Проектирование инфраструктуры
BIM: новое слово в проектировании железных дорог Информационное моделирование сооружений (Building Information Modeling — BIM) является одним из главных инструментов, применяемых сегодня во всем мире для повышения эффективности управления инфраструктурными, в том числе железнодорожными, проектами на протяжении их жизненного цикла. Технология способна влиять на рентабельность благодаря более точному расчету стоимости строительства на самых ранних этапах проектирования, на снижение издержек и контроль затрат во время строительства и эксплуатации. В 2012 г. консалтинговая компания McGraw Hill Construction провела опрос среди компаний, работающих на инфраструктурном рынке и использующих технологию BIM. На общее улучшение показателей проектов благодаря применению BIM указали 44 % опрошенных компаний, такое же число компаний сообщило о сокращении количества переделок в проекте. Также пользователи BIM говорили о сокращении количества брака и претензий (38 %), уменьшении числа ошибок в документации (33 %), сокращении затрат времени на каждой стадии жизненного цикла (33 %), продолжительности проекта (33 %) и стоимости объекта (22 %). Согласно тому же опросу, BIM позволяет уменьшить расхождение между сметными расчетами и реальной стоимостью проектов до величины не более 3 %.
Технология информационного моделирования В основе BIM лежит новый процесс коллективного формирования информации об объекте строительства и управления этой информацией. Работа всех сторон, причастных к жизненному циклу объекта, — заказчика, проектировщиков, строителей,
эксплуатирующих организаций построена на базе трехмерной информационной модели. Технология BIM пришла на смену последовательному процессу выпуска чертежей, который эволюционировал от работы на кульмане до черчения в специализированных программах, не изменившись по своей сути. BIM активно внедряется во всем мире, в том числе в России. Однако инфраструктурные, в частности железнодорожные, компании примерно на 2 года отстают по темпам внедрения BIM от организаций, работающих в сфере гражданского и промышленного строительства. Так, в 2013 г. в Великобритании BIM использовали 69 % проектировщиков и строителей коммерческой недвижимости и всего 33 % проектировщиков и строителей инфраструктурных объектов, в США этот разрыв еще больше — 66 против 14 %. При этом за последние 5 лет число компаний, использующих BIM во всех областях проектирования и строительства, увеличилось более чем в 3 раза. Можно ожидать, что изменения, уже очевидные в гражданском и промышленном строительстве, скоро произойдут и в области инфраструктуры — в частности, в железнодорожной отрасли.
В ряде стран использование BIM стало обязательным, необходимость его применения была закреплена на законодательном уровне. Как следствие, появились десятки крупных инфраструктурных проектов, успешно реализованных с применением технологии BIM.
COWI: опыт применения BIM на железных дорогах Норвегии Компания COWI со штаб-квартирой в Дании представлена во многих странах мира и входит в число лидеров рынка проектирования инфраструктуры Норвегии. Помимо железных дорог, компания проектирует крупные мосты и транспортные развязки. У COWI есть офисы в Санкт-Петербурге и Ярославле, которые участвовали в реализации масштабных проектов строительства автомобильных дорог, мостов и тоннелей в России. Для всех крупных проектов, связанных с проектированием железных дорог, компания использует информационное моделирование. Переломный момент в области использования BIM в Норвегии наступил в 2007 г., когда технология получила принципиальную поддержку на государственном уровне, а уже в 2010 г. был принят государственный стандарт, предписывающий работу над строительными проектами по технологии BIM. В 2013 г. с участием СOWI было разработано руководство по применению информационного моделирования в железнодорожной отрасли. Оно описывает принципы совместной работы, устанавливает, какие данные необходимы для работы с каждым проектом и как этими данными обмениваться с коллегами в ходе проекта, какими должны быть результаты проекта. Введение cтандарта BIM и создание методики применения этой технологии значительно ускорило реализацию инфраструктурных проектов в Норвегии.
56 ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2014, № 9
Проектирование инфраструктуры
Проект нового железнодорожного тоннеля Один из проектов, выполненных COWI на основе технологии BIM, — тоннель из Осло на юг страны, необходимый для сокращения пути следования высокоскоростных поездов. Первым этапом работы над этим проектом стало создание модели взаимодействия внутри компании и с внешними партнерами, в частности с Jernbaneverket — оператором инфраструктуры железных дорог Норвегии. Второй этап — это проектирование. Здесь в единой трехмерной BIM-модели были объединены проекты различных отделов — изыскателей, инженеров, конструкторов и т. д. В качестве программных инструментов были использованы Autodesk Revit, AutoCAD Civil 3D и некоторые другие специфические инфраструктурные продукты, поддерживающие технологию BIM. На основе информационной модели была выпущена и предоставлена заказчику рабочая документация. Также полученная BIMмодель использовалась в демонстрационных целях при взаимодействии с заказчиком. Реконструкция железной дороги Другой проект, реализованный компанией COWI по технологии BIМ, предусматривал реконструкцию железной дороги в пригороде Осло (рис. 1). Это — самая старая железная дорога в Норвегии, построенная в 1854 г. Перед компанией стояла задача реконструировать двухпутный участок длиной 20 км и однопутный длиной 6 км, включая замену верхнего строения пути, строительство контактной сети, пяти новых мостов, укладку 37 стрелочных переводов и многое другое. Также от СOWI требовалось составить точный план-график строительных работ.
