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Autonome Binnenschifffahrt: Vier Systeme in Einem

| Redakteur: Benjamin Kirchbeck

Die Conning-Anzeige liefert Infos zu allen Bewegungen des Schiffes, zur Ruderlage und zur Drehzahl der Schiffsschraube. Beim Anfahren der Halteposition hilft der Anlegeassistent, der die Position und Ausrichtung des Schiffes mit den Umgebungsinformationen verknüpft.
Die Conning-Anzeige liefert Infos zu allen Bewegungen des Schiffes, zur Ruderlage und zur Drehzahl der Schiffsschraube. Beim Anfahren der Halteposition hilft der Anlegeassistent, der die Position und Ausrichtung des Schiffes mit den Umgebungsinformationen verknüpft. (Bild: DLR)

In einem Verbundprojekt wurde ein System mit neuen Assistenzfunktionen für Binnenschiffe entwickelt. Die Schwerpunkte lagen dabei in den Bereichen Sicherheit, Navigation und automatisiertes Fahren.

Der Transport auf der Wasserstraße wandelt sich: Klassische Massengüter wie Kohle und Erz nehmen ab, Container nehmen zu. Gleichzeitig sind Binnenschiffe in den vergangenen Jahren länger, breiter und schwerer geworden und in eine immer komplexere Transportlogistik eingebunden. Die Navigationssensorik der Schiffe, das Radar und der Wendegeschwindigkeitsmesser, haben sich in den letzten zehn Jahren dagegen nur wenig verändert.

Um die Technologien den geänderten Gegebenheiten anzupassen und damit die Unfallgefahr zu senken, entwickelte das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) gemeinsam mit weiteren Partnern ein System mit neuen Assistenzfunktionen für Binnenschiffe. Am 22. März 2018 wurde das Assistenzsystem in einem Testgebiet auf dem Main in Würzburg erfolgreich eingesetzt und einem Fachpublikum vorgestellt.

Bei einer Testfahrt legte das Binnenschiff MS Jenny rund 20 Kilometer zurück und wurde dabei teilweise von den Assistenzsystemen gesteuert.
Bei einer Testfahrt legte das Binnenschiff MS Jenny rund 20 Kilometer zurück und wurde dabei teilweise von den Assistenzsystemen gesteuert. (Bild: DLR)

20 Kilometer legte das Binnenschiff MS 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 war der Abschluss des Verbundprojekts LAESSI (Leit- und Assistenzsysteme zur Erhöhung der Sicherheit der Schifffahrt auf Inlandwasserstraßen). "Das Binnenschiff ist ein umweltfreundlicher und zukunftsträchtiger Verkehrsträger und mit den neuen Technologien machen wir es zu einem sehr sicheren Transportmittel", sagt Dr. Ralf Ziebold, DLR-Projektleiter für LAESSI vom Institut für Kommunikation und Navigation.

Die Basis der Assistenzsysteme von LAESSI sind eine hochgenaue und zuverlässige Bestimmung von Position, Höhe und Ausrichtung des Schiffs mit Hilfe der Satellitennavigation und spezieller Korrekturdaten. Zusätzlich zu diesen Korrekturdaten erhalten die Assistenzsysteme aktuelle Informationen zur Wasserstraße. Während der Fahrt überprüft die Brückenanfahrwarnung, ob das Schiff sicher die nächste Brücke durchfahren kann oder ob Steuerhaus und Radarmast abgesenkt werden müssen. Besteht die Gefahr einer Kollision, wird rechtzeitig vor der Brücke eine Warnmeldung angezeigt. Mithilfe des Bahnführungsassistenten ist es zudem möglich, vorab eine Route zu definieren, die das Schiff selbstständig abfährt.

Dies gilt auch für stark gekrümmte Flüsse. Der Schiffsführer kann sich dann ganz auf das Verkehrsgeschehen 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 der 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.

Automatisierung gewinnt in der Schifffahrt stetig an Bedeutung

"Die zunehmende Automatisierung ist ein wichtiges Thema für die Schifffahrt, denn viele Unfälle sind auf menschliches Versagen zurückzuführen", erklärt Ralf Ziebold. Während der Steuerung eines Schiffes muss der Schiffsführer zahlreiche Parameter beachten, wie etwa die Strömung, die Verkehrslage, die Wetterbedingungen und den Wasserstand. Technologien und Sensoren unterstützen ihn bei seiner Arbeit und erleichtern es, mögliche Gefahrensituationen erkennen und einordnen zu können.

Ein entscheidender Vorteil des Binnenschiffverkehrs ist, dass die Transportkosten verhältnismäßig niedrig und die Emissionen der Schiffe im Vergleich zu LKWs gering sind. Mit zunehmender Automatisierung könnten Besatzungskosten reduziert sowie mehr Platz für die Ladung an Bord geschaffen werden. Die Systeme, die innerhalb des LAESSI-Projekts entwickelt wurden, sind eine Grundvoraussetzung für ein zukünftiges teilautonomes Fahren.

Vorhandene Strukturen werden weiterentwickelt

Die Wissenschaftler aus dem DLR-Institut für Kommunikation und Navigation entwickelten während des Projekts Algorithmen, um zuverlässig Positions-, Navigations-, und Zeitinformationen auf dem Schiff bereitzustellen. Um die Kommunikations- und Navigationsdaten senden und empfangen zu können, griffen die Forscher auf die Strukturen des Automatischen Identifikationssystems (AIS) zurück. 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.

Die Experten nutzten 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.

Über das Projekt

In dem Verbundprojekt LAESSI (Leit- und Assistenzsysteme zur Erhöhung der Sicherheit der Schifffahrt auf Inlandwasserstraßen) arbeiteten Partner aus Industrie, Wissenschaft und Bund zusammen. Es wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen des Programms "Maritime Technologien der nächsten Generation" mit 1,2 Millionen Euro gefördert und endete nach einer Laufzeit von zweieinhalb Jahren mit der erfolgreichen Abschlussdemonstration der Technologien.

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