PROBLEMSTELLUNG

In der Befahrung von Binnen-Wasserstraßen stellen Schleusen mit ihren zeitlich diskreten Schleusungsvorgängen einen Flaschenhals und potenziellen Staupunkt und somit auch eine Gefahrenstelle dar. Bei, wie derzeit üblich, freier Anfahrt können Schiffe unsynchron eintreffen, wodurch Wartezeiten und nicht optimale Auslastungen der Schleuse entstehen. Andererseits kann es in Warteposition auf eine Schleusung zu Spitzenzeiten erhebliche Wartezeiten geben, da eine Schleusung immer nur eine gewisse Maximaltonnage gleichzeitig befördern kann. Im österreichischen Teil der Donau, welcher 350 km lang ist, befinden sich 9 Schleusen. Das entspricht einer Schleuse etwa alle 39 km. Die Wartezeiten der Schiffe, an den Schleusen, summieren sich auf und verringern dadurch die Wirtschaftlichkeit der Binnenschifffahrt. Eine Sonderregelung für die österreichische Schifffahrt ist, dass Linienschiffe und andere Fahrgastschiffe mit fixem Fahrplan eine höhere Priorität haben als Frachtschiffe. Das bedeutet, dass diese höherprioren Schiffe auch bei Schleusenvorgängen vorgereiht werden, was wiederum dazu führt, dass die Frachtschiffe umso länger warten müssen.

Die längsten Wartezeiten an den Schleusen haben Schiffe mit gefährlichen Gütern, da diese abhängig von der Ladung entweder nur mit genügend großem Abstand zu anderen Schiffen, oder alleine geschleust werden müssen.

Die Schiffe werden nach dem Eintreffen bei der Schleuse gereiht. Um keinen Platz in einer „Warteschlange“ vor einer Schleuse zu verlieren, fahren deshalb viele Schiffe mit der größten möglichen Geschwindigkeit von einer Schleuse zur nächsten. Das erhöht in vielen Fällen unnötig den Treibstoffverbrauch, da man ohnehin warten muss.

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ZUSAMMENFASSUNG

Diese Arbeit ist eine Machbarkeitsstudie über die Sinnhaftigkeit eines Schleusenmanagement-Systems für die österreichische Donauschifffahrt. Diese Studie soll dabei helfen, eine fundierte Entscheidungsgrundlage, für oder gegen die Entwicklung und den Einsatz eines Schleusenmanagement-Systems, zu liefern. Durch eine Befragung der Personen, die in die Donauschifffahrt involviert sind, konnte eine Zusammenfassung der derzeitigen Situation an den österreichischen Donauschleusen, sowie der Anforderungen an ein Schleusenmanagement-System, verfasst werden. Ein Vorschlag für ein Schleusenmanagement-System soll zeigen, wie der Verkehrsfluss der Schifffahrt optimiert werden kann und dadurch Wartezeiten und Treibstoff gespart werden können.

Mit einer abschließenden Durchführung einer Kosten-Nutzen-Analyse ist diese Studie zu dem Ergebnis gekommen, dass die Einführung eines Schleusenmanagement-System für die österreichische Donauschifffahrt durchaus sinnvoll ist und einen großen volkswirtschaftlichen und betriebswirtschaftlichen Nutzen bringt.

ABSTRACT

This thesis is a feasibility study which aims at establishing whether or not a lock management system would be viable for the Austrian Danube river traffic. The study is intended to provide the background knowledge needed to be able to take an educated decision for or against such a lock management system. Interviews with persons who are involved in the vessel traffic on the Danube have provided a general background of the current situation of the Austrian Danube lock system and have brought to the fore what a lock management system should be able to achieve. A proposal for a lock management system is intended to show how to optimise the traffic flow on the river and how to manage delays and to economise fuel consumption. A cost-benefit analysis carried out at the end of the study shows that the introduction of a lock management system for the Austrian Danube river traffic makes good economic sense and can have a positive impact on Austria’s national economy.

