标志标线设计标准等，制订了第一部行业规范《城市地下道路工程设计规范》，以及《城市地下道路交通标志和标线设置规范》等符合我国国情的地下道路系列技术标准，填补了城市地下道路相关技术领域标准的空白，推动地下道路工程高质量发展。

城市地下道路基于视频图像车行轨迹

地下合流区车辆运行特征

地下道路交通标志试验过程

城市地下道路通风设计低风井、高风塔污染物扩散对比

以事故数据分析、数值计算与仿真模拟等相结合，提出了系统化的城市地下道路交通安全性评价体系与保障策略；形成了地下道路运行风险识别、安全预警体系和方法，以及车辆运行智能化管控的成套技术，开发了基于真实光渲染技术的地下道路高精度虚拟仿真系统，保障地下道路交通运行安全。

开展了城市地下道路火灾排烟、逃生救援等试验结合理论分析，克服了多点进出型地下道路的火灾排烟与灾害工况的分段运营管控技术难题；建立了长大地下道路纵向逃生救援体系，开发了配套设施产品和基于火情分级响应的多层次消防联动指挥平台，提升灾害事件下的消防安全可靠性。

智能化城市地下道路管控系统

驾驶仿真模拟场景

地下道路火灾模拟温度场变化规律

缩尺模型实测试验场景

纵向逃生疏散模式试验

地下道路分段管控原理图

展望

随着我国城市地下道路向着规模长大化、系统性互联互通的发展，保障地下道路安全高效运营面临新的挑战，相关技术标准需要进一步研究。此外，5G技术，人工智能、大数据等新兴技术发展与传统基础设施结合是行业趋势，如何融合智能新技术，赋能传统地下道路也迫切需要研究。项目研究团队将依托国家及上海市相关科研项目，结合团队负责的上海市及国内正在开展的重大地下道路工程项目，继续开展科技研发、标准规范编制和技术推广应用，引领我国城市地下道路研究向前发展。

项目完成单位风采

上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司（简称“上海市政总院”）成立于1954年，从事规划、工程设计和咨询、工程建设总承包及项目管理全过程服务。现拥有综合交通、地下空间与地下工程学科和规划、给水、排水、道路、桥梁、结构、轨道交通、铁路、固废、建筑、水利水运、环境工程、城市园林景观、燃气、热力、设备、技术经济、信息技术、勘察、施工管理和工程总承包等专业，覆盖基础设施建设行业各领域，综合实力位居国内同行前列。

秉承“科学创新，诚信奉献”的企业精神，贡献社会，造福民生，累计完成17000多项各类工程勘察设计咨询和EPC总承包，项目遍布全国所有省、市、自治区。上海的标志性工程有：南浦大桥、杨浦大桥、卢浦大桥、东海大桥、长江大桥、沪宁高速公路、沪杭高速公路、南北高架道路、虹桥综合交通枢纽、外滩交通综合改造、磁浮列车示范运营线、轨道交通10号线、延安路中运量公交系统、青草沙水源地原水工程、长桥水厂、白龙港污水处理厂、合流污水治理工程、外滩滨水区综合改造工程、外滩滨江景观照明更新工程、迪士尼乐园、浦东世博公园、老港生活垃圾卫生填埋场等。

城市交通与地下空间设计研究院是上海市政总院从事地下空间综合开发、隧道工程、城市综合交通的专业院。现有员工600人，平均年龄33.2岁，中高级职称占比65.2%。其中党员248人，博士22人、教授级高工15人。

该院在国内率先提出“空间再造”理念，改变了长期以来简单粗放的地下空间开发利用模式，赋予了城市发展新的内涵，对未来城市核心区的发展产生深刻影响。发挥综合及科研优势，实现从规划到设计、EPC总承包的完整生态链。

院内有一批在行业内有影响力的技术领军人才和专业设计团队，地下空间团队以设计上海世博轴闻名于业内，承担广东深圳前海等5项国家级新区规划，设计的湖北武汉光谷地下空间、广州金融城项目分别为全球最大和国内首个地下5层空间项目；市政团队设计了外滩通道、北横通道等多条地下通道，江西赣州快速系统工程大力拓展综合管廊、深隧、海绵城市等新专业，为城市疏通肠胃、为城市可持续发展闯出新路；综合交通团队打造了世界最大的综合交通枢纽——上海虹桥枢纽，设计的福建厦门翔安机场及陕西西安咸阳机场，分别为海上和陆上丝绸之路起点城市的重点项目；EPC总承包自2012年组建，承担了虹桥综合管沟工程、虹桥中博会二层步廊、虹桥中博会地下人行通道工程、上海交大地下停车库等多项上海市重大工程，项目推进开展注重社会效益，形成了党建联建“三三制“工作法。