Assistenzsysteme halten in der Binnenschifffahrt Einzug

Versuchsträger: Das Motorschiff "Jenny" auf dem Main in Würzburg. (Foto: DLR)
Versuchsträger: Das Motorschiff "Jenny" auf dem Main in Würzburg. (Foto: DLR)

Die Stunde der Digitalisierung hat auch für die Binnenschifffahrt geschlagen, die im Vergleich zur Seeschifffahrt etwas hinterhinkt. Im Vordergrund steht dabei die Einführung von digitalen Assistenzsystemen, die in Zukunft auch autonomes Fahren ermöglichen könnten. Eine enorme Chance liegt dabei in der Vernetzung von Schiffen und Häfen, heißt es dazu in einer Studie der Privatbank Berenberg und des Hamburgischen Weltwirtschaftsinstituts (HWWI). Logistikketten können dann in Echtzeit optimiert, gesteuert und organisiert werden, Wartezeiten verringert, Routen sicherer und Schiffsankünfte zuverlässiger prognostiziert werden. Außerdem bietet die Vernetzung perspektivisch die Möglichkeit einer unbemannten Schifffahrt, so die Studie.

Die Vernetzung erfordere aber auf beiden Seiten eine Nachrüstung von leistungsfähiger digitaler Infrastruktur, wie das gerade abgeschlossene Projekt LAESSI (Leit- und Assistenzsysteme zur Erhöhung der Sicherheit der Schifffahrt auf Inlandwasserstraßen) veranschaulicht. Es gilt als wegweisend für die Digitalisierung der Binnenschifffahrt, meint zumindest Projektleiter Ralf Ziebold vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).

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„Die zunehmende Automatisierung ist ein wichtiges Thema für die Schifffahrt, denn viele Unfälle sind auf menschliches Versagen zurückzuführen“, sagt Ziebold. Damit sollen Unfälle wie zuletzt im Dezember 2017 verhindert werden, als ein Hotelschiff auf dem Rhein den Pfeiler einer Brücke rammte. Denn Technologien und Sensoren unterstützen den Schiffsführer bei seiner Arbeit und erleichtern es, mögliche Gefahrensituationen erkennen und einordnen zu können. Das ist auch wirtschaftlich: Mit zunehmender Automatisierung könnten Besatzungskosten reduziert sowie mehr Platz für die Ladung an Bord geschaffen werden, so Ziebold. Allerdings warnt die Studie der Privatbank Berenberg hier vor überzogenen Erwartungen: Die sich aus dem autonomen Fahren ergebenden Vorteile werden im Vergleich zu den optimierten Logistikketten, schnelleren Routen und transparenteren Informationen eher gering sein.

AIS muss weiterentwickelt werden

Eines der wichtigsten Instrumente der Digitalisierung in der Binnenschifffahrt stellen Assistenzsysteme dar, meint Prof. Bettar O. el Moctar von der Universität Duisburg-Essen in einem Vortrag für die Bundesanstalt für Wasserbau. Während solche Systeme zur Überwachung von Beladung oder Seeverhalten auf Seeschiffen bereits nahezu Standard sind, ist deren Verbreitung auf Binnenschiffen noch relativ gering bis nicht vorhanden. Das werde sich in Zukunft aber ändern und zeichne sich bereits ab, so el Moctar. Heute bereits verfügen Schiffe über eine Vielzahl an Sensorik und übertragen einige Daten an AIS (Automatische Identifikationssystem). AIS ist heute Standardausrüstung auf allen Binnenschiffen. Darüber hinaus sind viele Wasserstraßen mit AIS-Landstationen ausgestattet, die Meldungen der Schiffe empfangen und Signale an diese senden können.

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Doch das System muss noch weiterentwickelt werden, an einer Vernetzung mangelt es noch. Ziel sollte es ein, so el Moctar, dass die Schiffe durch ihre Fahrten und Rückmeldungen an entsprechende Zentralen die Analyse der Fahrdaten und Gewässerparameter ermöglichen, die Verkehrsplanung auf dieser Basis stattfindet, Unfälle vermieden werden und letztendlich die Schiffe von besserer Zuverlässigkeit, Zeitplanung, Wirtschaftlichkeit und ökologischer Fahrweise profitieren. Damit sei kurz- bzw. mittelfristig auch teilautonomes Fahren denkbar. „Die Herausforderungen für autonome Binnenschiffe sind aber aufgrund der im Vergleich zur Seeschifffahrt relativ hohen Verkehrsdichte hoch“, meint er.

