L'infrastructure ferroviaire représente l'un des systèmes les plus critiques et les plus complexes de tout environnement urbain. À mesure que les villes s'étendent et que les demandes de mobilité augmentent, les réseaux ferroviaires sont confrontés au double défi de gérer des infrastructures vieillissantes tout en se préparant à offrir des services de grande capacité prêts pour l'avenir. Les méthodes d'ingénierie traditionnelles ne suffisent plus pour répondre à ces exigences. Au contraire, la numérisation, alimentée par le balayage laser, la modélisation des données du bâtiment (BIM) et la technologie des jumeaux numériques, devient la clé de la livraison des projets ferroviaires modernes et de l'excellence opérationnelle.
Cette étude de cas explore comment la numérisation laser et la plateforme de Cintoo basée sur le cloud contribuent à transformer deux grands centres de transport : Hamburg Hauptbahnhof (Allemagne) et Leeds Central Station (Royaume-Uni). Ces nœuds à grande échelle et à fort trafic sont à l'avant-garde de la modernisation des chemins de fer, mettant en œuvre de nouvelles stratégies de conception, de construction et de maintenance basées sur des données de numérisation 3D.
De la numérisation laser à la coordination BIM et aux jumeaux numériques orientés vers l'avenir, cette étude de cas révèle comment la Deutsche Bahn et Arup (respectivement) redéfinissent la gestion des chemins de fer pour un avenir connecté et riche en données.
Les gares ferroviaires constituent des environnements dynamiques à haut risque, caractérisés par une complexité architecturale, des fenêtres d'accès limitées, des structures anciennes et des opérations continues et permanentes. Le balayage laser - terrestre, mobile ou par drone - offre une méthode efficace et non intrusive pour documenter les conditions existantes avec une grande fidélité. Les données générées par le nuage de points constituent la base pour :
une documentation précise de l'état d'avancement des travaux
Les flux de travail de la numérisation à la BIM
L'analyse spatiale et la détection des collisions
Surveillance et maintenance
Gestion des actifs à long terme
Dans les environnements ferroviaires, cet aspect est particulièrement critique. La capacité de visualiser et de contextualiser virtuellement l'état des infrastructures sans perturber physiquement les lignes de service se traduit par une meilleure planification, une réduction des risques et des économies substantielles.
Dans les deux projets, les données de numérisation sont considérées comme un élément essentiel de l'environnement commun de données (CDE). Elles jouent un rôle fondamental dans le soutien de la maturité BIM de niveau 2+, permettant aux équipes de dériver des modèles 2D et 3D à partir des scans et de superposer des métadonnées pour la construction de jumeaux numériques.
Les données de balayage laser fournissent plus qu'une simple géométrie ; elles alimentent les flux de travail pour :
Planification et validation de la construction: Recoupement des conditions d'exécution avec les modèles proposés
Coordination et détection des collisions: Mise en place de modèles fédérés pour éviter les conflits avant la construction.
La maintenance et la gestion du cycle de vie: Prise en charge de la maintenance et de l'inspection prédictives
Communication avec les parties prenantes: Clarté visuelle pour les architectes, les ingénieurs, les autorités de régulation et le public.
Cintoo facilite cette intégration en transformant les données des nuages de points en modèles 3D maillés, sans perte de précision, qui peuvent être diffusés, partagés, comparés et annotés sur une plateforme cloud sécurisée.
La Hamburg Hauptbahnhof n'est pas seulement la gare la plus fréquentée d'Allemagne, avec environ 550 000 passagers par jour, mais aussi l'un des carrefours les plus encombrés d'Europe. Inaugurée en 1906, la gare s'étend sur une surface de 27 810 m² et doit aujourd'hui relever le défi urgent de s'adapter à la future demande de mobilité.
La Deutsche Bahn et la ville de Hambourg ont lancé un ambitieux plan de modernisation pour transformer la gare en un centre multimodal ultramoderne. Ce plan comprend
Un nouveau toit en verre de 37 mètres de haut enjambant le Steintorbrücke
Amélioration de la circulation des passagers grâce à de nouveaux escaliers mécaniques et de nouvelles passerelles
L'aménagement de 8 200 m² de nouveaux espaces commerciaux et de bureaux
l'intégration d'un nouveau quai de métro souterrain pour accueillir l'extension de la ligne S4.
