奥克兰公共交通项目铺设下通向未来的数字化轨道

新冠疫情对世界各地的多个行业都造成了影响，公共交通行业无疑也受到了严峻的挑战。作为全球城市的支柱，公共交通行业随着各国因疫情的封锁而经历了前所未有的客流量骤降。不过，这种段间歇期也可加以利用，可加快基础设施修复，也可开展新计划，以为今后的恢复做好准备。

新西兰的奥克兰市在基础设施建设方面正大步向前。该市最大、人口最稠密的城区有150万人口。公共交通越来越受到通勤者的欢迎，2019年6月，奥克兰市的公共交通出行量达到1亿人次（上一次出现这个数字还是在20世纪50年代初，当时有轨电车正处于鼎盛时期），其中约20%是乘火车出行。预计到2033年，奥克兰人口将增长到200万（PDF文件，第9页）。

为满足未来公共交通的需求，奥克兰正在建设该市迄今为止最宏大的交通基础设施：城市轨道交通（City Rail Link）项目。这是一条全长3.45公里的双隧道地铁，将连接现有的城市铁路网，使其运力翻番，并连接更多区域，从而减少出行时间，缓解道路拥堵，为不堪重负的公交系统减轻压力。

百年大计

在上世纪20年代，奥克兰已有意修建地铁，但历经近百年，到2012年才开始正式动工。目前其正在建设两个新车站：阿尔伯特街的奥特亚（Aotea）站和卡兰加哈佩路的卡兰加哈佩（Karangahape）站，并计划对伊甸山站进行扩建，以便把西线与轨道交通和布里托马特（Britomart ）站连接起来，将这个终点站改造为双向直通站，以改善城市东部、西部和南部之间的交通，加快出行速度。

“这是新西兰史上最大、最复杂的基础设施项目”， Link Alliance的数字工程经理Daniel Jurgens说。“该项目参与人数众多、难度大、有自身独特的特点，它将改变新西兰的建筑设计、工程和施工行业，带来突破性的转变。”

该项目的主要隧道和车站的设计与施工由Link Alliance承接，这是一个由本地公司和国际公司组成的联盟，在交付大型基础设施项目方面拥有丰富的经验。该联盟包括法国建筑公司Vinci Construction Grands Projets S.A.、在新西兰设有办事处的法国岩土基础设施公司Soletanche Bachy、综合服务公司Downer、基础设施公司WSP、 AECOM（新西兰）公司、新西兰环境与工程咨询公司Tonkin + Taylor、城市轨道交通有限公司（City Rail Link Limited，CRLL）。

Link Alliance的 BIM（建筑信息模型）经理Brice Gaudin表示：“这是我第一次参与联盟的工作，但我相信，作为如此大型的项目，它的合同模式是正确的，因为它能促进协作，达到我从未见过的高度。我们都在共同致力于相同的目标、相同的要求，其中也需要大量的学习。”

由团队合作和数字化工作流程驱动

此地铁项目包括位于市中心地下42米深的隧道，这些隧道的走向与路面道路的直线、弧线相对应。要让列车有足够的空间来安全地穿过弯曲的隧道颇有挑战性，因此，设计团队在欧特克Dynamo中开发了用于复杂几何结构的计算设计脚本。

Link Alliance的数字工程主管Dean Burke说：“要准确地了解列车如何沿路线、沿隧道的曲线和斜坡运行，是相当复杂的。隧道内的结构和服务要可以移动和切换两侧，以适应列车的车辆限界。采用2D 绘图方式的话，我们只能留出更多空间来应对复杂的情况。但采用电脑设计、精确的3D 模型和空间协调方式，我们可得出更小的公差，从而得到更优的设计。”

原计划列车为6节车厢，载客量36,000人，后改为更长的9节车厢，高峰期载客量可达54,000人。由于采用电脑设计，计划改变时Burke 及其团队无需重新设计或手动修改，而是重新运行计算设计脚本，更新 3D 模型的参数，只需做较少的改动，就能得出符合新标准的新设计。

Link Alliance中负责隧道工程的数字工程经理 Cesare Caoduro 表示，通过设计这个项目，其团队探索出更有效的方法来运用电脑设计和衍生式设计，在设计方案有变时只需更新模型即可，省时省力。

