Simulation: Wie die Bahnbranche Sicherheit und Kosteneffizienz verbindet

Die COVID-19-Pandemie trifft die Bahnbranche besonders hart. Gebäude- und Anlagenmanager stehen vor einem Dilemma: Einerseits sollen sie die soziale Distanz gewährleisten, andererseits aber auch einen wirtschaftlichen Betrieb mit hoher Nutzerfrequenz. Wie sich auch vor diesem Hintergrund mit BIM und Simulation Planung und Betrieb von Bahnhöfen, Flughäfen und anderen öffentlichen Gebäuden optimieren lassen, erklärt Eduardo Lazzarotto, Director Product Management Building, Electrical, Plant, Structural, Bentley Systems, im Gespräch mit Bauen Aktuell.

Bauen Aktuell: Die COVID-19-Pandemie betrifft auch die Bauwirtschaft. Welche Erfahrungen haben Sie mit dem Bahnverkehr gemacht? Wie bereiten sich Unternehmen in laufenden Projekten vor, um gegen die Coronakrise gewappnet zu sein?

Eduardo Lazzarotto: Das Baugewerbe folgt in Sachen Digitalisierung seit einigen Jahren anderen Branchen wie Finanzen und Fertigung. Das Erfordernis des Social Distancing aufgrund der Pandemie beschleunigt diesen Trend, da viele Anwender auf der ganzen Welt auf digitale Arbeitsabläufe und Remote-Projektzusammenarbeit umsteigen. Digitale Zwillinge sind virtuelle Darstellungen von Anlagen, die zur Simulation und Verbesserung der Leistung während des gesamten Anlagenlebenszyklus verwendet werden. Sie umfassen digitalen Kontext, wie zum Beispiel 3D-Realitätsraster, die durch Photogrammetrie und Punktwolkendaten erfasst und in Anwendungen wie ContextCapture erzeugt werden. Diese Komponenten werden in unseren offenen Planungstools, einschließlich OpenBuildings, OpenRail und OpenRoads, weitgehend übernommen. Mit unserem 4D-Analysetool SYNCHRO können Anwender frühere Überarbeitungsschritte prüfen und zukünftige Szenarien simulieren. ProjectWise 365 stellt sicher, dass die richtigen Anwender zur richtigen Zeit Zugriff auf die richtigen Daten erhalten. Die Digitalisierung ist ein kontinuierlicher Prozess und umfasst Tools, Arbeitsabläufe und Verfahren. Da die Digitalisierung skalierbar ist, profitieren Anwender von speziellen Simulationskontexten für Menschenmengen. So können beispielsweise verschiedene Platzierungen für Fahrkarten- oder Geldautomaten auf einem Bahnhof mit Social-Distancing-Anforderungen getestet werden. Die Ergebnisse können dann in einen digitalen Zwilling einfließen. Die Lösungen von Bentley, die zur Erstellung und Verwaltung digitaler Zwillinge verwendet werden, tragen den Markennamen iTwin Services.

Bauen Aktuell: Bentley richtet sich mit den Lösungen LEGION Simulator und OpenBuildings Station Designer an Anwender von Infrastrukturprojekten. Diese Lösungen werden oft gemeinsam genannt. Wie ergänzen sie sich?

Eduardo Lazzarotto: OpenBuildings Station Designer ist eine multidisziplinäre BIM-Anwendung für den Entwurf und die Simulation von Gebäuden. Sie ermöglicht Ihnen die Erstellung von Simulationsszenarien, wobei Räume, Aktivitäten und Fahrgasteigenschaften festgelegt werden und betriebliche Informationen wie Zugfahrpläne einfließen können. Diese Informationen können als Szenariodaten für LEGION Simulator, die Bentley-Software zur Simulation und Analyse des Fußverkehrs, verwendet werden.

Bauen Aktuell: Die Anwendungen sollen unter anderem dazu beitragen, die Herausforderungen bei der Planung und dem Betrieb von Bahnhöfen, Flughäfen und anderen öffentlichen Gebäuden in Krisenzeiten zu bewältigen. Welche öffentlichen Räume sehen Sie als besonders kritisch an?

