No canteiro de obras da nova seção da Rodovia Rongwu, na província de Hebei, China, um grupo de rolos compactadores não tripulados planeja automaticamente o percurso de compactação com base em parâmetros predefinidos, realizando a compactação do subleito e do pavimento. Este conjunto de soluções tecnológicas inteligentes para todo o ciclo de vida de rodovias, desenvolvido em conjunto pela Universidade Tsinghua, Universidade Tianjin e Universidade de Tecnologia de Hebei, integra sensores da Internet das Coisas, posicionamento por satélite, algoritmos de inteligência artificial e técnicas avançadas de inspeção. A tecnologia alcança 100% de cobertura da trajetória de compactação e melhora de 50% na uniformidade, tendo sido aplicada em mais de 20 projetos de construção e manutenção inteligente de estradas na região de Pequim-Tianjin-Hebei, economizando dezenas de milhões de yuans em custos. Recentemente, o resultado foi amplamente divulgado por veículos como o Beijing Youth Daily, marcando a entrada oficial da construção de infraestrutura de transporte da China em uma nova fase de "não tripulação, digitalização e inteligência".

Três "obstáculos" da construção tradicional

As rodovias, como artérias principais da infraestrutura de transporte, têm sua qualidade de construção impactando diretamente a segurança de viagem de bilhões de pessoas e o desenvolvimento econômico. No entanto, a construção tradicional enfrenta três grandes desafios:

Controle não inteligente durante a construção: Dependência excessiva de operação manual de máquinas, ambiente de trabalho árduo, propenso a erros como compactação insuficiente ou inadequada;

Inspeção imprecisa durante a aceitação: A amostragem tradicional por perfuração é destrutiva e reflete apenas indicadores de pontos isolados, com representatividade gravemente insuficiente;

Avaliação inadequada durante o serviço: Falta de meios eficientes de avaliação dinâmica da evolução do desempenho de longo prazo e dos riscos potenciais da estrada.

O professor Wang Rui, da Universidade Tsinghua, admitiu: "Nós três, originalmente, não éramos da área de inteligência artificial." Foi essa coragem interdisciplinar de enfrentar desafios que permitiu à equipe migrar da engenharia geotécnica e da construção inteligente para a IA, superando passo a passo todo o conjunto de tecnologias-chave, desde a coordenação autônoma de máquinas individuais e rastreamento de trajetória de alta precisão até o controle operacional não tripulado de frotas, inspeção inteligente da qualidade da engenharia, gerenciamento por plataforma em nuvem e estratégias de segurança do sistema.

Ciclo fechado em quatro etapas inaugura a "fabricação inteligente por máquinas"

Para enfrentar esses desafios, as equipes das três regiões desenvolveram um sistema tecnológico de construção inteligente para todo o ciclo de vida, cobrindo os períodos de construção, aceitação e serviço, formando um ciclo inteligente completo de "percepção-análise-decisão-ação", dotando as rodovias de um "cérebro inteligente" desde o "nascimento" até o "serviço".

Período de construção - "Percepção inteligente": Dotar o rolo compactador de um "cérebro"

Durante a construção, a equipe estabeleceu um sistema de percepção inteligente da qualidade da construção de rodovias, instalando sensores de vibração, temperatura e câmeras nos rolos compactadores, utilizando algoritmos de IA generativa para avaliar a qualidade da compactação. "Este rolo compactador não tripulado precisa ter seu próprio 'cérebro'. A máquina autônoma pode planejar seu percurso de compactação e ajustar os parâmetros de construção em tempo real, sem intervenção humana", explicou Wang Rui.

Na validação prática, o grau de compactação avaliado inicialmente pelo modelo algorítmico foi de 93,8%. Posteriormente, os inspetores mediram o grau de compactação real pelo método de substituição por areia, obtendo 94%. O erro entre ambos foi mínimo, comprovando a alta confiabilidade da avaliação por IA. Em comparação com a construção manual tradicional, esta tecnologia alcança 100% de cobertura da trajetória de compactação e melhora de 50% na uniformidade, eliminando completamente os fenômenos de compactação insuficiente e inadequada.

Período de aceitação - "Exame de saúde não destrutivo": Veículo de inspeção "vê tudo em uma passada"

Durante a aceitação, a equipe desenvolveu veículos de inspeção. Esses veículos podem realizar a inspeção da qualidade da construção usando dados multimodais, como sinais de vibração e imagens em tempo real. "Dirigindo o veículo de inspeção ao longo da estrada construída, é possível ver claramente onde o grau de compactação não atingiu o padrão." Este método de inspeção não destrutivo não só aumenta a eficiência da aceitação, mas também torna possível o controle de qualidade abrangente.

Período de serviço - "Exame de saúde 24 horas": Dupla condução física e de dados

Durante o serviço, a equipe integrou dados de monitoramento por satélite com dados de reconhecimento de imagem dos veículos de inspeção, estabelecendo um modelo de reconhecimento e avaliação inteligente de dupla condução física e de dados, capaz de detectar prontamente riscos na estrada. Através deste sistema, os gestores rodoviários podem monitorar em tempo real as mudanças na condição estrutural do pavimento, tornando possível "detectar potenciais danos antes que ocorram".

