• Selbstständig unterwegs: der Fern-LKW der Zukunft.

  • Selbstständig unterwegs: der Fern-LKW der Zukunft.

    • 24. September 2014
    • Autonomes Fahren
    • Fotos: Daimler
    • Text: Peter Thomas

    Der Mercedes-Benz Future Truck 2025 gibt einen Ausblick auf autonom fahrende Lastwagen – und die Logistikbranche von morgen.

    Die Revolution kommt ganz entspannt daher: Ruhig und sicher gleitet der Mercedes-Benz Future Truck 2025 mit 85 km/h über die Autobahn. Das Gespann bremst und beschleunigt präzise, fährt mittig auf der rechten Spur im fließenden Verkehr. Doch die Szene ist alles andere als Routine. Denn der Fahrer sitzt zwar hinter dem Steuer, doch er schaut auf seinen Tablet-Computer, kümmert sich um die Planung der nächsten Tour und überprüft anschließend den Zustand der auf intelligenten Paletten verstauten Fracht im Auflieger. Gefahren wird sein Lastwagen vom automatischen System „Highway Pilot“: Der Mensch denkt, während die Maschine lenkt.

    Auch besondere Situationen bewältigt die seriennahe Studie eines autonom fahrenden Lkw problemlos: Der Truck schert automatisch nach links aus, um mit gebührendem Abstand ein Pannenfahrzeug zu passieren. Dann fährt das Gespann ein wenig nach rechts und macht Platz für einen von hinten nahenden Einsatzwagen, der sich über denDatenaustausch zwischen beiden Fahrzeugen angekündigt hat. Das Verfahren ist insbesondere für kleinere Fahrzeuge unter dem Namen „Car-to-Car-Communication“ (C2C) bekannt, als Überbegriff wird „Vehicle-to-Vehicle-Communication“ (V2V) verwendet. Der Fahrer findet inzwischen die Zeit, sich einen Parkplatz am nächsten Rasthof zu reservieren, Aufträge zu bearbeiten oder Kontakte über Videotelefonie zu pflegen. Erst als der Lkw die Autobahn verlässt, greift er wieder selbst zum Lenkrad und steuert den Actros ans Ziel.

    Daimler setzt mit den im Future Truck 2025 präsentierten Technologien den Standard für die Zukunft des Fernverkehrs: „Der Lkw der Zukunft ist ein Mercedes-Benz und fährt autonom“, betonte Wolfgang Bernhard, als Vorstandsmitglied von Daimler verantwortlich für Lkw und Busse, bei der Premiere des Future Truck im Juli 2014 auf einem gesperrten Autobahnteilstück bei Magdeburg. „Mit dem autonom fahrenden Nutzfahrzeug stellen wir einmal mehr die Weichen in der technischen Entwicklung für die kommenden Jahrzehnte – und zwar gleichermaßen hinsichtlich Effizienz, Sicherheit und Vernetzung.“

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    AUF ACHSE IN RICHTUNG ZUKUNFT

    Der Future Truck 2025 gibt einen Vorgeschmack auf die Entwicklung der Nutzfahrzeugtechnik in der nahen Zukunft. Auswirken werden sich diese Innovationen gleichermaßen auf Geschäftsmodelle der Logistikbranche wie auf die anstrengende Arbeit des Kraftfahrers. Dass der Alltag hinter dem Lkw-Lenkrad durch Faktoren wie Daueraufmerksamkeit, Zeitdruck und hohe Verkehrsdichte extreme Anforderungen an die Trucker stellt, bestätigt auch Klaus Ruff, stellvertretender Leiter Prävention bei der Berufsgenossenschaft für Transport und Verkehrswirtschaft (BG Verkehr) mit Sitz in Hamburg. Die intelligente Vernetzung von Assistenzsystemen bis hin zum automatisierten Fahren trage dementsprechend zur Verkehrssicherheit bei, betont Ruff. Der Future Truck 2025 macht die Auswirkungen der modernen Technik greifbar. Insbesondere stundenlange, monotone Dauerläufe auf großen Fernstraßen, oftmals unter Zeitdruck könnten eigenständig agierende Trucks schon bald erleichtern.

