Keyboard ALT + g to toggle grid overlay
Środowiska wirtualne rzucają światło na rzeczywiste problemy projektowe przed rozpoczęciem budowy
W przypadku projektów infrastrukturalnych wszystko jest duże: budżet, harmonogram, zakres, a przede wszystkim ryzyko. Firma Norconsult zajmuje się doradztwem architektonicznym, inżynierskim i projektowym. Podczas projektowania nowego tunelu kolejowego w pobliżu Bergen w Norwegii sprawiła ona, że duże ryzyko zostało obniżone dzięki zastosowaniu zaawansowanej technologii do newralgicznego, a jednocześnie kłopotliwego wymagania projektowego dotyczącego systemu sygnalizacji kolejowej. Aby zapobiec kosztownym opóźnieniom w budowie w wyniku nieodpowiednich oznakowań i sygnałów, firma Norconsult korzystała z modelowania 3D i grywalizacji VR przy projektowaniu infrastruktury w celu przewidywania potencjalnych problemów projektowych. Stworzone przez nią interaktywne środowisko gry wyznaczyło nowy standard w zakresie usprawniania procesów oceny, weryfikacji, optymalizacji i zatwierdzania projektów.
Duża organizacja działa w duchu początkującej firmy
Firma Norconsult, której korzenie sięgają 1929 roku, jest największym interdyscyplinarnym doradcą technicznym w Norwegii. Wykorzystuje ona swoją wiedzę specjalistyczną przy projektowaniu i budowie lotnisk, hal sportowo-widowiskowych, pól naftowych, autostrad, szpitali, tam, mostów, linii kolejowych i tuneli — a to tylko kilka przykładów spośród jej ogromnego portfela projektów obejmującego 20 000 pozycji.
Firma Norconsult ma siedzibę w Sandvika w pobliżu stolicy Norwegii — Oslo i zatrudnia prawie 3300 pracowników w 88 biurach na całym świecie. Wprawdzie jej duży rozmiar jest atutem, może być on jednak również wadą: im większa organizacja, tym wolniej działa. Aby wykorzystać etos działania charakterystyczny dla znacznie mniejszych, bardziej elastycznych przedsiębiorstw, firma Norconsult stworzyła wewnętrzny zespół o nazwie „Bleeding Edge”. „Nasz zespół składa się z 30–40 najbardziej innowacyjnych pracowników, którzy intensyfikują rozwój technologii, aby nasze praktyki pracy były wydajniejsze oraz byśmy mogli oferować klientom lepsze produkty” — wyjaśnia Thomas Angeltveit, członek zespołu Bleeding Edge będący inżynierem budownictwa i koordynatorem BIM, który promuje wykorzystanie modelowania 3D i technologii w dobrze prosperującej działalności firmy Norconsult w sektorze transportowym. „Staramy się być jak najlepszymi doradcami, korzystając zawsze z najnowszych technologii”.
Odblokowanie arterii komunikacyjnej o newralgicznym znaczeniu gospodarczym
Linia Bergen, znana pod nazwą Bergensbanen, to norweska linia kolejowa łącząca Oslo i Bergen, która wije się przez 500 km wśród zapierającego dech w piersiach skandynawskiego krajobrazu. Jest ona jednak czymś więcej niż tylko jedną z najbardziej malowniczych linii kolejowych w Europie, łączy bowiem ze sobą dwa największe miasta Norwegii, co czyni ją bardzo istotną z punktu widzenia gospodarki. Niezwykle ważną kwestią jest to, by pociągi poruszały się szybko, łatwo i bezpiecznie.
Końcowy odcinek trasy pomiędzy miejscowościami Arna i Bergen przebiega przez tunel Ulriken o długości 7,8 km, który znajduje się pod górą Ulriken. Budowę tego tunelu ukończono w 1964 roku. Jest on najbardziej obciążonym ruchem tunelem jednotorowym w Europie Północnej i od wielu lat stanowi wąskie gardło powodujące poważne problemy. „Przepustowość istniejącego tunelu jest niewystarczająca do przepuszczenia przez niego wystarczającej liczby pociągów w celu zaspokojenia potrzeb transportu pasażerskiego i towarowego” — wyjaśnia Thomas Angeltveit. W 2010 roku firma Norconsult rozpoczęła współpracę z norweską państwową agencją kolejową Bane NOR przy realizacji projektu mającego na celu podwojenie przepustowości poprzez budowę drugiego tunelu Ulriken równolegle do pierwszego.
Projekt ten, którego ukończenie zaplanowano na 2022 rok, stanowi poważne wyzwanie dla budowniczych, którzy muszą wydrążyć nowy tunel przez górę Ulriken, modernizując jednocześnie istniejący tunel i powiązane stacje kolejowe — a wszystko to bez zakłócania obecnego ruchu kolejowego.
