Fußgängerbrücken und Unterführungen: So lässt sich ihre Planung automatisieren

• Um seine Kunden besser unterstützen zu können, initiierte Arcadis ein Projekt zur Automatisierung und Digitalisierung gängiger Brücken an Eisenbahnen.
• Das Planungs- und Beratungsunternehmen nutzte die Anwendungen von Bentley, um Automatisierungstools zur Verbesserung der Modellierungseffizienz von Fußgängerbrücken und Unterführungen zu entwickeln.
• Ihr Erfolg beruht auf der Erstellung eines vernetzten digitalen Ökosystems. Denn das ermöglicht dynamische integrierte Workflows und eine frühzeitige Einbindung der gesamten Lieferkette in den Modellierungsprozess.

Arcadis bietet Planungs- und Beratungsdienstleistungen für das gesamte Eisenbahnnetz des Vereinigtes Königreichs an. Diese bilden einen wesentlichen Teil der Erneuerung bestehender Brücken, die unter Umständen nicht tragfähig sind, gewartet werden müssen oder als ungeeignet angesehen werden. Als Schwerpunkt bietet das Unternehmen seinen Kunden aus dem Vereinigten Königreich Entwurfslösungen für die Modernisierung von Fußgängerbrücken und U-förmigen Unterführungen an.

Modernisierung von Fußgängerbrücken und Unterführungen

„Der Standard-Stahlbrücken-Entwurf von Network Rail ist überall im gesamten Netz zu finden […] und ist die Standardlösung für viele Szenarien, [während] die U-förmige Unterführung eine häufig verwendete Lösung für kleine bis mittlere Spannweiten für Eisenbahnunterführungen ist“, sagt Michael Bardin, Technischer Leiter bei Arcadis.

Viele der Engineering- und Modellierungslösungen hat Arcadis für diese Brückenprojekte in den letzten 30 Jahren weiterentwickelt. In der Vergangenheit hat man die Entwicklung solch detaillierter 3D-Baumodelle erst spät im Planungsprogramm abgeschlossen. Da die Kunden zu einem früheren Zeitpunkt im Planungsprozess mehr Details und Daten wünschten, rief Arcadis ein Projekt zur Entwicklung von Automatisierungswerkzeugen ins Leben. Somit ließen sich diese detaillierten 3D-Engineering-Modelle schnell erstellen und die gesamte Lieferkette früher einbeziehen. „Durch den Einsatz von Automatisierungstechniken können wir das Projekt-Ökosystem frühzeitig mit detaillierten und zuverlässigeren Daten versorgen“, so Bardin.

Flexibilität, Zugänglichkeit und Interoperabilität

Flexibilität, Zugänglichkeit und Interoperabilität bilden die Grundlage für die Automatisierung und Optimierung der Arbeitsabläufe in der Brückenkonstruktion sowie für die Bereitstellung zuverlässigerer Daten in einem frühen Stadium des Planungsprozesses. Somit lässt sich der gesamte Projektlebenszyklus optimieren. Arcadis stellte fest, dass die neuen Werkzeuge drei Funktionen erfüllen müssen: Sie müssen benutzerfreundlich sein, volle Flexibilität bei der Steuerung der Geometrie von Brückenlösungen bieten und automatisch Modellversionen mit einer hohen Detailgenauigkeit erzeugen. Der Entwurf musste außerdem so flexibel sein, dass er als Einzellösung und auch in jeder Phase des Entwurfsprozesses einsetzbar ist. Dies gilt sowohl für Standorte von neuen Anlagen als auch für die Integration in die bestehende Eisenbahninfrastruktur. „Durch die Flexibilität, mit der diese Werkzeuge eingesetzt werden, können sie in einer Vielzahl von Situationen eingesetzt werden“, so Bardin.

Arcadis hat verschiedene technologische Ansätze ausprobiert. Diese warfen jedoch Probleme mit der Dateikompatibilität und der Koordination zwischen den verschiedenen Disziplinen und Kunden auf. Die Bahnkunden des Unternehmens verlangten zudem, dass die Modelle und Entwurfszeichnungen im DGN-Format geliefert werden. Viele der von Arcadis getesteten Softwareplattformen konnten dies allerdings nicht unterstützen. Die Entwurfsmodelle mussten ausnahmslos aus nativen Formaten exportiert und konvertiert werden. Dies schränkte die Zusammenarbeit ein und führte zu Problemen bei der Präsentation der Zeichnungen und der Entwurfssicherheit. Arcadis benötigte eine kollaborative digitale Plattform, die Flexibilität und Interoperabilität bietet. Somit sollten die Entwurfsprozesse für die schnelle 3D-Modellierung dieser häufig verwendeten Brückentypen für unterschiedliche Eisenbahnprojekte automatisiert und optimiert werden.

