Улучшение судоходства по притокам

Внутренний водный транспорт до сих пор играл ограниченную роль в Европе, его доля составляла около 6%. Вместе с 15 партнерами исследователи Фраунгофера стремятся изменить эту ситуацию с помощью проекта ЕС CRISTAL.

Бьорн Кремер и Таммо Мартенс, ученые-исследователи из Института материальных потоков и логистики Фраунгофера IML, объясняют в этом интервью, как цифровые двойники и интеллектуальные сенсорные технологии могут помочь увеличить транспортные мощности и сделать логистические процессы более надежными.

Почему внутренний водный транспорт играет лишь ограниченную роль во многих европейских регионах, хотя он предлагает устойчивую альтернативу автомобильному и железнодорожному транспорту как энергоэффективному виду транспорта с низким уровнем выбросов?

Кремер: Во многих европейских регионах неадекватная инфраструктура водных путей ставит под угрозу надежность. К этому добавляются колебания уровня воды, из-за которых реки порой становятся непроходимыми, и отсутствие цифровых систем управления. Одна из целей проекта CRISTAL — обеспечить возможность перевозки грузов по внутренним водным путям даже в плохих погодных условиях.

Наша цель — сделать внутренние водные перевозки более привлекательными и надежными, чтобы компании перешли на морские перевозки для перевозки своих грузов. Целью исследовательского проекта ЕС является принятие соответствующих мер по увеличению доли товаров, перевозимых по внутренним водным путям, до 20%.

В каких регионах вы хотите увеличить грузовые перевозки и сделать их более привлекательными?

Мартенс: Мы концентрируем внимание на ряде рек, входящих в состав мощного водного пути Рейн-Майн-Дунай: Висла и Одер в Польше, По в Италии, а также Мозель и Сена во Франции. До сих пор грузовое движение по этим рекам было незначительным или вообще отсутствовало. Наши демонстраторы, разработанные в рамках проекта, повысят эффективность планирования маршрутов и инфраструктуры для этих внутренних водных путей, как показали различные испытания. Результаты исследований, конечно же, могут быть перенесены на другие внутренние водные пути Европы.

С какими проблемами вы столкнулись?

Мартенс: Проблемы различались в зависимости от реки. Хотя для крупных рек существуют информационные системы, для более мелких рек они все еще отсутствуют. Это приводит к отсутствию прозрачности и затрудняет судоходство по этим водным путям. Река По, например, постоянно меняется и перемещает много песка, что приводит к смещению песчаных отмелей. Поэтому прогнозирование судоходства на определенных участках рек иногда оказывалось сложной задачей. В Польше также отсутствует оперативная информация по Висле, поэтому по реке редко ходят суда.

Как вы хотите использовать более мелкие реки для внутреннего судоходства?

Мартенс: Мы хотим предоставлять информацию об уровнях воды и течениях, частоте использования водных путей и состоянии существующей инфраструктуры, такой как мосты или шлюзы, и использовать интеллектуальную систему управления дорожным движением. Датчики, цифровые двойники и данные, полученные из других источников информации, могут помочь заранее сообщить пользователям о критических изменениях уровня воды или ее использования и найти альтернативные средства и маршруты транспортировки.

Например, «умные» буи, оснащенные датчиками и GPS, записывают такие параметры, как уровень воды, интенсивность движения, скорость ветра, течение и толщина льда, и передают эту информацию цифровым двойникам, чтобы помочь спрогнозировать судоходство или обнаружить узкие места на ранней стадии.

В какой степени интеллектуальные сенсорные технологии и упомянутые выше цифровые двойники играют ключевую роль в проекте и в транспортной логистике?

Кремер: Цифровые двойники — важная и решающая часть CRISTAL. В некоторых случаях они постоянно собирают данные, в том числе большие данные, с датчиков, установленных на шлюзах, мостах и буях. Эти виртуальные изображения также могут предсказать потенциальный ущерб инфраструктуре водных путей, особенно шлюзам. Более того, они могут обрабатывать данные датчиков (например, датчиков буев) в режиме реального времени.

Какие цифровые двойники вы разработали в рамках проекта?

Кремер: Всего мы разработали три цифровых двойника, или DT. DT «замка» — это цифровой двойник замков, который отвечает за мониторинг инфраструктуры замков для обнаружения дефектов на ранней стадии. Акустические датчики отслеживают звук, издаваемый шлюзовыми воротами, фиксируют отклонения от нормального звукового поведения и запускают оценку риска и сигнализацию, если существует вероятность повреждения механики и гидравлики. Дефекты визуализируются в ДТ «замка».

Более того, стены шлюза разделены на несколько секторов. Во время плановых проверок каждый квадрант сканируется с помощью радиолокационной технологии для обнаружения полостей, микротрещин или включений воды за стенками шлюза. Радиолокационные данные с когерентными квадрантами передаются цифровому двойнику. Затем оператор шлюза может получить доступ к статусу каждого квадранта, включая прошлые сканирования, в цифровом двойнике.

«Буй» ДТ разрабатывался как цифровой двойник для мониторинга состояния водных путей. Как и Google Maps, после получения данных датчиков он отображает положение буев и всю собранную информацию, такую как глубина и температура воды, температура воздуха и количество подсчитанных барж.

Третий цифровой двойник — ДТ «уровень воды» — отвечает за мониторинг и прогнозирование судоходства. Для этого уровень воды рассчитывается на десять дней вперед с учетом погодных данных из близлежащих регионов и отображается на виртуальном изображении.

Значит, цифровой двойник — это больше, чем просто 3D-модель?

Мартенс: Да, это динамическое цифровое представление физического объекта или системы, которое постоянно обновляется датчиками. В транспортной логистике цифровой двойник может отображать логистическую зону или весь логистический процесс. Решения, разработанные в рамках «КРИСТАЛ», успешно опробованы в пилотных регионах. Поэтому мы уверены, что они укрепят логистические процессы для внутренних водных перевозок и задействуют неиспользованный потенциал, повышая надежность перевозок.