Bezpieczeństwo transportu kolejowego stanowi priorytet
Aby utworzyć nowy tunel Ulriken bez zakłócania funkcjonowania starego tunelu i ruchu kolejowego, agencja Bane NOR musiałaby użyć 1800-tonowej maszyny drążącej. Maszyna ta potrzebowałyby 18 miesięcy na usunięcie skały zwięzłej, na której spoczywa góra Ulriken. Byłby to pierwszy przypadek wykorzystania maszyny drążącej do wykonania tunelu kolejowego w Norwegii, gdzie normą są konwencjonalne roboty strzałowe. Wykopanie skały zwięzłej, na której spoczywa góra Ulriken, zajęłoby 18 miesięcy.
Przy realizacji takich dużych projektów infrastrukturalnych stoi się nie tylko w obliczu wyzwań technicznych, ale również przeszkód administracyjnych. W przypadku projektów kolejowych jedną z najważniejszych przeszkód jest uzyskanie od organów regulacyjnych zatwierdzenia systemu oznakowania i sygnalizacji, który ma zasadnicze znaczenie dla bezpieczeństwa kolejowego. „Przy projektach kolejowych najtrudniej jest uzyskać zatwierdzenie systemu sygnalizacji” — powiedział Thomas Angeltveit. „Wynika to z tego, że stanowi on serce kolei. System ten jest odpowiedzialny za wszystko. Jeśli maszynista nie zobaczy sygnału i pojedzie za daleko lub nie zatrzyma się, spowoduje to wyłączenie całego systemu kolejowego”.
Grywalizacja systemu
Aby sprostać złożonym wyzwaniom związanym z projektowaniem i budową tunelu Ulriken, firma Norconsult wykorzystała modelowanie informacji o budynku (BIM) w celu efektywniejszej koordynacji prac w różnych branżach. „BIM stanowi kluczowy czynnik przyczyniający się do sukcesu naszych projektów, ponieważ dzięki niemu możemy teraz bardzo szybko opracowywać nowe technologie" — powiedział Thomas Angeltveit. Modele BIM na potrzeby projektu tunelu i modernizacji stacji zostały utworzone przy użyciu programów AutoCAD, Civil 3D, Revit oraz Navisworks, aby ułatwić współpracę z zespołami budowlanymi.
Rozwiązanie problemów administracyjnych związanych z systemem sygnalizacyjnym wymagało innego podejścia. Uzyskanie zatwierdzeń jest niezwykle trudne, ponieważ urządzenia sygnałowe są zwykle instalowane na wiele lat przed tym, nim operatorzy pociągów będą mieli możliwość ich przetestowania. Z tego powodu często występują błędy. Thomas Angeltveit zastanawiał się, czy jeśli operatorzy pociągów mogliby wcześniej przetestować urządzenia sygnalizacyjne, to czy łatwiej byłoby uzyskać zatwierdzenie.
Aby się tego dowiedzieć, wpadł on na pomysł połączenia modeli BIM z rzeczywistością wirtualną w celu stworzenia środowiska gry, które pozwoliłoby operatorom pociągów „jeździć” po planowanych torach, zanim zostaną zbudowane. Thomas Angeltveit wyjaśnia: „Mieliśmy modele z zakresu wszystkich branż — te same modele, które przekazaliśmy wykonawcom — i umieściliśmy je w silniku gry”. Zespół wykonał animacje modeli 3D za pomocą oprogramowania 3ds Max i dodał do nich skany laserowe odwzorowujące dane rzeczywiste, takie jak układ kokpitu w kabinie maszynisty, korzystając z programu ReCap.
-
Wciągająca gra w rzeczywistości wirtualnej umożliwia operatorom pociągów „przejazd” przez nowy tunel Ulriken przy wykorzystaniu symulowanego kokpitu utworzonego za pomocą skanów laserowych 3D rzeczywistego pociągu.
-
Podczas gry użytkownicy jadą trasą i wykorzystują znaczniki metrów w podtorzu do oceny odległości od najbliższego urządzenia sygnałowego, a także zgłaszają problemy z sygnałami.
-
Operatorzy pociągów zalecili przeniesienie niektórych urządzeń sygnałowych wewnątrz tunelu w celu zapewnienia ich lepszej widoczności, co pozwoliło znacznie zaoszczędzić na kosztach dzięki wprowadzeniu zmian przed rozpoczęciem budowy.
-
Środowisko wirtualne obejmuje także urządzenia i wyposażenie znajdujące się w tunelu, co umożliwia symulowanie sytuacji kryzysowych oraz prowadzenie szkoleń w zakresie eksploatacji i konserwacji.
-
„Tryb drona” oferuje widok z lotu ptaka na zmodernizowaną stację Arna przy wjeździe do tunelu Ulriken.
