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虚拟环境在施工前阐明了真实的设计问题
在基础设施项目中，一切都很大:预算、进度、范围，以及最重要的风险。在挪威卑尔根附近设计一条新的铁路隧道时，建筑、工程和设计咨询公司Norconsult将先进技术应用于一个关键但繁琐的设计要求——铁路信号系统，从而降低了一个巨大的风险。为了防止由于标识和信号不足而造成的昂贵的施工延误，Norconsult在基础设施设计中使用了3D建模和VR游戏化，以帮助预测潜在的设计问题。它所创造的互动游戏环境为简化设计评估、验证、优化和批准设置了新标准。
大公司培养创业精神
Norconsult成立于1929年，是挪威最大的多学科技术咨询公司。该公司将其专业知识应用于机场、公共活动场所、油田、高速公路、医院、大坝、桥梁、铁路和隧道的设计和施工，仅举其广泛投资组合中的2万个项目中的几个例子。
Norconsult总部位于挪威首都奥斯陆附近的山德维卡，在全球88个办事处拥有近3300名员工。尽管庞大的规模是一种资产，但它也可能是一种劣势:组织越大，发展越慢。为了引导一家规模小得多、灵活得多的公司的精神，Norconsult建立了一个名为“流血边缘”的内部团队。“我们有30到40名最具创新精神的员工，他们推动技术的发展，使我们的工作实践更有效，并为客户提供更好的产品，”Bleeding Edge成员Thomas Angeltveit解释说，他是一名土木工程师和BIM协调员，在Norconsult蓬勃发展的交通实践中推广3D建模和技术的使用。“我们一直在使用最新的技术，努力成为最好的顾问。”
疏通一条重要的经济大动脉
挪威铁路位于奥斯陆和卑尔根之间，被称为卑尔根线，蜿蜒500公里(约310英里)，穿过令人惊叹的北欧地形。但它不仅是欧洲风景最优美的铁路线之一;因为它连接了挪威最大的两个城市，在经济上也是至关重要的。列车快速、轻松、安全地穿越这条道路至关重要。
这条线路的最后一段位于阿纳和卑尔根之间，穿过乌尔利肯隧道，这条隧道位于乌尔利肯山下，长7.8公里(4.8英里)。这条隧道建于1964年，是北欧最繁忙的单轨隧道，多年来一直是交通的主要瓶颈。Angeltveit解释说，“现有隧道的容量不足以驱动足够多的火车”来满足客运和货运的需求。2010年，Norconsult开始与挪威国有铁路局Bane NOR合作，在乌尔里肯隧道的基础上修建第二条隧道，将隧道容量提高一倍。
该项目计划于2022年完工，对建筑商提出了重大挑战，他们必须在不干扰当前铁路交通的情况下，在乌尔利肯山开挖一条新隧道，同时升级现有隧道和相关火车站。
铁路安全第一
为了在不破坏旧隧道或铁路服务的情况下建造新的乌尔利肯隧道，贝恩NOR需要使用1800吨的隧道掘进机(TBM)，需要18个月的时间来挖掘乌尔利肯山所在的坚硬岩石。这是第一次在挪威使用TBM掘进铁路隧道，在那里常规爆破是常态。要挖掘乌利肯山所在的坚硬岩石，需要18个月的时间。
像这样的大型基础设施项目不仅面临技术挑战;还有行政方面的障碍。在铁路项目中，最大的障碍之一是获得监管机构对标志和信号系统的批准，这对铁路安全至关重要。“在铁路项目中，最难获得批准的是信号系统，”Angeltveit说。“那是因为它是铁路的核心。它控制着一切。如果火车司机看不到信号——开得太远或不停车——整个铁路系统就会停运。”
玩弄体制
为了解决乌尔里肯隧道项目复杂的设计和施工挑战，Norconsult使用建筑信息模型(BIM)帮助公司更有效地协调跨学科。“BIM是我们项目成功的关键因素，因为我们现在开发新技术非常快，”Angeltveit说。隧道项目和车站升级的BIM模型是使用AutoCAD，公民3 d,Revit，连同Navisworks与施工团队合作。
解决围绕信号系统的管理挑战需要一种不同的方法。之所以很难获得必要的批准，是因为信号通常在列车运营商测试之前几年就已经安装好了。因此，错误是很常见的。Angeltveit想知道:如果列车运营商可以更早地测试信号，是否会更容易获得批准?