    Der Fahrer übernimmt in dieser Zeit andere Aufgaben mit hoher Wertschöpfung für sein Unternehmen – dazu zählen beispielsweise die flexible Disposition der aktuellen Tour, die Planung kommender Aufträge und die Buchhaltung. Dabei kann sich der Kraftfahrer voll und ganz auf die Techniksysteme des Lastwagens verlassen, der dank seiner Sensorik und des Datenaustauschs mit der Umgebung sicher und effizient seinem Ziel entgegenfährt. „Wenn der Highway Pilot aktiv ist, wird das Fahren für den Trucker zur Nebensache“, bestätigt Sven Ennerst, Entwicklungsleiter Trucks bei Daimler.

    Unter Fachleuten herrscht Konsens darüber, dass selbständig agierende Fahrzeuge bald Realität auf den Straßen sein werden – seien es automatische Taxiflotten, Pkw im Individualbesitz oder Nutzfahrzeuge. Derzeit ist bereits in den vier US-Bundesstaaten Nevada, Florida, Kalifornien und Michigan der Betrieb autonomer Fahrzeuge im öffentlichen Raum unter bestimmten Bedingungen erlaubt. Großbritannien macht den Einsatz von Roboterautos seit 2013 möglich.

    INTELLIGENTER IM SCHWARM

    Der Highway Pilot des Mercedes-Benz Future Truck lenkt, bremst und beschleunigt zwar selbständig. Das System trifft seine Entscheidungen aber nicht ausschließlich auf Basis von eigenen Sensordaten. Vielmehr informiert sich der Lastwagen in erheblichem Maße durch den Datenaustausch mit anderen Fahrzeugen (V2V), mit dem stationären Kommunikationsnetz der Infrastruktur (Vehicle-to-Infrastructure, V2I) sowie der Standortbestimmung durch Satellitenortung. Als „voll vernetztes Schwarmwesen“ beschreibt deshalb Stefan Buchner, Leiter von Mercedes-Benz Trucks, den autonom fahrenden Lkw mit der futuristischen Tarnbeklebung.

    In diesem Prinzip der verteilten Intelligenz liegt die Zukunft nicht nur der Logistikbranche, sondern der Industrie insgesamt, sagt Sabina Jeschke. Die Professorin des Lehrstuhls für Informatik im Maschinenbau der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) Aachen stellt den Future Truck 2025 als Protagonisten der „Mobilität 4.0“ auf eine Stufe mit den Prozessen der digital vernetzten Produktion und Intralogistik. Solche Abläufe, die auf flexiblem Datenaustausch zwischen Maschinen, Fahrzeugen, Lagern und anderen Elementen industrieller Prozessketten basieren, bilden das Rückgrat der sogenannten vierten industriellen Revolution.

    Auch Uwe Clausen, Institutsleiter am Fraunhofer Institut für Materialfluss und Logistik (IML) in Dortmund betont, dass „die Effizienzpotenziale der Zukunft nicht im Fahrzeug allein, sondern im Zusammenspiel von Fahrzeugen, Infrastruktur und Logistiksystem“ liegen. Der Mercedes-Benz Future Truck 2025 zeigt schon heute, wie die Zukunft des intelligent vernetzten Güterverkehrs aussehen wird.

    VOM TRUCKER ZUM LOGISTIK-EXPERTEN

    Dass autonom fahrende Nutzfahrzeuge den Güterfernverkehr verändern werden, ist eine große Chance für die Logistikbranche. Denn die Transportindustrie muss sich der doppelten Herausforderung eines ausgeprägten Nachwuchsmangels und des als wenig attraktiv geltenden Berufsbilds Kraftfahrer stellen. Wie notwendig es ist, hier aktiv zu werden, hat bereits die 2012 präsentierte, mit Unterstützung des Automobilzulieferunternehmens ZF Friedrichshafen erstellte erste Studie zur Zukunft der Fernfahrer gezeigt: Dabei nannten 87 Prozent der befragten Berufsanfänger bessere Arbeitsbedingungen als wichtiges Ziel künftiger Entwicklungen. Daran hat sich seither nichts geändert, wie 2014 die zweite Auflage der ZF-Zukunftsstudie zeigte.

