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從“山東的路”看綠色低碳發展新路徑

2023年09月24日09:40 | 來源:大眾日報 07版
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濟青中線濟濰段航拍圖。

一條“新濟青”將指引“山東的路”去向何方?

9月24日,由山東高速集團投資建設的濟青中線濟南至濰坊段正式建成通車,濟青中線全線貫通,濟南、青島間在既有“北線”“南線”外,再添一條高速通道。濟青中線的通車也標志著山東建成全國首條零碳智慧運營的高速公路,“綠意正濃”的山東路為交通強國建設開辟新路徑。

1993年,一條名為“濟青”的高速公路正式通車,山東至此有了第一條高速公路,“山東的路”成為中國基建跨越發展、品質工程的代名詞。

如今,航拍下的濟青中線,寬闊的六車道路面兩側,光伏板成片規模鋪設,雷達感知設備各安其位。項目建設中,濟青中線經歷諸多探索,數十種新設備得到首次應用,結出集成創新碩果。

三十年征途,“新濟青”順應綠色低碳高質量發展之勢應運而生,“山東的路”以引領行業,樹立標杆為己任,正朝美好通達。

還是那條路,又不是那條路

“小推車運送沙石入場,混凝土拌合直接在路側進行,瀝青攤鋪機旁要圍上幾十個人,有的放線,有的找平……”這是記憶中20世紀90年代初濟青高速施工現場。跨越時空,似乎還能感受到當時千人會戰的擁擠與塵土飛揚的氛圍。

“那時候能把路修通就不容易,沒有綠色環保的概念。”作為山東第一批高速公路建設者,郭建民記得當時修路幾乎所有設備都來自進口,操作人員要專門去國外培訓才會使用,很多技術標准和參數也來自國外。“沒有經驗,沒有標准,沒有人才,大家喊著‘為國爭光,為民造福’的口號,好不容易修成了濟青。”

艱難困苦,玉汝於成。濟青高速通車后,山東的高速公路建設駛入快車道:1998年-2008年,高速公路通車裡程連續10年領跑全國。路網發達,品質過關,“山東的路”成為一張名片,享譽全國。

2015年,濟青高速改擴建項目正式啟動,這是山東第一條八車道高速公路,郭建民成為主要負責人之一。此時的修路環境與理念已經發生了翻天覆地的變化:“設備都是國產,行業標准、制度和管理都是世界先進水平”。更重要的是,綠色智能的修路理念已普及開來,瀝青路面冷再生、赤泥路基填筑等技術全面應用,舊路面材料、廢棄混凝土材料實現100%再生利用。大數據,雲計算融入建設,運營階段,智能化水平顯著提升。

作為我國第一個高速公路改擴建綠色科技示范工程,濟青高速改擴建項目創造了多項工程技術與科技應用領域的世界第一。

回溯過去三十年,“濟青路”始終引領行業向前,這次目光聚焦濟青中線,多維度看它,折射出不同光彩——

它體現了橋隧建設的先進水平。全路段穿越山東中部丘陵,共十座隧道,多條穿越軟硬互層地質,地質復雜、施工風險高。山東自主研發的多項新技術、新裝備讓超級工程從圖紙走入現實,“盤踞”於魯中山脈。

它是聰明的。按照“全路段感知、全過程管控、全天候通行”的建設定位,以智慧隧道為突破點,濟青中線構建了隧道不降速通行、“雲”收費、25公裡車路協同路段等多個超前智慧場景。

它是綠色的。通過減排、清除等措施,運營后直接、間接排放的碳(不包含通行社會車輛產生的排放)均可被自我中和。預測2023-2047年運營期內總碳減排量約152萬噸,遠超運營期總碳排放量約78萬噸,可實現運營期“零碳”目標。

