Un leader de simulateurs immersifs 3D choisit les jumeaux numériques d'Hexagon pour améliorer la sécurité ferroviaire
Pendant plus de dix ans, Hexagon a livré àCORYS , un fournisseur leader de simulateurs de formation et d'ingénierie, les données 3D et compétences nécessaires pour créer des simulations d'imagerie générée par ordinateur (CGI) 3D hyper réalistes, axées sur l'objet, qui couvrent les réseaux ferroviaires à l'échelle mondiale. CORYS et Hexagon poursuivent leur collaboration aujourd'hui en exploitant des jeux de données aériennes de haute résolution issus du système HxGN Content Program
CORYS a acquis une solide réputation dans le développement de simulateurs informatiques hyper réalistes se destinant au secteur de l'énergie, du traitement et des transports. Les simulateurs Replica totalement immersifs de CORYS, qui visent à former de nouveaux conducteurs à la conduite de locomotives, sont sans doute ses produits les plus complexes parce que les réseaux ferroviaires s'étendent sur des centaines, voire des milliers de kilomètres qui doivent être reproduits avec précision dans l'environnement simulé.
Les exploitants ferroviaires s'appuient sur ces systèmes pour préparer les conducteurs à différentes conditions, comme la conduite sous la pluie, sous une tempête de neige et en plein soleil. Ils peuvent aussi simuler instantanément des changements de voies, signaux et aiguillages. Le simulateur peut même être utilisé pour des scénarios hypothétiques comme une vache traversant la voie ferrée ou un véhicule bloqué à un passage.
Ces situations surviennent toutes dans des environnements informatiques 3D qui reproduisent avec précision la géométrie de la voie, le terrain environnant et le paysage urbain observé le long du réseau ferroviaire existant. Les simulateurs pour conducteurs sont essentiels pour une exploitation sûre, fiable et économe des voies ferrées.
« La vue à partir de la cabine de locomotive simulée est exactement celle que le conducteur aura dans le monde réel », explique Simon Musäus, vice-président de l'unité Développement d'activités chez Hexagon. « CORYS développe un simulateur pour chaque type de locomotive du parc ferroviaire des clients. »
Figure 1. A CGI-based simulation of a boxcar obstructing the BNSF railroad track was created using aerial data from the HxGN Content Program. (Source: CORYS)
UNE FORMATION OPTIMISÉE GRÂCE AUX JUMEAUX NUMÉRIQUES
CORYS a été l'une des premières entreprises à adopter des technologies de modélisation 3D axées sur l'objet qui améliorent considérablement l'expérience de formation des conducteurs de locomotive. Les solutions sont immersives et permettent de manipuler les scènes pour générer une variété de scénarios que les conducteurs peuvent rencontrer lors d'un trajet réel.
Si CORYS a choisi la solution HxGN Content Program d'Hexagon comme plate-forme de données aériennes pour les simulations 3D, c'est en raison de leur précision, de leur actualité et de leur disponibilité immédiate. Il est capital pour un réseau ferroviaire s'étendant sur des centaines de kilomètres que les jeux de données soient cohérents sur l'ensemble des régions, voire des pays. En plus, l'équipe Hexagon a les compétences nécessaires pour personnaliser les données – et acquérir dans certains cas des informations complémentaires – afin de remplir les exigences de simulation précise de CORYS.
« Les données d'Hexagon constituent une avancée prodigieuse en termes de détails, de résolution et de précision des éléments visuels qui forment l'environnement », déclare Greg Hayes, vice-président de l'unité Développement d'activités chez CORYS. « Cela améliore considérablement la familiarisation avec le territoire, la conscience de la situation et la vigilance opérationnelle. »
Les jeux de données 3D qu'Hexagon a fournis à CORYS sont des jumeaux numériques des axes ferroviaires, s'étendant de 100 mètres ou plus de part et d'autre de la voie elle-même. Les deux livrables principaux sont des objets extraits (bâtiments, arbres, signaux, panneaux, routes, plans d'eau, etc.) et le terrain naturel sous forme de modèles d'élévation.
