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Norconsult

Inovadores de infraestruturas utilizam jogos de realidade virtual para otimizar projeto de túnel escandinavo

O futuro da construção

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Fotos cortesia da LimbForge

Ambientes virtuais iluminam os problemas reais do projeto antes da construção

Nos projetos de infraestruturas, tudo é grande: o orçamento, o prazo, o âmbito e, acima de tudo, o risco. Quando foi concebido um novo túnel ferroviário perto de Bergen na Noruega, a arquitetura, engenharia e consultoria de projeto da Norconsult reduziram um risco grande ao aplicar tecnologias avançadas a um requisito de projeto fundamental mas também complexo: o sistema de sinalização ferroviária. Para evitar atrasos dispendiosos na construção devido a uma sinalização inadequada, a Norconsult utilizou modelagem 3D e gamificação VR na projeção das infraestruturas para ajudar a antecipar potenciais problemas de projeção. O ambiente de jogo interativo criado definiu um novo padrão para a otimização a avaliação, validação e simplificações de projetos.

Uma empresa de grandes dimensões cultiva o espírito de uma startup

Fundada em 1929, a Norconsult é a maior consultoria técnica multidisciplinar na Noruega. A empresa aplica o seu know-how ao design e à construção de aeroportos, arenas para eventos públicos, campos petrolíferos, autoestradas, hospitais, barragens, pontes, linhas férreas e túneis, entre os 20.000 projetos no seu extenso portfólio.

Com base em Sandvika, perto da capital da Noruega, Oslo, a Norconsult conta com perto de 3.300 colaboradores em 88 escritórios no mundo. Apesar de a sua grande dimensão ser uma vantagem, pode igualmente ser uma desvantagem: quanto maior uma organização, mais devagar se move. Para cultivar o espírito de uma firma mais pequena e ágil, a Norconsult estabeleceu uma equipa interna denominada "Bleeding Edge". "Somos compostos por 30 a 40 dos funcionários mais inovadores que aplicam o desenvolvimento de tecnologias para tornar as nossas práticas de trabalho mais eficientes e oferecer aos nossos clientes um melhor produto", explica Thomas Angeltveit, membro da Bleeding Edge e engenheiro civil e coordenador de BIM que evangeliza a utilização da modelagem e de tecnologias 3D dentro da importante área de transportes da Norconsult. "Estamos a tentar ser a melhor consultoria que conseguimos ser ao aplicar sempre as tecnologias mais recentes."

Thomas Angeltveit, coordenador BIM na equipa ferroviária em Norconsult, tem trabalhado no projeto do Túnel de Ulriken desde 2015. Cortesia de Norconsult AS.

Descongestionar uma artéria económica fundamental

Conhecida como Bergensbanen, ou Linha de Bergen, a linha férrea norueguesa entre Oslo e Bergen percorre 500 quilómetros através de uma estonteante paisagem nórdica. Mas não é apenas uma das linhas férreas mais panorâmicas da Europa; como liga as duas maiores cidades da Noruega, possui enorme importância económica. É fundamental que os comboios percorram a linha de forma rápida, fácil e segura.

O último troço, entre Arna e Bergen, passa através do Túnel de Ulriken, com um extensão de 7,8 quilómetros debaixo do Monte Ulriken. Construído em 1964, é o túnel de faixa única com maior tráfego no Norte da Europa, mas há anos que é também o maior obstáculo ao trânsito. "A capacidade do túnel existente não é suficiente para permitir a passagem de comboios suficientes" para satisfazer as necessidades dos passageiros e de transporte de mercadorias, explica Angeltveit. Em 2010, a Norconsult começou a trabalhar com a autoridade ferroviária estatal norueguesa, Bane NOR, num projeto para duplicar a capacidade através da construção de um segundo Túnel de Ulriken paralelo ao primeiro.

Programado para ser concluído em 2022, o projeto apresenta desafios significantes para os construtores, que devem perfurar um novo túnel através do Monte Ulriken, ampliando em simultâneo o túnel existente e as estações ferroviárias associadas—tudo sem interromper o tráfego ferroviário atual.

