Atari + Logistik + Maschinenbau = Platooning

Das war schon eine große Sache: Anfang April dieses Jahres starteten sechs LKW-Hersteller zur „European Truck Platooning Challenge„.  Wir von Daimler-Trucks waren auch dabei. Das Ziel: Eine Sternfahrt zum größten Seehafen Europas, nach Rotterdam.

Als Schirmherr der Aktion fungierte die niederländische Regierung. Bei dieser Fahrt sollten von allen wichtigen Lkw-Produktionsstandorten elektronisch gekoppelte LKW teilautonom, und damit sprit- und abgassparend, im Windschatten fahren. Und das im Abstand auf bis zu zehn Meter zusammen – eigentlich sind ab Tempo 60 mindestens 50 Meter Abstand Vorschrift. Entsprechend mussten alle beteiligten Hersteller Sondergenehmigungen beantragen. Als sie vorlag, konnten wir mit unseren drei Trucks von Stuttgart aus starten.

Platooning mit dem Highway Pilot Connect

Warum diese Testfahrt Rotterdam, diese Challenge der Hersteller? Weniger Verkehrsraum, mehr Sicherheit, weniger Kraftstoffverbrauch und weniger Emissionen lauten die Zielvorgaben. Wir bei Daimler Trucks wollten zeigen, wie sich dazu mittels direkter Datenkommunikation automatisiert fahrende Lkw auf Zeit zu einem Platoon, also dem Verbund der drei LKW, zusammenschließen.

Die vielfältigen Funktionen des Platooning mit dem Highway Pilot Connect sind heute bereits technisch auf der Straße demonstrierbar. Bei Mercedes-Benz erweiterten wir fürs Platooning den „Highway-Pilot“, der bei der IAA 2014 im Future Truck 2025 erstmals  vorgestellt wurde.

Meine Anfänge: geprägt vom Vater und Atari

Als Jugendlicher (also vor etwa 30 Jahren) begann für mich das Computer-Zeitalter: Commodore 64 oder Atari waren die ersten gängigen Computer zu Hause, Siemens und IBM bauten noch professionellere Geräte. Ich wurde durch meinen Vater geprägt, ein Ingenieur durch und durch. Aber auch der neuen Technologie aufgeschlossen.

Er brachte dann so ein „Ding“ mal nach Hause. Man konnte damit nicht nur „Space Invaders“ spielen. Ich legte mir ein erstes Projekt zurecht: Eine Computer Tennisrangliste. 1985 war Deutschland im Tennisfieber,  die Zeit des Boris Becker und der Steffi Graf.

Programmieren statt Space Invaders spielen

Ich dachte mir als leidenschaftlicher Tennisspieler ein Programm für Vereine aus: Damals wurden „Forderungsspiele“ noch mit Schildchen an eine Tafel gehängt. Das konnte man doch mit einer Online-Liste, einem Programm, viel besser verwalten. Meine erste Programmierung! Ein echter Verkaufshit mit fünf verkauften Programmen!  Aber  das Interesse für Computer und Software war geweckt.

Ich entschied mich dennoch für das Maschinenbaustudium. Aber ich wollte mich vom Mainstream absetzen: Nicht nur auf „Butterbrotpapier“ zeichnen,  Konstruktion, Verfahrenstechnik,  und so weiter. 1989 gab es dazu eine Möglichkeit an einem ganz neuen Lehrstuhl für Logistik.

Logistik trifft auf die Maschinenbauwelt

Diese „neue Sache“ Logistik traf da auf die klassische Maschinenbauwelt. Es ging um automatisierte Lager, Krane, die ganze neue Prozesswelt des Supply Chain Managements. Spannend! Als ich mein Studium abgeschlossen hatte, begann ich in diesem Thema zu promovieren – um Transportlogistik ging es bei meinen ersten Forschungsprojekten: Um Personentransport, die Verkehrsströme im Berufsverkehr, wie intelligentes Pendeln und seine Strukturen aussehen könnten. Im Zuge dieser Arbeiten mit Daimler, bin ich dann ins Unternehmen eingestiegen und bekam mit meiner Promotion 1999 meine erste Stelle Berlin beim damaligen Mobility Management.

Über Fleetboard zur Produktstrategie Lkw

Ich blieb „beim Daimler“. Verschiedene strategische Projekte folgten in den nächsten Jahren, wie die Verkehrsmanagementzentrale Berlin, der Schnittstelle für alle Verkehrsdaten in einem Ballungsraum. Ich arbeitete dort in der frühen Phase an Prototypen einer Datenzentrale zur Verkehrssteuerung und -planung, hatte also wieder mit der Datenverarbeitung zu tun. Danach ging es zu Fleetboard Telematik, zurück nach Stuttgart.