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VERWENDETE ABKÜRZUNGEN

AIS Automatic Identification System

ALSO Advanced Logistic Solution for Danube Waterway

APL Arbeitsplatz

B Breite

B-Stelle Betriebsstelle (Arbeitsplatz der Schleusenaufsicht)

BICS Binnenschifffahrt Informations- und Kommunikationssystem

(Binnenvaart Informatie en Communicatie Systeem)

BMI Bundesministerium für Inneres

bmvit Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie

COG Course Over Groud

COMPRIS Consortium Operational Management Platform

River Information Services

DB Datenbank

DGPS Differential Global Positioning System

DoRIS Donau River Information Service

ECDIS Electronic Chart Display and Information Service

ELWIS Elektronisches Wasserstraßen-Informationssystem

ENC Elektronische Navigations Karte

(Electronic Navigation Chart)

ETA Estimated Time of Arrival

EU Europäische Union

FCFS First Come First Serve

GINA Gestion Informatisée de la Navigation

GPRS General Packet Radio Service

GPS Global Positioning System

GSM Global System for Mobile Communications

GUI Graphical Userinterface

IBBS Informationsbüro Binnenschifffahrt

ICT Informations- und Kommunikationstechniken

(Information and Communication Technologies)

IMO International Maritime Organisation

ITU International Telecommunication Union

IVS-90 Informatie- en Volgsysteem Scheepvaart

KI Künstliche Intelligenz

L Länge

OSB Oberste Schifffahrtsbehörde

PC Personal Computer

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PIANC Internationale Navigations Verband

(Permanent International Association of Navigation Congresses)

PS Pferdestärken

RIS River Information Service

RZ Revier Zentrale

RTA Recommended Time of Arrival

SK Schleusenkammer

SO Strategische Optimierung

SOG Speed Over Ground

UKW Ultra Kurzwelle

URL Uniform Resource Locator

USV Unterbrechungsfreie Stromversorgung

UTC Universal Time Coordinated

VPN Virtuelles privates Netzwerk

(Virtual private Network)

WVO Wasserstraßen-Verkehrsordnung

ZKR Zentralkommission für die Rheinschifffahrt

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INHALTSVERZEICHNIS

1.  Einleitung  8

1.1  Zweck der Machbarkeitsstudie  8

1.2  Überblick  9

1.3  Projekthintergrund  9

1.4  Ziele der Machbarkeitsstudie  10

1.5  Methodik  10

1.6  Umfang des Dokuments  11

1.7  Hauptinteressent  11

2.  Theoretische Grundlagen  12

2.1  RIS  12

2.1.1  Wesentliche Bestandteile von RIS  12

2.1.2  RIS System in Österreich  18

3.  Praktische Ausführung  21

3.1  Derzeitige Situation  21

3.1.1  Generelle Daten  21

3.1.2  Österreichischer Donauabschnitt  24

3.2  Schleusenmanagement-System für die österreichische Donauschifffahrt  30

3.2.1  Ähnliche Systeme  30

3.2.2  Derzeitige Handhabung an den österreichischen Donauschleusen  35

3.2.3  Übersicht des Schleusenmanagement-Systems für die österreichische  

Donauschifffahrt   38

3.2.4  Ziele des Schleusenmanagement-Systems  51

3.2.5  Anwendbarkeit auf anderen Wasserstraßen  52

3.3  Projekt Management  53

3.3.1  Zeitplanung  53

3.3.2  Risiken  53

3.3.3  Probleme  55

3.3.4  Voraussetzungen  55

3.3.5  Abhängigkeiten  55

3.4  Technische Architektur  56

3.4.1  Beschreibung der technischen Mittel  56

3.4.2  Sicherheit  56

3.4.3  System Interaktion  56

3.4.4  Verfügbarkeit des Systems  56

3.5  Alternative Option  57

3.5.1  Alternative: Künstliche Intelligenz (KI)  57

4.  Wirtschaftliche Betrachtung  59

4.1  Beschreibung der Wirtschaftsumgebung  59

4.1.1  Generelle Bedingungen für die Einführung eines Schleusenmanagement-Systems  59

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4.1.2  Status des Interessenten - via donau - Österreichische Wasserstraßen-Gesellschaft  

