Virtual wires as a safety-enhancing conceptShow others and affiliations
2024 (English)Report (Other academic)Alternative title
Virtuella vajrar som säkerhetshöjande koncept för inrikes sjöfart (Swedish)
Abstract [en]
This research project investigates the feasibility and potential benefits of implementing virtual guide wires as a safety enhancement measure for Swedish national waters, inspired by the Finnish Virtual Wire system developed by Finferries. The study focuses on cable ferry operations and functionalities, highlighting the variations in cable ferry and guide wire designs that are often influenced by specific route requirements.
A novel concept of a virtual wire system is proposed, mirroring the safety features of cable-driven ferries, guide wire ferries, and the Finnish virtual wire system, while incorporating an advanced safety features from automation system designed for self-driving ferries. Traditional guide wires, while aiding the own ships navigation, present challenges for others, such as obstructing maritime traffic, disturbing bottom sediments, limited use in ice conditions, and is restricted to routes with straight paths.
The project aims to enhance the safety and operational efficiency of both guide wire ferries and ferries. A significant driver for this research is the industry's difficulty in hiring qualified ferry operators, a trend expected to intensify in the future.
The Finnish virtual wire system, which is a digital navigation aid that provides real-time positional and directional information, was investigated. It utilizes GNSS data with RTK correction for accuracy and offers visual and audible feedback similar to a traditional guide wire. Cabel driven ferries operate very predictable and on a very limited geographical area. Advance automation system including auto docking, departure and position keeping along with traffic collision avoidance aid. A combination of listed functionalities are brought into the novel concept of a virtual wire system is proposed.
To assess the virtual wire's system, various risk assessment methods were challenging as the system influence the whole ferry operation and systems onboard and ashore. Following risk assessment methods was explored including RBAT, HAZID, Mitigation Analysis, D-FMEA, Fault Tree - Event Tree - Bow Tie Diagram, and What-if Analysis.
The project concludes that while virtual wire systems hold promise, comprehensive real-life testing and evaluation in the Swedish context are necessary. Factors such as operator training, system maintenance, regulatory framework, infrastructure integration, and public perception must be carefully considered for successful implementation.
Abstract [sv]
Forskningsstudien har undersökt möjligheterna och fördelar med införande av virtuella vajrar som ett säkerhetshöjande koncept för svensk inrikes sjöfart, inspirerad av det finska virtuella vajersystemet utvecklat av Finferries. Studien fokuserar på linfärjor med styrvajer, och belyser skillnaderna olika typer av linfärjor som ofta påverkas av specifika ruttkrav. Ett nytt koncept av ett virtuellt vajersystem föreslås, som speglar säkerhetsfunktionerna hos kabeldrivna färjor, linfärjor och det finska virtuella vajersystemet, samtidigt som det använder avancerade säkerhetsfunktioner från automationssystem designade för självgående färjor. Traditionella styrlinor, medan de hjälper den egna fartygets navigering, medför utmaningar, såsom att hinder för passerande sjötrafik, rör upp bottensediment, begränsad användning i isförhållanden och är inskränkta till rutter med raka vägar. Projektet syftade till att förbättra säkerheten och driftseffektiviteten för både linfärjor och färjor. En stor drivkraft för denna studie är svårigheten att anställa kvalificerade färjepersonal, en trend som förväntas förvärras framöver. Det finska virtuella vajersystemet som varit inspirationen för studien är ett digitalt navigationshjälpmedel som tillhandahåller realtidspositionerings- och riktningsinformation. Det använder GNSS-data med RTK-korrigering för noggrann positionering och erbjuder audiovisuell feedback liknande en traditionell linfärjeled. Vajerdrivna färjor opererar mycket förutsägbart och på ett mycket begränsat geografiskt område. Avancerade automationssystem inkluderar automatisk dockning, avgång och positionshållning tillsammans med beslutsstöd för att hantera trafiksituationer. En kombination av listade funktioner införs i det nya konceptet av ett virtuellt vajersystem. För att bedöma riskerna med ett nytt system har en kombination av olika riskbedömningsmetoder så som RBAT, HAZID, Mitigation Analysis, D-FMEA, Fault Tree - Event Tree - Bow Tie Diagram och What-if Analysis nyttjats. Utöver riskanalyser har RISE policylabb studerat de legala aspekterna och frågor lyfts med relevanta aktörer på workshops. Praktiska försök i Sverige och Finland med olika sensorer och tekniska lösningar har resulterat i ett förslag på koncept som behåller det enkla och rättframma med en traditionell linfärja, men med digitala stöd istället för fysisk vajer. Tillsammans med Zeabuz genomfördes en lyckad demonstration av konceptet på Riddarfjärden med färjan Estelle. Virtuella vajrar i större skala har potential att öka effektiviteten, minska energiåtgången, underlätta rekrytering och kan sänka tröskeln i from av investeringar i infrastruktur för nya färjelinjer på platser som inte tidigare varit aktuella för linfärjor. Projektet drar slutsatsen att även om virtuella systemsystem har potential, är omfattande tester och utvärdering i svensk kontext nödvändiga. Faktorer som operatörsutbildning, systemunderhåll, regelverk, infrastrukturintegration och allmänhetens uppfattning måste övervägas om implementeringen skall bli framgångsrik.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 63
Keywords [en]
Virtual wires, Cable-driven ferries, Maritime safety, Navigation aid, Maritime regulations
National Category
Vehicle and Aerospace Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:ri:diva-78254OAI: oai:DiVA.org:ri-78254DiVA, id: diva2:1943096
Funder
Swedish Transport Administration, 2022/108225
Note
RISE Report : P117285 Virtuella vajrar som säkerhetshöjande koncept. Trafikverket projektnummer: TRV 2022/108225
2025-03-072025-03-072025-09-23Bibliographically approved