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Sep 05, 2023

SCIPPER で安全に閘門に入る: 内陸船舶用の電子駐車補助装置

Sostenibilità: i trasporti possono rappresentare un'alternativa sostenibile ai camion.

持続可能性 -輸送は、特に内陸水路に役立つドイツのSCIPPERナビゲーションシステムを備えたトラックに代わる持続可能な代替手段になる可能性があります

内陸の船舶は操縦する余地がほとんどないことがよくあります。 たとえば船長にとって、水門に出入りするのは精密な作業です。 現在、ドイツ航空宇宙センター (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt; DLR) の科学者は、業界パートナーと協力して船長を支援する技術を開発しました。 これは、衛星データを使用し、船を自律的に閘門に入れることができる航行支援システムで構成されています。 フランスのストラスブルク近郊で MS Victor Hugo を使用したテスト走行により、このシステムが困難な条件下でも機能することが証明されました。

DLR の SCIPPER プロジェクトは、内陸水路船舶の重要性の増大を考慮しています。 結局のところ、鉄道は道路網を緩和することができ、鉄道に加えてトラックよりも経済的で、何よりも環境に優しいのです。 そのうちの 90 隻が、1 隻の近代的な内陸水路船に置き換わります。 現在、内陸水路船舶は主に石炭や鉱石などの物資の輸送に使用されています。 多くの場合、発電機やその他の大型技術機器などの大きくてかさばる貨物も輸送します。 バルク貨物の輸送により、船舶がますます大型化し、限られた内水域での操縦がより困難になっています。

SCIPPER は、自動閘門侵入支援システム、基本的には内陸船舶の駐車支援システムを開発しました。 これは、船の乗組員が車両を閘門やその他の限られた水路に安全に出入りするのに役立ちます。 内陸の船舶は非常に動きが鈍く、操縦が難しい場合が多いため、これは重要です。 ほとんどは長さ約 140 メートル、幅は最大 11 メートルです。 ライン川やエルベ川のような大きな川でも、航行水路は常に川全体よりもはるかに狭いため、操縦の余地はあまりありません。

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ヨーロッパでは船のサイズが標準化されています。 最小クラスのIでは、長さ38.5メートル、幅5メートルです。 クラス II 船の長さは 50 ～ 55 メートルです。 クラス III には、長さ 60 ～ 80 メートル、幅 9 メートルまでのタイプが含まれます。 特定の水路用の特別なタイプも含まれます。 最大の内陸水路船舶はクラス Va にあります。これらは長さ 110 メートルの大型のライン川のはしけです。 クラス Vb の押し式および連結式船舶は、長さが最大 ​​185 メートルです。 それ以外の場合、クラス Vib 船は最大の内陸船です。 それらは長さ 135 メートル、幅 17 メートルまであり、ほとんどの閘門には幅が広すぎるため、ライン川などの大きな水路のみを航行できます。

SCIPPER は 3 つのデータ ソースを利用します。 1 つ目は、米国の GPS や欧州の「Galileo」システムなどの一般的な衛星ナビゲーション システムです。 それらの不正確さは、地球上の航行補助装置によって補われます。 SCIPPER という略語は、これらのナビゲーション補助装置を指します。 「内陸航行用 PPP および VDES に基づくロック支援システム」の略です。

PPP は伝送方式の 1 つで、Precise Point Protocol の略です。 衛星データと地上信号から船舶の正確な位置を割り出す方法です。 ただし、橋、水門、建物、標高の周囲の電波の影により、衛星データが常に正確であるとは限らず、受信が遅れたりします。 「橋の下や高い閘門の部屋を通過するとき、衛星信号の受信がしばしば中断され、位置特定が妨げられます。自動閘門ナビゲーションでは、データ傍受後できるだけ早く高精度の測位が必要です」とDLR研究所のラルフ・ジーボルト博士は説明します。ドイツのノイストレリッツで通信およびナビゲーションの博士号を取得。 この欠点を補うために、DLR 通信ナビゲーション研究所の Ziebold と同僚は、受信時間をわずか数秒に短縮する新しい PPP プロトコルを SCIPPER の一部として開発しました。 ジーボルト自身はグループのリーダーであり、海洋システムを専門としています。

VDES は「VHF データ交換システム」を指し、位置データと船舶識別子を送信するためのモバイル インターネットの一種です。 これらのデータは水路沿いの基準局に基づいており、そのデータは 47 ～ 68 メガヘルツの VHF 帯域で送信されます。 VDES は、AIS (「自動識別システム」) の後継です。 AIS は 2000 年 12 月 6 日から運用されており、世界中のナビゲーションに必須です。 これは、参加船に搭載された送信システムと受信システムで構成されます。 このシステムは、自身の位置とすぐ近くにある他の船舶の位置をデジタル海図上に表示します。 AIS は、船舶および航行データの交換にも使用されます。 このシステムは、水路の曲がり角など、船と船の間に陸地がある場合にも機能します。

オーバープファッフェンホーフェンにある通信ナビゲーション研究所の DLR の科学者は、VDES の開発と標準化を支援しています。 「AIS とは対照的に、VDES は帯域幅が広いため、船舶、基地局、水運局の間でより干渉のないデータ送信が可能になります」と、関与した研究者の 1 人である Ronald Raulefs 氏は述べています。

SCIPPERは、船首と船尾の部分を検出するレーザーセンサーを使用して船の周囲の近距離を監視します。 このようにして、船長はブリッジから死角にあるエリアを確認することもできます。 これは、特に水門に入るときのスペースが限られているためです。 多くの閘門水路の幅はわずか 12 メートルであるため、閘門と船の壁の間は数センチメートルしかないことがよくあります。

SCIPPERのテクノロジーはさらに発展する予定です。 DLR は現在、シュプレー オーダー水路に内陸水路船舶用のデジタル テスト フィールドを建設しています。 科学者たちは、ケーニヒス・ヴスターハウゼン港とアイゼンヒュッテンシュタット港の間で、内陸船舶の自律運航のためのソリューションをテストしたいと考えています。 水路は交通量が少ないため、この作業に適しています。 デジタルテストフィールドは、一般的な貨物輸送チェーンのどの時点で船舶の使用が合理的であるかを明らかにするのに役立ちます。

海運の重要性は今後さらに高まるだろう。 たとえば、ドイツ連邦交通インフラ計画では、内陸水路船舶による輸送が 2030 年までに 23% 増加すると想定しています。しかし、その様相は大きく変わる可能性があります。 現在、ほとんどの内陸船は石炭などのバルク品を輸送しています。 しかし、エネルギー転換により、石炭輸送の重要性はますます低下しています。 その代わりに、コンテナや機械部品などの重量貨物が輸送されることが増えています。

将来の内陸船舶は、より小型でより柔軟になる可能性があります。 SCIPPER などのデジタル支援システムは、それぞれのケースで最も有利なルートと最も経済的な運転スタイルを決定するため、ここで重要な役割を果たす可能性があります。 また、事故のリスクを軽減するのにも役立ちます。

研究者の長期的な目標は、船舶が独自のルートを計算し、相互に通信し、独立して積み降ろしできるようにすることです。

画像: 船の運転手の家の支援システム © DLR.