FleetMon in der Forschung: Kollisionsvermeidung auf See mit CADMUSS

5. Oktober 2022 in Forschung, Partnerschaften von Raghib Raza

Obwohl sich die Seeverkehrsbranche weiterentwickelt hat, um den Seeverkehr effizient, schnell und zuverlässig zu machen, ist die Zahl der Kollisionen auf See immer noch hoch. Allein bei den in der EU registrierten Schiffen kam es zwischen 2014 und 2021 zu 22.532 Kollisionen. Weltweit gingen zwischen 2011 und 2020 mehr als 876 Schiffe verloren, wobei allein im Jahr 2020 49 Schiffe verloren gingen [1][2].

Was sind die wesentlichen Faktoren, die zu solchen Unfällen beitragen?

Der wichtigste Faktor ist menschliches Versagen. Laut dem von der Europäischen Agentur für die Sicherheit des Seeverkehrs veröffentlichten Bericht gab es zwischen 2014 und 2020 966 Untersuchungen von Unfällen im Zusammenhang mit der EU Schiffe . 89,5 % dieser Unfälle konnten auf menschliches Handeln zurückgeführt werden. Nautiker sind heute mit weitaus mehr Verantwortung belastet als noch vor einem Jahrzehnt. Häufige Hafenanläufe, schnelle Ladevorgänge, zahlreiche Audits und Besichtigungen, schlechtes Wetter und hohes Verkehrsaufkommen sind einige Faktoren, die den Nautiker an seine Grenzen bringen.

Ergänzung der Intuition durch Algorithmen

CADMUSS-Projekt

Das CADMUSS-Projekt wurde ins Leben gerufen, um Nautiker bei der sicheren Navigation zu unterstützen [1]. CADMUSS steht für Collision Avoidance Domain-Method Used by Ships and aShore. Es handelt sich um ein Projekt, das mit Mitteln aus dem ERA-NET Cofund MarTERA Call 2019 entwickelt wird.

Das übergeordnete Ziel des CADMUSS-Projekts ist es, die Besatzung mit hoher Genauigkeit über potenzielle Gefahren zu informieren und ein Ausweichmanöver zu empfehlen, um das Risiko zu minimieren. Zu diesem Zweck beginnt das CADMUSS-Projekt mit der Definition der Schiffsdomäne als Grundlage, auf der weitere Funktionen aufgebaut werden.

Die Domäne von Schiffkann als ein Gebiet um die eigene Schiff verstanden werden, das der Nautiker während der täglichen Navigation von anderen Objekten und Schiffen frei halten möchte. Um einen Abstand zu solchen Objekten zu erreichen, so dass sie die Domäne nicht verletzen, muss das Kollisionsvermeidungsmanöver rechtzeitig geplant und ausgeführt werden. Daher wird ein Bereich um das eigene Schiff als präferenzbasierte Schiffsdomäne bezeichnet, die durch den bevorzugten Abstand zu anderen Schiffen definiert ist, in dem Navigatoren normalerweise ein erfolgreiches Kollisionsvermeidungsmanöver durchführen. Die Form und Größe dieser Region ist jedoch in der wissenschaftlichen Literatur noch nicht standardisiert.

In Anbetracht der Schiff würde dieser Bereich unterschiedliche Formen und Größen haben. Eines der zentralen Ziele von CADMUSS ist es, diesen Bereich zu definieren und ihn dann als Benchmark-Kriterium für die Bewertung der Schiffssicherheit zu verwenden. Darauf aufbauend soll ein Kollisionswarnsystem und ein Risikobewertungssystem entwickelt werden, das dem Schiff unter bestimmten Umständen ein Gefühl der Sicherheit vermittelt.

Zwischenfälle und Unfälle auf See

Die dreifache Zielsetzung des CADMUSS-Projekts

1. Entwicklung eines Sicherheitskriteriums für die sichere Durchfahrt von Schiffen, falls ein Schiff auf hoher See oder in Küstengebieten in die Nähe eines anderen kommt.

2. Das zweite Ziel ist die Umsetzung des oben entwickelten Kriteriums in Entscheidungshilfen (Decision Support Tools, DSTs), die der Besatzung helfen sollen, auch unter hohem Druck Entscheidungen zu treffen. Die Unterstützung soll nicht nur durch ein System an Bord erfolgen, sondern auch durch Institutionen wie Schiff Traffic Services (VTS) und Fleet Operation Centers (FOC), die Schiff fundiertere Ratschläge geben können, wie eine Kollision vermieden werden kann.

3. Das dritte Ziel besteht darin, eine solide Grundlage für die Übertragbarkeit dieses Systems auf den Bereich der Risikobewertung zu schaffen. So kann das Sicherheitskriterium zur Bewertung des Risikoniveaus in einem bestimmten Gebiet, für eine bestimmte Schiff oder für eine bestimmte Reise verwendet werden.

Sind Sie ein Deckoffizier? Ihre Erfahrung ist wichtig für uns!

Fleetmoneiner der Konsortialpartner, der mit deutschen und polnischen Schifffahrtsunternehmen und maritimen Universitäten zusammenarbeitet, untersucht dieses Thema und zielt darauf ab, eine präferenzbasierte Schiffsdomäne für professionelle Nautiker zu entwickeln, indem ein Ro-Pax Schiff als Referenzschiffstyp verwendet wird. Zu diesem Zweck wird das Wissen der Experten durch eine Online-Umfrage gesammelt.