Рис. 1. Визуализация проекта реконструкции железной дороги в пригороде Осло
Из-за отсутствия у заказчика документации по проекту потребовалось собрать всю имеющуюся информацию о текущем состоянии объекта и самостоятельно провести более детальные изыскания на всем протяжении линии — мобильное сканирование и топографическую съемку. Следующим шагом стало моделирование существующей инфраструктуры. На основе трехмерной модели были проверены потенциальные коллизии с другими инфраструктурными системами. Эти проверки на коллизии позволили аргументировать различные проектные решения перед заказчиком. Новые элементы создавались в пакетах AutoCAD Civil 3D и Novapoint (норвежская разработка). Проверка систем на коллизии проводилась в Autodesk Navisworks. Еще одна проблема проекта, с которой помог справиться Autodesk Navisworks, — это координация стройки на густонаселенной городской территории. Программа позволяет на основе BIM-модели создать точный график ведения строительных работ, учитывающий расписание работы важных городских инфраструктурных объектов.
Реконструкция железнодорожного тоннеля в Осло Реконструируемый тоннель соединяет западную и восточную части Осло и является крайне важным для инфраструктуры города. Перед СOWI стояла задача спроектировать системы вентиляции и новой основной линии подачи воды для пожаротушения в действующем тоннеле, новый фундамент и подземные сооружения, спланировать и скоординировать будущие строительные работы в рамках BIM. Кроме расположения объекта, его высокой загруженности, к усложняющим факторам можно отнести отсутствие цифровой документации по существующей тоннельной инфраструктуре. Для сбора информации по тоннелю был запущен поезд со сканирующим оборудованием, который cобрал данные по всей поверхности железнодорожного пути и тоннеля. Отдельные сложные участки исследовали дополнительно. В результате на основе данных сканирования, модели данных триангуляционной нерегулярной сети, построенной в
ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2014, № 9 57
Проектирование инфраструктуры
Рис. 2. Визуализация проекта реконструкции тоннеля в Осло
объединены автомагистраль, автодорога местного значения и железнодорожный участок. Трудности проекта заключались в необходимости смоделировать весь этот комплекс с огромным объемом данных, совместной работе с несколькими организациями, в том числе с другими консультационными группами, каждая из которых предлагала свое проектное решение для каждого участка дороги. Один из субподрядчиков — крупная проектная организация непосредственно в ходе реализации проекта переходила на технологию BIM. BIM-технология проявила себя как оптимальное решение для совместной работы в таком комплексном проекте. Она позволила аргументированно принимать проектные решения, выбирать лучший вариант, избегая непродуктивной конкуренции между проектными группами.
BIM в России Рис. 3. Визуализация проекта строительства автомобильной и железной дороги
AutoCAD и AutoCAD Сivil 3D, трехмерных объектов существующей инфраструктуры, построенных на основе двухмерных чертежей, существующей ситуационной модели была создана трехмерная информационная модель имеющегося тоннеля. Затем эту модель объединили с моделью будущего реконструированного железнодорожного пути, построенной в AutoCAD Сivil 3D. Таким образом, специалисты COWI получили единую информационную модель (рис. 2), содержащую данные текущего и будущего проекта. Для выявления коллизии и создания визуализаций был использован пакет Autodesk Navisworks; обмен данными с другими консультантами и заказчиком проводился с помощью пакета Buzzaw.
Железная и автомобильная дорога в одном проекте На основе технологии BIM компания COWI выполнила также единый проект строительства двухпутного железнодорожного участка длиной 5 км, четырехрядного автомобильного шоссе длиной 10 км, 650‑метрового тоннеля с двусторонним движением и местной автомобильной дороги длиной 11 км (рис. 3). На COWI в данном случае была возложена задача организовать совместную работу разных проектных компаний, занимающихся этими объектами, скоординировать ее с общественной администрацией автомобильных дорог Норвегии и Jernbaneverket. В рамках единой информационной модели были
В России готовится переход на использование BIM во всех проектах с государственным финансированием. В марте 2014 г. на заседании президиума Совета по модернизации экономики и инновационному развитию при Президенте РФ принято решение до 10 сентября 2014 г. разработать и утвердить план поэтапного внедрения технологий информационного моделирования в сфере промышленного и гражданского строительства, включающий возможность проведения экспертизы проектной документации, подготовленной с использованием таких технологий. В Мосгосэкспертизе выполняется пилотный проект по отработке применения технологии BIM. По материалам компаний Autodesk (www.autodesk.ru) и COWI (www.cowi.ru).
58 ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2014, № 9