    Mit dem Berufsbild des Fernfahrers verändert sich auch die Ergonomie des Cockpits: War das Führerhaus bisher vor allem als Steuerstand einer Transportmaschine ausgelegt, geht die Entwicklung nun hin zum flexiblen Büro. Von dieser Evolution des Nutzfahrzeug-Cockpits als Mensch-Maschine-Schnittstelle profitiert gerade auch der Trucker, für den die Kabine auf der Langstrecke über mehrere Tage hinweg Arbeitsplatz und Lebensraum zugleich ist. Daimler – größter international agierender Nutzfahrzeughersteller der Welt – hat schon früh erkannt, wie wichtig die Ertüchtigung dieser besondere Sphäre ist. Deutlich wird das erneut in der 2013 vorgestellten zweiten Generation der Lkw-Studie Mercedes-Benz TopFit Truck, die als Maßnahmen des Konditionserhalts unter anderem verbesserte Schlafbedingungen und Möglichkeiten zum Fitnesstraining in der Kabine während der Pausen präsentiert.

    Trucks der Zukunft werden nicht nur die menschliche Arbeitskraft klüger einsetzen, sondern auch Effizienz und Sicherheit verbessern. „Der Mercedes-Benz Future Truck 2025 fährt nicht nur autonom, sondern auch optimal“, sagt Wolfgang Bernhard: Der Highway Pilot steuert den Lastwagen wie ein ständig ausgeschlafener Fahrer, der Topographie und Verkehrsgeschehen auf Kilometer hinaus kennt und einschätzen kann.

    Beispielsweise kann der Highway Pilot das Fahrverhalten des Lkw optimieren, indem er vorausschauend beschleunigt und bremst. Dabei integriert das System bewährte Hochtechnologie von Daimler wie den vorausschauenden Tempomaten Predictive Powertrain Control und weitere Lösungen vom Abstands- bis zum Spurhalteassistenten. Tatsächlich sind viele Elemente, auf denen der eigenständig agierende Lastwagen basiert, bereits heute an Bord der modernen Fernverkehrs-Lkw von Mercedes-Benz. Dieser hohe Entwicklungsstand der Assistenzsysteme sowie die wegweisenden Projekte von Daimler für autonom fahrende Pkw haben die Arbeiten am Future Truck 2025 mit beeinflusst.

    DIE ZUKUNFT BEGINNT HIER

    Und die Erfolgsgeschichte des Lastwagens geht weiter. Denn der Bedarf für diese Fahrzeuge und ihre Transportleistung wächst nach wie vor. Das wirkt sich auch auf das Verkehrsaufkommen aus: „Die Verkehrsleistung vor allem im Güterverkehr wird weiter steigen, und die Straße wird langfristig die Hauptlast dabei tragen“, sagt Katherina Reiche, Staatssekretärin im Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur in Berlin. Verkehrswege müssen darum effizienter genutzt werden und dafür, so Reiche,, sei die technische Weiterentwicklung der Straßen durch intelligente Systeme unabdingbar. Denn solche Umgebungen sind eine Voraussetzung für die Verwirklichung des automatisierten Fahrens.

    An die Vorstellung, dass künftig autonom fahrende Vierzigtonner auf der Autobahn unterwegs sind, müssen sich alle Beteiligten noch gewöhnen. Das gilt für die Fernfahrer selbst, aber auch für alle anderen Verkehrsteilnehmer. An dieser Stelle können Projekte viel bewegen, die Funktion und Leistungsfähigkeit des autonomen Fahrens in der Realität für ein großes Publikum begreifbar machen – Fahrzeuge wie die seriennahe Studie von Mercedes-Benz. Auch deshalb gilt, was Wolfgang Bernhard in Magdeburg sagte: „Die Zukunft des Transports beginnt mit dem Mercedes-Benz Future Truck 2025.“

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    DIE TAUSEND AUGEN DES LKW DER ZUKUNFT

    Um präzise unterwegs zu sein, muss der Mercedes-Benz Future Truck 2025 jederzeit wissen, wo er sich befindet und was um ihn herum passiert. Dafür sorgen einerseits eine umfangreiche Technik mit zahlreichen optischen Sensoren und andererseits der drahtlose Datenaustausch mit anderen Verkehrsteilnehmern sowie der Infrastruktur. Ein menschlicher Fahrer sollte die Straße mit beiden Augen im Blick behalten – der Mercedes-Benz Future Truck 2025 tut dies mit einem ganzen optischen Arsenal. Die Signale der Kamera und anderer Sensoren werden miteinander verknüpft und ergeben so in Echtzeit ein komplexes Bild der Umgebung des Lastwagens.

