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Rambøll Sweco ANS plant Bahnstrecke in Norwegen mit BIM

„Die Planung mit BIM hat unsere verfahren in praktisch allen Aspekten verbessert. Mit BIM gewährleisten wir die Umweltverträglichkeit, optimieren unsere Entwürfe für alle Fachdisziplinen und sorgen für ein demokratisches und transparentes Vorgehen im Planungsverlauf.“ – Kristin Lysebo, verantwortliche BIM-Managerin im InterCity-Projekt

UNTERNEHMEN: Rambøll Sweco ANS
PROJEKT: InterCity-Strecke Sørli–Brumunddal
REGION: Norwegen
BAUHERR: Jernbaneverket (JBV), die norwegische Eisenbahninfrastrukturbehörde

Projektzusammenfassung

Norwegen ist bekannt für seine landschaftliche Schönheit, seine Fjorde, Seen, Gletscher und Wasserfälle. Aber für die Planung und den Bau von Infrastrukturprojekten birgt diese zerklüftete Landschaft immense Herausforderungen, wie auch Rambøll Sweco ANS feststellen musste. Das Unternehmen wurde von der norwegischen Behörde für das Schienennetz (JBV) mit der Planung einer 75 Kilometer langen zweigleisigen Bahnstrecke zwischen Sørli und Brumunddal im Südosten beauftragt. Maßgeblichen Anteil am Projekterfolg hatte der Einsatz von Building Information Modeling (BIM). Mit BIM gelang es den Planern unter der Leitung der JBV, eine dem Gelände angepasste Lösung zu finden und – was keine einfache Aufgabe war – das Einverständnis von über 100 Beteiligten und Betroffenen einzuholen.

Planung unter schwierigen Bedingungen

Die Liste der Herausforderungen auf der neuen InterCity-Ausbaustrecke entlang der alten Dovrebanen war lang. Während einige komplett neue Streckenabschnitte gezogen wurden, trafen an anderen Stellen neu verlegte Gleise auf bereits vorhandene Trassen. Zudem mussten zahlreiche Überführungen geplant werden, wo entweder die Eisenbahnstrecke über eine Hauptstraße oder umgekehrt die Hauptstraße über die Bahnstrecke geführt werden musste. Die größte Herausforderung aber betraf das Gelände selbst. Die Strecke führt durch kulturell und unter Umweltaspekten sehr sensible Landschaften, darunter ein im Rahmen der Ramsar-Konvention geschütztes Feuchtgebiet, das Wasservögeln und anderen Feuchtlandbewohnern einen wichtigen Lebensraum bietet. Dank BIM konnten diese besonders empfindlichen Gebiete entlang des Streckenverlaufs bereits im Vorfeld identifiziert und in die Streckenplanung mit einbezogen werden. Eine besondere Schwierigkeit ergab sich auch durch die Streckenführung nahe am Ufer des Mjøsa-Sees. Die Uferzone gilt als Überschwemmungsgebiet, was spezielle Analysen erforderlich machte. Die Lösung lag wiederum in BIM: In einer Simulation aller Hochwasserereignisse der letzten 200 Jahre wurde ermittelt, ob und wie weit die Trassen und Bahnhöfe überschwemmungsgefährdet sind. Die Simulation gab auch wertvolle Hinweise darauf, wie hoch die Bahnsteige des Bahnhofs Hamar zu legen sind, um Ausfälle und Dienstunterbrechungen bei Hochwasser zu vermeiden oder zumindest möglichst gering zu halten.

