Schutz und Sicherheit

CADMUSS - Verfahren zur Kollisionsvermeidung auf Schiffen und an Land

Hintergrund des Projekts

Das übergeordnete Ziel des internationalen CADMUSS-Projekts zwischen Polen und Deutschland ist die Erstellung von Modellen zur Berechnung des technischen Mindestsicherheitsabstands von Schiffen. Darüber hinaus soll der persönliche Sicherheitsabstand der Schiffsführung in Abhängigkeit von den Wetterbedingungen und dem Schiffstyp ermittelt werden. Diese beiden Sicherheitsabstände sollen in Form eines Demonstrators sowohl im Bordbetrieb, aber auch auf landgestützten VTS und in Webanwendungen integriert werden. Als zusätzliche Herausforderung soll nicht nur eine 2D-, sondern auch eine 3D-Sicherheitszone untersucht werden. Während die 2D-Sicherheitszone eine Vogelperspektive darstellt, wird der 3D-Teil das Tiefenprofil und das Unterwasserschiff umfassen.

Eine spezielle Anwendung neben den Verkehrszentralen ist die Versicherungswirtschaft. Mit der hier entwickelten Methode wird es möglich, das Verhalten von Schiffe in der Vergangenheit analytisch zu bewerten. Schiffseigner, die ihre Besatzungen ausreichend gut trainieren und damit die Häufigkeit von riskanten Manövern reduzieren, sind im Vorteil.

Ausgangssituation

Jedes Jahr ereignen sich mehrere tausend Unfälle auf See. Außerdem gehen jedes Jahr mehr als 100 Schiffe verloren. Die Ursachen dafür können vielfältig sein. Oft tragen mehrere Faktoren zu dem Vorfall bei. Vor allem bei Schiffsunfällen mit Personenschäden wird jedoch eine offizielle Untersuchung eingeleitet, um die Hintergründe zu ermitteln.

Zwischenfälle und Unfälle auf See

Motivation für CADMUSS

Beinahe-Unfälle werden dagegen kaum wahrgenommen. Vor allem in internationalen Gewässern, wo die Behörden kein Recht zum Eingreifen haben, kommt es weltweit täglich zu mehreren hundert kritischen Situationen. Da diese jedoch nicht erfasst werden, können sie auch nicht entsprechend bewertet werden.

Im Rahmen einer umfangreichen Studie wurde das Verhalten von Schiffen in der Kadetrinne (zwischen Deutschland und Dänemark) untersucht. In diesem Graben gibt es mehr als 60.000 Schiffsbewegungen pro Jahr, von denen mehr als 45.000 dem Verkehrsstrom folgen. Als Beispiel seien hier auffällige Schiffsbewegungen genannt, die ein potenzielles Risiko hätten darstellen können.

Dies ist ein 248 m langer Rohöltanker tanker, der zwischen Primorsk (dem größten Ölhafen der Welt) und Westeuropa verkehrt. Hier sind drei Passagen dargestellt. Zwei im Süden (blau | Nordsee) und eine im Norden (rot | Primorsk).

Entwicklung des 2D-Schiffsbereichskonzepts

Der Sicherheitsbereich des Schiffes hat eine äußere und eine innere Grenze. Die äußere Grenze bezieht sich auf die Komfortzone der Schiffsführung, in der sie ein Ausweichmanöver einleiten will. Dieser Teil wird von den polnischen Projektpartnern ausgearbeitet. Die innere Grenze begrenzt den Bereich, den das Schiff für ein Ausweichmanöver benötigt. Sie wurde im Rahmen einer Reihe von simulierten Schiff-Schiff-Begegnungen mit Hilfe von Schiffsbewegungen ermittelt. Die Form der inneren Begrenzung wird von der Hydrodynamik des Schiffes und den Wetterbedingungen beeinflusst. Die HSW ist der verantwortliche Partner für diese Komponente.