    Der „Highway Pilot“, virtueller Fahrer der seriennahen Studie, trifft seine Lenkentscheidungen aufgrund dieses Bildes sowie zusätzlicher Informationen aus Satellitennavigation, dreidimensionalem Kartenmaterial und drahtloser Kommunikation mit anderen Fahrzeugen oder der Infrastruktur. Viele Elemente dieser Sensorik sind bereits Teil bestehender Assistenzsysteme der modernen Lkw von Mercedes-Benz. Neu ist ihre kluge Vernetzung.

    Zu den tausend Augen des Future Truck 2025 gehören beispielsweise Radarsensoren an der Front, die in Fahrtrichtung sowohl den Fernbereich (250 Meter Reichweite, 18 Grad Öffnungswinkel) und den Nahbereich (70 Meter Reichweite und 130 Grad Öffnungswinkel) abdecken. Bekannt sind sie als Grundlage des Abstandshalte-Assistenten und des Notbrems-Assistenten. Links und rechts des Fahrzeugs wird die Fahrbahn zudem von seitlichen Radarsensoren überwacht, die vor der Hinterachse der Zugmaschine positioniert sind. Sie haben jeweils 60 Meter Reichweite und einen Öffnungswinkel von 170 Grad.

    Nach vorne gerichtet ist neben dem Radar auch eine Stereokamera (100 Meter Reichweite, Bildwinkel horizontal 45 Grad und vertikal 27 Grad). Sie identifiziert Fahrbahnen und ihre Spuren, was entscheidend ist für die autonome Spurführung. Zudem erkennt die Stereokamera Fußgänger und alle anderen beweglichen und unbeweglichen Objekte innerhalb des überwachten Raumes, woraus sich die dem Truck zur Verfügung stehenden Freiräume ergeben. Dazu analysiert sie die Fahrbahnbeschaffenheit und registriert Informationen von Verkehrsschildern.

    Die Verknüpfung aller Daten im Zentralrechner des Trucks bildet die Umgebung des Fahrzeugs genauer ab, als es das menschliche Auge vermag. Seine Entscheidungen trifft der Highway Pilot aber nicht allein auf Basis der Sensordaten, sondern er bezieht ebenso die Daten der dreidimensionalen digitalen Karten mit ein, die auch für das Assistenzsystem „Predictive Powertrain Control“ (PPC) verwendet werden. Dazu kommt der kontinuierliche Datenaustausch mit anderen Fahrzeugen („Vehicle-to-Vehicle“, V2V) sowie mit einem Netz fest installierter Funkstationen („Vehicle-to-Infrastructure“, V2I). Übertragen werden die Daten auf der WLAN-Frequenz G5 bei 5,9 Gigahertz.

    Durch diese Kommunikation ist der autonom fahrende Lastwagen schneller über die Verkehrslage in seiner Umgebung informiert als ein menschlicher Fahrer: Von einer Notbremsung eine vorherfahrenden Autos beispielsweise erfährt der Highway Pilot bereits in rund 500 Meter Entfernung und kann sich sofort auf die Situation einstellen.

    IN DER TRADITION EFFIZIENTEN GÜTERTRANSPORTS

    Daimlers Innovationsleistungen stellen den Future Truck 2025 an die Spitze einer jahrhundertealten Traditionslinie. Denn die Effizienzsteigerung im Gütertransport ist seit den frühen Hochkulturen ein Ziel technischer Entwicklung. Erste Schritte erscheinen aus heutiger Perspektive fast schon banal: Packtiere befördern Güter effizienter als der Mensch, bespannte Wagen sind leistungsfähiger als vom Menschen gezogene Karren oder Schlitten. Komplexer waren die frühen Versuche des spurgeführten Transports von Massengütern durch Rillen in antiken Straßen und das Aneinanderkuppeln mehrerer spurgeführter Fahrzeuge mit vorgespannten Zugtieren als zentrale Kraftquelle in Bergwerks-Schienenbahnen seit dem Mittelalter.