Einbeziehung von 120 Projektbeteiligten und direkt betroffenen Bürgern

Ein besonders wichtiger Aspekt der Planungsarbeiten waren die Bedürfnisse der lokalen Bevölkerung, auf die die JBV generell besonders viel Rücksicht nimmt. Von Beginn an galt daher für Rambøll Sweco ANS, Elemente von historischer Bedeutung zu bewahren und mit besonderer Rücksicht auf die Umwelt vorzugehen. Dies geschah in Zusammenarbeit mit lokalen Körperschaften. Zentrales Element hierbei war die Kommunikation nach außen, um einerseits dem enormen Interesse am Projekt seitens der lokalen Bevölkerungsvertreter entgegenzukommen und andererseits alle notwendigen Genehmigungen von öffentlichen und anderen Stellen einzuholen. Dazu brauchte es ein System, das große Mengen sehr unterschiedlicher Daten zusammenführen und in einem Format aufbereiten konnte, das anschaulich und leicht verständlich war. Die Projektänderungen mussten für alle nachvollziehbar sein, für Anrainer ohne technisches Fachwissen ebenso wie für die beteiligten Ingenieure und Spezialisten. Und da der Rahmen für die Projektausführung sehr knapp bemessen war, musste das Einverständnis aller Betroffenen in Rekordzeit eingeholt werden. Dazu wurde eine zentrale Plattform mit BIM-Tools eingerichtet, auf der insgesamt 120 an der Planung und Abnahme Beteiligte im gesamten Projektverlauf ihre Änderungs- und Lösungsvorschläge einbringen konnten.

Die neue InterCity-Strecke verkürzt die Reisezeiten, verdoppelt die Passagierkapazität und erhöht das Frachtverkehrsvolumen – eine sehr positive Entwicklung für die vielen Zugreisenden und die regionale Wirtschaft. Dank BIM konnten über 300 Beteiligte und Betroffene direkt vom Bahnprojekt Sørli–Brumunddal profitieren.

„Die Planung mit BIM hat unsere Verfahren in praktisch allen Aspekten verbessert“, so Kristin Lysebo, die für das InterCity-Projekt verantwortliche BIM-Managerin. „Mit BIM gewährleisten wir die Umweltverträglichkeit, optimieren unsere Entwürfe für alle Fachdisziplinen und sorgen für ein demokratisches und transparentes Vorgehen im Planungsverlauf.“

Über dieses Video: Der wohl größte Nutzen für alle Beteiligten und Interessenten lag in den Animationen, die aus den Simulationen im Modell erstellt wurden. Überflüge, Durchfahrten und andere animierte Sequenzen veranschaulichten das Projekt, förderten die Einbindung und Teilnahme mit eigenen Ideen und sorgten in kürzester Zeit für Akzeptanz rundum. Die Videos zeigen eine einfache Simulation eines fahrenden Zuges in unterschiedlichen Streckenführungsvarianten. Video mit freundlicher Genehmigung von Rambøll Sweco ANS.

 

Projektdetails

Auflagen des Bauherrn

Das von der JBV für die Projektübergabe geforderte 3D-Modell musste die folgenden Auflagen erfüllen:

  • Die Vorschriften, Normen, Standards und Verfahren in den von der Behörde vorgeschriebenen Richtlinien für die digitale Planung
  • Die zusätzlichen Bestimmungen in ihren empfohlenen Verfahren für die Planung mit digitalen Modellen, in denen übergreifende Vorschriften für InterCity-Pendlerstrecken festgehalten sind
  • Die verpflichtende Berücksichtigung der RAMS-Methodik (Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Instandhaltung, Sicherheit)
  • Den vorgegebenen Zeitrahmen von neun Monaten für Abwicklung und Abnahme

Daneben gab es einige standortspezifische Schwierigkeiten, die es zu bewältigen galt. Dazu gehörten:

