“智驭先锋”勇立潮头，盾构自主驾驶智能掘进

近日开工的轨交 21 号线一期 " 康南路站—军民路站 " 成为上海地铁首条采用 " 盾构自主驾驶 " 技术建造的隧道。图为隧道股份上海隧道 " 智驭先锋 " 数智项目。（采访对象供图）

90 后工程师黄凯，正亲历着隧道工程的一次重要革新。近日开工的轨道交通 21 号线一期 " 康南路站—军民路站 "，成为上海地铁首条采用 " 盾构自主驾驶 " 技术建造的隧道，这也是隧道股份上海隧道 " 智驭先锋 " 数智化项目的首次试点应用。这标志着中国隧道建设在规模、体量不断攀登高峰的同时，还在智能化方面先人一步。

盾构法隧道施工始于 1818 年，经过 200 多年发展，在经历了手掘式、机械化、电子化和信息化等阶段后，下一个阶段的盾构法隧道如何定义虽未最终确定，但可以肯定的是，一定与智能化有关。

(资料图)

向科技要质量效率

隧洞宛如长龙，管壁犹如龙鳞排列整齐，一眼望不到头——这是 " 地下城 " 的初始模样。说起盾构机，关心地铁建设的市民都知道，它是上海轨道交通成网的 " 大功臣 "。作为掘进神器，盾构机身处复杂的地质环境，面临施工风险、质量、效率等多方面考验。而如今，重达上千吨的盾构机有望通过人工智能（AI）自主决策方式挖掘出一条条地铁、公路隧道。

参与建设轨交 21 号线的盾构机直径达 6.76 米，有两层楼高，外观和其他盾构机别无二致，但底层逻辑已发生明显转变。作为隧道股份上海隧道 " 智驭先锋 " 数智项目负责人，黄凯介绍，" 智驭先锋 " 数智化项目依托盾构自主驾驶系统及配套的数智隧道管控平台，融合大数据、AI 算法、感知系统，盾构机可自主判断、自主认知、自主决策、自主控制，就像被植入了 " 大脑 "" 眼睛 " 和 " 耳朵 "。

" 盾构机在向前掘进的时候，能实时‘看到’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，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。"

盾构实现自主驾驶的同时，项目部专门设置 24 小时监控的数智盾构管理中心，可以清楚看到其工作状态，也会读取它操作时的各种参数，从而更好掌控施工风险、工程质量、建设进度、人员管理、仓储运输、设备状态等关键信息。这些数据呈现在大屏上，管理人员一目了然，它们也会实时传输到位于浦东塘桥的数字化管控中心，提供 " 双重保险 "。

高质量的建设方式，不仅创造了良好的施工环境，也在复杂的地质条件下取得了新的建设成果。据黄凯透露，上海隧道已将自主驾驶技术应用于多个项目，在轴线稳定、沉降控制等方面均优于传统施工形式。" 掘进过程由人工智能算法系统来决策和控制，人为因素对隧道施工风险与质量的影响将逐渐减少。算法系统的安全机制，会实时监控数据传输的可靠性和指令控制的有效性，有效提升盾构施工的质量、安全和效率。"

向未来掘进，加快形成数智盾构隧道技术生态圈

面对地下世界，每一次穿越都是一次技术的积累和升级。

隧道股份是国内最早进行盾构隧道事业技术研发的企业，早在上世纪 60 年代，就为上海建造了第一条越江隧道——打浦路隧道。之后，连接黄浦江两岸的 18 条大型越江隧道，近千公里地铁都离不开隧道股份的深度参与。放眼全国乃至全球的一些重大项目，也都有 " 隧道蓝 " 的身影。

技术转型升级是行业发展的源动力。面向盾构自动化、智能化的发展需求，一直致力于技术创新的隧道股份上海隧道清晰感知行业变革触角，从 " 知识 " 驱动到 " 知识 + 管理 " 驱动，再转型为 " 知识 + 数据 " 双驱动，有互联网、大数据、5G 网络等新一代信息技术的催生因素，更有公司多年来的科研思考和技术沉淀。

据隧道股份中央研究院副院长吴惠明回忆，2015 年创建的 " 盾构隧道施工管控平台 "，相当于盾构机的 " 超级大脑 "，形成 " 实时数据动态管控、数据分析辅助决策 " 管理模式，全面实现盾构施工管控和盾构设备管控。

与此同时，我国科研攻关体制优势发挥出极大作用。在市科委支持下，隧道股份上海隧道联合上海大学等单位开展《远程控制的自动掘进智能盾构研发》的深入探索。

目前，盾构管控平台已实现逾 500 公里隧道建设的全方位管控，集聚了海量数据资产，形成了 " 抽屉里的数据库 "。" 这为盾构自主驾驶技术的实现奠定了基础。" 吴惠明说。在他看来，这项前沿技术体现了 3 方面优势——行驶轴线的精准控制、对周边环境的低影响、掘进速度的稳中有升。据了解，该系统除了运用于上海地铁建设之外，还全效投入到全国多个城市的 15 台（次）盾构掘进中，累计掘进里程超过 12 公里。

据吴惠明介绍，除盾构自主驾驶系统外，目前隧道股份上海隧道还在进行推力自适应、管片自动拼装、物料自动运输等相关研究，进一步提高盾构法隧道施工质量的稳定性和高效性。通过形成 " 推进—拼装—运输 " 的数智盾构隧道技术生态圈，让隧道建设变得更加智能，也更加稳固、安全、高效。

随着数字经济时代的到来，隧道施工企业面临的不仅是科研技术发展的全新挑战，更是破局、向新的重大机遇。今年 5 月，由隧道股份等单位联合发起的上海市数字盾构工程技术创新中心技术委员会宣告成立，将健全 " 产学研用 " 深度融合的成果转化与产业化创新机制，为行业中数智隧道相关标准、关键技术及配套装备的创造性孵化提供土壤。同时，将围绕智能感知、智能认知、智能决策和智能控制，推动关键技术的研发与突破，以数智技术赋能盾构法隧道产业跃变。

作者：史博臻 实习生 张钧琪

编辑：范菁

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