Mecanismo de colaboração: Pesquisa científica em Pequim-Tianjin-Hebei como "um jogo de xadrez"

O avanço tecnológico deste projeto originou-se do mecanismo de inovação colaborativa na área de pesquisa básica entre Pequim, Tianjin e Hebei. Durante o período do "14º Plano Quinquenal", o Programa Especial de Cooperação de Fundos de Ciência Natural de Pequim-Tianjin-Hebei investiu 108 milhões de yuans, financiou 180 projetos de cooperação e promoveu a colaboração estreita de mais de 540 equipes de pesquisa. Este projeto, apoiado por este programa especial, foi liderado pelo professor Wang Rui (Universidade Tsinghua), em colaboração com o professor Zhou Haizuo (Universidade Tianjin) e a professora Wang Xuefei (Universidade de Tecnologia de Hebei), aproveitando suas respectivas vantagens em engenharia geotécnica e construção inteligente para superar juntos o "último quilômetro" da pesquisa básica à aplicação industrial.

A Universidade de Tecnologia de Hebei forneceu cerca de 2.000 metros quadrados de área experimental. "No campo experimental, exploramos a digitalização e o desenvolvimento não tripulado passo a passo, tanto em hardware quanto em software", apresentou Wang Xuefei. A equipe de Zhou Haizuo forneceu suporte com equipamentos de monitoramento de longo prazo. A complementaridade de recursos entre as três regiões reduziu os custos de investimento de cada equipe individual.

Resposta "sólida" de mais de 20 rodovias

Esta solução tecnológica, fruto da colaboração entre "laboratório e canteiro de obras", foi aplicada com sucesso em mais de 20 projetos de construção e manutenção inteligente de estradas na região de Pequim-Tianjin-Hebei, incluindo as rodovias Jingjintang, Tangcheng, Rongwu, Jincang, Yanchong (Pequim) e Miguan, formando uma plataforma de controle de big data de rede viária que abrange as três regiões.

Na construção da nova seção da Rodovia Rongwu, a tecnologia de pavimentação inteligente foi utilizada em toda a extensão, economizando dezenas de milhões de yuans em custos durante a construção e potencialmente economizando mais de dezenas de milhões de yuans em custos de manutenção durante a operação. A equipe implementou uma reforma de construção inteligente de todo o processo, desde a camada estabilizada do subleito até a camada de revestimento, em um trecho demonstrativo perto do entroncamento de Dawanggu, na Rodovia Jingjintang.

A maior vantagem da construção inteligente de estradas é a estabilidade e uniformidade. A equipe de pesquisa realizou testes comparativos no campo experimental, apresentando dois conjuntos de dados de trajetória a especialistas, sem informar qual era de construção manual e qual era não tripulada. "Todos conseguiram distinguir imediatamente." A trajetória do rolo compactador operado manualmente era sinuosa, com velocidade irregular; enquanto a trajetória do rolo não tripulado era estável, com alta cobertura e dados de grau de compactação mais uniformes.

Os trabalhadores da construção podem escanear um código QR com seus telefones para visualizar em tempo real a posição de cada rolo compactador, o número de passadas e os dados de qualidade da compactação, permitindo o controle visual de todo o processo no canteiro de obras.

Da "colaboração homem-máquina" à "fabricação inteligente por máquinas"

As amplas perspectivas de aplicação desta solução tecnológica são animadoras:

"Atualização digital e inteligente" da construção e manutenção de novas rodovias em todo o país

Atualmente, vários grandes projetos, como a expansão e reforma da Rodovia Shanmei em Guangdong e a Rodovia Xingang de Wuhan em Hubei, já adotaram a tecnologia de pavimentação e compactação não tripulada em escala. Com a promoção nacional de soluções de construção inteligente, a construção de rodovias passará da "tática de massa humana" para uma nova fase de "fabricação inteligente por máquinas", centrada em alta precisão, alta eficiência e alta qualidade.

"Substituição não tripulada" em ambientes extremos de alta altitude e frio intenso

Em grandes projetos em áreas de condições adversas, como alta altitude e frio intenso, a construção tradicional enfrenta desafios severos como hipóxia e frio extremo. A construção inteligente pode superar essas dificuldades. Grupos de rolos compactadores não tripulados podem operar autonomamente em ambientes extremos, eliminando completamente a restrição rígida de "limitação do trabalho manual".

Novo paradigma de gestão de ciclo de vida completo

Esta solução não só é eficaz durante a construção, mas também continua a desempenhar um papel durante os períodos de aceitação e serviço, transformando a manutenção de estradas de uma resposta reativa para um alerta proativo. No futuro, o controle da trajetória de compactação da frota, integrando o posicionamento de alta precisão do Beidou, pode controlar a precisão em 2-3 centímetros. Em aplicações em larga escala, os custos de mão de obra podem ser reduzidos em 62%. Combinado com tecnologias como planejamento de rotas, algoritmos de IA e gerenciamento de riscos, os benefícios são extremamente significativos.

Novo padrão para equipamentos de construção inteligente

Combinado com os avanços recentes em vários locais do país na construção inteligente de rodovias – incluindo a tecnologia de pavimentação não tripulada de Fujian que recebeu um prêmio provincial de progresso científico e tecnológico, e o início da construção com frotas de drones na Rodovia Dongxing de Jiangsu – os equipamentos de construção inteligente estão se tornando a força central para remodelar o cenário competitivo da indústria. Esta solução de construção inteligente de ciclo de vida completo, centrada na equipe de Wang Rui, tem o potencial de se tornar o "padrão de referência chinês" para a atualização inteligente da infraestrutura de transporte.