Die Umfrage basiert auf einem anonymen Fragebogen, mit dem die Präferenzen der Fachleute zur Kollisionsvermeidung unter günstigen Bedingungen abgefragt werden.

Ihre Teilnahme ist sehr willkommen, wenn Sie mindestens die Lizenz eines Wachoffiziers besitzen. Sie wird zu einem besseren Verständnis der Sicherheit im Seeverkehr beitragen und evidenzbasierte und wissensbasierte Sicherheitsmaßnahmen bewerten.

Weitere Informationen zur Umfrage mit direktem Zugang zum Fragebogen finden Sie hier.

Um das CADMUSS-Projekt im Detail zu verstehen, lesen Sie bitte die folgenden Informationen.

Schiff Dichte zwischen Fehmarn (Deutschland) und Lolland (Dänemark). ©FleetMon

Details zu den Merkmalen

Die Grundlage des Systems liegt in der genauen Definition des Schiffsbereichs. Der definierte Bereich besteht aus zwei Zonen, der äußeren Zone und der inneren Zone.

Die äußere Zone basiert auf der Komfortzone des Navigators. Das ist die Entfernung, bei der der Navigator sicher ist, eine Kollision mit Objekten zu vermeiden. Die Abgrenzung dieses Bereichs basiert auf Daten, die durch Umfragen, Interviews und Sitzungen mit Experten an einem Brückensimulator gewonnen wurden. Die polnischen Projektpartner sind für diesen Teil des Projekts verantwortlich.

Die innere Zone ist die Grenze, jenseits derer, wenn ein Objekt eindringt, eine Kollision mit ihm nicht mehr vermieden werden kann. Die innere Zone wird durch Modelle und Simulationen bestimmt, bei denen Parameter wie die Hydrodynamik des Schiffes, die Geometrie der Begegnung sowie die Wetter- und Meeresbedingungen berücksichtigt werden. Da einige Ausweichmanöver weniger Raum zur Ausführung benötigen, ist die innere Grenze nicht so scharf definiert. Man kann sie sich als unscharf und allmählich vorstellen.

Die 2D- und 3D-Komponenten

Ein Top-Down-Modell aus der Vogelperspektive eignet sich hervorragend, um den Bereich des Schiffes und das Risiko durch entgegenkommende Schiffe zu bewerten Schiffe. Darüber hinaus wird dem zu entwickelnden Modell jedoch noch eine dritte Dimension hinzugefügt. Die dritte Dimension berücksichtigt bei der Risikobewertung den Tiefgang von Schiff, das Tiefenprofil des Ozeans sowie das Rollen und Stampfen von Schiff. Dies macht das System besonders nützlich in Bereichen, in denen die Tiefe problematisch sein kann, wie z. B. bei der Navigation durch Kanäle. Fehlt der ablenkende Tiefenfaktor des Modells, wird das Risiko stets unterschätzt.

Das endgültige Ziel ist ein System, das Schiff vor nahenden Bedrohungen warnen kann. Durch die Kombination des Wissens von Experten mit Simulationen und Modellen hoffen wir, ein System zu entwickeln, das eine eindeutige Botschaft senden kann, die die Sicherheit von Schiffgewährleistet.

Risikoanalyse und Schiff Verkehrssimulation

Mehr als 150 Milliarden AIS-Positionsmeldungen von FleetMon werden für dieses Projekt verwendet. Da AIS nur eine 15-minütige Auflösung des Geschehens liefern kann, werden die Daten durch parametrische Modellierung interpoliert, um die Intervalle auf 1 Minute zu reduzieren. Objekte, die ihre maritimen Gegenstücke darstellen, werden in Simulationen unter Verwendung der AIS-Daten modelliert. Das Ergebnis ist eine Art Kriegsschauplatzkarte mit Teilen, die das betrachtete Schiff und alle anderen maritimen Objekte in seiner Umgebung darstellen. Durch die Erstellung eines dynamischen Modells dieser Objekte können Risikobewertungen und -analysen auf der Grundlage früherer Daten vorgenommen werden.

Das Close Range Risk Assessment Module (CRRAM) ist eines der Endziele des Projekts. Dabei handelt es sich um ein vollständig webbasiertes Demonstrationsmodul, das die Überprüfung aller Schiffe der AIS-A-Klasse des letzten Jahres in 15-Minuten-Intervallen ermöglichen wird. Dieser Demonstrator wird die Ergebnisse der polnischen und deutschen Partner kombinieren.

Dies ermöglicht die analytische Auswertung des bisherigen Verhaltens einer Schiff , was für die Versicherungswirtschaft besonders lukrativ wäre. Die in der Vergangenheit durchgeführten Sicherheitsmanöver können bewertet werden, und es können Erkenntnisse darüber gewonnen werden, wie gut sich die Besatzung verhalten hat und wie gut sie ausgebildet wurde. Im Wesentlichen wird so ein weiterer Maßstab für die genaue Bewertung des Risikos einer Reise gewonnen.

Forschung und Entwicklung bei FleetMon

Bei FleetMon haben wir nicht nur die weltweit erste Schiffsdatenbank geschaffen, sondern wir haben auch eine große Leidenschaft für Forschung und Entwicklung. Wir motivieren Wissenschaftler, Institute und Universitäten, unsere leistungsstarken und maßgeschneiderten API-Lösungen zu nutzen und bieten Zugang zu unserer historischen Schiffspositionsdatenbank.

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