9月19日,中國公路學會對“濟青中線高速公路零碳智慧關鍵技術及工程示范”科技項目成果進行評價。在實地觀摩后,由多名中國工程院院士組成的評價委員會給出評價:濟青中線濟濰段零碳智慧關鍵技術及工程示范成果總體達到國際領先水平,提出的高速公路零碳智慧建設的總體架構、技術體系與管理機制,為現代高速公路建設與發展提供了技術支撐。

讓“智慧”觸達公眾

2018年2月,我國正式開啟新一代智慧公路示范工程,各地的試點建設隨即展開。“全院集合精兵強將組建團隊,山東的路勢必要在智慧領域取得率先突破。”山東交通規劃設計院智能交通與安全設計研究院工程師孟強的記憶還很清晰。

此時,濟青中線正籌劃開建,綜合區域經濟帶動意義強、車流量大、路況復雜等資源稟賦,濟青中線濟濰段列入智慧高速試點項目,然而“沒有石頭可摸”是現實。“之后的一年裡,調研高速運營單位,走訪設備廠家,跨省學習經驗,結合需要與現有技術水平,智慧高速“雛形”初顯。為了驗証“理想能否照進現實”,設計團隊又加做了一步實地測試。

2019年,濱萊高速淄博西至萊蕪段完成改擴建后,原博山至苗山互通立交段原址保留下來。隨后這段26公裡的高速公路被改造成為智能網聯封閉高速公路測試基地,憑借“國內測試裡程最長、測試場景最豐富、測試環境最真實”被業內人士稱為國內最好的智能網聯測試場之一。

濟青中線智慧隧道、車路協同等多個設計都在測試基地得到了實測驗証,隨后才被寫進方案。通過搭建實景測試場景,用哪種機電設備,怎麼組合應用設備可以得到對比,擇優選用。

不同於一錘定音的設計圖,技術設備發展日新月異,濟青中線的“智慧畫像”也在不斷精確。“在濟青中線建設的幾年裡,全國大約新建了100多條智慧高速,我們的先進性、引領性體現在哪?”山東高速集團濟濰項目辦成員董士山伴隨項目走完全程,臨近通車,他有了答案。

“智慧高速的智慧如果無法轉化為智能出行體驗,觸達行路人,智慧就打了折扣。”董士山認為,智慧高速的初期探索更多是從運營方的角度出發,提升智能化水平,讓管理更加便捷高效,同時嘗試將更多的新設備“疊加”在路上,測試效果。智慧高速發展至今,相關技術應用已日漸成熟,但將“智慧”真正觸達公眾的道路仍是鳳毛麟角,而這也正是濟青中線智慧高速建設的初衷和目標。

通行濟青中線濟濰段,出行者可以感受到怎樣的“智慧”體驗?記者上路進行了觀察。

以往進入隧道前,因為光線突然的明暗反差,駕駛者會不自覺地踩剎車,突然降速容易引發事故。濟青中線濟濰段的十座隧道入口因為加裝了減光棚洞,“黑白洞”效應得到明顯改善:進入隧道前,憑借棚洞梯次減光,洞內外光線得到柔和過渡,預計可使隧道內事故發生率降低50%。

進入隧道后,行車道左右兩側各拓寬了25厘米,降低了“側壁”效應,邊牆壓迫感明顯減弱。“我們對15輛車,30個司機進行隧道行車測試,對比心率變化、眼動頻率等參數,最終確定最優的邊牆外拓寬度,可以有效提升車輛行駛速度,減少駕駛員心理、生理負荷。”孟強說。憑借消除“黑白洞”及“側壁”效應的綜合措施,基本可以實現隧道不降速通行,預計可使通行效率提高20%。

隧道內的密閉環境對交通事故的及時處置提出挑戰。在濟青中線濟濰段胡山隧道內,雷達+視頻的融合感知設備可以對交通狀態與異常事件精准監測,是最精確的“眼”。若出現火情,自動滅火消防炮可自動定位著火點,對准著火物體及區域噴射滅火劑滅火。隧道內設置的智能巡檢機器人日常可以收集環境參數,發生異常事件時可精准移動並探照警示,也可通過自帶高音廣播指揮疏散。隧道口外按距離梯級設置了情報板,一旦發生異常事件,“千米外”車輛也可收到提示。

