RAMBOLL

Akselerer jernbanedesign – og slå ut konkurrentene – med VR, GIS og BIM

FREMTIDENS PRODUKSJONSTEKNIKKER

Del denne historien

Bilde gjengitt med tillatelse fra Ramboll

Automatisering og avansert visualiseringsteknologi optimaliserer komplekse prosjekter innenfor jernbanedesign i Skandinavia

Ramboll bruker integrerte digitale teknologier for å løse mange av utfordringene ved jernbanedesign i byer, fra det å begeistre publikum med engasjerende opplevelser med virtuell virkelighet (VR) og utvidet virkelighet (AR), til det å bruke data fra geografisk informasjonssystem (GIS) til å akselerere design. Det danske selskapet bruker verktøy med bygningsinformasjonsmodellering (BIM) for å automatisere og optimalisere designprosessen. Resultatet er færre feil, mer effektiv koordinasjon med prosjektteamene og bedre kommunikasjon med klienter og lokalsamfunnet.

Virtuell virkelighet kobler småsamfunn med jernbanedesign

Gjennom hele karrieren har Mantas Smidtas, en teknologisk leder innenfor global ingeniørvitenskap og design ansatt i konsulentselskapet Ramboll, lært noen viktige lærdommer når det gjelder håndtering av allmennhetens bekymringer mens en utvikler jernbaneprosjekter, som for eksempel ved Bane NORs prosjekt for hensetting (togparkering) på Østfoldbanen.

Østfoldbanen-prosjektet innebærer 2,2 kilometer med jernbane og utforming av to hensettingsanlegg, plassert i og rundt store byer hvor mer enn 80 % av alle nordmenn bor. Målet til Bane Nor er å skape et trygt, punktlig system for passasjerer og frakt på denne toglinjen og tilby så mye jernbane for pengene som mulig. Prosjektet er blitt gjort mer komplisert av den tette befolkningen, som opplever en jevn vekst på 0,5–1 %, noe som betyr at det blir 50 000 flere mennesker hvert år.

En gjengivelse av Bane NORs hensettingsprosjekt for Østfoldbanen. Ramboll bruker BIM-verktøy til å automatisere og optimalisere prosessen for å designe jernbaner. Gjengitt med tillatelse fra Ramboll.

På et lokalmøte om prosjektet var en innbygger bekymret for at hjemmet hans ville ligge for nær et sted hvor landskapsarkitekten holdt på å bygge en stor lydbarriere. På 2D-kartet så barrieren kjempestor ut. «Omtrent som et fjell», sier Smidtas. «Vi ga ham VR-briller (virtuell virkelighet), og han så at han ikke kunne se den i det hele tatt på grunn av trærne.» Til tross for at han var skeptisk til å begynne med, ble bekymringene hans dempet da han fikk se barrieren med hjelp av VR.

Digitale modeller i 3D og VR har vist seg å være et nyttig verktøy til å kommunisere med lokalsamfunn: «Vi tar med oss et midlertidig design til lokalmøtene», sier Smidtas. «Vi har en modell på skjermen og VR-briller klare. Folk kan kikke fra flere vinkler.»

Presise geografiske data fyller scenen

GIS gir Ramboll en presis oversikt over data til infrastruktur, bygninger, vann, jordforhold og vegetasjon, slik at en kan designe innenfor konteksten til den virkelige verden. Å koble disse dataene til et digitalt kart hjelper oss å finne geografiske sammenhenger i dataene, noe som gir bedre resultater og fremmer deling av kunnskap.

På et lokalmøte kan innbyggere utforske den nye jernbanen i en virtuell virkelighet. Gjengitt med tillatelse fra Ramboll.

Ramboll bruker ArcGIS Online-plattform fra Esri (Environmental Systems Research Institute) i kontorene i 35 land. Ansatte kan dra GIS-data fra enhver region for å skape detaljerte flerlagskart som er nøyaktige innen 20 cm. Det å legge til flere lag med GIS-data i intelligente modeller med hjelp av BIM (Bygningsinformasjonsmodellering) hjelper Ramboll med å redusere feilmarginer for designprosjekter, slik som Bane NOR-banen, noe som drastisk reduserer risikoen. Selskapet bruker Autodesk-tilkobler for ArcGIS for å koble GIS-data til digitale designmodeller.

GIS-verktøy forbedrer kommunikasjonen i de forskjellige fasene og hjelper prosjektteam med å optimalisere løsninger for problemer som for eksempel byspredning og miljøinngrep. 3D-kartet til prosjektanlegget for hensetting på Østfoldbanen inkluderer data på 35 000 trær, noe som viste seg å være uvurderlig når vi snakket med innbyggerne. Informasjon om trær – høyde, radius, tetthet og nærhet til husstander – gjorde det lettere å planlegge effektive lydbarrierer langs jernbanen uten å forstyrre naturområdene.

Jernbanedesign blir mer effektivt.

Ramboll, som ble grunnlagt i Danmark i 1945, gjorde hva de kaller en grensesprengende tilnærming til utformingen av hensettingsprosjektet på Østfoldbanen: Fire systemkomponenter – kontaktledninger, jernbaneskinner, signaler og lydbarrierer – ble for første gang integrert med fokus på automatisering og data.