mbH   59

4.2  Kosten-Nutzen-Analyse  61

4.2.1  Kosten  61

4.2.2  Einsparungen  63

4.2.3  Amortisationszeit  70

4.2.4  Return on Investment (ROI)  71

4.2.5  Nutzen für die Umwelt  72

4.2.6  Nutzen für die weiße Schifffahrt  72

5.  Diskussion  73

5.1  Schleusenkette  73

5.2  Anforderungen an das Schleusenmanagement-System  73

5.2.1  Leichte und übersichtliche Bedienoberfläche  73

5.2.2  Zugriff für Behörden  73

5.2.3  Farbdarstellung  73

5.2.4  Darstellung von Gefahrenguttransporten  74

5.3  Anwendbarkeit  74

5.4  Optimierungsmöglichketien  74

5.4.1  Optimierung der Revisionen  74

5.4.2  Optimierung der Schleusenanlage  75

5.5  Erweiterungsmöglichkeiten des Schleusenmanagement-Systems  77

5.5.1  Zusatzinformation  77

5.5.2  Statistikführung  77

6.  Literatur  78

7.  Abbildungsverzeichnis  81

8.  Anhang  82

8.1  Kalkulationsschema Transportkosten  82

8.1.1  Praxisbeispiel  82

8.2  Transportkosteneinsparung  83

8.2.1  Praxisbeispiel  83

8.3  Kostenkalkulation für Energieverlust bei Schleusungen  84

8.4  Fragebogen für alle Schleusenmeister  85

8.5  Fragebogen für alle Schifffahrtskapitäne  89

8.6  Fragebogen für alle Reedereien  91

8.7  Artikel  93

8.8  Anfragen  96

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1. EINLEITUNG

Dieses Kapitel beinhaltet generelle Daten über die Machbarkeitsstudie selbst. Es wird der Zweck der Machbarkeitsstudie, der Hintergrund, die Ziele eine Schleusenmanagement-Systems und die Methode, die angewendet wurde um diese Studie durchzuführen, beschrieben. An dieser Stelle gilt der Dank allen, die sich bemüht haben, Informationen für diese Studie zu beschaffen:

♦ Herrn MR Dipl.-Ing. Reinhard Vorderwinkler, bmvit ♦ Herrn Dipl.-Ing. Bernd Birkelhuber, bmvit

♦ Herrn Dipl.-Ing. Andreas Bäck, via donau - Österreichische Wasserstraßen-Gesellschaft mbH

♦ Herrn Dipl.-Ing. (FH) Ralph Fromwald, via donau - Österreichische Wasserstraßen-Gesellschaft mbH

♦ Herrn FOI Johannes Kranewitter, Strom- und Schleusenaufsicht ♦ Herrn Steingruber, Strom- und Schleusenaufsicht ♦ Herrn Franz Koberger, Schleuse Nussdorf ♦ Herrn Chudik, OSB ♦ Mitarbeitern der Schleuse Ottensheim ♦ Mitarbeitern der Oranje Schleuse in Amsterdam ♦ Herrn Kapt. Peter Baumgartner, IBBS Informationsbüro Binnenschifffahrt ♦ Herrn Kapt. Freudenthaler ♦ Herrn Kapt. Wolfgang Sehner, Reederei Brandtner ♦ Herrn Kapt. Edgar Wilhelm, MS Marbach ♦ Herrn Kapt. Robert Weinberger ♦ Herrn Kapt. Franz Bauer, Reederei Jaegers ♦ Herrn Anton Cizek ♦ Reederei Jaegers ♦ Reederei Wurm + Köck ♦ Donauschifffahrt Schaurecker

1.1 ZWECK DER MACHBARKEITSSTUDIE

Der Zweck dieser Machbarkeitsstudie ist es, eine fundierte Entscheidungsgrundlage, für oder gegen den Einsatz eines Schleusenmanagement-Systems für die Donauschifffahrt, zu schaffen. Die wesentlichen Faktoren sind dabei:

♦ Ermittlung der Sinnhaftigkeit eines Schleusenmanagement-Systems auf der Donau ♦ Erarbeitung der Parameter, die berücksichtigt werden müssen ♦ Bewertung der Risiken

♦ Erstellung einer Kosten-Nutzen-Analyse des Systems

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1.2 ÜBERBLICK

Dieser Abschnitt beinhaltet einen kurzen Überblick über die einzelnen Kapitel: ♦ Kapitel 1: Einleitung beinhaltet generelle Daten zur Machbarkeitsstudie selbst ♦ Kapitel 2: Theoretische Grundlagen zeigen, welche Infrastruktur zum Betreiben eines Schleusenmanagement-Systems benötigt wird

♦ Kapitel 3: Praktische Ausführung beinhaltet die erarbeiteten Lösungsansätze für ein Schleusenmanagement-System für die Donauschifffahrt

♦ Kapitel 4: Wirtschaftliche Betrachtung befasst sich mit der Kosten-Nutzen-Analyse eines Schleusenmanagement-Systems für die Donauschifffahrt ♦ Kapitel 5: Diskussion enthält Schlussfolgerungen der Machbarkeitsstudie und einen Ausblick und Anregungen für weiterführende Arbeiten

♦ Kapitel 6: Literatur listet alle für die Machbarkeitsstudie verwendeten Literatur-Referenzen auf

♦ Kapitel 7: Abbildungsverzeichnis listet alle in der Studie vorkommenden Abbildungen und Tabellen auf

♦ Kapitel 8: Anhang enthält Hilfsmittel, die zur Entwicklung der Studie verwendet wurden