Eduardo Lazzarotto: Die Nutzung öffentlicher Verkehrsmittel stellt ein erhebliches Dilemma dar, da es sich um einen systemkritischen Dienst handelt, der die Menschen jedoch in engem Kontakt zusammenbringt und im Falle einer Pandemie Risiken birgt. Darüber hinaus wird es für die Betreiber teuer, wenn die Dienste mit nur wenigen Kunden aufrechterhalten werden. Es muss ein feines Gleichgewicht zwischen einem erhöhten Sicherheitsbedürfnis der Passagiere und der wirtschaftlichen Notwendigkeit des Passagierdurchsatzes gefunden werden. Zu den Problemen, mit denen die Bahnhöfe konfrontiert sind, gehören die Art und Weise, wie die Betreiber ihre Social-Distancing-Protokolle kommunizieren und regulieren und wie sich das Kundenverhalten mit der anhaltenden Bedrohung durch das Virus ändert.

Bauen Aktuell: Welche Optimierungsmöglichkeiten stehen den Architekten und Ingenieuren zur Verfügung, die sich mit der Bewirtschaftung öffentlicher Räume während der Pandemie befassen?

Eduardo Lazzarotto: Eigentümer und Betreiber von Infrastruktureinrichtungen auf der ganzen Welt setzen Simulationen ein, um den kosteneffizienten Betrieb zu testen und gleichzeitig die Einhaltung von Social-Distancing-Richtlinien zu gewährleisten. Sobald die Modelle in LEGION entwickelt wurden, können Anwender mehrere Was-wäre-wenn-Szenarien testen, indem sie die Nachfrage variieren, betriebliche Maßnahmen wie Mitarbeiterkommunikation, Beschilderung und einseitige Verkehrsflüsse einführen oder die Infrastruktur mit neuen Eingängen, Trennbarrieren und Sicherheitskontrollen ändern. Kunden wie AREP, die Londoner U-Bahn und die Metro von Santiago können auch die zukünftige Nachfrage, die Anzahl der in Betrieb befindlichen Züge und mögliche Betriebsstörungen testen und so sicherstellen, dass jede Station und jeder öffentliche Raum für eine Vielzahl von Szenarien bereit ist, einschließlich Reaktionsstrategien, die schnellere Wiederherstellungszeiten garantieren.

Bauen Aktuell: Sicherheit und Risikominimierung betreffen vor allem bestehende Gebäude. Inwieweit kann die Simulationslösung für bestehende Gebäude eingesetzt werden und was sind die Voraussetzungen dafür?

Eduardo Lazzarotto: Der OpenBuildings Station Designer von Bentley ermöglicht Vermessungsingenieuren, Planern, Architekten, Statik-, Maschinenbau- und Elektroingenieuren die Zusammenarbeit von den frühen Phasen des Gebäudeentwurfs bis hin zum Bau und Betrieb. Mit LEGION Simulator, einem präzisen Simulationstool für Personenbewegungen, können Anwender die Sicherheit, Effizienz und Wirtschaftlichkeit von Projekten vor der Umsetzung testen. Zur Sicherheit können Anwender Evakuierungszeiten, den Zugang für Notfalldienste, Fluchtwege und andere bewegungsrelevante Merkmale von Gebäuden modellieren. OpenBuildings kann die Effizienz jedes beliebigen Objekts testen, zum Beispiel von Treppen, Rolltreppen, Fahrkartenautomaten und Drehkreuzen, Aktivitätsorten wie Geschäften, Warteschlangen und Sicherheitskontrollen sowie anderen Interaktionsbereichen, etwa Passagierkommunikationssystemen, Personalführung und Wegweisern. Anhand von Simulationen kann auch die Gestaltung von Geschäftsräumen und -aktivitäten, einschließlich Werbung, Geschäften oder Verkaufsautomaten, bewertet werden. Mit der Pandemie und dem zunehmenden Bedarf an Social Distancing in öffentlichen Räumen haben sich Anwender auf der ganzen Welt der Simulation zugewandt, um Betriebspläne und Maßnahmen wie Verkehrsflusstrennung, Verteilung in Warteschlangen und sichere Passagierzahlen in öffentlichen Räumen zu testen. Die Londoner U-Bahn, Teil von Transport for London, setzt beispielsweise seit Jahren OpenBuildings und LEGION ein. Die Kapazitätsmanager der Bahnhöfe verwenden in der Praxis validierte digitale Modelle der meisten Londoner Hauptbahnhöfe, um die Umsetzung der verschiedenen Richtlinien und Pläne für Social Distancing zu testen.