OpenBuildings erleichtert automatisierte Arbeitsabläufe

„Mit OpenBuildings haben wir die perfekte Lösung für diese Probleme gefunden“, sagte Bardin. Die Funktion GenerativeComponents in OpenBuildings ermöglichte Arcadis die Erstellung zusätzlicher Skripte, vielseitiger Konfigurationen und die Automatisierung von Entwurfsberechnungen. Arcadis nutzte OpenBuildings mit ProjectWise und entwickelte eine Reihe von Automatisierungstechniken und Werkzeugen. Diese ermöglichten eine schnelle 3D-Modellierung typischer Brückenelemente für Fußgänger- und U-förmige Unterführungslösungen in einem vernetzten digitalen Ökosystem. „Mit OpenBuildings haben wir ein Skript entwickelt, das die schnelle 3D-Modellierung und Einstellung dieser häufig verwendeten Brückentypen ermöglicht“, so Bardin.

Durch den kollaborativen digitalen Ansatz und die benutzerfreundliche Oberfläche war keine Dateikonvertierung mehr erforderlich. Dies optimierte das Änderungsmanagement und ermöglichte es den Teams, Stakeholdern und Zulieferern, sich bereits in der Entwurfsphase einzubringen. Die Arbeit in einer vollständig zugänglichen, digital integrierten Umgebung ermöglicht dabei eine dynamische Modellierung mit Entwurfsänderungen in Echtzeit. Sie unterstützt verwaltete Arbeitsabläufe und bietet ein hohes Maß an Kontrolle sowie die Möglichkeit, flexible Entwurfsschemata zu untersuchen.

Fußgängerbrücken und Unterführungen: Paradigmenwechsel im Entwurfsansatz

Sowohl für den Entwurf von Fußgängerbrücken als auch für den Entwurf von U-förmigen Unterführungen konnte man durch den Einsatz von Bentley-Anwendungen zur Entwicklung von Automatisierungswerkzeugen die Modellierungszeit von zwei Wochen auf wenige Minuten reduzieren. Die Erstellung eines vollständig detaillierten Modells gewährleistet einen optimalen Entwurf.

„Dies alles kann bereits in sehr frühen Entwurfsphasen erfolgen, wodurch das Risiko möglicher Konflikte und zusätzlicher Herausforderungen im weiteren Verlauf der Entwurfsentwicklung vermieden wird“, so Bardin. Die frühzeitige Verfügbarkeit zuverlässigerer Daten verbessert die Kosteneinschätzung und die Materialeffizienz, erleichtert die Kohlenstoffanalyse und ermöglicht die Identifizierung potenzieller Probleme bei der Konstruierbarkeit. Dies fördert nachhaltigere Arbeitsabläufe und Infrastruktur. 

Bautechnische Lösung frühzeitig visualisieren

„Die Entwicklung und der Erfolg dieser Automatisierungswerkzeuge unter Verwendung von OpenBuildings ist der Beginn eines Paradigmenwechsels. Die Art und Weise, wie wir als Unternehmen unsere Entwürfe angehen, hat sich geändert“, so Bardin. Durch die Kombination von Benutzerhandbüchern und Videos zur Implementierung seiner Automatisierungstechniken hat Arcadis vernetzte, digitale Brückenlösungen entwickelt, die zu einem leistungsstarken und benutzerfreundlichen Toolkit führen.

Dieses Toolkit ist nicht mehr nur einigen wenigen vorbehalten, sondern für alle Beteiligten, Teams und Lieferanten zugänglich. Sich in einer digitalen 3D-Umgebung frühzeitig einzubringen und abzustimmen, ermöglicht es im gesamten Projekt, die bautechnische Lösung frühzeitig zu visualisieren. Man erwartet, dass der Einsatz der automatisierten Arbeitsabläufe bei Folgeprojekten den typischen Modellierungsaufwand um 95 % reduziert.

Autor: Steve Cockerell, Industry Marketing Director Rail, Bentley Systems

Bild oben: Die Möglichkeit, sich frühzeitig in einer digitalen 3D-Umgebung abzustimmen, ermöglicht es dem gesamten Projektteam von Arcadis, die bautechnische Lösung zum Beispiel für Fußgängerbrücken frühzeitig zu visualisieren. Bildquelle: Arcadis.

Weitere Informationen: https://www.bentley.com/ und https://www.arcadis.com/

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