1.3 PROJEKTHINTERGRUND

In Österreich nimmt der Güter- und Personentransport immer mehr zu. Da es in der Schifffahrt diesbezüglich noch freie Kapazitäten gibt, versucht man die Wettbewerbsfähigkeit der Binnenschifffahrt gegenüber dem Straßenverkehr zu verbessern [COMPRIS, 2004]. Eine Verbesserung kann dadurch erreicht werden, indem man in der Binnenschifffahrt moderne Informations- und Kommunikationstechniken (ICT) einsetzt [COMPRIS, 2004]. Im Jahre 1998 wurde deshalb von der Europäischen Union ein Konzept für Fluss-Informationsdienste, bekannt als River Information Services (RIS), entwickelt [COMPRIS, 2004]. (Genauere Erläuterungen über RIS folgen in Kapitel 2.1.).

Im September 2002 wurde das Projekt „Consortium Operational Management Platform River Information Services“ (COMPRIS) gestartet, welches die Ziele hat, das bestehende RIS Konzept zu verbessern [COMPRIS, 2004], ein vollständiges und einheitliches RIS für ganz Europa einzuführen und somit auch die Transportkette, das Verkehrsmanagement und die Transportlogistik zu verbessern.

In COMPRIS arbeiten 44 öffentliche und private Partner aus den europäischen Ländern Österreich, Belgien, Bulgarien, Frankreich, Deutschland, Ungarn, Niederlande, Rumänien, Schweden, Slowakei und Ukraine zusammen [COMPRIS, 2004].

Ein weiterer Teil moderner ICT für die Binnenschifffahrt, ist ein Schleusenmanagement-System, das im Zuge dieser Studie näher beschrieben wird.

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1.4 ZIELE DER MACHBARKEITSSTUDIE

♦ Erfassung der derzeitigen Situation an den österreichischen Donauschleusen ♦ Erfassung und Zusammenfassung der Anforderungen und Wünsche der beteiligten Personen und Institutionen

♦ Auflistung aller sonstigen zu berücksichtigenden Parameter ♦ Vorschlag für Bedienoberfläche „Graphical Userinterface“ (GUI) ♦ Risikobewertung des Projekts ♦ Kostenabschätzung des Projekts ♦ Anwendbarkeit auf andere Wasserstraßen ♦ Definition eines Pilotprojekt

1.5 METHODIK

Die Methode zur Gewinnung relevanter Daten für diese Studie kann man in vier Phasen aufgliedern (siehe Abb. 1.5-1).

Phase 1: Identifizierung wesentlicher Faktoren

Zu erst wurde überlegt, welche Faktoren bei der Einführung eines Schleusenmanagement-Systems eine Rolle spielen könnten und wie die derzeitige Situation an den österreichischen Donauschleusen erfasst werden kann. Dabei ist man zu dem Schluss gekommen, dass es vier Zielgruppen gibt, die mit einem Schleusenmanagement-System direkt oder indirekt in Berührung kommen. Diese vier Zielgruppen sind:

♦ Schleusenmeister: sie sind verantwortlich für den eigentlichen Schleusungsvorgang.

♦ Schifffahrtskapitäne: sie manövrieren die Schiffe und fragen beim Schleusenmeister an, wann ihre Schleusung an der Reihe ist.

♦ Reedereien: sie sind die Schiffseigner und verantwortlich für allfällige Reparaturen und Wartung der Schiffe.

♦ Bundesministerium für Verkehr, Innovation und Technologie (bmvit): das bmvit

Phase 2: Ausarbeitung der Fragen

Dabei wurden die wichtigsten Fragen formuliert und in drei verschiedene Excel-Fragebögen für die Zielgruppen Schleusenmeister, Schifffahrtskapitäne und Reedereien aufgegliedert. Dabei wurde der Fragebogen in der Art gestaltet, dass er entweder direkt in Excel beantwortet werden kann, oder ausgedruckt und händisch ausgefüllt werden kann. Für das bmvit wurde ein Interview vorgesehen (siehe Phase 3). Eine Aufstellung der Fragebögen und der Interview-Inhalte ist im Anhang in den Kapiteln 8.4 Fragebogen für alle Schleusenmeister, 8.5 Fragebogen für alle Schifffahrtskapitäne und 8.6 Fragebogen für alle Reedereien ersichtlich. Phase 3: Verteilung der Fragebögen / Interviews

