Luftaufnahme einer Autofähre mit mehreren Fahrzeugen an Bord auf offenem Gewässer, kleineres Boot im Hintergrund, glitzernde Wasseroberfläche. — ©Bild: Weiße Flotte GmbH

autoFerry: Die Zukunft der autonomen Fährennavigation – sicherer und effizienter Fährbetrieb dank innovativer Regelungstechnik

09. Februar 2024 | Melina Vogler, Institut für Regelungstechnik, RWTH Aachen

Das Forschungsprojekt autoFerry ist von grundlegender Bedeutung für die Schifffahrtsbranche, insbesondere in Bezug auf Sicherheit und Umweltverträglichkeit. Die Entwicklung von Automatisierungssystemen für den Fährbetrieb zielt darauf ab, die Sicherheit zu erhöhen und den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren. Mit einer Förderung durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz wird dieses Projekt wichtige Fortschritte in der maritimen Technologie ermöglichen. Die Notwendigkeit für solche Innovationen wird durch die aktuellen Herausforderungen in der Schifffahrt unterstrichen, wie den Mangel an qualifizierten Schiffsführer:innen und die steigenden Anforderungen an Umweltschutz und Energieeffizienz.

Das autoFerry-Projekt ist besonders in Hinblick auf seine praktische Anwendung motiviert. Die Forschung konzentriert sich auf die Automatisierung aller Aspekte des Fährbetriebs – vom Ablegen bis zum Anlegen. Die Demonstration dieser Technologien an der Autofähre Wittow im Küstenbereich der Ostsee zwischen Rügen und Hiddensee wird zeigen, wie weit die Automatisierung in der Schifffahrt fortgeschritten ist und wie sie zur Effizienzsteigerung und Sicherheitserhöhung im Fährbetrieb beitragen kann.

Blick auf den Steuerstand einer Autofähre mit Blickrichtung zur Wasserstraße, im Vordergrund Rettungsinseln und Geländer, blauer Himmel mit Wolken im Hintergrund.

Herausforderungen bei der Automatisierung des Fährbetriebs

Das autoFerry-Projekt stellt sich zahlreichen Herausforderungen, die die Automatisierung von Fähren mit sich bringt. Die Forschung deckt den gesamten Prozess ab – vom Ablegen über die Überfahrt bis hin zum Anlegen. Den kleinen Spielraum von circa 50 Zentimetern beim An- und Ablegen gilt es dabei besonders zu beachten. Eine der größten Herausforderungen sind die oft engen Fahrrinnen, die eine präzise und zuverlässige Navigation erforderlich machen sowie der rege Verkehr auf dem Gebiet. Zudem müssen die Systeme robust genug sein, um unter variierenden Wasserbedingungen wie Hoch- oder Niedrigwasser zuverlässig zu funktionieren, was die Komplexität der Navigations- und Steuerungsalgorithmen erhöht. Zusätzlich erfordert der Betrieb unter stürmischen Wetterbedingungen eine hohe Widerstandsfähigkeit, Steuerbarkeit und Anpassungsfähigkeit der Systeme. Ein weiterer kritischer Aspekt ist die Berücksichtigung der Vielzahl von Verkehrsakteuren, wie andere Schiffe, Sportboote und Surfer, die ein hohes Maß an Umfelderkennung und situativer Bewusstheit erfordern. Diese vielschichtigen Anforderungen machen das Projekt zu einem ambitionierten Unterfangen, das fortgeschrittene Technologien und innovative Lösungen erfordert.

Karte mit Verlauf bestehender und neuer Fährlinien zwischen Insel Hiddensee und Insel Rügen, farblich markierte Routen und Anlegestellen ab April 2023.

Fortschrittliche Regelung bei der Automatisierung maritimer Transportmittel

Zentraler Punkt des Projektes ist neben der Lokalisierung und der Trajektorienplanung die Implementierung der modellprädiktiven Regelung (MPC), die eine präzise Pfadfolge in engen Gewässern ermöglicht und herkömmliche Regelungsmethoden übertrifft. Das System entsteht durch das Zusammenspiel von Lokalisierung, Umfelderkennung, Regelung und Planung. Es kann komplexe Navigationsaufgaben bewältigen, wie das Umfahren von Hindernissen unter Berücksichtigung der Fahrwassergrenzen und anderer Verkehrsakteure. Das Projekt soll die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Schifffahrt erhöhen, indem die Dynamik des Schiffes sowie Umwelteinflüsse wie Strömungen und Wind berücksichtigt werden. Die Anpassung und experimentelle Validierung dieser Technologien für den Einsatz in anspruchsvollen Umgebungen, wie zwischen Rügen und Hiddensee an der Ostseeküste, stellt einen wesentlichen Schritt in der Weiterentwicklung der autonomen Schifffahrt dar.

Innenansicht des Steuerstands einer Fähre mit verschiedenen nautischen Instrumenten und Displays, eine Hand am Steuerhebel, Wasser und Uferlandschaft sichtbar durch die Fenster.

Projektstart des autoFerry-Konsortiums: Ein Meilenstein in der maritimen Innovation

Zum Auftakt des Projekts versammelten sich die Mitglieder des Konsortiums in Heidenheim. Hierbei waren nicht nur die Projektbeteiligten anwesend, sondern auch Vertreterinnen und Vertreter des Bundesministeriums für Digitales und Verkehr sowie des Projektträgers Jülich. Dieses Treffen markierte den offiziellen Startschuss für das ambitionierte Vorhaben, das sich der Automatisierung im Fährbetrieb widmet. Es wurden die grundlegenden Ziele, Herausforderungen und Erwartungen des Projekts diskutiert und festgelegt. Besonderer Fokus lag auf der Koordination der verschiedenen Arbeitsgruppen und der Festlegung eines klaren Fahrplans für die bevorstehenden Entwicklungen.

Erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen herausragender Forschung und innovativen Unternehmen

Im Projekt autoFerry arbeitet das Institut für Regelungstechnik der RWTH Aachen an Algorithmen für die Lokalisierung, Trajektorienplanung und Regelung. Die Weiße Flotte GmbH stattet ihre Fähre mit Sensorik aus und definiert Anforderungen für einen sicheren autonomen Fährbetrieb und hilft bei der Aufstellung der Anforderungen an das zukünftige System, insbesondere bezüglich des rechtlichen und praktischen Rahmens. Die Voith GmbH & Co. KGaA ist für die Ansteuerung und Bereitstellung von zwei Voith-Schneider-Propellern sowie für die Modellierung der Fähre zuständig, während die ArgoNav GmbH Verfahren zur Umfelderkennung entwickelt.

Sie haben Fragen oder benötigen weitere Informationen zu diesem Artikel?

Tim Rehbronn

Wissenschaftliche Mitarbeit und Arbeitskreis Wasser tim.rehbronn(at)innocam.nrw +49 241 80 28488