数字孪生升级改造智能交通，提升交通安全和货物运输

提高大明尼苏达地区的交通便利性

169号公路是一条从北到南贯穿明尼苏达州的交通要道，长度接近360英里，穿过明尼阿波利斯市。明尼苏达州交通部需要将169号公路的三英里长路段改造成高速公路系统。该路段从密西西比河起一直延伸到埃尔克河市的197号大道，需要进行安全升级，以减少交通繁忙路段的交通事故。169号公路是埃尔克河市开创先河的工程项目，包括将四个交通路口改造为立交桥，以及改建169/10号公路立交桥的入口，旨在提升总体基础设施，改善车辆和行人的交通。此外，169号公路上横跨10号公路的北行桥将被更换。所有地下基础设施和公用设施都将进行升级改造，连接当地道路的人行道也将增加。该项目预计将在2024年竣工。

明尼苏达州交通部与工程公司WSB签订合同，委托后者提供169号公路扩建的最终设计。该项目由明尼苏达州商业廊道计划专门拨款，施工预算不能超过1.3亿美元的标明最高保证总价(GMP)。WSB首席运营官JonChiglo表示：“不能超过GMP限额，这给项目带来了特别的挑战，我们的设计必须因此保持迭代性和灵活性，并且需要提供实时工程量。”

克服多个项目挑战

WSB必须按照施工管理者/总承包商的交付方式交付该项目，明尼苏达州交通部在设计期间派驻一名施工经理，提供有关施工过程的意见。通过在整个设计阶段增加施工审核环节，可以消除可能导致延误或意外费用的误差。此外，WSB寻求在复杂土方计算的169号公路扩建项目中，改进其创建和应用道路、桥梁、排水和公用设施元素的三维模型流程，他们还希望向明尼苏达州交通部进行首个无纸化项目交付，以推动可持续发展并降低成本。

为了克服这些挑战，WSB寻求采用强大的数字孪生技术和协同式工作流，以满足协作、预算和工程等方面要求，并提升其三维建模能力。他们知道通过采用数字孪生技术和三维建模应用程序，能够创建互连数据环境，实现无缝、实时的更新。

利用数字化工作流，提高精确度

WSB在考虑了多个选项之后，选择与Bentley合作，为这个复杂的项目找到了合适的解决方案。Chiglo表示：“我们与Bentley合作开发三维元素的工作空间、标准和模板，使用碰撞检测软件作为我们每个阶段的设计和最终配置的检查工具，以检查我们的计划是否存在冲突。”

为了向明尼苏达州交通部和施工管理者/总承包商提供基于最新信息的协作，WSB使用Bentley基于网页的集成平台，每周与这两个利益相关方一起审查道路项目的最新三维设计迭代。在数字孪生模型中修改设计元素可确保不忽略任何组件；在建模软件中进行碰撞检测和测量检查则减少了施工错误，消除了返工。WSB将三维模型与施工管理者/总承包商的施工时间表相结合，在SYNCHRO中创建了四维模型，以展示施工期间的挖掘、道路工程和基础设施装配。他们共同确定了时间表中的空缺和重叠，并确定了被忽视的任务，避免额外增加成本或危害现场工人的安全。

WSB需要的土木工程设计应用程序不仅要对土方工程的横截面进行建模，还需要能准确量化复杂区域的土方工程量，例如桥墩和挡土墙附近材料相交的桥梁近旁区域的土方工程量。因此，他们使用了OpenRoadsDesigner的三维建模技术来计算和验证土方工程量。为了确保项目不超出预算，WSB要求施工管理者/总承包商根据建模软件提供的工程量输出来评估所有设计变更。通过在每个设计迭代中将所有工程量无缝传输给施工管理者/总承包商，项目得以按计划完成。

利用数字化协调信息输入，节约成本和时间

目前为止，WSB借助Bentley应用程序节省了超过1200万美元的成本，预计到2022年初，他们节省的金额将达到1500万至1800万美元。借助碰撞检测应用程序，WSB得以提前迁移58.7英里的公用设施，还提前了其他公用设施的迁移时间，以及两座立交桥的建造，节省了近50万美元。此外，CMGC还根据三维建模和工程量输出对土方工程成本进行成本估算，评估了替代设计方案的成本。通过使用该软件的“版本比较”功能，在土方工程平衡、桥梁和挡土墙上节省了超过480万美元。

如果没有使用Bentley基于网络的应用程序作为与明尼苏达州交通部和施工管理者/总承包商开展协作的基础，可视化审核将进展缓慢且难以进行。ProjectWise易于访问的三维环境使得与明尼苏达州交通部路权团队的合作比过去效率更高。Chiglo表示：“Bentley帮助项目团队和所有项目利益相关方实现了更顺畅的合作和协作。我们利用这些工具在我们的内部和外部会议上互相交流具有挑战性的设计限制，以确保这种合作和共享文化贯彻到我们的整个团队。”

通过在互连数据环境中创建从设计一直到施工的数字化工作流，实现了实时设计更新，从而让道路扩建项目进行得更安全和高效。通过Bentley的开放式建模解决方案进行设计变更，WSB在设计过程中节省了时间和成本，而且满足了交付期限要求。WSB利用无人机拍摄的图像创建道路实际情况的实景模型，缩短了设计工期，从而能够比预期更早地向明尼苏达州交通部提供施工限制信息。此外，通过利用四维模型识别潜在的施工冲突，WSB能够找到具有高成本效益的解决方案，并比预期的时间提前三个月执行。

创建用于未来资产管理的数字孪生模型

WSB利用Bentley技术将设计数据与日程安排、成本估算和工程检查结合起来，简化了项目的交付。数字孪生模型的创建消除了纸质审核工作，加快了他们的设计进度。这也是WSB首次向客户交付无纸化的道路施工计划。

设计模型转换成了施工和资产管理模型，并且将在整个施工和运营过程中使用数字孪生模型。明尼苏达州交通部将在其企业资产管理系统中使用这些模型，以在资产全生命周期中为资产运营提供支持。通过将设计模型与资产管理系统相结合，可以为运营人员提供可靠的信息，简化了维护和管理工作。

施工定于2022年春季开始，并于2024年完工。完工后，扩建的道路和新建基础设施将支持货物运输，使当地经济从中受益。此外，新建的高速公路将增加交通容量，消除瓶颈，缓解交通拥堵，并提升驾驶人员的安全。

（Bentley）

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