Renderização da Estação de Bergen, o término da Linha de Bergen. Cortesia da Norconsult AS/Bane NOR/Baezeni.

A segurança é a prioridade da linha ferroviária

Para criar um novo Túnel de Ulriken sem interromper o anterior nem o serviço ferroviário, a Bane NOR teria de utilizar uma perfuradora de túneis de 1.800 toneladas. É a primeira vez que uma máquina deste tipo seria utilizada para perfurar um túnel ferroviário na Noruega, onde por norma se recorre ao dinamite. Seriam necessários 18 meses para escavar a rocha dura em que assenta o Monte Ulriken.

Um projeto de infraestruturas de grandes dimensões como este não enfrenta apenas desafios técnicos; existem também obstáculos administrativos. Nos projetos ferroviários, um dos obstáculos mais importantes é a obtenção de aprovação regulatória do sistema de sinalização, sendo imprescindíveis para a segurança ferroviária. "Nos projetos ferroviários, a aprovação mais difícil de obter é para o sistema de sinalização," refere Angeltveit. “Isto é porque constitui o coração da linha ferroviária. Tudo de pende da sinalização. Se um maquinista comboios não vir um sinal e avançar em demasia longe ou não parar, irá parar todo o sistema ferroviário."

A perfuradora de túneis irrompe do Monte Ulriken em Bergen no dia 29 de agosto de 2017. Cortesia da Warren Eversley/Bane NOR/Norconsult AS.

Gamificar o sistema

Para lidar com o design complexo e com os desafios da construção do projeto do Túnel de Ulriken, a Norconsult recorreu à tecnologia BIM (Modelagem de Informações de Construção) para otimizar a coordenação entre as diferentes disciplinas. "A tecnologia BIM é um fator principal de sucesso nos nossos projetos, uma vez que estamos a desenvolver tecnologias a um ritmo cada vez mais acelerado," refere Angeltveit. Os modelos BIM para o projeto do túnel e as ampliações das estações foram criados em AutoCAD, Civil 3D e Revit, em conjunto com o Navisworks para colaborar com as equipas de construção.

Enfrentar os desafios administrativos em torno do sistema de sinalização requer uma abordagem diferente. O que torna as aprovações necessárias tão difíceis de obter, é o facto de os sinais serem normalmente instalados anos antes de os maquinistas poderem testá-los. Os erros são, portanto, comuns. Mas Angeltveit teve uma ideia: e se os maquinistas pudessem experimentar os sinais mais cedo, não seria mais fácil obter as aprovações?

Para descobrir, concebeu a ideia de juntar os modelos BIM com a realidade virtual para criar um ambiente de jogo que iria permitir aos maquinistas "conduzir" em linhas futuras antes de serem construídas. "Tínhamos modelos para todas as disciplinas—os mesmos modelos que entregámos aos empreiteiros—e colocámo-los num motor de jogo", explica Angeltveit. A equipa animou os modelos 3D com 3ds Max e aumentou-os com digitalizações a laser de dados recolhidos no mundo real, tais como o layout da cabine do comboio, utilizando o ReCap.

  • Um jogo de realidade virtual imersivo permite aos maquinistas "conduzirem" através do novo Túnel de Ulriken numa cabine simulada criada a partir de digitalizações a laser 3D de um comboio real.

  • Os utilizadores percorrem a rota, utilizando as marcas de metragem na subestrutura da via para avaliar a distância do sinal mais próximo e assinalar problemas com os sinais durante o jogo.

  • Os maquinistas recomendaram a deslocação de alguns dos sinais para o interior do túnel para uma maior visibilidade, poupando custos consideráveis graças às alterações feitas antes da construção.

  • O ambiente virtual também mostra acessórios e equipamento no túnel para executar simulacros de emergência e formação de suporte para operações e manutenção.

  • O "modo Drone" fornece uma vista de olho de pássaro da estação de Arna atualizada na entrada do Túnel de Ulriken.