  • Die Simulation des Zugverkehrsaufkommens zur Berechnung der Fahrpläne und Pünktlichkeit zu Spitzenzeiten
  • Die Einbeziehung neuer, vorhandener und aufgelassener Streckenabschnitte zur Verbesserung der Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit
  • Die Identifizierung der Auswirkungen auf geschützte Natur- und Kulturlandschaften mit entsprechender Umweltverträglichkeitsprüfung
  • Die frühzeitige Ermittlung der erforderlichen Tragwerksplanung für Brücken, Tunnel und Technikgebäude
  • Die Planung von drei Streckenführungsalternativen durch die Stadt Hamar
  • Die Standortplanung für ein neues Verkehrszentrum samt Bahnhof in Hamar
  • Die Berücksichtigung der historischen und kulturellen Identität der Menschen, Siedlungen und Dörfer entlang der Strecke
  • Eine geotechnische Bohrlochanalyse
  • Eine Überschwemmungsgebiet-Analyse anhand der Hochwasserereignisse der letzten 200 Jahre

Zur Handhabung des sehr großen 3D-Modells bedurfte es eines leistungsstarken Systems, das enorme Mengen unterschiedlichster Daten verarbeiten und zusammen mit den verschiedenen Planungsvarianten in einem Format präsentieren kann, das anschaulich und leicht verständlich ist. Da der Rahmen für die Projektausführung sehr knapp bemessen war, musste das Einverständnis aller Betroffenen in Rekordzeit eingeholt werden. Dies wäre nicht möglich gewesen, wenn das gesamte Projekt der lokalen Bevölkerung nicht anschaulich erklärt worden wäre – und zwar mithilfe eines zentralen, dynamisch aktualisierten und enorm partizipativen 3D-Modells mit BIM.

Nach eingehender Studie der vom Projekteigentümer festgelegten Auflagen für das zu produzierende 3D-Modell fiel die Wahl der Softwareplattform auf Autodesk InfraWorks. Die gesamte Planung, Optimierung, Weitergabe und Zusammenarbeit im Projektrahmen sollte über dieser Plattform ablaufen. Angesichts der Größe des Modells und der enormen Datenmengen, die sowohl für die Projektplanung erforderlich waren als auch in der Projektübergabe enthalten sein mussten, war recht schnell klar, dass kaum eine andere Software in der Lage sein würde, als zentrale Plattform für alle Beteiligten zu dienen, von den Fachplanern bis hin zur interessierten Bevölkerung. Insgesamt 120 an der Planung und Abnahme Beteiligte nutzten die Funktionen von InfraWorks, um im gesamten Projektverlauf ihre Änderungs- und Lösungsvorschläge einzubringen.

Die Rolle von InfraWorks

Ein wichtiges Ziel war die Einrichtung von modellbasierten Abläufen, denen alle Projektbeteiligten und -interessenten vertrauen konnten. Dazu bedurfte es höchst innovativer Tools und Workflows, die nicht nur die Auflagen und Anforderungen des Bauherrn erfüllen, sondern auch eine Schnittstelle bilden sollten zwischen Software, Technologie und angesammeltem Wissen zur Verbesserung der Effizienz, Qualität und Umweltverträglichkeit.

So ist es gelungen, das Modell als eine gemeinsame Basis zur Darstellung und Vermittlung der Entwurfsabsichten zu etablieren, die von allen genutzt wurde: Alle internen und öffentlichen Prozesse zur Planung, Analyse, Zusammenarbeit und Visualisierung konnten in diesem einen Modell erfolgen. Dies hatte einige entscheidende Vorteile:

  • Alle internen Planer und externen Projektinteressenten hatten zu jedem Zeitpunkt eine klare Vorstellung des Projekts.
  • Planungsprobleme und bautechnisch besonders anspruchsvolle Bereiche wurden bereits frühzeitig erkannt.
  • Potenzielle Anlässe für Beschwerden, die das Projekt zum Scheitern hätten bringen können, konnten früh identifiziert und vermieden werden.
  • Die Experten der unterschiedlichen Fachgebiete konnten eng zusammenarbeiten, von der Konzeptphase bis hin zur Detailausarbeitung.
  • Es gab in allen Phasen eine solide und stets aktuelle Entscheidungsbasis.
  • Unterschiedliche Entwurfsalternativen konnten rasch visualisiert und abwechselnd präsentiert werden.
  • Der Entwurf wurde in kürzerer Zeit genehmigt und von der lokalen Bevölkerung angenommen.
  • Optimale Kostenbilanz und Umweltverträglichkeit konnten gewährleistet werden.
  • Enorme Mengen von Daten konnten in einem einzigen, gemeinsamen Modell zusammengeführt werden.

