Verkehrsinfrastruktur: Der Trend der digitalen Zwillingen

Weil sie aktuelle Informationen über Projekte, ihren Status und ihre potenziellen Risiken liefern, werden digitale Zwillinge zum Rückgrat der Entscheidungsfindung in der Verkehrsinfrastruktur. Bauingenieure können digitale Zwillinge nutzen, um Anlagen über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg zu visualisieren, Änderungen zu verfolgen und Analysen durchzuführen, die die Anlagenleistung optimieren.

Was ist ein digitaler Zwilling?

Ein digitaler Zwilling ist eine digitale Darstellung einer physischen Anlage, eines Prozesses oder eines Systems sowie der technischen Informationen, die es ermöglichen, deren Leistung zu verstehen und zu modellieren. Auftragnehmer, Baufirmen und Anlagenbetreiber von Straßen und Brücken können digitale Zwillinge nutzen, um Projektteams einen besseren Einblick in die Planung der Verkehrsinfrastruktur zu ermöglichen. Digitale Zwillinge erlauben es dem Management und den Betreibern zudem, die Auswirkungen von Planungen frühzeitig zu verstehen und helfen ihnen, die Leistung über den Lebenszyklus der Anlage zu verbessern.

Digitale Zwillinge sind während des Betriebs am wertvollsten. Anlagenbetreiber erhalten Einblicke, wenn Daten von IoT-Geräten (Internet der Dinge), wie Drohnen die digitale Darstellung durch Echtzeitverfolgung von Anlagenveränderungen unter realen Bedingungen ergänzen. Die Transparenz unterstützt Anlagenbetreiber, Priori­täten zu setzen und Wartung oder Aufrüstung zu verbessern.

Straßen und Brücken – digitale Zwillinge in Aktion bei der Verkehrsinfrastruktur

Bentley-Anwender nutzen digitale Zwillinge, um digitale Arbeitsabläufe voranzutreiben, intelligente Komponenten zu verwenden und den digitalen Kontext zu nutzen, um die Projektabwicklung und die Anlagenleistung zu verbessern. Hier einige Beispiele aus der Praxis.

Planung und Bau des San Giorgio-Viadukts in Genua, Italien

Das Unternehmen Pergenova Consortium beauftragte Italferr mit der Planung einer Behelfserneuerung für die 1.182 m lange Morandi-Brücke über dem Fluss Polcevera in Genua, Italien. Aufgrund der eingestürzten Brücke waren drei Eisenbahnstrecken gesperrt und der Straßenverkehr um 120 km verlängert. Der schnellstmögliche Wiederaufbau der Brücke war daher für das wirtschaftliche und kulturelle Wohlergehen der Stadt entscheidend, und die Bauarbeiten mussten mit dem Fortschreiten der Planung beginnen.

Um die Genauigkeit der Planung zu gewährleisten und gleichzeitig den Zeitplan einzuhalten, setzte Italferr die BIM-Methodik von Bentley ein und erstellte einen digitalen Zwilling des Viadukts, um die Arbeitsabläufe während der Planungsphase zu optimieren. Um dieses Ziel zu erreichen, integrierte Italferr detaillierte Informationen für den Bau und den Betrieb in das Modell, da nach der Planungsphase nur wenig Zeit blieb, um das Modell noch wesentlich zu verändern. Das Unternehmen richtete außerdem eine vernetzte Datenumgebung ein, um die Zusammenarbeit zwischen dem multidisziplinären Projektteam zu fördern und eine einzige Informationsquelle zu gewährleisten. Bentley-Anwendungen halfen Italferr auch bei der Definition von Standards, Vorlagen und grundlegenden Kriterien, um einen digitalen Zwilling und ein einheitliches 3D-Informationsmodell zu erstellen, das die Grundlage für Planung, Bau und Betrieb bildet.

Durch die Nutzung von BIM und die Schaffung eines digitalen Arbeitsablaufs mit Bentley-Anwendungen konnte Italferr den Entwurf des San Giorgio-Viadukts mit einem wesentlich höheren Maß an Qualität und Geschwindigkeit als bei herkömmlichen 2D-Entwürfen visualisieren. Durch den Einsatz der BIM-Lösungen und digitalen Zwillinge von Bentley konnte Italferr die Planungskosten senken, die Entscheidungsfindung verbessern, die Genauigkeit erhöhen und die fachübergreifende Kommunikation optimieren.

