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Jun 18, 2023

Brisbanes Kreuz

Ein föderiertes BIM-Modell für Cross River Rail vereint projektweite Details für das gesamte Projekt. 3D-Modell mit freundlicher Genehmigung von Esri In der am schnellsten wachsenden Stadt Australiens beginnt die Zukunft unter der Erde. Von

Ein föderiertes BIM-Modell für Cross River Rail vereint projektweite Details für das gesamte Projekt. 3D-Modell mit freundlicher Genehmigung von Esri

In der am schnellsten wachsenden Stadt Australiens beginnt die Zukunft unter der Erde.

Bis 2036 werden im Großraum South East Queensland weitere 1,5 Millionen Einwohner hinzukommen – eine Zahl, die allein der fünftgrößten Stadt Australiens entspräche.

Die meisten Neuankömmlinge werden sich außerhalb von Brisbane, der Hauptstadt von Queensland, niederlassen, einem Gebiet, das bereits mit einer Wohnungsnot konfrontiert ist.

Auch wenn die Bevölkerungszahl in abgelegenen Gebieten wie Ipswich und Gold Coast ebenfalls ansteigen wird, wird der Großteil der neuen Arbeitsplätze wahrscheinlich im zentralen Geschäftsviertel von Brisbane entstehen. Die zur Bewältigung des Pendlerzustroms über bestehende Brücken erforderliche Anzahl an Zügen würde zu ständigen Staus und Engpässen führen.

Um diese Belastungen zu lindern, setzt Queensland auf Cross River Rail (CRR), ein 4-Milliarden-Dollar-Transitprojekt, dessen Fertigstellung im Jahr 2026 geplant ist. Das Herzstück von CRR ist der Bau der ersten U-Bahn von Brisbane: 3,7 Meilen Doppeltunnel unter dem Brisbane River und vier U-Bahnstationen im gesamten Geschäftsviertel.

Die Cross River Rail Delivery Authority erkannte die enormen Herausforderungen beim Bau einer neuen U-Bahn unter einer bereits dichten und florierenden Innenstadt. Deshalb suchten die CRR-Planer Rat beim Team Building Crossrail in Großbritannien. Das britische Projekt, dessen Bau im Jahr 2009 begonnen wurde und nun kurz vor der Fertigstellung steht, hat ähnliche Ziele und einen ähnlichen Umfang und verbindet das Zentrum Londons und die Londoner Vororte über zehn neue U-Bahn-Stationen.

Das CRR-Team hatte eine brennende Frage an seine britischen Kollegen: Was würden sie anders machen, wenn sie heute noch einmal von vorne beginnen könnten?

„Sie sagten im Grunde, sie hätten früher ein größeres, besseres 3D-Modell erstellt“, sagte Russell Vine, Chief Innovation Officer von CRR. Mit anderen Worten: Sie hätten einen digitalen Zwilling des Projekts erstellt.

Ein digitaler Zwilling für Infrastrukturprojekte dient mehreren Zwecken. In der Planungsphase können Architekten, Planer und Designer verschiedene Szenarien ausprobieren. Während des Baus wird der Zwilling zum lebendigen Protokoll des Prozesses, er verfolgt den Fortschritt und notiert etwaige Probleme. Sobald das Projekt abgeschlossen ist, dient der digitale Zwilling dazu, mögliche zukünftige Entwicklungen zu testen, bevor in der Praxis Änderungen vorgenommen werden. Es kann sogar für Betriebs- und Wartungszwecke verwendet werden.

Der Zeitpunkt von CRR bringt das Projekt an die Schwelle einer digitalen Zwillingsrevolution. Planer und Architekten haben herausgefunden, wie die Technologie geografischer Informationssysteme (GIS) mit Building Information Modeling (BIM) verknüpft werden kann, um digitale Zwillinge zu erstellen, die realistisch und skalierbar sind.

In ihren Planungsgesprächen hatte Crossrail drei wichtige Vorschläge für das CRR-Team.

Fordern Sie zunächst alle Auftragnehmer auf, BIM-Pläne im gleichen standardisierten Format einzureichen. Dies würde es ermöglichen, dass visuelle Details aller Komponenten der gebauten Umgebung von CRR – vom Motor einer Rolltreppe bis zu einem Schienenstück – wie ein 3D-Puzzle zusammenpassen und ein „verbundenes“ BIM-Modell entsteht.

Dieses umfassende BIM-Modell allein würde einen digitalen Zwilling von CRR bilden, dem es jedoch an Kontext mangelte. BIM-Bilder zeigen lediglich träge im Raum schwebende Komponenten. Ein echter digitaler Zwilling würde zeigen, wie dieses Modell in seiner Umgebung existiert.

Die zweite Richtlinienvorschrift des Crossrail-Teams würde dieses breitere Kontextbewusstsein erleichtern. Sie forderten CRR auf, alle projektbezogenen Datensätze – GIS, BIM, volumetrische Daten, Photogrammetrie usw. – in einem zentralen GIS-Repository abzulegen. GIS könnte den 3D-Raum darstellen, in dem sich das Verbundmodell befindet, einschließlich aller vorhandenen umgebenden Infrastrukturen wie Rohre und Kabel.

Die Idee, ein zentrales Repository zu schaffen, diente CRR einem weiteren Zweck.

Gemäß der Satzung der Cross River Rail Delivery Authority muss die Organisation die wirtschaftlichen Auswirkungen des Projekts auf die Gebiete rund um die Bahnhöfe planen und bewerten.