Et lag av design som viser en lydanalyse langs toglinjen. Gjengitt med tillatelse fra Ramboll.

Ramboll delte prosjektet inn i fire store segmenter som alle ville bli koblet sammen igjen: parametrisk innholdsskaping, modellautomatisering, designoversikt og datavisualisering ved hjelp av Autodesk Dynamo Studio, Inventor, Revit, InfraWorks, BIM 360 (engelsk), Forge og Civil 3D.

Teamet designet senere faser av prosjekter samtidig som de designet tidligere faser, fordi de jobbet under tidspress. Det var en utfordring å finne nok talentfulle folk fra forskjellige fagområder – kontaktledninger, jernbaneskinner, signaler, veier og broer – som raskt kunne anvende mer effektive arbeidsflyter og verktøy.

Innsamling og visualisering av data ga store forbedringer på designeffektiviteten og forbedret også kundeopplevelsen. Et intuitivt og interaktivt instrumentbord lar teamene evaluerer framgang, analysere design og motta kontekstuell tilbakemelding gjennom modellgrafikker og -data.

Innsamling av data forbedrer kommunikasjonen

Rambolls datarike designmiljø samlet inn data fra mange kilder. For å hjelpe klienter med å visualisere designvalg lagde teamet en oppslukende interaktiv opplevelse ved å bruke Unity-programvaren og ved å eksportere data til filformatene RealVideo (RVX)-strømmevideo og Filmbox (FBX). «Vi bruker det integrerte VR-verktøyet, men vi eksporterer også data til RVX med Unity, skaper VR-modellene og leverer dem til klienten som et åpenkilde-format», sier Smidtas.

Et overlegg med utvidet virkelighet lar 3D-printede jernbanemodeller komme til live. Gjengitt med tillatelse fra Ramboll.

Denne prosessen gir oss interoperabilitet med parametriske innholdsskapende verktøy som for eksempel InfraWorks. «Med løsningen vi utviklet, kunne vi samle inn data fra Revit, Dynamo Studio og Civil 3D. Deretter kunne vi legge til disse dataene til InfraWorks sammen med alle metadataene», sier Smidtas. «Vi bruker dette til å kommunisere med klienter. Når det ble et verktøy for designoversikt, utviklet vi en API [programmeringsgrensesnitt] for å få dataene inn i BIM 360, hvor de så er klare til å åpnes i Forge.»

Et interaktiv instrumentbord drevet av Microsofts PowerBI viste beregninger som hjalp teamet med å evaluere framskritt, analysere viktige ytelsesindikatorer, og få kontekstuell tilbakemelding. «Verktøyet for designoversikt fungerte for oss som et bevis på konseptet», sier Smidtas. «Det å ha mer data på én plass gjør at man kan ta mye raskere avgjørelser. Jeg ønsker å skaffe mer informasjon hvis det er mulig, spesielt når vi har tilgang til gratis informasjon og kan unngå flere feil. Det er det det handler om.»

Automatisert arbeidsflyt reduserer antall designtimer.

Ramboll designet arbeidsflyter som kunne bli skalert ettersom prosjekter vokste fra fem til tolv eller flere fagområder. Ved å bruke parametriske designmodeller som et fundament kan prosjektteam integrere alle arbeidsflytene til prosjektet inn i én digital plattform som automatiserer mange av de manuelle oppgavene.

En slik automatisering øker produktiviteten, men innhold av høy kvalitet er nødvendig for å oppnå pålitelige resultater. Innholdsbiblioteket til Revits gjenbruksfiler til jernbaneprosjektet ga tre nivåer med detaljer: lav, medium og høy. Teammedlemmer kunne velge det nødvendige detaljnivået.

Kontaktledningsteamet som er ansvarlig for å designe kraftledningene til den elektriske jernbanen ble et eksempel på en akselerert, automatisert arbeidsflyt. Den utrolig trege jobben med å manuelt plassere kontaktledninger ble simplifisert til ett enkelt tastetrykk: teamet forteller at det sparte 440 designtimer ved å arbeider 2,2 ganger raskere ved å bruke Revit-biblioteket. «Nå som vi har et skikkelig godt bibliotek i Revit, så kan vi bygge disse kontaktlinjene minst syv ganger raskere», sier Smidtas.

Automatisering sparer tid, men Smidtas forteller at kommunikasjon er nøkkelen til bedre planlegging, bedre design og bedre resultater. Og da snakker vi ikke bare om folk som prater med hverandre. «Det handler om bedre kommunikasjon mellom Ramboll og klienter, mellom Ramboll og programvareutviklere og mellom programvarer.»

For hensettingsprosjektet på Østfoldbanen hjalp kommunikasjon til å optimalisere designprosessen og gjøre det mer effektivt, samtidig som klienter ble raskere inkludert i arbeidsflyten. «I dette prosjektet snakker vi ikke om å spare tid», sier Smidtas. «Vi sier: 'Vi kan tilby dere bedre kvalitet til samme tid.'»