Verkehrsträgerübergreifende Impulse beim innocam.STAMMTISCH „Autonomiefunktionen in der Binnenschifffahrt“

Technisch gesehen bieten die aktuell erwerbbaren – und umso mehr die gerade noch erprobten und erforschten Automatisierungstechnologien – vielversprechende Mehrwerte für Reedereien. Die Automatisierung der Mobilität auf dem Wasser kann (bei fortschreitender Entwicklung) mittel- und langfristig dem Fachkräftemangel in der Schifffahrt entgegenwirken und schon kurzfristig die Belastung für das Personal und die Effizienz durch eine optimierte Verkehrsweise erheblich verbessern. So kann eine Senkung des Energieverbrauchs und eine Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit erzielt werden.

Wirtschaftlich haben sich diese Potenziale aber noch nicht am Markt niedergeschlagen. Das liegt einerseits an strukturellen Faktoren wie langen Flottenerneuerungszyklen und einem beschränkten Kreis an Personal, das bereits Erfahrungen mit dem Einsatz von Automatisierungstechnologien gemacht hat. Außerdem sind die erheblichen Investitionskosten für die Einführung weiterentwickelter Systeme für die vielen kleinere Reedereien und Partikuliere besonders schwer zu realisieren. 

Andererseits nannten die Teilnehmenden des Stammtischs auch ein Entwicklungsdilemma für Hersteller von Systemen für automatisierte Steuerung, welches man auch bei Herstellern von automatisierten Fahrzeugen auf der Straße beobachte. Mit dem Technologielevel, bei dem das Fahrzeug bzw. das Schiff die Verantwortung für die Fahraufgabe übernimmt, geht auch eine Haftungsübernahme einher. Herstellerseitig sei es daher erstrebenswert, kurz darunter zu verharren. Anwenderseitig können diese komplexen Systeme aber erst über dieser Schwelle rentabel werden. Dem müsse man mit einer umfassenden Automatisierungsstrategie hin zur vollständigen Automatisierung, die auch weitere Stakeholder, etwa auch Behörden und Infrastrukturbetreiber sowie Versicherungsgesellschaften beteiligt, begegnen. 

Ein anderer Lösungsansatz, der schon früher Ergebnisse versprechen könnte, wäre es, verkehrstechnisch unkomplizierte Einsatzgebiete abzustecken, etwa für autonome Pendelverkehre für definierte Routen auf geeigneten Kanälen. Auch hier lassen sich Parallelen zu den definierten Betriebsbereichen autonomer Fahrzeuge auf der Straße ziehen, und möglicherweise wertvolle Erfahrungen zwischen den Akteuren verwerten. 

Da einige der im Marktbeobachtungsbericht erwähnten TGAIN Systeme auf dem Global Navigation Satellite System (GNSS) basieren, standen die Bedrohungen durch GNSS-Jamming und -Spoofing zunächst im Zentrum der Diskussion. Unter Jamming versteht man eine Störung eines Systems, bei der ein GNSS-Empfänger kein Signal empfangen kann, weil eine weitere Antenne ein so starkes Signal im gleichen Frequenzbereich abstrahlt, dass das GNSS-Signal überdeckt wird und nicht mehr detektierbar ist. Spoofing hingegen bezeichnet das Aussenden eines täuschend echten GNSS-Signals mit Falschinformationen, das von Empfängern meist nicht bemerkt wird. Dadurch kann die tatsächliche Fahrposition von der durch die Navigation angestrebten Position teilweise erheblich abweichen.

Zwar seien solche Fälle bisher nur in der maritimen Schifffahrt bekannt, seien aber auch in der Binnenschifffahrt denkbar. Dieses Thema ist für die Robustheit von autonomen Systemen von entscheidender Bedeutung, da sie die Aufrechterhaltung der Integrität und Zuverlässigkeit der automatisierten Navigation und Positionsbestimmung bedrohen. Auch kleine Abweichungen im Bereich der normalen GPS-Genauigkeit (wenige Meter bis ca. 20 Meter) sind durch Spoofing erzeugbar und stellen gerade deshalb für höhere Automatisierungsgrade eine große Gefahr dar, da sie kaum von der natürlichen GPS-Unsicherheit zu unterscheiden sind und somit auch über eine längere Zeit unbemerkt zu wachsenden Positionsabweichungen führen.