Figure 2. CGI of a train station and its surrounding buildings, vegetation and other objects using aerial data from the HxGN Content Program. (Source: CORYS)
CRÉATION DE JUMEAUX NUMÉRIQUES FERROVIAIRES
S'il s'agit d'un projet standard, l'exploitant ferroviaire fournit d'abord à Hexagon un plan des voies, souvent sous forme numérique, parfois sur papier, pour cartographier l'emplacement des rails et des signaux à modéliser. Tous les autres jeux de données sont référencés par rapport à ces coordonnées de voie.
Pour créer le jumeau numérique ferroviaire, Hexagon utilise principalement deux produits HxGN Content Program : Aerial Imagery (ortho et stéréo) à l'échelle du pays et Metro HD City Data. L'imagerie aérienne territoriale est acquise tous les deux ou trois ans pour les États-Unis et les pays d'Europe occidentale avec une résolution de 15 centimètres, une précision suffisante pour modéliser à grande échelle les axes ferroviaires à l'extérieur de zones urbaines denses.
Hexagon extrait la position, l'identité et la texture des objets autour de la voie en 3D à partir des orthophotos et images stéréo. Pour obtenir une identification précise des objets, Hexagon utilise une vidéo numérique des locomotives sur l'ensemble du réseau. L'équipe s'appuie sur les informations 3D des orthophotos et images stéréo pour produire des modèles numériques de terrain du paysage autour des voies.
Dériver des objets à l'intérieur de villes, notamment dans les gares où les bâtiments et d'autres objets sont plus nombreux et plus denses, est un plus grand défi. Cela exige le module Metro HD City Data de très haute définition, qui se base sur les données d'imagerie aérienne et LiDAR capturées simultanément avec le capteur Leica CityMapper-2. Les données d'image optiques ont une résolution de 5 cm aussi bien dans l'axe nadiral qu'oblique, complétées par 20 points concourants par mètre carré de collecte LiDAR.
La combinaison de nuages de points LiDAR et d'imagerie permet à Hexagon d'obtenir des objets avec une précision de 10 cm, voire mieux. À partir de ces jeux de données, Hexagon génère les modèles numériques de terrain de l'axe ferroviaire urbain avec les objets extraits, comme les bâtiments, arbres et surfaces de route, représentés à leurs emplacements géoréférencés et leurs apparences au LOD3.2 (niveau de détail). CORYS utilise ces livrables pour les intégrer dans son propre logiciel de modélisation et de simulation.
EXTENSION DES APPLICATIONS DE JUMEAUX NUMÉRIQUES FERROVIAIRES
D'autres départements dans le secteur ferroviaire peuvent utiliser les environnements simulés pour d'autres applications. Voici ce qu'en dit Greg Hayes, de CORYS : « Avec une reproduction précise de tous les environnements visuels, la CGI peut être intégrée dans les outils visuels utilisés par les dispatcheurs de trains lorsqu'ils gèrent le trafic ferroviaire, dans les descriptifs préliminaires pour les équipes d'entretien des voies, dans l'établissement de plans d'urgence et dans les entraînements d'intervention de pompiers / d'équipes de secours. »
L'intégration de jumeaux numériques ferroviaires dans les simulateurs et d'autres applications de CORYS, souligne le souci de la sécurité de ce prestataire. La conception de simulations de cabine de locomotive plus réalistes et précises améliore la formation des conducteurs, qui peuvent transporter les voyageurs et le fret dans des conditions de sécurité optimales sur le réseau. HxGN Content Program fournit des données géospatiales à jour et précises, garantissant une simulation hyper réaliste. Par ailleurs, l'équipe Hexagon a les compétences nécessaires pour personnaliser les données afin de remplir les hautes exigences de CORYS, ce qui est tout aussi important.
L'utilisation de technologies de modélisation 3D basées sur l'objet a considérablement amélioré l'expérience de formation des conducteurs de locomotive chez CORYS. Ses solutions immersives, qui se basent sur une manipulation par scène, permettent de simuler de nombreux scénarios de service, et le système HxGN Content Program d'Hexagon joue un rôle important dans la fourniture de données aériennes précises et actuelles pour ces simulations.
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