Zdjęcie wykorzystane za zgodą Norconsult AS / Bane NOR / Baezeni
Wirtualny świat nowych możliwości
W trakcie gry operatorzy pociągów jeździli po wirtualnych torach kolejowych pod nadzorem inżynierów budownictwa, którzy wykorzystali uzyskane wyniki do oceny rozmieszczenia elementów oznakowania i urządzeń sygnałowych. „Środowisko wirtualne sprawia, że człowiek czuje się tak, jakby tam był. Możliwość uzyskania zatwierdzenia czegoś, co jeszcze nie zostało zbudowane, stanowi ogromną korzyść” — wyjaśnia Thomas Angeltveit. W ramach iteracyjnego procesu projektowania inżynierowie udoskonalili i zoptymalizowali system sygnalizacji. „Współpraca z maszynistami pozwoliła nam lepiej zrozumieć ich proces myślowy” — kontynuuje Thomas Angeltveit. „Mogliśmy wykorzystać ich doświadczenia związane z prowadzeniem prawdziwych pociągów”.
Agencja Bane NOR także uzyskała dodatkową korzyść z gry, ponieważ okazała się ona pomocna dla ratowników. Grając w „trybie drona”, można nawigować po projekcie z perspektywy bezzałogowego statku powietrznego — personel może zapoznać się z trasami ewakuacyjnymi lub symulować scenariusze sytuacji kryzysowych. Podobne środowiska wirtualne mogą pomóc zespołom projektowym przewidywać potrzeby eksploatacyjne i konserwacyjne w celu projektowania budynków i infrastruktury w sposób zoptymalizowany pod kątem użytkowników końcowych. „Jest tu wiele możliwości do odkrycia” — powiedział Thomas Angeltveit.
Lepszy i bezpieczniejszy tunel
Budowa tunelu, której ukończenie przewidziano na rok 2022, wciąż postępuje. W sierpniu 2017 roku zakończono istotny etap projektu, którym było drążenie pod górą Ulriken przy użyciu maszyny drążącej. Po ukończeniu nowej dwutorowej linii kolejowej pomiędzy stacjami Arna i Bergen będzie jeździć więcej pociągów, które będą w stanie przewozić więcej osób i ładunków — szybciej i częściej.
Połączenie możliwości oferowanych przez BIM, rzeczywistość wirtualną i gry przyniosło już efekty firmie Norconsult, której działania zostały docenione — zajęła ona trzecie miejsce w kategorii infrastruktury w konkursie AEC Excellence Awards 2017 (j. ang.) zorganizowanym przez Autodesk. W opinii Thomasa Angeltveita doświadczenie z grami VR przyniosło korzyści, takie jak usprawniony proces weryfikacji przez organ regulacyjny, dzięki któremu standardowy czas wymagany na uzyskanie zatwierdzenia został skrócony o lata, większy poziom akceptacji wśród uczestników projektu, ponieważ gra pomogła wizualizować plany projektu nawet użytkownikom nieznającym się na technice, a ostatecznie również obniżenie kosztów ze względu na fakt, że błędy można było w dużym stopniu wyeliminować przed rozpoczęciem budowy, zamiast poprawiać je później.
Prawdopodobnie największą korzyścią jest jednak sam tunel, który dzięki grze będzie działał z maksymalną przepustowością przez bardzo długi czas po odejściu ekip budowlanych. „Podsumowując, możemy pomagać w budowie lepszego i bezpieczniejszego tunelu oraz stacji” — powiedział Thomas Angeltveit.
Wyznaczanie kierunku zmian w zakresie projektowania infrastruktury w przyszłości
W oparciu o swój początkowy sukces w postaci tunelu Ulriken firma Norconsult wprowadziła grywalizację VR jako standardową procedurę operacyjną we wszystkich swoich projektach kolejowych w celu wspierania procesu projektowania i zatwierdzania systemu sygnalizacji. Firma analizuje również inne potencjalne zastosowania tej metody. Norconsult wykorzystuje doświadczenie z grami VR na przykład w projekcie kolei miejskiej, by uzyskiwać informacje zwrotne od motorniczych w celu zoptymalizowania projektów pasów ruchu pod kątem rowerów i pojazdów ratunkowych. W międzyczasie klienci wykorzystują środowiska wirtualne w prezentacjach przeznaczonych dla przedstawicieli kierownictwa wyższego szczebla i zainteresowanych podmiotów w społeczności, których entuzjastycznie, lecz krytyczne wsparcie oraz akceptację można zdobywać łatwiej dzięki wizualizacjom VR.
W dłuższej perspektywie łatwo jest zrozumieć, jak grywalizacja VR może pomóc zapoczątkować nową erę projektowania proaktywnego zamiast reaktywnego. „Był to dla nas punkt przełomowy” — podsumowuje Thomas Angeltveit. „Dostarczanie interaktywnych rozwiązań VR w połączeniu z naszymi modelami BIM naprawdę zmienia istniejący stan rzeczy w tej tradycyjnie konserwatywnej branży”.
Powiązane produkty
W tej chwili nie można wyświetlić wyników wyszukiwania. Spróbuj ponownie później.