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Uni forscht zu selbstfahrendem Schiffsverkehr

Uni forscht zu selbstfahrendem Schiffsverkehr : Schiffe ohne Steuermann an Bord

Mit mehreren Millionen Euro fördert das Bundeswirtschaftsministerium ein Forschungsprojekt, das die Binnenschifffahrt revolutionieren könnte. Die Universität Duisburg-Essen ist daran mit drei Lehrstühlen beteiligt.

Im Flugverkehr ist die Zukunft der Automobiltechnik zum großen Teil schon Alltag: So genannte Autopiloten übernehmen Flugmanöver, ohne dass ein Mensch eingreifen muss. Bekanntlich arbeitet Tesla seit einigen Jahren daran, Autos ohne Fahrer auf die Straße zu bringen. Ähnliches soll nun auch auf den Wasserstraßen geschehen. Jedenfalls laufen die entsprechenden Forschungen auf Hochtouren. Und da ist die Universität Duisburg-Essen (UDE) führend. In einem neuen Verbundprojekt entwickeln gleich drei Lehrstühle der UDE „Systeme zur Fernsteuerung von Binnenschiffen“. Koordiniert wird „FernBin“ vom Entwicklungszentrum für Schiffstechnik und Transportsysteme e.V. (DST). Von den sechs Millionen Euro Fördermitteln, die vom Bundeswirtschaftsministerium kommen, gehen 2,89 Millionen Euro ans DST und die Uni. An dem Forschungsprojekt beteiligt sind neben der UDE die Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, die Bundesanstalt für Wasserbau, Unternehmen aus Stuttgart sowie Partner aus der Binnenschifffahrt.

Im Bereich des Autoverkehrs unterscheidet man fünf „Stufen“ der Autonomie, die man auf den Schiffsverkehr übertragen könnte: Autonomiestufe 0 ist die zurzeit übliche: der Fahrer fährt selbst.

Autonomiestufe 1 bedeutet, dass es einfache Assistenzsysteme wie ein Abstandsmelder oder ein Tempomat gibt.

Bei der Stufe zwei gibt es beispielsweise die Möglichkeit zum automatischen Einparken.

Bei der Autonomiestufe drei übernimmt der „Autopilot“ einige Funktionen wie das Auslösen des Blinkers, Spurwechsel und Spurhalten. Der Fahrer kann aber noch selber Eingreifen. Diese Stufe drei könnte nach dem heutigen Stand schon bald die Regel bei Neufahrzeugen werden.

Bei der Autonomiestufe vier fährt der Autopilot selber; der Fahrer greift nur noch gelegentlich ein.

Bei der Autonomiestufe fünf ist kein Fahrer mehr erforderlich; die Insassen brauchen keinen Führerschein zu haben. Es gibt auch kein Lenkrad. Man muss nur noch das Ziel festlegen, der Rest wird automatisch erledigt.

Diese fünf Stufen sind Vorbild für das neue Projekt, das das Potenzial hat, die Binnenschifffahrt zu revolutionieren und den Beruf des Schiffsführers zu einem Bürojob zu machen. Der Schiffsführer, der bislang von der „Brücke“ aus das Schiff durch den Rhein steuert, würde danach nicht mehr an Bord, sondern von einem Fernsteuerstand an Land aus operieren. Das mache den Beruf des Schiffsführers für alle, die eine „normale“ Wohnung bevorzugen attraktiver, heißt es von Seiten der Uni. Unterstützt durch Assistenzsysteme, wie zum Beispiel Bahnregler und Kollisionswarnsystem, ließe sich sogar mehr als ein Schiff gleichzeitig steuern. Ein weiterer Vorteil sei: Für die Reeder sinken die Kosten und die Effizienz des Schiffes steigt. „Damit kann die Wettbewerbs- und Zukunftsfähigkeit in der Binnenschifffahrt substanziell verbessert werden“, sagt Professor Bettar el Moctar, Experte für Schiffs- und Offshoretechnik und DST-Direktor.

Das alles wird ab sofort in Duisburg erforscht. Dafür wird gerade am DST das Versuchs- und Leitungszentrum Autonome Binnenschiffe „VeLABi“ fertiggestellt. Hier werden die drei beteiligten UDE- Lehrstühle einen Steuerstand konzipieren, der Schnittstellen zu einem realen Testschiff hat, das den Forschenden von einer Reederei zwischen den Einsätzen auf den Binnenwasserstraßen zur Verfügung gestellt wird. „Damit die einzelnen Komponenten gefahrlos entwickelt und ausprobiert werden und später auch die Schiffsführer unfallfrei trainieren können, wird es einen digitalen Zwilling dieses Testschiffes geben“, erklärt Mechatronik-Professor Dieter Schramm. Auch für Wasserstraßen gilt: Die Assistenzsysteme müssen das Fahrverhalten aller Verkehrsteilnehmer präzise vorhersagen und berechnen, ob sich diese in ausreichendem Abstand zueinander sowie zu Bauwerken bewegen. Hierfür entwickeln die UDE-Wissenschaftler mathematische Modelle und statistische Verfahren.

Ein weiterer Schwerpunkt im Vorhaben: die maximal verlässliche Mensch-Maschine-Interaktion. Eine ferngesteuerte Schiffsführung muss eine permanente Kontrolle haben. Alle Handlungsabläufe in normalen wie in Notfallsituationen müssen maschinell unterstützt werden. Das werden wir am virtuellen wie am realen Schiff umsetzen“, sagt Prof. Dirk Söffker, Steuerungs- und Regelungsexperte.