Le balayage laser joue un rôle central dans l'effort de modernisation, intégré dans les processus BIM et d'enregistrement numérique de l'inventaire de la Deutsche Bahn. La complexité architecturale de la gare, son patrimoine historique et ses contraintes opérationnelles nécessitent des données de haute précision pour informer chaque étape du réaménagement.
La Deutsche Bahn a utilisé des scanners laser terrestres et des drones pour obtenir des scans 3D précis et à haute résolution de l'intérieur de la gare, des quais, de la structure du toit et des passages souterrains. Ces scans ont ensuite été importés dans leur environnement de données commun et traités à l'aide de modèles BIM qui reflètent à la fois les conditions visibles et cachées du site.
Comparaison avec les plans 2D existants et les premiers modèles BIM
Identifier les divergences structurelles, les désalignements et les éléments cachés.
Validation avant la construction
Permettre aux ingénieurs de planifier les interventions en ayant une connaissance exacte de la géométrie telle qu'elle a été construite, en particulier pour les extensions souterraines et les nouvelles installations d'escaliers mécaniques.
Réduction des risques et des dépassements de budget
En résolvant les conflits géométriques et en validant le séquençage avant le début des travaux physiques.
Gestion du cycle de vie et documentation
La numérisation et la modélisation se poursuivent tout au long du cycle de vie de la modernisation de la station, ce qui garantit que les données sont toujours à jour.
Cintoo soutient les opérations de numérisation de la Deutsche Bahn en permettant aux ingénieurs et aux gestionnaires BIM de télécharger, de traiter et de visualiser les données de numérisation dans le nuage. Cela permet
La collaboration entre les équipes et les zones géographiques
Les parties prenantes à Hambourg, Berlin et dans les agences de conseil de la DB peuvent accéder aux données et les annoter en temps réel.
Alignement et comparaison des numérisations avec la BIM
Les nuages de points sont enregistrés et comparés aux modèles BIM directement dans le navigateur, avec des outils de détection des changements qui mettent en évidence les divergences.
Développement de jumeaux numériques
Les scans servent de couche de base pour l'évolution des modèles de jumeaux numériques utilisés pour l'inspection des actifs et la planification opérationnelle.
Grâce à ce flux de travail, la gare de Hambourg n'est pas seulement modernisée physiquement, elle est reconstruite en tant qu'environnement numérique riche en données.
Le développement de la gare intégrée de Leeds représente la réponse du Royaume-Uni à la croissance rapide de la population, à la transformation économique et aux objectifs de connectivité régionale. En tant que centre ferroviaire le plus fréquenté du nord de l'Angleterre, la gare centrale de Leeds accueille plus de 100 000 passagers par jour, avec une croissance prévue de 135 % d'ici 2043 grâce au train à grande vitesse (HS2), au Northern Powerhouse Rail (NPR) et à l'amélioration des routes transpennines.
Dirigé par Arup, le projet s'étend sur 300 000 m² et prévoit d'importantes améliorations :
De nouveaux quais et passerelles
Un réaménagement de la "gare ouverte" axé sur l'expérience de l'utilisateur
Des zones commerciales et de loisirs
Intégration urbaine grâce à l'aménagement paysager et à de nouveaux espaces publics
la création d'un nouveau développement riverain et d'un parc urbain.
L'ampleur et l'ambition du réaménagement de Leeds exigeaient une capture robuste et précise de la gare existante et de ses environs. Arup a commandé plus de 3000 scans terrestres et par drone, capturant chaque coin de l'architecture de la gare et du contexte urbain.
Le balayage laser a facilité
Modélisation de la réalité du terrain
permettant à l'Arup de générer des modèles très précis qui servent de base à toutes les propositions de conception ultérieures.
Coordination BIM
Les équipes multidisciplinaires d'Arup - structurelles, MEP, architecturales et civiles - ont collaboré sur des modèles BIM fédérés construits à partir des données de balayage.