Das nachfolgende Video veranschaulicht den Modellierungs- und Planungsprozess in InfraWorks, der bei diesem Projekt zum Einsatz kam.

 

Über dieses Video: Das Projekt überspannt eine weitläufige Fläche und basiert auf einer Vielfalt unterschiedlichster Daten, die berücksichtigt werden mussten. Das Modell benötigte nicht nur hundertprozentig zuverlässige Geodaten, sondern musste auch viele verschiedene Arten von Bild-, Attribut- und Tabellendaten, die für die Analysen notwendig waren, korrekt verarbeiten. Ohne InfraWorks zur Erstellung des Modells, Einbindung aller Datenquellen und Durchführung eines Großteils der erforderlichen Analysen wäre das Projekt wohl nicht so erfolgreich verlaufen. Kaum eine andere Anwendung wäre in der Lage gewesen, diese vielfältigen Aufgaben zu übernehmen. Video mit freundlicher Genehmigung von Rambøll Sweco ANS.

Visuelle Analyse für alle Beteiligten

Die Möglichkeit, das gesamte Projekt aus allen Blickwinkeln zu betrachten, vermittelte allen Beteiligten und Interessenten eine sehr realistische Vorstellung des Vorhabens und verkürzte dadurch das Genehmigungsverfahren erheblich. Als besonders hilfreich erwiesen sich die Visualisierungen zur raschen Ermittlung der geeigneten Bahnhofsstandorte.Die einzigartige Interoperabilität zwischen InfraWorks und AutoCAD Civil 3D ermöglichte integrierte bautechnische Berechnungen und Analysen, darunter:

  • Detaillierte topografische Studien
  • Analyse des Regen- und Schmelzwasserabflusses im 200-Jahres-Zeitraum
  • Analyse der Überschwemmungsgebiete
  • Geotechnische Bohrlochanalyse und Untergrundmodellierung
  • Tragwerksvorentwürfe für Brücken
  • Planung von Durchlässen
  • Analyse der Abdeckungs- und Pufferbereiche
  • Optimierung der Erdarbeiten
  • Grundbesitz- und Dienstbarkeitsgrenzen
  • Neigung, Überhöhung und Kurvenradien des Gleiskörpers
  • Kubatur- und Formerhebung von Siedlungen und Einzelbauten
  • Konvertierung und Nutzung großer Mengen von GIS-Daten

Simulation des gesamten Projektmodells

Für das Projekt wurden unter anderem folgende Simulationen durchgeführt:

  • Hochwassersimulation im 200-Jahres-Zeitraum
  • Passagierkapazitäten und Fahrpläne
  • Animierte Überflüge und Durchfahrten
  • Lärmbelästigung
  • Frühere, aktuelle und zukünftige Landnutzung
  • Belästigung durch Bauarbeiten

Über dieses Video: Visualisierung des Streckenverlaufs. Video mit freundlicher Genehmigung von Rambøll Sweco ANS.

 

Projektergebnisse

Vorteile von modellbasierten Verfahren

Die Möglichkeit, mit interoperabler Software direkt im 3D-Modell bautechnische Analysen durchführen zu können, beschleunigte den Ablauf vom Entwurf bis zur Abnahme und machte ihn deutlich effizienter.