“濟青中線智慧高速歡迎您”。通車后,當駕乘人員使用高德、百度等導航軟件駛入高速時,會收到這樣一條提示音。“實時路況、擁堵信息、服務區位置、氣象環境、交通事故,相比行駛其他路段能收到更多更詳細的信息。”山東高速信息集團研發服務中心高級工程師王風春介紹,濟青中線濟濰段全線布控了大量智能感知設備,通過與導航軟件合作,將獲取的信息更廣泛地傳遞給車輛。”

“雙方的合作可謂‘一拍即合’”,王風春表示,高德導航接入高速公路感知的數據,其背后是對信息准確、安全等多重考量。此外,項目還建設了濟濰高速前25公裡車路協同示范路段,利用大數據、雲計算、人工智能等技術可以實現車與車、車與路的信息交互共享,多端智能協同配合,具備自動駕駛的路面條件。

臨近收費站,安裝了ETC的車輛剛剛駛入匝道,便已經完成了預扣費,通行收費站時,收縮了原收費崗亭后的“窄島”設計讓行車道更寬,車輛的高效通行在收費站也能得到保障。據悉,新一代“雲收費”系統已覆蓋濟青中線濟濰段全部收費站,大幅提升了收費廣場車輛整體繳費通行能力。

為了保障特殊情況下的通行條件,濟青中線濟濰段同步建設了智慧道釘、智慧補光系統,自動融冰除雪系統,保障車輛的全天候出行。

零碳高速的“碳”去哪了?

2022年7月12日,全國首個實現自我中和的“零碳服務區”——青銀高速濟南東服務區建成投用。基於此,“山東路”連點成線擴面的零碳探索,正式起步。

什麼是零碳高速?

“從高速公路全壽命周期管理出發,以綠色設計為基礎,通過低碳建設盡可能減少溫室氣體排放,在運營階段通過減排、清除等措施,實現自身運營期范圍一和范圍二達到‘淨零’排放的高速公路。”山東省交通規劃設計院建筑與景觀設計研究院四級技術專家包西勇介紹,“零碳算的是綜合賬”,即:全路段運營期總碳排放量小於等於總碳減排量,達到“淨零”排放。

濟青中線濟濰段運營階段碳排放量核算范圍包括服務區、收費站、隧道、機電設施、管理車輛等直接和間接碳排放量,不包含高速公路通行的社會車輛產生的排放。濟青中線濟濰段以零碳目標為導向,搭建了可再生能源利用系統、智慧能源網運行系統、污廢資源化處理系統、近零能耗建筑節能系統、林業碳匯提升系統,通過碳排放綜合管控系統實現能源精細化管控、綠色能源供給監測與智能調節、直流能源網高效換能優化與控制。

經生態環境部下屬的中環聯合(北京)認証中心有限公司、交通運輸部科學研究院下屬的中交(北京)交通產品認証中心有限公司兩家權威認証機構評估,濟青中線濟濰段運營期內年均碳排放量約3.1萬噸,年均碳減排量約6.1萬噸,每年均可實現零碳運營﹔預計運營期25年內總碳排放量約78萬噸,總碳減排量約152萬噸,實現總體可持續零碳運營。

“開源、節流、循環、革新、迭代”,包西勇總結,近年來中國綠色交通的探索從未止步,此次濟青中線濟濰段集合了各類先進經驗做法,並大膽創新,“具有體系多、覆蓋廣、形式全的特點,可以說是集大成者”。

