BIM plus Personenstromsimulation steigert die Raumausnutzung von Infrastrukturprojekten

Der folgende Artikel stammt aus der BIM Industry Alliance, Autor: BIM-Superman

In den letzten Jahren ist die städtische Bevölkerung infolge der Ausdehnung städtischer Gebiete, des natürlichen Bevölkerungswachstums in den Städten und des Zuzugs aus den ländlichen Gebieten kontinuierlich gestiegen.

Nach Erhebungen des Staatlichen Statistikamts belief sich die in Städten ständig ansässige Bevölkerung Chinas Ende 2022 auf 920,71 Millionen Menschen – ein Anstieg um 6,46 Millionen gegenüber 2021; die auf dem Land ständig ansässige Bevölkerung betrug 491,04 Millionen Menschen, ein Rückgang um 7,31 Millionen. Die Urbanisierungsrate der ständigen Wohnbevölkerung erreichte 65.22 % und lag damit um 0.50 Prozentpunkte höher als 2021.

         

Angesichts der stark zunehmenden Bevölkerung und der durch übermäßigen Personenverkehr überlasteten städtischen Infrastruktur stellt sich die Frage, wieSicherheitsrisiken vorgebeugt undabgewehrt werden können – das ist gegenwärtig unser zentrales Anliegen. Um den normalen Betrieb von Einrichtungen wie dem städtischen Schienenverkehr, Einkaufszentren und Sporthallen zu gewährleisten, müssen wir den Personenfluss so steuern, dass die Ressourcen bestmöglich genutzt werden.

 Die Software LEGION dient vor allem der Simulation und Analyse der Personenströme in Infrastruktureinrichtungen wie Bahn- und U-Bahnhöfen, Sporthallen, Einkaufszentren und Flughäfen. Durch die Simulation von Fußgängerwegen und die Analyse der Raumnutzung lassen sich präzise Tests und Analysen durchführen, um Personenfluss, Wegeführung, Menschenmengenmanagement sowie Sicherheits- und Schutzstrategien zu verbessern. Mit LEGION können Sie die Raumnutzung optimieren und dadurch Sicherheit, Effizienz und Einnahmen steigern.

         
1. Vorteile der Software          
1) Wissenschaftlich fundiert: Die Software basiert auf umfangreichen wissenschaftlichen Untersuchungen zum Verhalten von Fußgängern in realen Umgebungen. Die Algorithmen sind patentiert; die Simulationsergebnisse wurden anhand empirischer Messungen und qualitativer Studien verifiziert. 2) Dateninteroperabilität: Durch die Integration mit anderen Anwendungen lassen sich die Interaktionen zwischen Fußgängern und Fahrzeugen sowie die Reaktionen einzelner Personen auf Temperatur und andere Variablen nachvollziehen.

3）Präzise Berichte: Über Karten, Diagramme und Videos werden klare Ergebnisse exportiert und berichtet, um die Beteiligten jederzeit präzise über Personendichte, Evakuierung, Raumnutzung, soziale Kosten und bevorzugte Routen zu informieren.           
2. Einsatzmöglichkeiten der Software          
• Entwürfe durch präzise Testanalysen optimieren, die auf der Simulation von Fußgängerwegen und der Analyse der Raumnutzung basieren

• Personenflusskapazität und Wegeführung verbessern und Notfallevakuierungen proben

• Personenströme managen und Sicherheitsstrategien umsetzen

• Infrastrukturprojekte übergeben, die ihrer vorgesehenen Nutzung entsprechen

• Personenflussverhalten in verschiedenen Infrastrukturanlagen durch Simulation von Räumen und Aktivitäten visualisieren

U-Bahnhof Santiago

         
3. Einsatzszenarien der Software          
• Management von Notfallevakuierungen an Orten wie Sporthallen und Einkaufszentren

• Tragfähigkeit der U-Bahnhöfe bei hoher Personenstromdichte

• Geschwindigkeit des Fahrgastdurchgangs sowie Effizienz beim Ein- und Aussteigen

• Effiziente und praktische Nutzung der Anlagen von U-Bahnhöfen/Flughäfen

• Sinnvolle Verkehrsplanung im Umfeld von Flughäfen

• Effiziente Zugfolgeplanung

Modellierung der Bahnsteige des Bahnhofs von Waterloo in Belgien

         
4. Anwendungsfälle der Software          
1) Verbesserung der Betriebsbedingungen

An einem stark frequentierten Bahnhof in Hongkong stellten die Betreiber fest, dass es im täglichen Betrieb häufig zu Staus kam, und führten dies auf unzureichenden Platz zurück.

Um Wege zur Vergrößerung des Raumangebots zu finden, setzten sie die LEGION Software ein, um den Betriebsablauf des Bahnhofs zu simulieren.