Bauen Aktuell: Welcher Zusammenhang besteht zu anderen Softwarelösungen, wie zum Beispiel Strömungssimulationen, die heute stärker nachgefragt werden?

Eduardo Lazzarotto: Seit Anfang des Jahres ist die Nachfrage nach unseren Kollaborationstools erheblich gestiegen. Durch unsere Kampagnen ‚Bentley hält Ihnen den Rücken frei‘, einschließlich der bis zum 30. September erlassenen Abonnementgebühren für OpenBuildings Station Designer und LEGION Simulator sowie ProjectWise 365 für die Zusammenarbeit, haben wir großes Interesse an einer schnelleren Digitalisierung von Arbeitsabläufen und an Remote-Arbeit und einen Schwerpunkt auf Ausfallsicherheit als grundlegende Voraussetzung für laufende und zukünftige Projekte festgestellt. Auch unsere offenen Planungstools und unsere Open-Source-Plattform iModel.js erfreuen sich einer steigenden Nachfrage, während Eigentümer, Betreiber und Berater auf der ganzen Welt die Entwicklung von Dienstleistungen im Zusammenhang mit der Planung, dem Bau und dem Betrieb von Infrastruktur beschleunigen.

Bauen Aktuell: Weniger Passagiere und weniger Güterverkehr bedeuten auch sinkende Einnahmen für Bahnbetreiber und Ingenieurbüros. Warum sollten sie in weitere Softwarelösungen und vor allem in die Digitalisierung investieren?

Eduardo Lazzarotto: Die Digitalisierung ermöglicht es den Anwendern, ihre Anlagenleistung zu maximieren. Digitale Zwillinge können durch digitale Arbeitsabläufe und Komponenten Prozesse beschleunigen, den richtigen Personen zur richtigen Zeit Zugang zu den richtigen Daten bieten und eine Basis für die Simulation gegenwärtiger und zukünftiger Zustände liefern. Im Falle von LEGION und der Simulation von Fußgängerverkehr haben viele Anlagenbetreiber und Beratungsfirmen auf der ganzen Welt die Anwendung eingesetzt, um die Flächenverteilung zu maximieren, neue alternative Einnahmequellen wie Geschäfte und Werbeflächen zu definieren und gleichzeitig einen effizienten und sicheren Transport zu gewährleisten.

Bauen Aktuell: Wie werden sich Ihrer Meinung nach die Arbeitsabläufe in der Bahnindustrie in Bezug auf Projektplanung und -ausführung verändern?

Eduardo Lazzarotto: Es ist schwer vorherzusagen, wie lange das Social Distancing noch notwendig sein wird. Die Urbanisierung, die Nachfrage nach öffentlichen Verkehrsmitteln und die technologische Innovation sind jedoch bereits vor der Pandemie angestiegen. Diese Trends haben den Bedarf an effizienten, widerstandsfähigen und kostengünstigen Infrastrukturen vorangetrieben. Die Städte müssen digitalisiert werden, um ein exponentielles Wachstum von simulationsgestützten Erweiterungen und Betriebsverbesserungen zu ermöglichen. Wir können nicht vorhersagen, welche Art von Veränderungen infolge von gesellschaftlichem Wandel, technologischem Wandel oder störenden Ereignissen wie COVID-19 eintreten werden, aber die Simulation von Menschen kann uns helfen, widerstandsfähiger zu werden: von der Vorbereitung auf Störungen über die Reaktion bis hin zur Wiederherstellung.

Bauen Aktuell: Herr Lazzarotto, vielen Dank für das Gespräch.

Bild oben: Die Fußgängersimulationsanwendungen von LEGION unterstützen die Modellierung von Szenarien, wie beispielsweise die Interaktion von Fußgängern untereinander und mit physischen Hindernissen, Verkehr und Evakuierung in öffentlichen Räumen wie Bahnhöfen, Flughäfen, Sportarenen und hohen Gebäuden sowie Interaktionen zwischen Fußgängern und Fahrzeugen. Bildquelle: Bentley Systems

Weitere Informationen: https://www.bentley.com/en/solutions/station-and-platform-design-and-analysis

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