in dieser Phase wurden die Fragebögen an die verschiedenen Zielgruppen verteilt und Interviews durchgeführt. Die Verteilung der Excel-Fragebögen erfolgte bei den Schifffahrtskapitänen und den Reedereien per Email. Die Schleusenmeister konnten am besten über Fax erreicht werden. Da nicht alle Faktoren zu Beginn der Studie im Fragebogen bedacht werden konnten und um genauere Informationen (über den Umfang der Fragebögen hinaus) zu bekommen, wurden auch persönliche Interviews mit Schleusenmeistern und Schifffahrtskapitänen geführt. Um die gesetzlichen Bestimmungen kennen zu lernen und eine weitere Perspektive zu bekommen, wurden mit Angehörigen der obersten Schifffahrtsbehörde (OSB) und anderen Stellen des bmvit Interviews geführt. Phase 4: Auswertung der Antworten

die Rücklaufquote der Fragebögen betrug etwa 30%. Alle Daten und Fakten, die durch die Befragung gewonnen werden konnten, wurden später in dem vorgeschlagenen Schleusenmanagement-System und in der wirtschaftlichen Analyse berücksichtigt.

1.6 UMFANG DES DOKUMENTS

Diese Studie stellt die derzeitige Situation an den österreichischen Donauschleusen dar und liefert einen Lösungsansatz für die Funktionsweise und ein Beispiel für die Realisierung eines Schleusenmanagement-Systems sowie die Definition eines Pilotprojektes. Es werden die zu berücksichtigenden Faktoren aufgezeigt und beschrieben. Außerdem wird eine Kosten-Nutzen Rechnung aufgestellt, welche Aufschluss über die Wirtschaftlichkeit eines Schleusenmanagement-Systems geben soll.

Keine Aufgabe dieser Studie ist es, eine Software oder einen Softwarealgorithmus zu entwickeln oder detaillierte technische und organisatorische Pläne und Lösungen zu erstellen.

1.7 HAUPTINTERESSENT

♦ via donau - Österreichische Wasserstraßen-Gesellschaft mbH

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2. THEORETISCHE GRUNDLAGEN

Die Theoretischen Grundlagen liefern einen Überblick und eine Beschreibung der Systemkomponenten, die notwendig sind, um ein Schleusenmanagement-System aufbauen zu können.

Um ein Schleusenmanagement-System betreiben zu können, ist eine entsprechende Infrastruktur nötig. Verschiedenste Schiffsdaten müssen dabei zwischen den Schiffen und den Schleusenmeistern ausgetauscht werden. Anhand dieser Daten kann in den Revierzentralen, der Schleusenmeister oder ein Schleusenmanagement-System entscheiden, welche Schiffe wann in welche Schleuse einfahren dürfen und geschleust werden können.

Dieser Datenaustausch funktioniert entlang der österreichischen Donau mit Hilfe des Donau River Information Services (DoRIS).

2.1 RIS

RIS sind die harmonisierten Informationsdienste zur Unterstützung des Verkehrs- und Transportmanagements in der Binnenschifffahrt einschließlich der Schnittstellen zu anderen Transportarten. RIS haben das Ziel, zu einem sicheren und effizienten Beförderungsablauf und damit zu einer intensiven Nutzung der Binnenwasserstraßen beizutragen. [ZKR, 2004/2] Dieses Ziel gliedert sich in 3 Hauptaufgaben von RIS: ♦ Die Transportsicherheit erhöhen ♦ Den Transport wirtschaftlicher machen ♦ Den Transport umweltfreundlicher machen

2.1.1 Wesentliche Bestandteile von RIS

In einem RIS spielen drei Bestandteile eine wesentliche Rolle. Das Global Positioning System (GPS) bzw. das Differential Global Positioning System (DGPS), das Automatic Identification System (AIS) und das Electronic Chart Display and Information System (ECDIS).

Diese drei Bestandteile von RIS werden in den folgenden Punkten näher erläutert.

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2.1.1.1 GPS / DGPS

GPS bedeutet Global Positioning System und ist das amerikanische satellitengestützte Navigationssystem, mit dem eine Standortbestimmung mit einer Genauigkeit von +/- 5 bis 10 m möglich ist (siehe Abb. 2.1-1). Die häufigsten Gründe für Ungenauigkeiten sind Ablenkung des GPS-Signals in der Ionos- oder Troposphäre, Uhrzeitfehler oder Mehrwegeempfang durch Reflexionen [Grüller].

Abb. 2.1-1: GPS Daten

Für einen Fluss ist jedoch eine Ungenauigkeit von +/- 5 bis 10 m ziemlich viel. Durch solch ungenaue Angaben kann der Eindruck erweckt werden, dass ein Schiff am Ufer, anstatt im Flussbett fährt oder dass es sich auf Kollisionskurs mit einem entgegenkommenden Schiff befindet.