„Jenny“ fährt teilautonom

Mit LAESSI hat das DLR gemeinsam mit der Alberding GmbH und der Fachstelle für Verkehrstechniken der wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes unter Leitung der Firma in-innovative navigation GmbH ein solches System für teilautonomes Fahren entwickelt und auch in der Praxis bereits getestet. 20 km legte das Binnenschiff „Jenny“ auf dem Main zurück und passierte dabei zwölf Brücken. Bei der Fahrt wurde es teilweise von den Assistenzsystemen gesteuert, die den Schiffsführer auch beim Anlegen entlasteten. Die erfolgreiche Demonstration Ende März war der Abschluss des vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Verbundprojekts, das die Entwicklung von leistungsfähigen Fahrerassistenzfunktionen für die Binnenschifffahrt zu Ziel hat. Damit sollen Binnenschiffe noch sicherer gemacht und vor allem das Kollisionsrisiko beim Navigieren gesenkt werden.

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Basis der Assistenzsysteme von LAESSI ist eine hochgenaue Positionsbestimmung. Dafür reichen die Koordinaten der Satellitennavigation nicht aus. Daher werden die GPS-Daten mit zusätzlichen Informationen angereichert, wie zum Beispiel den aktuellen Wasserständen. Während der Fahrt überprüft eine Brückenanfahrwarnung, ob das Schiff sicher die nächste Brücke durchfahren kann oder ob Steuerhaus und Radarmast abgesenkt werden müssen. Ein Bahnführungsassistent steuert das Schiff selbstständig auf einer Route, die zuvor festgelegt wird. Das funktioniert auch auf kurvenreichen Flüssen, so die DLR-Forscher.Der Schiffsführer kann sich dann ganz auf den Verkehr konzentrieren.

Die sogenannte Conning-Anzeige liefert permanent Informationen zu allen Bewegungen des Schiffes, zur Ruderlage und zur Drehzahl der Schiffsschraube. Beim Anfahren der Halteposition hilft ein Anlegeassistent, der die Position und Ausrichtung des Schiffes mit den Umgebungsinformationen verknüpft. Der Schiffsführer wird bei diesem anspruchsvollen Manöver unterstützt, indem der Assistent die genauen Abstände zu Kaimauern oder anderen Schiffen angibt.

Standardisierung des Gesamtsystems

Um die Kommunikations- und Navigationsdaten senden und empfangen zu können, griffen die Forscher auf die Strukturen des AIS zurück. Die Experten nutzten allerdings einen zusätzlichen Sender an den Basisstationen, um mit ihm die Daten für die Assistenzsysteme von LAESSI zu übertragen. Perspektivisch ist geplant, die AIS-Basisstationen so zu modifizieren und zu erweitern, dass sie die Informationen der LAESSI-Systeme standardmäßig aussenden. Aktuell arbeiten die Fachleute des Projekts an der Standardisierung des Gesamtsystems. Darüber hinaus arbeiten die Projektpartner daran, die Systemtechnik weiterzuentwickeln, um weitere Anwendungsbereiche der Binnenschifffahrt wie beispielsweise Schleusenmanöver zu erschließen. „Inzwischen fahren zwei Binnenschiffer mit Teilen des Systems auf deutschen Binnenwasserstraßen“, berichtet Ziebold. Dabei kommunizieren sie teilweise mit Hilfe privater Mobilfunkanbieter, da das AIS-System noch entsprechend ausgebaut werden muss. „Das wird noch einige Zeit dauern“, meint Ziebold.

LAESSI gilt als eines der ersten in der Binnenschifffahrt erfolgreich in der Praxis getesteten Assistenzsysteme. Weitere sind in der Erprobung, wie beispielsweise der „Digitale Schifffahrtsassistent“ (DSA). Gerade hat ein Praxistest der von der Management- und Technologieberatung Bearing Point entwickelten Lösung auf dem Rhein begonnen. Über 50 ausgewählte Nutzer nehmen an dem Test teil. Das Forschungsprojekt wird vom Bundesverkehrsministerium gefördert.

DSA soll Schiffsführer bei der Routenplanung auf Bundeswasserstraßen unterstützen. Dabei spielt die Wasserstands-Prognose neben anderen Parametern wie Flussverläufen, Schleusen und Brücken mit Durchfahrtshöhen und Breitenbegrenzungen oder auch Liegestellen eine entscheidende Rolle. DSA führt diese Informationen für den Schiffsführer in einem System zusammen. Konzipiert als Web-Applikation, läuft der DSA auf Laptop oder Tablet. Der DSA versteht sich dabei als Ergänzung zu bestehenden Wasserstraßen-Infosystemen, wie beispielsweise ELWIS. Ergebnisse des Tests sollen bis Ende April 2019 vorliegen. (jpn)

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Über Tim Meinken 288 Artikel
Digitalisierte Frohnatur, Glücklicher Ehemann und zweifacher Vater. Er arbeitet als Produktmanager Social Media / Online (DVZ und BlueRocket) zudem ist er als Autor in Hamburg tätig. Hier können Sie Kontakt zu mir aufnehmen:

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