Détection des collisions et validation de la conception
Les nouveaux aménagements de la plate-forme et les flux de piétons ont été testés virtuellement, ce qui a permis de réduire les travaux pendant la construction.
Consultation publique et engagement des parties prenantes
Les visualisations 3D dérivées des modèles de numérisation ont été partagées avec les urbanistes, les groupes communautaires et les organismes de financement.
Arup a utilisé la plateforme cloud de Cintoo pour gérer, partager et rationaliser les données de numérisation tout au long du réaménagement de la gare de Leeds :
Accès centralisé à plus de 3000 scans
Téléchargement et organisation par zone (quais, couloirs, toits, etc.) pour une navigation intuitive.
Visualisation des surfaces et des maillages RVB
Permet aux équipes de passer d'un contexte visuel coloré à une évaluation géométrique détaillée.
Collaboration basée sur le Web
Pas besoin de matériel propriétaire ou de stockage local - les équipes de projet accèdent aux données directement à partir de leur navigateur.
Intégration Scan-to-BIM
Cintoo a permis d'aligner les modèles BIM d'Arup avec la réalité scannée, garantissant ainsi la fidélité du modèle.
Le résultat est un processus de conception numériquement synchronisé dans lequel la réalité physique et les modèles virtuels évoluent en même temps, réduisant les erreurs et améliorant les délais de livraison.
Bien que Hambourg et Leeds représentent des géographies et des modèles organisationnels différents, les deux projets illustrent la façon dont le balayage laser et Cintoo ouvrent la voie à l'avenir des jumeaux numériques dans le secteur ferroviaire.
Les jumeaux numériques - répliques virtuelles de l'infrastructure physique mises à jour en temps réel - dépendent de l'acquisition précise et fréquente des conditions du site. Les données de numérisation fournissent la base géométrique et visuelle, tandis que des plateformes comme Cintoo facilitent la synchronisation et l'alignement de ces données avec les flux de travail de conception, de simulation et d'inspection. Cintoo, basé sur le cloud dès le départ et partageable entre différents départements, offre également aux membres de l'équipe la possibilité d'apporter enfin un contexte à leur site et aux conditions du site, découvrant une source unique de vérité visuelle qui permet à tout le monde de rester aligné.
Les principaux cas d'utilisation des jumeaux numériques sont les suivants :
Inspection à distance des actifs: Les équipes de maintenance peuvent "parcourir" virtuellement la station, réduisant ainsi les visites sur site.
Surveillance de l'état: La comparaison des scans au fil du temps révèle l'usure, les dommages ou les modifications non autorisées.
Planification opérationnelle: Les simulations de flux de foule, d'intervention d'urgence et de planification des services utilisent des données spatiales actualisées.
Lapérennisation: Les conceptions peuvent être testées de manière itérative dans des environnements numériques avant d'être mises en œuvre dans le monde réel.
La modernisation de la gare de Hambourg et de la gare centrale de Leeds montre que l'infrastructure n'est plus seulement une question d'acier, de béton et d'horaires. Il s'agit avant tout de données, issues d'une approche fondée sur la numérisation. Cela inclut tous les niveaux du processus, y compris la capture, l'analyse et l'utilisation des données pour façonner la façon dont les gens vivent les transports.
Le balayage laser est devenu une méthode essentielle pour documenter la réalité à grande échelle, tandis que Cintoo permet à cette réalité d'être accessible, exploitable et intégrée à toutes les phases d'un projet. Pour des organisations telles que la Deutsche Bahn et Arup, la combinaison de la numérisation et de la collaboration en nuage constitue un cadre stratégique pour assurer la pérennité de l'environnement bâti.
Dans les années à venir, alors que le nombre de passagers augmente et que les attentes en matière de mobilité évoluent, les projets d'infrastructure qui commencent par une numérisation précise et qui se développent vers des jumeaux numériques intelligents ouvriront la voie non seulement dans le domaine ferroviaire, mais aussi dans tous les domaines de l'infrastructure publique et industrielle.
Commencez dès aujourd'hui avec Cintoo.