Fleetboard Dispo Guide

Die damalige Tochterfirma Fleetboard entwickelte sich gut, und ich konnte dort in der Geschäftsleitung die Entwicklungsleitung übernehmen. Und weil zu diesem Zeitpunkt klar erkennbar war, dass die Telematik mit großen Schritten Einzug in die Fahrzeuge halten würde, war für mich der nächste logische Schritt von dort direkt zu den LKW. Meine Abteilung heute ist ein Element in der Produktstrategie Lkw. Unsere Aufgabe ist es, die funktionale Machbarkeit innovativer Systeme im LKW nachzuweisen, bevor diese in das Serienfahrzeug und dann in Kundenhand gelangen.

Witzig, wenn ich heute darüber nachdenke, wie ich als Maschinenbauer, der ich nie so recht sein wollte, letztlich über die Welt der Daten zum schweren LKW zurückgelangt bin.

Frühe Phase der Alltagstauglichkeit des teilautomatisierten Fahrens

Vor etwa einem Jahr wurde ein serienmäßiger Mercedes-Benz Actros mit dem Highway Pilot-System als Versuchsfahrzeug auf öffentlichen Straßen zugelassen. Er darf  teilautomatisiert auf allen deutschen Autobahnen fahren. Das Fahrzeug hält dabei selbstständig Spur, Geschwindigkeit und Abstand; der Fahrer überwacht das System jedoch dauerhaft und ist in der Lage, die Kontrolle des Fahrzeugs jederzeit wieder zu übernehmen.

Der Highway Pilot erkennt seine Systemgrenzen selbstständig und fordert vor Überschreitung den Fahrer mit ausreichender Zeitreserve zur Übernahme auf. Mit diesem Vorserienfahrzeug ist die technische Machbarkeit im Grunde nachgewiesen. Wir erleben die frühe Phase der Alltagstauglichkeit des teilautomatisierten Fahrens.

Winfreid Kretschmann und Wolfgang Bernhardt im teilautonom fahrenden Actros auf der A8

Platooning mittels Highway Pilot Connect

Die nächste Stufe des Highway Pilot, ebenfalls in Erprobung: Der Highway Pilot Connect. Hier spielt die Vernetzung zwischen Fahrzeugen in einem Konvoi – auf Englisch „Platoon“ – eine entscheidende Rolle. Dazu verbinden sich zwei oder mehr LKW mittels direkter Datenkommunikation zu einem Verbund mit einem Abstand von 15 m zwischen den Fahrzeugen. Dieser enge Abstand verringert den Luftwiderstand und senkt damit Kraftstoffverbrauch und Emissionen deutlich – im Durchschnitt über alle Fahrzeuge im Platoon um bis zu 7 Prozent.

Dazu benötigt ein Platoon aus drei Fahrzeugen nur noch ungefähr den halben Verkehrsraum als wenn diese Fahrzeuge unverbunden mit dem vorgeschriebenen Mindestabstand von 50 m hintereinander fahren würden. Dabei können mit dem Highway Pilot Connect auch mehrere Fahrzeuge miteinander verbunden werden. Und das flexibel.

Highway Pilot Connect

Zweckbündnis auf Zeit

Jederzeit kann ein Fahrzeug aus dem Platoon ausscheren, jederzeit können entsprechend ausgerüstete Lkw andocken oder auch Pkw den Zug durchqueren, um die nächste Abfahrt zu erreichen. Die Folgefahrzeuge fahren dem führenden LKW nicht „blind“ hinterher. Da jedes Mitglied des Platoon einschließlich des Führungsfahrzeugs mit dem Highway Pilot ausgestattet ist, handelt es sich im Grunde um automatisiert fahrende LKW, die sich auf Zeit zu einem Zweckbündnis zusammenschließen – dem Straßengüterverkehr in seiner effizientesten Form.

Bruchteil einer Schrecksekunde

Dank der Vernetzung reagieren sämtliche Fahrzeuge unverzüglich auf unvorhergesehene Ereignisse: Muss zum Beispiel ein LKW bremsen, bremsen automatisch alle Folgefahrzeuge mit. Die Reaktionszeit der Folgefahrzeuge beläuft sich auf lediglich eine Zehntelsekunde – der Bruchteil der sogenannten Schrecksekunde eines Fahrers, die bis zu 1,4 Sekunden dauert.

Bei einer Geschwindigkeit von 80 km/h legt das Platoon-Fahrzeug bis zum Einsetzen der Bremsung in allen Folgefahrzeugen nur 2,2 Meter zurück. Fährt der Fahrer manuell, sind es rund 30 Meter. Damit ist auch bei einem auf 15 Meter reduzierten Abstand eine ausreichende Sicherheit bei Notbremsung gewahrt.

