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江西高速的智慧管养实践
大江交通  2022-06-10 10:22:07  来源:大江网  编辑:傅绍梅  作者:倪文权、金杨柳、吁新华、何棋威

  大江网/大江新闻客户端讯 江西省交通投资集团路网运营公司下辖11个路段管理中心,共有15个养护所、68个养护站,运营管理着江西省交通投资集团有限责任公司(以下简称“江西交投”)旗下全部共5367公里高速公路,约占江西全省高速公路里程的86%。由于各路段管理中心及基层养护所站彼此独立,养护管理数据庞杂且分散,出现了高速公路统一管养难、科学决策不畅等问题。

图:养护管理系统

  随着高速公路养护管理数字化转型发展,江西交投路网运营公司积极探索高速公路智慧管养技术,构建了江西省首个智慧管养系统——江西省交通投资集团养护管理系统(以下简称“养护管理系统”)。该系统立足于高速公路养护管理实际业务需求,紧密结合大数据和智慧科技,能够消除数据孤岛,促进业务协同,提升高速公路养护科学决策水平,助力高速公路养护工作高质量开展,是江西高速公路养护管理数字化转型发展的重要实践。

  消除数据孤岛夯实信息数据基底

  每一条高速公路从修建时的原始图纸到每年的养护维修方案,都需留存大量数据资料。这些数据资料通常由各高速公路管理单位保管,若要了解某条高速公路某一年的养护历史情况,必须深入调研、翻阅图纸、查询方案,耗费大量时间和人力。

  养护管理系统内设的养护数据中心收录了江西交投所辖的5367公里高速公路路产基础数据,近10年的路面、桥梁、隧道养护历史数据和检测评定数据,以及近6年的交通量数据和高速公路运行期间的业务数据,形成了数据完整、资源共享的高速公路养护数据库。目前,该系统已收录数据逾1200万条,填补了江西高速高精度养护信息的空白,为高速公路养护现代化打造了厚实的数据基底。此外,为保证数据的统一性和规范性,养护管理系统还与交通运输部桥梁基础数据库和养护统计年报系统实现数据对接。

图2:智慧大脑

  在数据基底支撑下,养护管理者通过养护管理系统能够实时调取每条高速公路的历史养护信息,了解资金投入和养护技术,对比养护成效。

  促进业务协同达成系统互联互通

  养护管理系统是一套集养护统一管理平台、养护展示子系统和各养护业务管理子系统(日常养护管理子系统、公路技术状况管理子系统和养护辅助决策分析管理子系统)等于一体的专业化、一站式、全方位高速公路智慧管养平台。

  以往的养护方案制定、养护资金分配、养护数据采集与储存,都需要各高速公路管理中心独立采用自下而上的报送批复模式开展,缺乏统筹规划和有效管理。而养护管理系统能够将养护数据中心、日常养护子系统和路面辅助决策子系统统一协调管理,通过路面病害、维修、结算等信息生成养护数据,并收录于养护数据中心,为养护管理决策提供基础的数据支撑。当需要制定年度养护计划时,辅助决策系统能够通过调取养护数据中心数据,结合资金限制、养护需求等因素,综合分析、统一决策,形成自上而下、业务协同的科学管理模式。

  此外,养护管理系统不仅促进业务协同,还通过建立统一门户、统一授权,设置单点登入、微信登入等功能,达成各子系统在统一平台间的互联互通、无障碍转换,实现了功能集中、数据联通、操作便捷。

  辅助决策分析提升科学决策能力

  路面养护辅助决策系统,是基于养护数据中心的大数据分析建立的路面养护投入评估模型,该模型综合了路面历史、交通量、技术状况等多种因素,通过纵向深度分析和横向联动性分析,对高速公路历年路况、国检评分、养护投入、交通量等数据进行综合分析,能够辅助提升路面养护的科学决策,为高速公路养护管理者提供最优养护实施方案和养护资金配置。

  高速公路养护管理者可结合路面养护的优先需求,通过系统预测养护效果和养护资金投入,或是在资金有限的条件下预测路面养护后的路况水平,通过年度养护资金分布分析,选择最佳决策方案。

  高速公路养护管理者还可以通过智能化的横向联动分析,输入拟实施的养护技术,精准获取某条高速公路某一路段“养护前路况—养护方案—养护后效果”的联动效果图。若更改其中一张图的基本信息,其他两张图将智能展示相应效果动态,养护前后路况效果一目了然,帮助决策者省去大量手动分析比对时间,提升决策效率。

  养护管理系统投入使用以来,江西交投路网运营公司通过辅助决策系统分析制定了近3年的路面养护年度计划,使养护决策效率提高约60%,决策资金与实际匹配度超过90%,匹配可靠度居行业前列,每年节约路面养护资金约5000万元。

  搭建“实景地图”实现路况信息可视化

  养护管理系统采取路产数据轻量化采集方案,建立了基于三维实景的高速公路电子地图。

  2020年7月,随着养护管理系统上线试运营,地理信息系统(Geographic Information System,GIS)电子地图覆盖江西交投所辖的所有高速公路。