Im Ergebnis zeigte sich, dass der „Raummangel“ in den meisten Fällen eine Illusion war! Die Menschen wählten schlicht die Wege, die am wenigsten Zeit und Energie kosten, sodass große Flächen ungenutzt blieben.

         
Schon einfache Korrekturen am Entwurf verbesserten die Durchlassfähigkeit des Bahnhofs deutlich.         
         
a. Basierend auf dem ursprünglichen Entwurf

         

         
         
b. Basierend auf dem korrigierten Entwurf

         

Durch die Analyse der Personenströme an U-Bahnhöfen, die Untersuchung der Entstehungsursachen von Bereichen mit hoher Personendichte und gezielte Verbesserungsmaßnahmen wurde eine optimierte Betriebsführung erreicht.         
         
2) Optimierung von Entwürfen

Die Station Hung Hom (Hongkong) ist ein Umsteigebahnhof dreier U-Bahn-Linien und wird täglich von über einer Million Fahrgästen genutzt. Zwischen den beiden Bahnsteigebenen sahen die Planer einen Platz vor, in der Hoffnung, damit mögliche Konfliktpunkte aufzulösen.

         

Doch der zusätzliche Platz konnte das Problem nicht lösen!

Die Fahrgäste strömten weiterhin direkt zu den Bahnsteigen, statt auf dem Platz zu bleiben und zu warten.

         
Im Folgenden ein ähnliches Beispiel. Bei den Olympischen Spielen 2000 in Sydney ereignete sich auf den Wegen zwischen dem Sydney Olympic Park und dem Bahnhof erneut ein ähnlicher Vorfall.

         

Die Planer sahen auf einer Seite des Geländes einen Fußgängerweg vor, der den Sydney Olympic Park mit dem Bahnhof verbindet, in der Hoffnung, dadurch mögliche Konflikte zu vermeiden.

         

Erneut zeigte sich, dass die Menschen einfach die Wege wählen, die ihren eigenen Nutzen maximieren – ein großzügigeres Raumangebot spielt dabei keine entscheidende Rolle.

         

Die Simulationsergebnisse zeigten: Im Konfliktfall wären 2500 Menschen 15 Minuten lang eingeschlossen.

Die Planer entschieden sich für eine Fußgängerüberführung, um den Verkehrskreislauf zu schließen.

Im Vergleich zu einer bloßen Vergrößerung der ebenerdigen Flächen fielen die Simulationsergebnisse mit der Fußgängerüberführung deutlich überzeugender aus.

3) Für die Wahl der optimalen Variante          

Ein wichtiges Kriterium für die Auswahl der Innenraumgestaltung eines Zuges ist, ob die vorgegebene Haltezeit eingehalten werden kann – also ob die Fahrgäste innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens ein- und aussteigen können, ohne den Fahrplan des Zuges zu ändern.

Mit Simulationen in LEGION können die Planer ermitteln, wie viel Zeit jede Variante benötigt, und anschließend durch Vergleich die beste Lösung auswählen.

         
4) Entscheidungen zur Nutzenmaximierung treffen

Bei der Bewertung von Simulationsergebnissen fallen zunächst meist die stark genutzten Bereiche ins Auge (in der Abbildung durch rote Kreise markiert); genau dort kann es zu Staus und Engpässen kommen.

Was sehen wir noch? Untergenutzte Bereiche (in der Abbildung durch gelbe Polygone markiert)

Untergenutzte Bereiche können den Gebäudeeigentümern auf zwei Arten zusätzlichen Nutzen bringen:

a. Sie bieten die Chance, gewerbliche Aktivitäten anzusiedeln und damit die finanziellen Erträge zu erhöhen;

b. Sie bieten die Chance, unnötige Ausgaben zu vermeiden und die Baukosten zu senken.

         
5. Nutzen der Software

Zusammenfassend kann LEGION virtuelle Experimente zur Planung und zum Betrieb von Örtlichkeiten durchführen und die Auswirkungen unterschiedlich hoher Fußgängeranforderungen bewerten. Mit seinen Funktionen zur komplexen Modellierung, Analyse und Präsentation von Infrastrukturprojekten lassen sich folgende Ziele erreichen:

• Optimierung der Anlagennutzung und Einsparung von Betriebskosten

• Reduzierung des Personal- und Ausstattungsbedarfs für den Betrieb der Infrastruktur (z. B. temporäre Barrieren) und Senkung der Betriebsausgaben

• Maximale Ausschöpfung des Ertragspotenzials ungenutzter Flächen

• Mit wachsender Zeit und steigender Nachfrage die temporären Ertragseinrichtungen entfernen, um brachliegende Kapazitäten zu füllen

         

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