Eine Abhilfe ist die Verwendung von Differential Global Positioning System (DGPS) (siehe Abb.2.1-2). Beim DGPS wird eine (oder mehrere) Referenzbasisstation eingesetzt, die auch das GPS Signal empfängt. Der Standort der Referenzbasisstation ist genau vermessen, wodurch sie den Unterschied zwischen dem ungenauen GPS-Signal und ihren genauen Positionsdaten errechnen kann und dann die Korrekturdaten weiter an den eigentlichen Empfänger schickt. Mit dem DGPS-Verfahren kann eine Genauigkeit von etwa +/- 1 bis 2 m erreicht werden, wenn die Korrekturdaten nicht älter als etwa 10 Sekunden sind und die Referenzbasisstationen nicht weiter als 50 km entfernt sind [Grüller].

2.1.1.2 AIS

AIS bedeutet Automatic Identification System (Automatisches Identifikationssystem) und wurde von der International Telecommunication Union (ITU) standardisiert. Ein AIS ist ein Datenfunksystem, das statische, dynamische und reisebezogene Schiffsdaten zwischen damit ausgerüsteten Schiffen, sowie zwischen ausgerüsteten Schiffen und Landstationen austauscht (siehe Abb. 2.1-3). Die Schiffe benötigen dazu einen AIS Transponder.

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Schiffsseitige AIS-Transponder senden die Schiffskennung, Position und andere Daten (siehe Kapitel 2.1.1.2.1 AIS Daten) in regelmäßigen Abständen. Durch den Empfang der Aussendungen können AIS-Schiffs- oder -Landstationen innerhalb des Sendebereichs automatisch AIS ausgerüstete Schiffe auf einem geeigneten Bildschirm wie Radar oder (Inland) ECDIS darstellen. AIS-Systeme sollen die Sicherheit der Schifffahrt verbessern, und zwar sowohl im Gebrauch von Schiff zu Schiff wie auch bei der Überwachung, der Schiffsverfolgung und -aufspürung und der Unterstützung der Unfallbekämpfung.

Verschiedene AIS Typen können unterschieden werden:

♦ Klasse A AIS (für die Berufshochseeschifffahrt) ♦ Klasse B AIS (für die Freizeitschifffahrt) ♦ Inland AIS (für die Binnenschifffahrt)

Das Klasse A AIS erfüllt alle Anforderungen, welche die Internationale Maritim Organisation (IMO) gestellt hat.

Das Klasse B AIS bietet weniger Funktionalität an und ist eher für Freizeitschiffe gedacht. Das Inland AIS überträgt zusätzlich zu den Klasse A AIS, weitere Daten wie z.B. Estimated Time of Arrival (ETA) und Recommended Time of Arrival (RTA).

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2.1.1.2.1 AIS Daten Statische Daten: ♦ IMO Nummer ♦ Rufzeichen und Namen ♦ Schiffslänge und -breite ♦ Schiffstyp ♦ Ort des Transponders am Schiff Dynamische Daten:

♦ Schiffsposition und Genauigkeit (Koordinaten, High / Low) ♦ Universal Time Coordinated (UTC) ♦ Kurs über Grund (COG) ♦ Geschwindigkeit über Grund (SOG) ♦ Richtung ♦ Navigationsstatus ♦ Richtungsänderungsrate Reise Daten: ♦ Gefährliche Ladung - Type ♦ Zielhafen

♦ Geschätzte Ankunftszeit (= Estimated Time of Arrival (ETA))

2.1.1.2.2 Funktionsweise

In Abb. 2.1-4 ist der grobe Aufbau einer AIS Station dargestellt. Er besteht aus einem Ultra Kurzwellentransceiver (UKW Transceiver), welcher die eigentliche AIS Kommunikation ermöglicht, einem Comm Processor, für die Datenauswertung, sowie einem Position Sensor, der die GPS-Daten empfängt.

AIS Transponder senden auf 2 verschiedenen Frequenzen um einerseits erhöhte Sicherheit durch Redundanz zu gewinnen und um andererseits die Kanalbandbreite zu vergrößern. Die beiden Frequenzen sind standardisiert: 161,975 MHz (Kanal 87B) für AIS 1 und 162,025 MHz (Kanal 88B) für AIS 2.

Außerdem wird das Zeitmultiplex-Verfahren angewendet (siehe Abb. 2.1-5). Das heißt, dass eine Minute in 2250 Zeitschlitze eingeteilt wird zu je 26,67 ms, in welchem ein Positions-Report eines Schiffes Platz hat (256 Bit). AIS Stationen synchronisieren sich ständig aufeinander mittels Universal Time Coordinated (UTC) (das von GPS geliefert wird), damit es zu keinen

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Überlappungen der Zeitschlitz-Transmissionen kommt. Die Auswahl eines Zeitschlitzes wird dabei von einer AIS Station zufällig getroffen.

