数字孪生助力桥梁施工现代化

WSP 正在与业界最具创新精神的交通运输客户合作，利用数字化项目交付和数字化运营开发项目的“数字孪生模型”。

州际大桥更换项目由俄勒冈州交通部与华盛顿州交通部及其他合作伙伴联合开展，WSP 在此项目中担任首席工程总顾问。影响 I-5 这座老化大桥更换工作的因素有许多，包括对多模式交通运输方案、环境影响和公平性的高度关注。WSP 主导的数字化交付流程是该项目、桥梁行业以及其他类似项目的里程碑，开创性地使用了借助 Bentley 工具开发的数字孪生模型。

Coleman 说道：“我们目前正面临着行业的转折点。过去，我们以纸质媒介为基础开展工作。现在，我们不得不重新调整我们的整个数字化思维。数字孪生模型可以在项目的全生命周期提供信息，从概念到设计，再到施工和整个运营阶段。监测运营和设施性能的实时数据 (IoT) 和传感器有助于分析这些基本的注意事项，能够模拟决策制定的潜在影响。”

新范式

与以前在桥梁设计和施工中应用纸笔设计的实践相比，数字孪生作为一个协同信息管理系统，可以将来自多个项目元素的数据纳入唯一数据库。使用 Bentley 的航空测绘和实景模型软件，WSP 将多种三维数据和模型集成在一起，一次显示多层数据。

负责 WSP 项目桥梁建筑信息建模工作的高级结构工程专家 Douglas J. Dunrud 表示，这种集成在确保项目按进度实施方面是不可或缺的，它可在流程早期揭示潜在的问题，例如与公共设施的冲突等。Dunrud 认为，通过探索这些数字化技术，WSP 将避免在其他基础设施大型项目上的失误。

Dunrud 解释说：“基本上，所有的一切都是相互关联的，我们有道路模型、交通模型、桥梁模型、公用事业模型和水模型，事实上，我们都在为单一模型或相互关联的不同模型做出贡献，这意味着我们正在消除发生重大冲突的可能性，这些冲突我们通常要在施工时才会发现，但现在我们可以在设计期间就发现。”

在 Dunrud 看来，与自己所在的行业相比，其他行业已经更快地从现代化技术中得到好处，例如制造业，很早就开始了从打印图纸向计算机建模的转变。他表示：“桥梁行业从未经历过这种变化。它基本还是 50 年前的样子，只是我们现在使用计算机辅助设计来绘制我们的计划。因此，我 15 年来的全部目标就是创建桥梁模型，然后利用它们进行施工。”

该项目也是 WSP USA 首次在北美为大型基础设施项目开发数字孪生解决方案的尝试。数字孪生技术代表了这家全球工程与设计公司的全新项目管理方法。Coleman 表示，这一创新恰逢 WSP 的许多客户面临人员短缺问题的时候，例如各州交通部，而且新冠疫情后，他们的内部人员可履行的职能也出现了缺口。在这种情况下，WSP 正在使用 Bentley 软件改善工作流，为客户节省时间，例如在新冠疫情期间使用虚拟桥梁检查技术来保持流程的正常推进。

Coleman 表示：“这些事情以前需要花几个月时间才能做到，而我们现在可以立即做到。”


敏锐的方法

在施工阶段，数字孪生模型可以继续向项目经理和施工负责人传达实时数据。在即将到来的创新工程中，WSP 计划使用物联网技术，安装传感器，以测量施工过程中的潜在振动。如果施工可能会对旧桥梁的基座等结构造成任何损坏，这些传感器就会向规划师发出警报。除其他用途外，这些传感器将继续向数字孪生模型传输数据，测量可能影响结构的地震活动。

除了这些实际的改进，IBR GEC 团队，也包括英国 Knight Architects，他们为俄勒冈州波特兰市和华盛顿州温哥华市创建标志性地标提供支持，同时也是利益相关方的骄傲。

Dunrud 表示：“总的来说，我们不仅仅要满足功能性需求，还希望为两座城市提供真正意义的美学。”


焦点人物：Tom Coleman

WSP USA 可视化与数据智能副总裁，将其职业生涯的重点放在基础设施的技术解决方案上

早在 25 年多前职业生涯开始时，Tom Coleman 就将目标锁定到了基础设施技术的未来。现在，作为 IBR 数字化交付的负责人，随着用于州际大桥设计的数字孪生模型的诞生，他正在见证数十年的工作终于结出硕果。

Coleman 表示：“事实上，我们通过数字孪生模型所做的一切都以我在整个职业生涯中参与和完成的工作为基础。”

Coleman 总是坚持以可视化为导向，渴望看到从设计到施工的整个项目过程。在成年早期，他为自己的职业生涯埋下了种子，先是设计家具，从事建筑工作，后来成为了城市和交通运输规划师。自 2005 年入职 WSP 以来，他参与的项目涉及了广泛的技术，从无人机到移动应用程序，再到现在的数字孪生技术。

多年来，他一直致力于提高基础设施项目的可视化质量和功能，经常突破现有可视化技术的极限。例如，在 2016 年，Coleman 领导了一项工作，在芝加哥市 500 多平方英里，用空中激光雷达数据创建一个三维模型。他使用了一种最初用于空中激光雷达数据对单个结构进行建模的软件工具，将其用于整个城市景观，链接城市现有数据门户的信息。该模型支持了当地几个项目的规划工作，包括芝加哥航空局规划开发奥黑尔机场和芝加哥环路之间的优质快速铁路服务，以支持芝加哥河创意实验室项目。

但该模型无法轻松获取实时数据，以反映正在开展的基础设施项目和开发的日常状况与进展。现在有了数字孪生模型，就可以并发呈现项目数据。

Coleman 表示：“长期以来，我一直专注于如何将可视化与数据联系起来，而 IBR 是我遇到的第一个可以这样做的机会，这是我职业生涯的巅峰，因为五年前、十年前，我也说过这些，但当时还没有办法做到。”

归根结底，Coleman 对数字化推进基础设施的热情是为了提高效率，使工程师能够更快速地应对社会的物流挑战，让世界各地的人们在行走时更安全。在他看来，规划和工程专业都以服务为导向。自职业生涯的早期以来，这一直是他的工作重点。在 90 年代初期，他曾在尼泊尔担任“和平队城市发展”志愿者，为尼泊尔基础设施项目提供援助。

他说道：“我们的职责是改善自己及周边社区的生活。这就是我们的愿望。”

本文作者：Bentley 软件公司公路行业营销总监Meg Davis