Imagens cortesia da Norconsult AS/Bane NOR/Baezeni

Imersão nas potencialidades

Dentro da experiência de jogo, os maquinistas conduziram sobre carris num comboio virtual sob a supervisão de engenheiros civis, que analisaram o desempenho dos maquinistas para avaliar os sinais e a sinalização. O ambiente virtual transmite uma sensação totalmente realista, explica Angeltveit, "e isso é uma grande vantagem quando se tenta obter aprovação para algo ainda não está construído." Através de um processo de projeto interativo, os engenheiros aperfeiçoam e otimizam o sistema de sinalização. "Trabalhar com os maquinistas deu-nos uma melhor compreensão do processo de pensamento," continua. "Beneficiámos da sua experiência de condução de comboios reais."

A Bane NOR obteve benefícios adicionais do jogo como auxílio visual para as equipas de socorro. Ao jogar no "modo drone"—navegando no projeto da perspetiva de um veículo aéreo—as pessoas podem familiarizar-se com as vias de evacuação ou simular cenários de emergência. Ambientes imersivos semelhantes podem ajudar as equipas de projeto a prever necessidades operacionais e de manutenção, ajudando-os a projetar edifícios e infraestruturas otimizados para os utilizadores finais. "Existem aqui imensas oportunidades a explorar", refere Angeltveit.

Vídeo cortesia da Norconsult AS/Bane NOR/Baezeni (2:18 min.)

Um túnel melhor e mais seguro do que alguma vez antes

A construção do túnel progride para a data de conclusão de 2022, alcançando uma meta importante quando a perfuradora terminar a escavação através do Monte Ulriken em agosto de 2017. Quando a nova linha ferroviária de duas faixa estiver concluída, mais comboios poderão transportar mais pessoas e carga entre Arna e Bergen, a velocidades mais elevadas e a intervalos mais frequentes.

Entretanto, o casamento entre BIM, realidade virtual e gamificação já deu frutos para a Norconsult, cujos esforços garantiram à empresa o terceiro lugar na categoria de infraestruturas na competição 2017 AEC Excellence Awards da Autodesk (inglês). De acordo com Angeltveit, a experiência de jogo de realidade virtual proporcionou benefícios que incluem um processo de revisão regulatório otimizado que tirou anos ao tempo de aprovação habitual necessário; uma maior capacidade de convencer todas as partes envolvidas uma vez que o jogo ajudou até os utilizadores não técnicos a visualizar as plantas do projeto; e, por fim, custos reduzidos porque foi possível mitigar erros antes da construção em vez de serem corrigidos posteriormente.

Talvez a mais poderosa vantagem de tudo é o próprio túnel, que, graças ao jogo, poderá ser aproveitado ao máximo depois de as equipas de construção saírem. "No final, podemos ajudar a entregar um túnel e estações melhores e mais seguros de que alguma vez antes", refere Angeltveit.

Ampliação da Estação de Arna em construção, com um comboio a sair do túnel existente, e o novo túnel à esquerda. Cortesia da Ingvild Eikeland/Bane NOR/Norconsult AS.

Assinalar a mudança para o futuro dos projetos de infraestruturas

Com base no seu sucesso inicial com o Túnel de Ulriken, a Norconsult passou a recorrer à gamificação por realidade virtual como procedimento operativo padrão em todos os seus projetos ferroviários para auxiliar o design e a aprovação de sistemas de sinalização. A empresa também está a explorar outros casos de aplicação. Num projeto de metro urbano, por exemplo, a Norconsult está a utilizar uma experiência de jogo de realidade virtual para recolher feedback dos maquinistas para otimizar a projeção das faixas de circulação para bicicletas e veículos de emergência. Por sua vez, há clientes que utilizam os ambientes imersivos em apresentações à administração e aos responsáveis nas comunidades, cuja adesão, suporte e entusiasmo são agora mais fáceis de obter com a ajuda das visualizações de realidade virtual.

A longo prazo, é fácil ver como a gamificação por realidade virtual poderá criar uma nova era de um projeção proativa em vez de reativa. "Para nós, foi um fator totalmente decisivo", conclui Angeltveit. "Oferecer uma experiência de realidade virtual interativa com os nossos modelos BIM representa uma revolução radical numa indústria tradicionalmente conservadora."

Renderização VR de um esquema de sinalização na Linha de Bergen. Cortesia da Norconsult AS/Bane NOR/Baezeni.

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