Post-mortem-Nahbereichsdetektion

Mehr als 150 Milliarden Positionsmeldungen aus dem Jahr 2020 FleetMon werden für das Projekt verwendet. Aus diesen Meldungen wird jede Minute eine Position für jedes am AIS teilnehmende maritime Objekt approximiert. Dies geschieht durch mathematische Methoden wie parametrisch modellierte Kurven (z. B. Bézier-Kurven). Für jede volle Minute sind nun die Positionen zusammen mit den erforderlichen zusätzlichen Parametern verfügbar. Für jedes Objekt wird nun ein Querverweis auf alle Objekte in der Umgebung erzeugt. Die Auswahl des Umfangs oder der Form der Umgebung wird von den wissenschaftlichen Partnern bestimmt. Ebenso wie die Art und Weise, wie diese Daten verwendet werden, um die entwickelten Theorien auf die Daten anzuwenden. Anschließend wird entschieden, wie hoch die Datendichte mindestens sein muss, um im Demonstrator sinnvoll eingesetzt werden zu können.

Entwicklung des 3D-Schiffsbereichskonzepts

Das entwickelte Konzept des 2D-Bereichs wird durch die dritte Dimension, d.h. das Unterwasserschiff, ergänzt. Zu diesem Zweck werden die vertikalen Bewegungen des Schiffes berücksichtigt, wobei eine fortschrittliche Methode zur Berechnung der Hydrodynamik (CFD) zum Einsatz kommt. Die Einbeziehung der dritten Dimension in die Sicherheitsbetrachtung des Schiffes ermöglicht eine bessere Bewertung der Manövrierstrategien. Hier vor allem in engen und tiefgangsbegrenzten Fahrwassern. Dazu wird dann das Tiefenprofil des Meeres beim Rollen und Stampfen während der Fahrt berücksichtigt.

Modul zur Risikobewertung im Nahbereich

Das Ziel am Ende des Projekts ist ein vollständig webbasiertes Modul. Dieser Demonstrator wird die Ergebnisse der polnischen, aber vor allem der deutschen Partner kombinieren. Das Endergebnis wird der Demonstrator des Nahbereichs-Risikobewertungsmoduls (CRRAM) sein. Mit diesem Modul wird es möglich sein, alle Schiffe der AIS-A-Klasse für mindestens ein Jahr in der Vergangenheit in 15-Minuten-Intervallen zu untersuchen. Dabei ist es möglich, alle Vorgänge wie z.B. "Tiefgangwechsel" anzuzeigen. Es gibt auch eine Auswertung mit dem gesamten Begegnungsverkehr.

Schiff experimentelles System zur Verkehrssimulation

IN, ein auf Simulation und Schiff spezialisiertes Unternehmen für Verkehrsdienstleistungssysteme, ist an dem Projekt beteiligt. Gemeinsam mit der HSW wird das IN ein Experimentalsystem aufbauen. Ziel ist es, die entwickelten Methoden auf die Anwendungsfälle in Verkehrszentralen zu übertragen. Zu diesem Zweck wird das bestehende Simulationssystem erweitert.

Veranstaltungen / Statustreffen

Sitzung zur Halbzeit des Projekts im Januar 2022

Am 27. Januar 2022 fand ein weiterer Projektaustausch zwischen allen Partnern des CADMUSS-Projekts statt. In insgesamt 7 Stunden wurde der Fortschritt des Projektes ausgetauscht. Das Ziel der Gdynia Maritime University als Gesamtkoordinator sowie FleetMon ist es, den europäischen Gedanken zu leben und den Austausch zwischen den Partnern zu fördern. Wie in den vergangenen 1,5 Jahren wird es auch weiterhin einen sehr regelmäßigen bilateralen Austausch zwischen den Partnern geben.

Presse und Medien

Projekt CADMUSS im Magazin für internationalen Verkehr

Die Beurteilung einer (maritimen) Verkehrssituation erfordert eine fundierte Ausbildung und Berufserfahrung. Entscheidungen können auf der Grundlage dieser Ausbildung und Erfahrung getroffen werden. (Teil-)autonome Schiffe müssen trainiert werden oder benötigen generalisierte Algorithmen, um in jeder Situation angemessen zu reagieren. Ziel ist es, dass Schiffe in der Lage ist, den technischen Manövrierabstand und den erforderlichen persönlichen gefühlten Sicherheitsabstand zu bestimmen.