Bruk av parametrisk design i tidlig fase av samferdselsprosjekter

Abstract

I dag skjer teknologiutviklingen i stort tempo, det kommer nye programvarer og metoder som endrer vår arbeidshverdag. Byggherrer setter stadig flere krav til planlegging og prosjektering av veger, samtidig som at det må skje mer effektivt med høy kvalitet og med mindre tids- og ressursforbruk. I tidlig fase av store vegprosjekter (f.eks. kommunedelplan) må det utredes flere alternativer for å finne den optimale løsningen for vegtraséen som tar hensyn til omgivelser, miljø, naturmiljø, kulturminner, faresoner og ikke minst kostnader. Tradisjonelle verktøy og metoder krever veldig mye tid og ressurser for linjesøk, planlegging og prosjektering av aktuelle veg-alternativer, spesielt når noe må endres eller omprosjekteres. Parametrisk design er en prosess for å generere mulige geometriske utforminger av et system ved å endre parametere for ulike elementer i systemet, som beskrives ved hjelp av matematiske formler. Parametrisk design som verktøy for vegprosjektering kan være nyttig for linjesøk, effektivisering og optimalisering av noen prosesser i tidlig fase av samferdselsprosjekter. Parametrisk design er allerede i bruk i andre bransjer, mens samferdsel ligger langt bak denne utviklingen. Per i dag er det stort sett konstruksjon (prosjektering av bru, kulvert) som bruker parametrisering i samferdselsprosjekter. Det er et stort potensial for å bruke parametrisk design for vegprosjekter som helhet, fra linjesøk til prosjektering av veger, bruer, tunneler, elektro osv. I denne masteroppgaven utfører jeg en kvalitativ studie som består av litteraturstudie, casestudie og intervjuer. Jeg har sett på eksisterende tradisjonelle metoder for utarbeidelse av samferdselsprosjekter i tidlig fase, på hva som menes med parametrisk design og hvordan den brukes i dag i veg-sektoren, bygg, arkitektur og andre bransjer. Hoveddelen av oppgaven beskriver et fiktivt vegprosjekt som jeg har utført både ved bruk av tradisjonelle metoder og ved bruk av parametrisk design, samt beskriver noen utførte og pågående vegprosjekter hvor det brukes verktøy for parametrisk design. I denne oppgaven prøver jeg å undersøke hvor nyttig parametrisk design kan være i tidlig fase av samferdselsprosjekter (kommunedelplan), hvordan bruk av parametrisk design kan effektivisere og optimalisere prosesser knyttet til linjesøk, planlegging, prosjektering, valg av alternativer, konsekvensutredning og kostnadsoverslag. For å utføre prosjektering av et fiktivt prosjekt var det valgt to metoder: en tradisjonell metode med bruk av dagens verktøy for vegprosjektering, Novapoint, og en ny metode med parametrisk design ved bruk av Quantm Trimble. På bakgrunn av utførte prosjektet valgt for denne masteroppgaven, studier om andre prosjekter både i Norge og i verden, og intervjuer, kan det konkluderes at Quantm bidrar til effektivisering av prosesser knyttet til selve linje- og korridorsøk i tidlig fase av samferdseksfrosjekter. Denne programvaren reduserer betydelig planleggingstiden for linjesøk, finner linjer med reduserte bygge-kostnader samtidig som den tar hensyn til miljø, og ikke minst bidrar til å redusere tiden for utarbeidelse av kommunedelplaner med nesten 50%. Ved å analysere omfattende mengde av informasjon og tusenvis av mulige linjer, gir Quantm også mer trygghet på at valgte korridorer eller linjer er de beste. Parametrisk design er et stort fremskritt for planlegging av store samferdselsprosjekter i tidlig planleggingsfase og den ser ut til å være en lovende teknikk som kan bidra til bedre vegplanlegging med fokus på tids- og ressursbruk, kostnadsbesparelser og plankvalitet.

Today, technology development is happening at a rapid pace, there are coming new softwares and methods that change our everyday work. Project owners are placing more and more demands on the planning and design of roads, at the same time as it must be done more efficiently with high quality and with less use of time and resources. In the early phase of large road projects (f.ex. municipal plan), many alternatives must be studied to find the optimal solution for the road route that considers the environment, nature, cultural monuments, danger zones and especially costs. Traditional tools and methods require a lot of time and resources for line search, planning and design of relevant road alternatives, especially when something needs to be changed or redesigned. Parametric design is a process for generating possible geometric designs of a system by changing parameters for various elements of the system, which can be described by using mathematical formulas. Parametric design as a tool for road design can be useful for line search, improvement and optimization of some processes in the early phase of transport projects. Parametric design is already in use in other industries, while transport sector is far behind this development. As of today, it is mostly construction (bridge design, culvert) that uses parameterization in transport projects. There is a great potential for using parametric design for road projects, from line search to design of roads, bridges, tunnels, water and sewerage, electrical, etc. In this master's thesis, I carry out a qualitative study that consists of the literature study, the case study and interviews. I have looked at existing traditional methods for the realization of road projects in the early phase, on what it is meant by parametric design and how it is used today in the road sector, construction, architecture and other industries. The main part of the thesis describes a fictitious road project that I have made both using traditional methods and parametric design, as well as describing some completed and ongoing road projects where tools for parametric design are used. In this thesis I try to research how useful parametric design can be in the early phase of road projects (municipal plan), how the use of parametric design can improve and optimize processes related to line search, planning, choice of alternatives, impact assessment and cost estimates. To complete the fictitious project for this thesis, two methods were chosen: a traditional method, using the current tool for road design, Novapoint, and a new method with parametric design, using Quantm Trimble. Based on the project selected for this master's thesis, studies on other projects both in Norway and in the world, and interviews, it can be concluded that Quantm contributes to improving the processes related to the line- and corridor searches in the early phase of transport projects. This software significantly reduces the planning time for line searches, finds lines with reduced construction costs while taking the environment into account, and also helps to reduce the time for preparing municipal plans by almost 50%. By analyzing a comprehensive amount of information and thousands of possible lines, Quantm also provides more confidence that selected corridors or lines are the best. Parametric design is a big step in the planning of large transport projects in the early planning phase and it seems to be a promising technique that can contribute to better road planning with a focus on time and resource use, cost savings and plan quality.