2.1.1.3 ECDIS

ECDIS bedeutet Electronic Chart Display and Information Service (Elektronisches Anzeige- und Informationssystem). Es gibt zwei Arten von ECDIS. Das Inland ECDIS und das maritime ECDIS. Beide Varianten sind zueinander kompatibel, jedoch erhalten Schiffe mit maritimer ECDIS-Ausrüstung keine zusätzlichen Informationen für die Binnenschifffahrt, wie z.B. Tafelzeichen an Binnenwasserstraßen. [ZKR, 2004/2] In Folge wird hier nur mehr auf das Inland ECDIS eingegangen.

Inland ECDIS ist ein europäischer Standard, für elektronische Schifffahrtskarten in der Binnenschifffahrt.

Inland ECDIS kann in 2 Modi verwendet werden: ♦ Navigationsmodus ♦ Informationsmodus

Der Navigationsmodus (siehe Abb. 2.1-6) wird auf Schiffen eingesetzt. Man hat in diesem Modus das eigene Schiff immer im Zentrum der Karte, die sich dann während der Fahrt „mitbewegt“. Wenn das ECDIS-Bild mit einem Radarbild überlagert wird (siehe Abb. 2.1-7), kann man es zum navigieren nutzen (alles grün Eingezeichnete sind die Informationen vom Radar). ECDIS ohne Radarkopplung ist nicht als Navigationsmittel zugelassen.

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Abb.  2.1-6: ECDIS-Karte im Navigationsmodus  

Abb.  2.1-7: ECDIS-Karte im Navigationsmodus mit Radar-Überlagerung  

Der Informationsmodus wird an den Landstationen genutzt. In diesem Modus erhält man einen Gesamtüberblick. Man kann das ECDIS-Bild ebenfalls mit AIS- (siehe Abb. 2.1-8) oder Radar-Daten überlagern.

2.1.2 RIS System in Österreich

In Österreich wird das RIS System mit dem Namen Donau River Information Service (DoRIS) gebaut. Dieses System ist die erste umfassende RIS-Installation weltweit, entsprechend den europäischen Initiativen [via donau FGPJ, 2005/1] und soll auch als Prototyp und Vorzeigeprojekt für andere europäische Wasserstraßen dienen.

Ein Testzentrum in Wien fungiert dazu als internationales Referenzsystem für zukünftige Benutzer und Betreiber von RIS [via donau FGPJ, 2005/1].

Der Probebetrieb, zwischen den Schleusen Freudenau und Greifenstein startete im letzten Quartal 2004 und ist im Frühjahr 2005 zu Ende.

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Abb. 2.1-9 zeigt die System-Übersicht von DoRIS mit den Hauptkomponenten Nationale Leitstelle, Uferstationen, Revierzentralen, mobilen, externen Arbeitsplätzen, fixen Arbeitsplätzen und den Electronic Navigation Chart (ENC) Arbeitsplätzen.

Alle Komponenten werden mittels Router über ein virtuelles privates Netzwerk (VPN) verbunden. Nationale Leitstelle:

In der Nationalen Leitstelle laufen die Verbindungen aller Uferstationen zusammen. Sie besitzt einen Datenbank-Server, der zentral alle Informationen in einer Datenbank speichert, einen Active Directory Server zur Benutzer- und Benutzerrechteverwaltung und einen eigenen Arbeitsplatz. Ein Webserver, der über Internet eine Verbindung eines externen Arbeitsplatzes ermöglicht und ein Netzwerk Management PC, über den Netzwerkparameter abfragbar sind, befinden sich ebenfalls in der Nationalen Leitstelle. Uferstationen:

Der komplette österreichische Abschnitt der Donau wird mit etwa 25 Uferstationen abgedeckt, welche die AIS-Daten senden und empfangen. Innerhalb des AIS-Signals werden auch die DGPS Korrektursignale gesendet. Revierzentralen (RZ):

Alle Revierzentralen an den Schleusen (= B-Stelle) werden mit einem Arbeitsplatz, auf dem der ECDIS-Viewer läuft, ausgestattet. Jede Revierzentrale bekommt auch noch einen Revierzentralen-Server, über den die umliegenden Uferstationen mit der Nationalen Leitstelle