通過航拍鏡頭俯瞰濟青中線濟濰段,“綠電”隨處可見:匝道圈、邊坡、隧道中分帶、收費站屋頂、服務區車棚、隔音屏障。這就是濟青中線濟濰段搭建的可再生能源利用系統。

“高速公路上安光伏早就不是新鮮事,但大多是少量點狀,濟青中線濟濰段做到了應建盡建,把光伏‘融合’到了能利用的所有位置。”山東高速新能源開發有限公司總經理李寧說,交通與能源融合,不是將光伏板簡單地“堆積”在高速公路的閑置空地上,而是將兩個體系融為一體,需要同步規劃、同步設計、同步施工、同步投產。

走近看濟青中線濟濰段的路堤邊坡光伏,光伏板不是“架設”在邊坡上,而是與邊坡融為一體,兼具邊坡固土與光伏發電功能。通過創新研發的邊坡光伏一體化裝置,既節約了重復建設成本,又可提高施工效率。光伏聲屏障同樣是充分利用交通道路兩邊的隔離屏障空間來安裝光伏系統,不佔用城市土地資源,又能發電。走進昆侖服務區,建筑屋頂、車棚上均建設了光伏板,同步建設的光儲充裝置——數字化智能充電站可以將太陽能發電進行儲存,滿足日后新能源車的充電需求。

以濟青中線濟濰段的成功實踐為開端,目前我省新建、改擴建的4條高速公路已同步建設光伏項目。“高速公路線路長,沿線空間廣闊,滿足光伏布設的場景也很多樣,交通基建未來將成為光伏發展的新場域。”李寧對交能深度融合充滿期待。

受空間限制,光伏鋪設無法覆蓋全路所有用電設備,如何實現“這裡發的電,那裡也能用”?智慧能源網系統可以有效解決問題——基於直流能源網絡環網控制技術,打通兩個相鄰站點間的能源鏈路,實現相鄰站點間的能源互備,提高能源供應的可靠性和連續性,達到能源全路域覆蓋的效果。

山東交通新能源科技有限公司執行董事馮雅衛介紹,根據全線直流遠供的情況,濟濰高速共搭建了4個能源環網,實現相鄰站點能源互備。“像ETC龍門架、情報板、一體化智慧杆這樣具體的用電點,具備安裝光伏板的條件,可以實現點位級用能自洽﹔無法布設光伏的偏遠點位,通過環網控制器,可以實現綠電流通,從而實現路段級用能自洽。”

因途經山區,濟青中線濟濰段大多服務區都無法接入市政污水管網,通過搭建污廢資源化處理系統可就地處理污廢。此外,在原先污水處理工藝基礎上,系統增設智能化管控設備和平台,實現污水處理、中水回用、有機固廢資源化的智能遠程監控、碳減排的數字化和可視化。

通過搭建近零能耗建筑節能系統,採取被動式技術——選用能耗低的供暖、空調、照明,以及主動式技術——充分利用新能源,以最少的能源消耗,提供舒適的室內環境。

綠化工程兼具碳增匯與美觀。此次濟青中線濟濰段在互通區、服務區、管養場區、主線等均種植了碳增匯效果較好的竹林,共計種植林業面積66萬平方米,既實現了景觀綠化效果,也實現了林業固碳效果。設置的智能澆灌養護設置,可提高綠化養護效率。

五大系統功能不同、協同運作,均圍繞“碳量”開展。濟青中線濟濰段同步建設了碳排放綜合管控系統,將五大系統接入,實現系統的信息化、數字化與智能化。通過數據採集結合對應排放因子計算高速公路直接、間接碳排放,實現碳排放分析、碳資產管理、碳減排分析、碳排放考核,碳交易輔助等功能。

“跑在前面的人看到的才是風景”

羅馬不是一天建成的,“山東路”對於綠色低碳智慧的探索亦是如此。

2021年,榮烏高速榮成至文登段邊坡光伏開建,建設約2290米,成為全國首個規模化高速公路邊坡光伏項目。2021年,濟南東服務區路南側邊坡及車棚、綜合樓屋頂,建設了裝機規模3.2MW的“碳中和”項目。如今應用在濟青中線濟濰段的邊坡光伏一體化裝置,已是3.0版本。