„Cross River Rail verläuft direkt unter dem CBD, sodass das Gebiet um die Bahnhöfe bereits erstklassiges Land ist, auf dem die Stadt als nächstes wachsen wird“, sagte Vine.

Eines der bekanntesten Beispiele ist 101 Albert Street, ein 40-stöckiges Gebäude mit gemischter Nutzung, das auf dem Grundstück der CRR Albert Street Station entstehen wird.

Architectus, das australische Unternehmen, das das Projekt gemeinsam mit dem dänischen Architekten Henning Larsen entworfen hat, betont, wie tropisches Laub, das von den Terrassen hängt, an das „einzigartige subtropische Klima und die jugendliche Kultur“ der Stadt erinnern wird. Vom Bahnhof aus betrachtet wird der Turm „wie ein subtropischer vertikaler Garten erscheinen, mit nahtlosen Übergängen zwischen Innen- und Außenräumen.“

Um die Pläne sowohl für die Albert Street Station als auch für die 101 Albert Street zu visualisieren, erweiterte das CRR-Team seinen digitalen Zwilling um die Stadt selbst. Mithilfe von LiDAR und anderen Methoden erstellten sie eine detaillierte 3D-Karte des zentralen Geschäftsviertels und lieferten einen Rahmen für das Verständnis der Auswirkungen von CRR auf Brisbane.

Die dritte Empfehlung von Crossrail war „das Partystück, das jeder liebt“, sagte Vine, weil es darum geht, das Modell immersiv zu machen. „Sie sagten uns, sie hätten alle ihre Daten in eine Spiel-Engine stecken und in die virtuelle Realität umwandeln sollen.“

Genau das tat das australische Team mit der Unreal Engine, einem 3D-Gaming-Tool, das auf GIS-Daten zugreifen kann, um immersive Karten zu erstellen.

„Wir haben also ein gemeinsames BIM-Modell aller Bahnhöfe und aller Tunnel sowie eine GIS-Landkartierung in 3D“, sagte Vine. „Aber dann stecken wir alles in Unreal, drehen den Hebel der magischen Gaming-Engine und schon erhalten wir eine einzige virtuelle Realität zurück.“

Das Ergebnis sind 10,5 Meilen immersive Eisenbahninfrastruktur, die auf einem Bildschirm erkundet werden kann, wie in einem Ego-Spiel, durch Manipulation einer Webszene oder mit einem Virtual-Reality-Headset. Das Team von Cross River Rail baute sogar ein Virtual-Reality-Theater mit einem Fünf-Wege-Projektionssystem, sodass viele Menschen das Projekt gemeinsam erkunden können.

Das Virtual-Reality-Erlebnis bietet nicht-technischen Interessengruppen – Personen, die nicht direkt an der Planung und dem Bau von CRR beteiligt sind – die Möglichkeit, den Projektfortschritt zu verfolgen. Darüber hinaus erhalten die Mitglieder des Designteams visuelle Beurteilungen, die selbst das detaillierteste 3D-BIM-Modell nicht bieten kann. Als ein Beispiel verweist Vine auf den Bahnhof Roma Street, wo Teams mit Möglichkeiten experimentieren, einen riesigen Kunstausstellungsraum an einer Bahnhofswand zu installieren, und verschiedene Ideen testen, bevor sie den Entwurf finalisieren.

Der digitale Zwilling kann kontinuierlich wachsen und sich mit Brisbane selbst weiterentwickeln. Da mit dem Bau des CRR begonnen wurde, wurde Brisbane als Austragungsort der Olympischen Sommerspiele 2032 ausgewählt. Vine geht davon aus, dass der digitale Zwilling dabei helfen wird, die Stadt vorzubereiten. „Wir haben die Möglichkeit, das, was wir hier im Rahmen des Baus einer Eisenbahnlinie getan haben, zu nutzen und es so zu erweitern, dass es alles umfasst, was wir für den Bau der Olympischen Spiele benötigen.“

Der Zwilling könnte auch dazu verwendet werden, den CRR zu betreiben und zu warten, wenn die Bahnhöfe geöffnet werden und die Züge in Betrieb genommen werden, sodass die Teams nicht alle ihre Anlagendaten neu erstellen müssen. Nach Abschluss des Projekts kann der digitale Zwilling nahtlos in Wartungssysteme integriert werden. „Wir haben einen Running Gag über Cross River Rail“, sagte Vine. „Je mehr man es betrachtet, desto größer wird es.“

Matt Piper ist Global Director für Branchenlösungen bei Esri und leitet die Sektoren Versorgung, Wasser und AEC. Matt ist ein professioneller Ingenieur, der seit 20 Jahren in der Versorgungsbranche tätig ist. Bekannt als angesehener Fachexperte in den Bereichen Asset Management, GIS und Business Intelligence sowie als Vordenker der Branche, wenn es darum geht, wie der Wert von GIS im gesamten Unternehmen genutzt werden kann.

Terry Bills ist Global Transportation Industry Director bei Esri und verantwortlich für alle Transportinfrastruktursegmente weltweit. Er verfügt über mehr als 25 Jahre Erfahrung im Transportwesen und arbeitet in den Bereichen Planung, Politikentwicklung, Informationstechnologie und GIS. Er war leitender Planer für eine große regionale Verkehrsplanungsagentur sowie Präsident eines GIS- und Verkehrsberatungsunternehmens.