Caoduro 说：“例如，根据承包商和设计的要求，采用衍生式设计来生成隧道掘进机的精确的设计模型。该模型将根据轨道的几何形状来优化管片衬砌元素，在各个步骤中都最大限度地降低偏离设计意图的误差。我们还在试行一些设计和施工目标，如岩石挖掘最大化，以及一种‘寻找形状’的算法，以根据地面上的限制条件来优化各种元素的空间位置。”

同时，BIM 360 Design软件也在助力本项目实现可持续目标，这是奥克兰地铁的一个核心目标。Jurgens 说：“我们将材料信息输入到3D 模型中，模型就能得出成本、数量和可持续性效果。”

连接数据，从可视化到虚拟现实

Link Alliance采用了数字化的工程设计来解决地铁建造中的许多挑战。例如，该联盟在本项目的许多方面应用了虚拟现实技术，从设计评审到现场安全培训等。这种做法把将来的现场工作情况可视化，既展现了设计的现实效果，又融合了施工安全，从而降低了成本。该团队还在开发一个驾驶模拟器，以帮助铁路运营商更好地了解这个新系统。

联盟依靠“点云”数据来捕获现场信息，并将地面激光雷达扫描和无人机测量信息相结合。测量人员每月在现场放飞无人机一次，以评估施工进度；这些信息直接链接到设计和可施工性模型中。“让数据在现场可用，这对实际施工人员非常重要，成为‘游戏改变者’；在这方面，用准确的现场信息来更新数字化模型至关重要。” Gaudin 说。

联盟正在开发临时工程设计模型和施工序列动画，以确认可施工性；在进行设计和施工的同时，资产管理信息也被集成到 BIM 中。

所有这些都在一个通用数据环境SharePoint中进行，这是微软基于云的协作平台。它成为各团队查找所需信息的中心枢纽，还具有他们所需的软件包的链接，包括欧特克Civil 3D、InfraWorks、Navisworks、ReCap和 Revit软件。

“我们还必须存储会议记录或有关设计的决策，”Gaudin说。“因此，这不仅涉及数据，还涉及沟通交流和其他共享方式。这是一个真正的整体管理问题。”

因新冠疫情采取限制措施时，所有团队都必须远程工作，在此情况下，这种通用数据环境被证明是特别有益的。Jurgens说：“在新冠疫情下，我们仍然会继续工作，远程工作对我们来说只是常态。但如果我们没有这种通用数据环境，项目就会止步不前了。”

通过有针对性的培训提高员工技能

此项目造价共44.2亿新西兰元（约合200.46亿人民币），将于2024年完工，工作人员近1200人。要招聘到足够多的具备必要技能和知识的员工是一项艰巨的任务，因此 Link Alliance设计了一个持续的培训计划，针对不同岗位职责进行有针对性的培训，如为建筑师培训数字化设计工具、为建筑和工程团队培训隧道挖掘方法等。此外，联盟也为外部的供应商和分包商提供了相应培训。

Burke说：“我们正在帮助提升每个项目员工的技能，尤其是在数字化领域，我觉得这不仅有利于这个项目，也会为本行业带来变革。我们不仅能满足此项目多方面的要求，还能满足未来项目的需求。”

除了提升技能，这个项目也在为新西兰建筑设计、工程和施工行业的数字化未来铺平道路。“我们正在为今后的其他项目打下数字化的基础，” Jurgens说。“一旦我们开始获得这些建筑环境的数字化形式的模型，这将是个开创性的突破。它将彻底改变我们做每件事的方式，这是数字化进程的第一步。”

“有了这个联盟，我们就可以团结在一起，真正地作为一个集体共享一个办公室，并处理所有相关方的实时信息，”他继续说道，“我们欢迎这样一种理念，作为临时保管知识的人，以3D 模型贯穿于各个阶段，从设计到资产管理等。这需要额外的尽职调查，使每个人都能放心地将 3D 数字化模型传递给供应链的下一环节——这是联盟在实现目标的过程中积累下来并可传承下去的宝贵财富。采用数字化的工作流程可在整个周期内都实现最佳结果，并最终为新西兰带来更大的利益。”