    Entscheidende Innovationsschübe für den Güterverkehr kamen schließlich im 18. und 19. Jahrhundert aus England: So leistungsfähig wie die Netze der künstlichen Kanäle und der Eisenbahn war zuvor kein Logistiksystem. Kanalbooten und Eisenbahnen fehlte jedoch die Flexibilität, Güter auf einem beliebigen Weg vom Absender zum Empfänger zu bringen – beide Transportmittel waren auf ihr Infrastrukturnetz angewiesen. So wurde der Lastwagen mit Verbrennungsmotor zum wichtigsten Transportmittel des Güterverkehrs.

    1896 stellt die Daimler-Motoren-Gesellschaft (DMG) den ersten Lastwagen der Geschichte vor, angetrieben von einem 4 kW (6 PS) starken Zweizylinder-Ottomotor mit 1.060 Kubikzentimeter Hubraum. Die Nutzlast betrug zwei Tonnen, als Durchschnittsgeschwindigkeit ergaben Testfahrten in England 12 km/h. Noch im selben Jahr wuchs die Modellpalette auf insgesamt vier verschiedene Lkw-Typen. Damit war der weiteren Nutzfahrzeugentwicklung der Weg bereitet. Und nach 1900 fand die neue Technik in der von Pferdefuhrwerken und Eisenbahn dominierten Transportbranche immer größere Akzeptanz.

    Einen großen Schritt hinsichtlich der Effizienz des Lkw-Antriebs machten sowohl Benz & Cie. als auch die DMG im Jahr 1923, als sie jeweils ihren ersten Lastwagen mit Dieselmotor vorstellten. Der Selbstzünder setzte sich in den nächsten Jahren als Standardantrieb von Nutzfahrzeugen durch. Im Mercedes-Benz Future Truck 2025 arbeitet der jüngste Nachfolger dieser ersten Lkw-Dieselmotoren: ein 330 kW (449 PS) starker Sechszylindermotor nach Euro-6-Abgasnorm.

    Die Motoren stärker, sparsamer und sauberer zu machen, war in der Lkw-Geschichte stets ein wichtiger Antrieb der Innovation. Effizienzsteigerung hieß aber auch stets, das Transportvolumen und die Nutzlast der Fahrzeuge durch kluge Konzepte zu steigern, ohne die gesetzlichen Rahmenbedingungen hinsichtlich Gesamtlänge, zulässigem Gesamtgewicht und maximaler Achslast zu überschreiten. Mehr Raum für die Ladung schafften insbesondere die Frontlenker, bei denen der Motor unter der Fahrerkabine lag, nicht mehr unter einer nach vorne ragenden Haube. Mercedes-Benz stellte als ersten Lastwagen in dieser Form 1955 den LP 315 vor. Der als „Tausendfüßler“ bekannte Mercedes-Benz Frontlenker LP 333 aus dem Jahr 1958 mit zwei gelenkten Vorderachsen schaffte es, trotz der seinerzeit extrem restriktiven Straßenverkehrs-Zulassungs-Ordnung für Nutzfahrzeuge den Kunden maximale Nutzlast zu bieten.

    Seither haben immer wieder visionäre Studien ausgelotet, wie die Effizienz des Straßengüterverkehrs weiter gesteigert werden kann. So stellte der Stuttgarter Karosseriebauer Steinwinter auf der IAA 1983 den Prototyp eines revolutionären Lastwagens vor, dessen von einem Mercedes-Benz Motor angetriebene Zugmaschine – kaum höher als ein Supersportwagen – komplett unter dem Sattelauflieger verschwand. Deutlich näher an der Realität sind derzeit durchgeführte Versuche mit gegenüber herkömmlichen Lastwagen um 6,5 Meter längeren Gespannen. Sie sollen vor allem auf Autobahnen ihr vorteilhaftes Verhältnis von transportierter Gütermenge und Verbrauch ausspielen.

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