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数字孪生+可视化,助力山区高速公路卓越设计(图)

——Bentley技术提供数字可视化环境,助力节省50000个工时和700万美元项目成本

作者:Bentley 来源:中国公路网 时间:2024-04-02

山区公路的调整和升级

科罗拉多州70号州际公路山区廊道通往该州一些热门休闲胜地,同时也是向萨米特县和西坡运送货物的长途卡车的东西向主要通道。这条高速公路所在地势险峻,容易拥堵,为了改善其安全性和通行条件,科罗拉多州交通部对丹佛以西约25英里、途经弗洛伊德山的一段8英里长的路段进行升级。竣工后,这一总投资7亿美元的项目将解决弗洛伊德山交通的主要问题,提高交通流量和设计行车速度,改善主要立交桥和道路交叉口的通行状况。该项目还将增加水平道路弯道的停车视距,提升整个廊道的通行安全性。

领先的工程和设计公司AtkinsRéalis与科罗拉多州交通部合作,负责为该项目制定理想的解决方案,在壮观的山川美景中调整道路、翻新路面、重建桥梁并更换老化的基础设施。这一繁忙州际路段的升级改造项目包括增加一条西向收费快车道和东向辅助车道,新建一条两英里临街路段以提高应急响应能力,以及开展环境治理工程。AtkinsRéalis全国公路和高速公路BIM经理Samuel Worthy表示:“该项目将减少拥堵,提高高速公路的通行能力,更换六座现有桥梁,改善该地区的立交桥和交叉口,并改进高速公路的设计”该项目还将改善野生动物的通行条件,提高空气质量和水质,改善溪流状况,完善人行道和娱乐设施。

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地形、环境和协作方面的挑战

州际公路沿线山川和溪流众多,重新调整道路面临着巨大的设计挑战,狭小的场地也给施工带来限制。此外,环境治理工程包括在桥跨下方增设两条新的野生动物通道,以连通之前分隔的自然区域,以及建设新的行车道和升级立交通道。Worthy表示:“施工现场面临着许多特定的挑战和限制,比如要尽量减轻施工对邻近环境敏感区域的影响,降低施工对泄洪道的影响,减少土石方开挖,以及进行分阶段施工从而减少对现有道路交通的干扰。”

管理这一项目需要采用施工经理/总承包商(CMCG)方法,即承包商和施工经理共同在整个项目中提供意见。因此,AtkinsRéalis不仅需要跨多个区域在多专业设计团队之间进行沟通和协调,还需要与各个外部项目参与方和公众沟通和协作。AtkinsRéalis需要与科罗拉多州交通部和社区沟通交流,向他们介绍各种设计方案,这就需要简单的协同式技术方法。Worthy表示:“项目涉及多个外部参与方,他们需要直接访问设计文件以了解实时进展。”为了应对这些挑战并将该项目作为CMGC项目交付,AtkinsRéalis需要集成的数字化技术。


利用协同建模和数字孪生技术

AtkinsRéalis利用Bentley的协同式三维建模和数字孪生应用程序,在设计过程中创建了可供整个团队和项目参与方实时访问的实景模型,完成了这个山区项目。Worthy表示:“为了实现这种级别的实时协作,我们将ProjectWise作为通用数据环境。”AtkinsRéalis利用iTwin建立数字孪生模型,利用OpenRoads和OpenBridge开展协同式几何设计和桥梁建模,利用LumenRT实现可视化,简化了数据管理。然后,他们建立了工程数字孪生模型,并以多种格式共享,其中包括静态模型和视频动画。AtkinsRéalis的项目经理兼首席道路设计师Alan Carter表示:“我们利用这些应用程序能够快速创建三维模型,并评估几何形状和视距等特定参数。我们和项目参与方开会的时候可以在模型中漫游,从而直观了解项目将会是什么样子。”

Bentley应用程序之间的兼容性和互连性对该项目的成功发挥了关键作用。通过在互连建模环境中工作,在ProjectWise上进行配置和管理,整个团队和外部顾问能够使用相同的数字库文件。如果发生变更,数字库会自动升级和集成,确保设计的标准化,而在以前,导出和完善模型以创建项目数字孪生模型是既耗时又困难的工作。Worthy表示:“弗洛伊德山项目团队利用OpenRoads ConceptStation创建实景模型,将其导入OpenRoads Designer,然后将包含所有专业模型的联合项目三维模型导出到LumenRT,创建用于在公共项目网站上展示的视频、LiveCube文件和360度游览。”项目团队利用Bentley的集成式开放三维建模和数字孪生解决方案就数十种可选设计进行沟通并实现可视化,全面评估施工影响和可施工性,从而确定满足项目目标的更佳道路设计。

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数字化助力节省成本,推动可持续发展

AtkinsRéalis通过使用Bentley应用程序创建数字可视化环境,确定了解决现场诸多特有挑战的解决方案,例如增加第三条西向车道。他们利用三维协同建模开发设计方案,抬高了新建的一段西向车道的桥梁,以便在狭小的空间内放入所有元素,并使之前的一些急转弯更为平缓。在数字化环境中工作还节省了大量时间和金钱。Worthy表示:“通过利用BentleyProjectWise托管数据源,与外包顾问的沟通和协调实现了无缝对接,节省了5500个小时的协调时间。AtkinsRéalis利用Bentley应用程序,在管理1000多份文件方面节省了120万美元。利用互连数据环境托管11070份文件,简化了协调工作,节省了75万美元。此外,通过在数字化环境中工作,在开发和发布用于审查的数字孪生模型方面节省了7%的工作量。迄今为止,数字化已助力将总工时减少了50000小时,并将项目成本降低了700多万美元。

在可持续发展方面,建立数字可视化环境有助于减轻对周围环境的影响,同时改善野生动物的通行,提高空气质量和水质,改善溪流状况,完善娱乐设施。Bentley的三维建模和可视化软件有助于向环境和社会专家高效传达设计意图,让他们对最终建成的环境有更全面的了解,并确保设计解决方案具有可持续性。项目团队利用数字孪生模型以可视化方式展示设计方案对沿线景观的影响,确保项目不会破坏廊道周围的自然美景。他们还确定了在以前无法进入的区域中新建约1500英尺长的人行道的解决方案。

展望未来,AtkinsRéalis看到了在设计和施工阶段之外应用数字孪生技术的诸多机会,例如利用数据传感器和物联网设备来管理资产和监控道路性能。Carter表示:“我们已经学会了如何充分利用这些工具,不过这只是开始。”

【编辑:闫可欣】
【审核:苗挺节】

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