Straßenerneuerung in Cedar Falls, USA

Foth Infrastructure and Environment wurde mit der Entwicklung einer umfassenden Verkehrsplanung beauftragt, die von technischen Vorarbeiten über die endgültige Planung bis hin zum Bau für einen viel befahrenen Straßenkorridor in Cedar Falls, Iowa, reichen sollte. Die Ziele der Stadt waren die Verbesserung des Verkehrsflusses und der Verkehrssicherheit, die Verbesserung der Zugänglichkeit und Mobilität für Radfahrer und Fußgänger sowie die Erleichterung des gewerblichen Zugangs – bei gleichzeitiger Minimierung der Investitions- und Betriebskosten. Um den Prioritäten der Stadt gerecht zu werden, führte Foth neuartige Planungselemente ein, die es in diesem Bundesstaat nur selten gibt, darunter Kreisverkehre, eine Fahrspurreduzierung und ein umfassendes Straßenkonzept, das den multimodalen Verkehrsteilnehmern entgegenkommt.

Ein einziges 3D-Modell verbesserte die Genauigkeit und Effizienz der Planung und ermöglichte die Integration von Planern und Beratern aus einem globalen Netzwerk. Das 3D-Modell trug auch zur Verbesserung der Bauphase bei. Foth richtete das 3D-Modell als digitalen Zwilling ein, sodass Daten in das Modell ein- und aus ihm herausfließen konnten, während die Mitarbeiter vor Ort potenzielle Probleme identifizierten und lösten. Über die Bauphase hinaus werden die im digitalen Zwilling enthaltenen technischen Informationen einen erheblichen Wert für den künftigen Betrieb und die Anlagenverwaltung haben, da diese digitalen Daten der Stadt wichtige Informationen zur Leistungsverbesserung übermitteln.

Durch die Zeitersparnis in der Planungsphase konnte Foth die Bau- und Stadtzeitpläne einhalten und gleichzeitig ein hochwertiges Projekt liefern. Die Arbeit in einer offenen, vernetzten Datenumgebung mit den Bentley-Anwendungen verbesserte die Projektergebnisse in allen Phasen, maximierte die Zusammenarbeit und Produktivität zwischen mobilen und räumlich verteilten Teams und optimierte die Kommunikation mit der Stadt, den Versorgungsunternehmen und den Projektbeteiligten der Gemeinde.

Verkehrsinfrastruktur: Digitale Zwillinge für neue Autobahn in Malaysia

Die Pan-Borneo-Autobahn in Malaysia ist eine 1.060 km lange, vierspurige Schnellstraße, die sich in hügeligem Gelände durch bestehende Gemeinden und Schutzgebiete im Bundesstaat Sarawak zieht. Lebuhraya Borneo Utara (LBU), der Projektausführungspartner, und Reveron Consulting, ein Bentley-Vertriebspartner, wurden von der malaysischen Regierung damit beauftragt, Bentley-Lösungen für Planung, Bau und Betrieb der Autobahn zu implementieren.

LBU hat die Planung, den Entwurf und den Bau des Projekts unter Berücksichtigung der staatlichen Standards digitalisiert, um das beste Ergebnis zu erzielen. Nach dem Einsatz von Bentley-Anwendungen während des Baus und der Bauüberwachung konzentrierte sich die nächste Phase auf den Betrieb, die Wartung und die Anlagenverwaltung, um sicherzustellen, dass die Autobahn die aktuellen und zukünftigen funktionalen Anforderungen erfüllt.

Durch die Nutzung von Reality Modeling sowie von digitalen Prozessen und Arbeitsabläufen wurde ein digitaler Zwillingsansatz als Grundlage für betriebliche Entscheidungen eingesetzt. Die integrierten Anwendungen von Bentley bieten zusammen mit der vernetzten Datenumgebung eine Lösung für die Erstellung eines digitalen Zwillings. Die digitalen Zwillinge wurden für die Integration ei­nes Straßeninformationssystems, eines Brü­c­kenverwaltungssystems und eines Systems für das Instandhaltungsmanagement verwendet, die speziell für die Entwicklung von Abweichungsberichten konzipiert sind. Die digitalen Zwillinge nutzen die Bentley-Technologie, um BIM-, Reality Modeling- und GIS-Daten zu kombinieren und so eine umfassende Sichtbarkeit und Analyse für eine zeitnahe Entscheidungsfindung und eine verbesserte Leistung der Anlagen der Verkehrsinfrastruktur zu ermöglichen.

Von Meg Davis.

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