图3:三维“实景地图”

  此后,养护管理系统升级传统GPS数据采集方式,江西交投路网运营公司运用公路资产高精数字化获取技术,研究出一套完善的、轻量化的高速公路路产采集方案,即利用“亚米级”精度采集设备,快速采集高速公路高精度实景的GIS地图数据、路产数据,通过融合实景影像的公路电子地图技术,最终建成基于GIS的三维实景电子地图和路产信息可视化平台。如百度、高德的“实景地图”一样,高速公路养护管理者可通过系统浏览江西交投所辖高速公路的总体分布情况,搜索高速公路、桥梁、隧道、标志标牌的基本信息,即可查看构造物的三维实景影像,解决图纸查询、桩号推算等烦琐的查询过程。养护管理系统可为高速公路养护信息化管理提供精准、精细的GIS地图、实景影像、路产数据查询服务,保障数据及地图资源的准确性和一致性。

  2022年3月,在G60沪昆高速江西梨园至温家圳段,养护管理者示范应用养护管理系统的GIS电子地图,其高精度地理检索和路产三维影像精准表征了高速公路、桥梁、隧道、标志标牌信息及构造结构,实现了信息可视化,助力养护管理者高效分析高速公路配准信息,提升养护管理效率和精准管养能力。

  智慧养护巡查精准识别路面病害

  高速公路点多、线长、面广,在传统的管养模式中,路面巡查长期靠人巡、脚走。巡查作业期间,巡查人员需要不断查看高速公路路面情况,不仅劳动强度大,还存在一定安全风险。养护管理系统接入的路面智能巡查技术,如同高速公路上的“智能机器人”,能够代替养护人员对高速公路进行日常巡查工作。这个“智能机器人”只需对现有巡查流程作业进行轻量化技术升级改造,在现有巡查车上配备前置摄像头,采集现场图像,经过AI动态数据分析,就能判断高速公路状态及安全隐患。当它发现路面病害时,能立即进行病害位置确认、周期追踪、严重程度分级、重点病害关注,实时将信息传输至养护管理系统后台,系统在完成病害原因分析后会自动派单给养护人员,快速开展现场维护。

图4:路面巡检

  目前,该技术已在江西省境内G35济广高速、G45大广高速、G60沪昆高速、G70福银高速4条国网高速公路部分路段和S38昌栗高速、S42东昌高速、S43抚州东外环、S46金抚高速、S81铜万高速等6条省网高速公路部分路段开展试点巡查工作,试点总里程714公里,巡查里程达3.5万公里,共发现路面病害8000余条,准确率达90%以上。试点路段的养护人员表示,路面智能巡查技术改变了原有的工作模式,与以往人工徒步每小时只能完成约1.5公里的高速公路巡查相比,现在的“智能机器人”每小时可完成约100公里的巡查,速度提升了60倍以上,工作效率提升的同时,降低了养护人员的安全风险。

  引入“BIM+VR”技术创新养护模式

  如今,井冈山隧道的管理者可以在办公室戴着一种特殊的眼镜开展隧道火灾应急演练。这种在科技馆或各类展厅才能体验的场景,成了江西高速公路管养人员的新常态。

  基于养护管理系统开发的隧道养护可视化平台,目前已在江西省内最长的隧道——井冈山隧道应用,其包括三维立体沉浸式培训和隧道数据可视化两大功能,即利用BIM技术建立含井冈山隧道几何形状和其基本设施等信息的虚拟情境,通过佩戴VR眼镜,隧道管理者能身处虚拟隧道,看见隧道的整体运营情况和各种养护数据。基于“BIM+VR”技术的三维立体沉浸式培训,通过模拟隧道应急突发事故的逃生情景,针对隧道管理人员、危险品运输司机和客车旅客等不同角色,多角度展现火灾情境下隧道可能出现的状况,演示应急处置、疏散和逃生过程中的基本知识和重点注意事项等,通过仿真的实操感和体验感,提升隧道管理者和司乘人员的应急处置能力。

图5:隧道实战训练场

  目前,养护管理系统已正式运行20多个月,系统建设的相关成果广泛应用于江西高速公路管养单位及相关设计、检测单位等近百家单位,用户总数超过千人。

  2022年春节后上班第一天,江西省委省政府部署数字经济发展和优化营商环境的双“一号工程”,推进江西数字经济再提档。江西交投路网运营公司紧跟数字时代发展大势,在高速公路养护管理中找准“数字技术与实体产业融合”“产业数字化、数字产业化”着力点;确保养护管理系统(一期)稳定运行、推进系统应用的同时,在2022年至2023年期间将按计划实施养护管理系统(二期)建设,深入研究决策算法,提升决策精度;完善重点构造物健康监测数据中心、路面养护工程质量管控平台相关模块;通过系统的提升和完善,助力江西高速公路数字化管养蝶变升级,为中国高速公路养护管理数字化转型和智能化运维作出“江西贡献”。(文/倪文权、金杨柳、吁新华、何棋威)

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