Platooning mit dem Highway Pilot Connect

Kamera im Führungsfahrzeug

Die Vernetzung der Fahrzeuge macht es auch möglich, dass alle Mitglieder des Platoons jederzeit über die Fahrsituation des gesamten Verbunds informiert sind. So nimmt eine Kamera des Führungsfahrzeugs die Fahrsituation vor dem Lkw auf und überträgt einen Livestream auf Monitore in den Folgefahrzeugen. Darüber hinaus können alle Mitglieder des Platoons im Monitor jederzeit die eigene Position und die der anderen Fahrzeuge auf einer digitalen Karte verfolgen.

700 Kilometer Platooning: Kein Problem

Auf der Fahrt von Stuttgart nach Rotterdam  haben wir über mehr als 700 Kilometer auf diese Weise ohne Probleme zurückgelegt! Durch dieselbe Technik der Vernetzung wird gleichzeitig auch eine intelligente Interaktion mit weiteren Verkehrsteilnehmern und der Verkehrsinfrastruktur möglich. Hier kommen nicht zuletzt jene Anwendungen zum Tragen, mit denen sich die Sicherheit im Straßenverkehr nachhaltig steigern lässt.

V2X bringt den Durchbruch

Die konsequente Vernetzung der Verkehrsteilnehmer und der Verkehrsinfrastruktur bringt hier den Durchbruch. Wenn durch Nachrichten „V2X“ – also von einem Fahrzeug an alle anderen (relevanten) Verkehrsteilnehmer – jede Fahrzeugbewegung und jeder Fahrzeugstillstand erfasst, erkannt und weitergegeben wird, gibt es nahezu keine unvorhergesehenen Ereignisse mehr.

Der heute noch überraschende Stau hinter einer Kuppe oder einer Kurve wird dann ebenso vorhersehbar wie plötzlicher Querverkehr und drohende Vorfahrtsverletzungen; kräftige Regenschauer oder gar die Nebelwand verlieren ihre Schrecken.

LKW, die um die Ecke gucken

Der LKW kann damit sozusagen um die Ecke blicken, der Fahrer wird rechtzeitig alarmiert, der LKW im Notfall abgebremst. Digitale Karten sehen nicht nur Steigungen voraus, sondern auch Kurvenradien sowie Geschwindigkeitsbeschränkungen und nehmen rechtzeitig Gas weg. Leistungsfähige Kamerasysteme erkennen die Bewegungsrichtung von Fußgängern und Radfahrern und versorgen so das Fahrerassistenzsystem mit weiteren wertvollen Informationen zur Kollisionsvermeidung.

Bei der V2X-Kommunikation tauschen die Fahrzeuge nicht nur Daten aus, sondern geben diese auch an eine Datenzentrale weiter, beispielsweise Daten über erkannte, variable Geschwindigkeitsbegrenzungen oder aktuelle Ampelschaltungen. Daten, die die Fahrzeuge vielfach melden, werden in der Datenzentrale validiert und wiederum in Empfehlungen und Anweisungen umgewandelt. Jedes Verkehrsschild, jede Schilderbrücke kann als Sender und Empfänger von Informationen dienen, natürlich immer unter Berücksichtigung der Anforderungen an maximale Datensicherheit.

Anmerkung der Redaktion: Hier ein Video mit eingebauten Web-Inhalten aus anderen Plattformen, wie beispielsweise Xing, Youtube oder Twitter. Durch die eingebetteten Inhalte, bekommt das Video auf Wunsch mehr Tiefe.

 

Von der Entwicklung auf die Straße

Und so kann Daimler Trucks die vielfältigen Funktionen des Platooning mit dem Highway Pilot Connect technisch bereits heute auf der Straße und im fließenden Verkehr demonstrieren. Die weitere Entwicklung von Assistenzsystemen für LKW wird immer im Vordergrund stehen. Die Automatisierung ist wesentlicher Bestandteil davon und liefert einen wichtigen Beitrag zu mehr Sicherheit, Effizienz und Konnektivität im Straßengütertransport.

Gestern, heute, morgen

Commodore, Atari, Siemens und IBM sei Dank. Denn „ihr“ habt meine Generation von Maschinenbauern damals auf ganz neue Gedanken gebracht. Meine heutige Aufgabe macht meinem Team und mir Riesenspaß: Denn wir sind bei unser Arbeit nicht nur „am Puls der Zeit“, sondern sogar ein wenig voraus.

Ich bin gespannt, wie es weiter geht. Ein Bisschen davon weiß ich sogar schon… Diese Woche startet die IAA Nutzfahrzeuge, da bekommen Sie schon einen kleinen Vorgeschmack.


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Dieser Artikel wurde von geschrieben. Er ist Leiter Advanced Engineering Daimler Trucks für Fahrerassistenzsysteme, autonomes Fahren und Konnektivität bei der Daimler AG in Stuttgart.

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