  • Alle internen Planer und externen Projektinteressenten hatten zu jedem Zeitpunkt eine klare Vorstellung des Projekts und der damit verbundenen Prozesse.
  • Während der Planungsphase erhielten die Behörden in anschaulichen Präsentationen einen umfassenden Eindruck der Schwierigkeiten und Herausforderungen.
  • Der Design-Feed bot eine umfangreiche Kommunikationsbasis für alle Projektmeetings.
  • Das InfraWorks-Modell erlaubte regelmäßige Entwurfsprüfungen, die alle zwei Wochen stattfanden.
  • Das Modell diente als gemeinsame Basis zur Kommunikation der Entwurfsabsicht: Durch den direkten Modellzugriff konnte der Projekteigentümer JBV laufend Informationen an die betroffenen Gemeinden weitergeben.
  • Die JBV konnte ihr Ziel umsetzen, zugunsten digitaler Modelldaten auf papiergebundene Pläne zu verzichten.
  • Dank des anschaulichen Modells konnte die JBV die Zustimmung der Bevölkerung einholen.

Einsparungen bei Zeit und Kosten

Zur Beschleunigung der Planungs-, Entwicklungs-, Entscheidungs- und Abnahmeverfahren wurde die Methodik des Integrated Concurrent Engineering (ICE) eingesetzt. Dadurch konnten Ingenieure verschiedener Disziplinen gleichzeitig am Modell arbeiten und das Projekt ohne Verzögerungen vorantreiben. Auch wenn die exakten Einsparungen schwer abzuschätzen sind, kann man davon ausgehen, dass das Projekt im Vergleich mit traditionellen Planungsprozessen rund 30 % schneller abgewickelt werden konnte.

  • Herkömmliche zweidimensionale Papierpläne wurden durch den 3D-modellbasierten Ansatz weitläufig ersetzt. Der Wegfall der zeitaufwendigen Produktion von Plänen bedeutete eine Zeitersparnis von rund 20 %.
  • Dank Integrated Concurrent Engineering verkürzten sich die Zeiten für Planung und Entscheidungsfindung.
  • Herkömmliche zweidimensionale Papierpläne wurden durch den 3D-modellbasierten Ansatz weitläufig ersetzt.
  • Bezüglich der Kostenersparnisse liegen noch keine Zahlen vor, aber Einsparungen ergeben sich aus:
    • dem punktuellen Einsatz von ICE
    • der geringeren Abhängigkeit von Papierplänen
    • der Reduzierung des ineffizienten Austauschs von E-Mails zugunsten der direkten Kommunikation über den Design-Feed
    • der schnelleren Projektplanung durch modellbasierte Workflows und ICE
    • der geringeren Anzahl von Änderungsaufträgen während der Ausführung aufgrund der digitalen Planung im Modell
    • der höheren Genauigkeit des fertigen Entwurfs im 3D-Modell im Vergleich zu 2D-Plänen auf Papier

Projektbilanz und -übergabe

Durch den Einsatz des Modells als zentrale Stelle für die Kommunikation und als Grundlage für sämtliche Genehmigungen fielen die Kostenbilanz und die Termintreue äußerst positiv aus. Die Endqualität bei der Projektübergabe profitierte zudem deutlich von der Verwendung von InfraWorks und der ICE-Methodik, die eine sehr enge Zusammenarbeit aller beteiligten Disziplinen möglich machte.

Software von Autodesk

  • InfraWorks: Visualisierung und Kommunikation
  • AutoCAD Civil 3D: Detailkonstruktion und Analyse
  • AutoCAD
  • Revit
  • 3ds Max: zusätzliche Visualisierung für InfraWorks-Modelle

Warum und wie wird BIM in Infrastrukturprojekten eingesetzt?

Das Projektrisiko ist hoch. Warum sollten Sie also noch mehr Risiko eingehen, indem Sie in 2D planen und Ideen mit technischer Dokumentation kommunizieren? Ihre Fachkollegen gehen zu intelligenteren Prozessen in 3D/4D/5D über, um das Risiko zu minimieren sowie bessere Einblicke und Ergebnisse zu erzielen.

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