Bisher dient Radar primär als manuelles Hilfsmittel zur Positionsüberprüfung, indem Nautiker markante Landmarken oder Objekte mit bekannter Position peilen – vorausgesetzt, die Störung wird überhaupt bemerkt. Automatisierte Verfahren wie Radar-Odometrie oder Radar-SLAM zur kontinuierlichen, GNSS-unabhängigen Positionsbestimmung existieren als Forschungsansätze (z. B. Enhanced Radar Positioning), sind aber bislang nicht Standard in der kommerziellen Schifffahrt. Zur Unterstützung der automatisierten Navigation könnte auch sensorische Infrastruktur zum Einsatz kommen. Ein ähnlicher Ansatz wird mit "Roadside Units" bereits im Verkehrsträger Straße erprobt. Aktuell werden im Rahmen von Forschungsprojekten an Bundeswasserstraßen digitale Testfelder aufgebaut und erprobt, in denen landseitige Systeme mit Bordsystemen interagieren; ein Beispiel ist die Spree-Oder-Wasserstraße.

Eine digitale und kooperative Verkehrsinfrastruktur zur möglichen Unterstützung

In der Folge befassten sich die Teilnehmenden neben landseitiger Infrastruktur und Sensornetzwerken auch übergeordnet mit einer skalierbaren digitalen Infrastruktur, die den Datenaustausch in Echtzeit und die Interoperabilität der Systeme ermöglichen soll. Ein Teilnehmer berichtete in diesem Zusammenhang, dass bereits das Aussenden von GNSS-Referenzdaten an einer Antenne einer einzelnen Schleuse einen erheblichen Verwaltungsaufwand bedeutet. An der Schleuse kann eine Antenne als Teil einer Infrastruktur betrieben werden, die GNSS-Korrekturdaten oder andere Assistenzinformationen an Schiffe überträgt, damit deren Positionierung genauer wird. Aufgrund der erlebten Herausforderungen im Zuge der Genehmigung und Abstimmung zur Nutzung der bereits vorhandenen Verkehrsinfrastruktur halte er ein öffentlich ausgerolltes Netz einer digitalen und kooperativen Verkehrsinfrastruktur kurz- und mittelfristig für nicht realisierbar. Stattdessen setze sein Unternehmen darauf, die Autarkie von Binnenschiffen zu unterstützen. 

Verkehrsträgerübergreifende Herausforderungen und Lösungsansätze

Intensivere Bestrebungen zur Verzahnung der Verkehrsträger stießen auf breite Zustimmung unter den Teilnehmenden. Neben innocam.NRW ist auch die Deutsche Gesellschaft für Ortung und Navigation (DGON) bereits mit eigenen dahingehenden Initiativen aktiv, wie Dipl.-Ing. Thoralf Noack, Vorsitzender der Schifffahrtkommission berichtete. Hier wurde ein weiterer Erfahrungsaustausch verabredet.

Auch bei innocam.NRW spielen der verkehrsträgerübergreifende Austausch und die Übertragung von Lösungsansätzen eine zentrale Rolle, wie sich nicht zuletzt im verkehrsträgerübergreifenden Arbeitskreistreffen zum Thema „Offene Kollaboration: Open Source & Open Data als Enabler“ gezeigt hat. Dort haben sich die Teilnehmenden u.a. mit Ansätzen zur kollaborativen Entwicklung eines gemeinsamen Open-Source-Ökosystems auseinandergesetzt (Nachbericht hier lesen). 

Weitere verkehrsträgerübergreifende Austausch- und Diskussionsformate mit übergreifend aktiven Stakeholdern und weiteren interessierten Institutionen sind aktuell in der Ausgestaltung. Wenn Sie Themen oder Herausforderungen haben, für die in anderen Verkehrsträgern möglicherweise Erfahrungen oder Lösungen existieren, oder wenn Sie Lösungsansätze haben, die sich auf einen anderen Verkehrsträger übertragen lassen könnten, melden Sie sich gerne bei info(at)innocam.nrw, damit wir ein geeignetes Format und geeignete Partner für Ihre Bedarfe finden können.