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verbunden sind. Im Falle eines Ausfalls der Nationalen Leitstelle bekommt die Revierzentrale dann noch immer die Schiffsdaten von den Schiffen in unmittelbarer Umgebung. Fixe externe Arbeitsplätze:

Der Obersten Schifffahrtsbehörde und dem Bundesministerium für Inneres werden auch fixe Arbeitsplätze zur Verfügung gestellt, sodass der Schiffsverkehr beobachtet und im Falle eines Unfalls schnell reagiert werden kann. Mobile externe Arbeitsplätze:

Um den Schiffsverkehr auch unabhängig von einer Festnetzwerkverbindung überwachen zu können gibt es mobile externe Arbeitsplätze, welche sich über GPRS zum DoRIS-Netzwerk verbinden können.

Electronic Navigation Chart (ENC) Arbeitsplätze:

Die elektronischen Karten des ECDIS-Viewers können an den ENC Arbeitsplätzen editiert werden. So können die Karten mit ihren enthaltenen Informationen immer auf dem Laufenden gehalten werden.

Die Schiffe können entweder mit fixen oder temporären AIS-Transpondern, ausgerüstet werden. An Board von Schiffen mit fix montierten AIS-Transpondern befindet sich auch ein ECDIS-Viewer-PC, auf dem man die Schiffsbewegung mitverfolgen kann (siehe Kapitel 2.1.1.3 ECDIS). Die Stromversorgung für den Transponder und den PC wird direkt vom Schiff bezogen. Temporäre AIS-Transponder sind in einem stabilen, wassergeschützten Kunststoffkoffer montiert. In diesem sind außerdem noch ein Akkupack und eine minimale Displayeinheit untergebracht. Die Stromversorgung erfolgt durch den eingebauten Akkumulator. Eine grafische Anzeige mit einem temporären AIS-Transponder alleine ist nicht möglich. Er besitzt allerdings eine Schnittstelle für den Anschluss an einen externen PC. Es ist geplant, dass in Österreich alle Schiffe, ab einer bestimmten Größe, auf der österreichischen Donau einen AIS-Transponder mit sich führen. In der Hochseeschifffahrt ist dies schon seit längerem verpflichtend.

Der Kapitän des Schiffs gibt für jede Reise den Tiefgang des Schiffs, die Art der Ladung, den Zielhafen und die ETA ein.

Für Schiffe mit einer fix eingebauten Schiffsanlage ist weiter nichts zu tun. Bei einem mit temporärem Transponder ausgerüsteten Schiff müssen noch die statischen Daten des Schiffs eingegeben werden, wie die IMO Nummer, den Namen des Schiffs, Länge und Breite, Schiffstyp sowie Ort des Transponders am Schiff.

Nach Inbetriebnahme des Systems werden alle Schiffsdaten über UKW (in DoRIS werden die Positionsmeldungen alle 2 Sekunden ausgesendet) als Broadcast verschickt, welche dann mittels ECDIS-Viewern sowohl an Arbeitsplätzen des DoRIS-Systems, als auch auf allen, mit einem Transponder ausgerüsteten Schiffen, angezeigt werden können.

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3. PRAKTISCHE AUSFÜHRUNG

Die Praktische Ausführung dieser Studie stellt den wesentlichen Teil der Machbarkeitsstudie dar. Es werden recherchierte Sachverhalte dargestellt und Lösungsansätze gebracht.

3.1 DERZEITIGE SITUATION

3.1.1 Generelle Daten

Die Binnenschifffahrt spielt eine wichtige Rolle für den Güterverkehr in Europa. Mehr als 35.000 km Wasserstraßen verbinden Hunderte von großen Städten und Industrieregionen. 18 von 25 Mitgliedstaaten der EU verfügen über Binnenwasserstraßen. Im Jahre 2003 belief sich die Transportleistung auf Wasserstraßen in der Europäischen Union auf 125 Mrd. tkm. [EU, 2004/9] Abb. 3.1-1 zeigt die bedeutendsten europäischen Wirtschaftsgebiete, die fast ausschließlich an Binnenwasserstraßen liegen.

Die Donau ist eine der ältesten und bedeutendsten europäischen Handelsrouten. Im Gegensatz zu anderen Flüssen werden die Kilometer von der Mündung ins Schwarze Meer bis zur Quelle hochgezählt. [Wiki, 2004/9]

Die Gesamtlänge der Donau bis Brege-Quelle beträgt 2.888 km. Für die Großschifffahrt sind jedoch nur 2.415 km bis Kelheim nutzbar. [Deutsch, 2004/9] Das Einzugsgebiet der Donau umfasst etwa 817.000 km ² [DDSG, 1985].

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