2019年,山東高速智能網聯封閉高速公路測試基地建成,搭建的極限場景測試區、自動駕駛與車路協同測試區、智慧橋隧測試區等場景吸引了多家汽車生產企業和自動駕駛解決方案供應商進駐。濟青中線多項設備測試、方案驗証均在這裡進行。

2021年,京台高速泰安至棗庄段改擴建工程建成,成為山東首條智慧高速公路項目和全國首條“改擴建+智慧高速”項目,創下目前國內裡程最長、規模最大、應用場景最豐富、設備配置最優、施工組織難度最大等8項“全國之最”。其建設定位及諸多智能感知技術均在濟濰高速上得到延續。

2022年,濟南東服務區建成全國首個零碳服務區,同步發布首個零碳服務區白皮書,目前濟南東服務區年均碳減排約3400噸,遠超建成前年均碳排放約2300噸,實現“零碳”運營。

山東高速集團能源環境部業務經理陸由付參與了京台智慧高速、濟南東零碳服務區創建以及零碳高速的建設工作,回顧歷程,他越發感到“綠色低碳發展”已逐漸從選擇題變為必答題。

“交通基礎設施行業屬於傳統行業,更應該意識到綠色低碳發展的重要性和緊迫感,唯有主動積極進行綠色轉型,才能在未來發展中佔據主動。”陸由付低頭一笑,“雖然,轉型的過程很艱難、很痛苦,但隻有跑在前面的人看到的才是風景。”

近年來,我國交通運輸行業碳排放呈明顯上升趨勢,截至目前碳排放佔比已達約10%。“可以說,沒有交通運輸的綠色低碳發展,全國各行業各領域就不會實現綠色低碳發展。” 山東省交通運輸與區域發展研究中心主任來逢波表示,加快形成綠色低碳交通運輸方式為主線,優化低碳交通運輸結構、加快運輸裝備低碳替代和能效升級、推進交通基礎設施低碳建設運營,強化科技支撐引領,健全交通運輸綠色低碳轉型保障體系,是有計劃、分步驟實施交通運輸綠色低碳轉型的必然路徑,對推動交通運輸行業綠色低碳轉型、高質量發展,加快建設交通強國具有重要意義。

2022年5月,山東成為全國首個也是唯一的交通強國示范區,力求在交通運輸智慧化、綠色化、融合化轉型上為全國創造成績、創造經驗、做好示范。同年8月,國務院印發《關於支持山東深化新舊動能轉換推動綠色低碳高質量發展的意見》,賦予山東建設綠色低碳高質量發展先行區的重大使命。《山東省建設綠色低碳高質量發展先行區三年行動計劃(2023-2025年)》明確提出,加快交通智慧低碳轉型,實施“零碳”高鐵站、高速公路服務區和低碳高速公路示范。

扛牢“國之重任”,近年來山東持續推進交通運輸行業綠色轉型。“零碳”足跡已慢慢走入交通各領域。除建成的零碳高速外,近日,山東港口主編的全國首個“近零碳港區”建設技術標准發布實施,適用於沿海近零碳港區的新建、改擴建、運營與管理。8月9日,全國內河港口首張“雙碳”認証証書授予濟寧梁山港,標志著梁山港在建設“近零碳”港口方面邁出堅實一步。

“濟青中線濟濰段零碳高速的建成是交通強國山東示范區建設過程中具有標志性意義的階段性成果,將會極大地提升示范區的含金量、說服力和示范效應。也必將進一步推進山東綠色交通基礎設施建設,優化交通運輸結構,推動低碳交通裝備規模化應用。”來逢波說。

30年前,山東人逢山開路,遇水架橋,濟青高速橫空出世。30年后,“敢為人先”的“山東路”向綠、向智、向美好,繼續前行。(常青)

(責編:聶俊穹、邢曼華)

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