为了找到答案，他想出了一个想法，将BIM模型与虚拟现实结合起来，创建一个游戏环境，允许火车操作员在未来的轨道建造之前“驾驶”。Angeltveit解释道:“我们拥有所有学科的模型——我们交给承包商的相同模型——并将它们放入游戏引擎中。该团队用动画制作3D模型3 ds Max然后用激光扫描现实世界的数据来增强它们，比如火车驾驶舱的布局，使用回顾．
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一款身临其境的VR游戏允许火车操作员在一个模拟驾驶舱中“驾驶”通过新的乌尔里肯隧道，这个驾驶舱是用3D激光扫描实际列车创建的。
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用户在赛道上驾驶，使用轨道床上的仪表标记来判断他们与最近信号的距离，并在他们玩游戏时标记信号的问题。
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列车运营商建议将一些信号移到隧道内，以提高能见度，通过在施工前进行更改，节省了可观的成本。
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虚拟环境还显示隧道中的固定装置和设备，以运行紧急模拟，并支持操作和维护培训。
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“无人机模式”可以鸟瞰乌尔里肯隧道入口升级后的阿纳站。
图片由Norconsult AS/Bane NOR/Baezeni提供
沉浸在潜力中
在游戏体验中，火车操作员在土木工程师的监督下在虚拟的火车轨道上驾驶，土木工程师用他们的表现来评估标志和信号的位置。Angeltveit解释说，虚拟环境“就像你身临其境一样，当你试图为尚未建成的东西获得批准时，这是一个巨大的好处。”通过迭代设计过程，工程师们改进和优化了信号系统。“与火车司机一起工作让我们更好地了解他们的思维过程，”他继续说。“我们能够从他们驾驶真火车的经验中受益。”
贝恩NOR还从游戏中获得了额外的好处，作为紧急救援人员的视觉辅助。通过在“无人机模式”下玩这个游戏——从无人驾驶飞行器的角度导航项目——人员可以熟悉疏散路线或模拟紧急情况。类似的沉浸式环境可以帮助项目团队预见运营和维护需求，帮助他们设计针对最终用户优化的建筑和基础设施。安格尔特维特说:“这里有很多值得探索的机会。
一条比以前更好更安全的隧道
隧道的建设朝着2022年完工日期推进，在2017年8月TBM完成乌尔利肯山的掘进时达到了一个里程碑。当新的双轨铁路建成后，更多的列车将能够在阿纳和卑尔根之间以更快的速度和更频繁的间隔运输更多的人和货物。
与此同时，BIM、VR和游戏的结合已经为Norconsult带来了成果，他们的努力在Autodesk的基础设施类别中获得了第三名2017年AEC卓越奖竞争。Angeltveit表示，VR游戏体验带来的好处包括简化了监管审查流程，缩短了标准审批时间;更强的利益相关者购买，因为游戏甚至帮助非技术用户可视化项目计划;而且，最终降低了成本，因为错误可以在施工前减轻，而不是在施工后纠正。
也许最强大的好处是隧道本身，多亏了这款游戏，在施工人员离开后很长一段时间内，隧道仍能以最佳性能运行。安格尔特维特说:“最终，我们可以提供一个比以往任何时候都更好、更安全的隧道和车站。”
预示着未来基础设施设计的改变
基于乌尔里肯隧道的初步成功，Norconsult已将VR游戏化作为其所有铁路项目的标准操作程序，以支持信号设计和审批。该公司还在探索其他用例。例如，在一个城市轻轨项目中，Norconsult正在使用VR游戏体验来获取有轨电车司机的反馈，以优化自行车和应急车辆的车道设计。与此同时，客户正在使用沉浸式环境向高级管理人员和社区利益相关者进行演示，在VR可视化的帮助下，他们的关键支持和购买正在更容易和热情地获得。
从长远来看，VR游戏化将有助于引领一个主动设计而非被动设计的新时代。Angeltveit总结道:“对我们来说，这是一个游戏规则改变者。“用我们的BIM模型提供交互式虚拟现实体验，真正打破了传统保守行业的现状。”
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