BIM in der Planungsphase
Die Deutsche Bahn setzt 3D-Echtzeitvisualisierung in der Planungsphase im Rahmen von BIM ein.
Die treibende Kraft bei der Implementierung von BIMProzessen sind Zeit und Kosten. Projekte sollen besser und effizienter geplant, gebaut und bewirtschaftet werden, so die gängige Argumentation. Doch BIM soll auch bedeuten, dass mehr Transparenz bei der Planung erreicht wird. Die Öffentlichkeitsarbeit wird so noch besser unterstützt und Genehmigungsverfahren können gleichermaßen beschleunigt werden. Dass dabei Allgemeinverständlichkeit und die Darstellung technischer Details einander nicht ausschließen müssen, zeigt die Deutsche Bahn mit ihrem Produkt World- Insight. Die 3D-Visualisierungsengine wird seit 2013 eingesetzt und bildet heute bereits einen wichtigen Teil des BIM-Prozesses bei Planungen des Schienenverkehrs ab. Wie beispielsweise bei dem Homburger Damm, einem Projekt der Deutschen Bahn rund um den Frankfurter Hauptbahnhof. Auf einer Länge von ca. 2.500 Metern wird eine eingleisige Streckenführung um ein zusätzliches Streckengleis erweitert. Die vorbereitenden Arbeiten vor Ort begannen im Juni 2017.
Das 130 Millionen Euro umfassende Projekt ist Teil eines umfassenden Investitionsprogramms der Bahn. Der Oberbürgermeister der Stadt Frankfurt, Peter Feldmann, erklärte, dass die Metropolregion Frankfurt-Rhein/Main bis 2030 einen Bevölkerungszuwachs von 300.000 Bürgern erwartet. Prof. Dr. Dirk Rompf, Vorstand Netzplanung und Großprojekte der DB Netz AG, wies beim öffentlichen Startschuss des Projektes im Juni auf die Bedeutung des Vorhabens hin: „Der zweigleisige Ausbau des Homburger Damms ist ein wichtiges Puzzleteil im Rahmen unseres Infrastrukturentwicklungsprogramms Frankfurt RheinMainplus, weil er die Voraussetzungen für die Neuordnung der Gleisbelegungen im Frankfurter Hauptbahnhof schafft“. 2021 soll die neue Strecke in Betrieb gehen.
Das Projekt ist mit eines der ersten der DB, bei denen BIM als neue Arbeitsmethode des Planens und Bauens angewandt wird. Die Strategie der DB sieht die Einführung von BIM bis spätestens Ende 2020 in drei Stufen vor. Bis Ende 2020 werden alle neuen standardisierbaren sowie komplexen Projekte mit BIM durchgeführt. Die DB Systel GmbH fungiert dabei als IT-technischer Dienstleister für die projektführenden Konzernunternehmen DB Station&Service, DB Netz und DB Engineering & Consulting und stellt die notwendige IT-Plattform zur Verfügung.
Auf dieser IT-Umgebung läuft auch WorldInsight. WorldInsight wird im BIM-Pilotprojekt Homburger Damm in der Bestandsmodellierung und Visualisierung eingesetzt. Das Programm ermöglicht neben der Visualisierung auch die Echtzeitnavigation innerhalb des 3D-Modells. Es bettet die Abbildung des Gesamtmodells in die umgebende Landschaft ein und sorgt so für ein realistisches Umgebungsbild in 3D. „Die Visualisierung unterstützt demnach Variantenentscheidungen und Beteiligung von Trägern öffentlicher Belange oder der Öffentlichkeit. So können auch Laien virtuelle Echtzeitbegehungen durchführen und dabei zum Beispiel feststellen, wie die neue Trasse beim Blick aus dem eigenen Fenster des Wohngebäudes aussieht“, beschreibt Stephan Wrede, Portfoliomanager bei DB Systel.
Diese digitale Präsentation ist Teil der Digitalisierungsstrategie der Deutschen Bahn. BIM soll demnach bereits bei der ersten Idee zu Infrastrukturprojekten berücksichtigt werden, also vom Anfang der Planungsphase und dementsprechend bei allen Genehmigungen und Beteiligungsverfahren. Schon Ende 2017 sollen rund 190 BIM-Projekte in Ausführung sein. Die DB Netz AG will bis Ende 2018 BIM über alle Gewerke und Leistungsphasen erproben. Die Gesamtstrategie der Deutschen Bahn sieht die Einführung von BIM bis spätestens Ende 2020 vor.
WorldInsight nimmt innerhalb dieser Strategie auch eine ingenieurtechnische Rolle ein. In dem Tool können nicht nur Strecken, Flächen und Volumen gemessen werden. Außerdem hat die Deutsche Bahn beim Homburger Damm mit WorldInsight eine anspruchsvolle Bauablaufplanung durchgeführt. Im laufenden Betrieb soll etwa ein Kreuzungsbauwerk mit Rampen sowie eine Eisenbahnüberführung errichtet werden, was Gleis- und Weichenumbauten notwendig macht. Zudem wird die benötigte zusätzliche Leit- und Sicherungstechnik in einem neuen Modulgebäude untergebracht. Hier muss genau geplant und vorab alle Risiken erkannt werden. Die Modellierung macht es möglich, potenzielle Probleme und Konflikte auf der Baustelle bereits vor Baubeginn anschaulich darzustellen oder überhaupt erst zu bemerken.
iTWO ist ein Werkzeug zur Kostenplanung und LV-Erstellung. Im Zuge des BIM-Ansatzes werden dabei die geometrische 3D-Planung mit der Termin- und Kostenplanung verbunden. Dadurch sollen auch Termin- oder Kostenabweichungen frühzeitig erkannt und Lösungen entwickelt werden. WorldInsight wiederum verwendet keine Sachdaten, sondern reine Geometrie- und Geodaten. Dazu gibt es Integrationstools, um Daten aus den verschiedenen Quellsystemen zu übernehmen, beispielsweise CAD-Plandaten aus Architekturprogrammen, Vektordaten aus der Trassierungssoftware und 3D-Geländemodelle aus einem GIS oder digitale Fotografien für die Texturen der Oberflächen. Über die Georeferenzierung der Daten (Koordinaten) werden die Daten einfach verknüpft. „Die Einbindung der CAD- und GIS-Daten erfolgt weitestgehend vollautomatisch und damit sehr effizient“, weiß Wrede.
Die Besonderheit dabei ist, dass WorldInsight aus den komplexen CAD-Daten vereinfachte 3D-Oberflächenkörper formt, auch wenn diese streng geometrisch keine geschlossenen Formen abbilden. Dadurch ist auch ein erster Schritt im Sinne der BIM-Modellierung getan, denn die 3D-Körper können nicht nur weiter in Drittsystemen wie etwa RIB iTwo verwendet werden, in WorldInsight sind so bereits erste ingenieurtechnische Berechnungen etwa des Volumens auf Knopfdruck möglich.
Derzeit sammelt DB Systel bei BIM-Pilotprojekten wie dem Großprojekt Stuttgart-Ulm, dem Umbau des Münchner Hauptbahnhofs, dem Großprojekt Karlsruhe-Basel und anderen Planungsverfahren, weitere Erfahrungen mit WorldInsight und der BIM-Methode. Das Programm kommt auch außerhalb von DB-Projekten zum Einsatz, beispielsweise bei einem Projekt zur Stadtmodellierung in Oldenburg, einem Wasserhafen in Dubai oder einer Metrostation in Amsterdam.