Alles über Trend-Guide 2018
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Foto: Scania

Automatisierung im Lkw-Transport

Vernetzt, autonom und sicher

Die Automatisierung des Straßenverkehrs wird in ­Zukunft in ­verschiedenen Anwendungsbereichen eine zentrale Rolle spielen. Im Nutzfahrzeug­bereich zeigt sich das Platooning bereits als vielversprechende Entwicklung. 

Dabei wird nicht nur die Wirtschaftlichkeit durch Kraftstoff­ersparnisse gesteigert, zusätzlich soll das Platooning den Fahrer entlasten und – wie auch die schon zahlreichen Fahrerassistenzsysteme – somit einen wichtigen Beitrag zur Verkehrssicherheit leisten.

"Ich kann mich daran erinnern, dass es auf der ganzen Welt kein Auto gab, das Verstand genug besaß, seinen Weg allein zu finden. Ich hatte tote Maschinen chauffiert, deren Steuerung jede Minute eine menschliche Hand benötigte. Jedes Jahr hatten solche Maschinen Zehntausende von Menschen getötet. Die Automatics hatten das abgeschafft. Ein Positronengehirn kann natürlich viel schneller reagieren als ein menschliches, und die Leute konnten ihre Hände von der Steuerung lassen. Man setzt sich hinein, gibt den Bestimmungsort an, und der Wagen findet seinen Weg."

Es ist ein für damalige Verhältnisse noch unvorstellbares Szenario, das der russische Autor Isaac Asimov in seiner Kurzgeschichte "Sally" malte. Besagte Geschichte stammt aus dem Jahr 1953 – also aus einer Zeit, in der nicht nur das selbstfahrende Auto als Realität auf der ­Straße in weiter Ferne lag, sondern rund um die Mobilität auf den ersten Blick alles in bester Ordnung schien. Die Straßen waren in der Regel frei, Staus kannte man kaum, von CO2-Emissionen im ­Zusammenhang mit dem Straßen­verkehr sprach kein Mensch.

Die Zeiten haben sich über die Jahrzehnte massiv gewandelt, nicht nur auf Deutschlands Straßen herrscht inzwischen oftmals Stillstand, immer strengere Vorgaben der EU im Hinblick auf Schadstoffe und Kraftstoffverbrauch erfordern tragfähige innovative Konzepte, die Mobilität steht aktuell vor einer eingreifenden Wende. Und dies wird nicht nur die Pkw-, sondern speziell auch die Nutzfahrzeugbranche nachhaltig verändern.
Ein Schlüsselfaktor ist dabei die ­Automatisierung.

Jeder dritte Lastwagen bis 2025 teilautonom

Die Studie "Delivering Change – Die Transformation des Transport­sektors bis 2025" der Unternehmensberatung McKinsey & Company sieht in Automatisierungstechnologien einen der ganz wesentlichen Wachstumstreiber der Logistikbranche – und zwar für die Fahrzeughersteller und Zulieferer wie auch für Transportunternehmen und Spediteure. Als wichtigsten Trend identifiziert die Studie dabei das autonome Fahren. Die Prognose lautet, dass 2025 jedes dritte verkaufte Nutzfahrzeug in Europa in bestimmten Fahrsituationen – zum Beispiel auf der Autobahn – vollautonom fahren können wird. "Damit verändern sich Stück für Stück die Spielregeln der Branche", sagt Automotive-Experte Matthias Kässer, Koautor der Studie. Heute mache der Fahrer bei schweren Nutzfahrzeugen rund 30 bis 40 Prozent und bei leichteren Lieferfahrzeugen rund 60 Prozent der Gesamtkosten (Total Cost of Ownership, TCO) beim Betrieb eines Fahrzeugs aus. Durch selbstfahrende Lieferfahrzeuge könnten die TCO um bis zu 50 Prozent sinken, bei gleichzeitig geringeren Standzeiten und einer höheren Auslastung. Weltweit könnten in der Logistik dadurch langfristig bis zu 100 Milliarden Euro wirtschaftlicher Mehrwert jährlich geschaffen werden. "Ob dieser Mehrwert den Herstellern, Logistikdienstleistern oder den Kunden durch niedrigere Lieferkosten zugutekommt, ist allerdings noch nicht entschieden", so Kässer.

Zusätzlich zur Automatisierung wird nach Ansicht von McKinsey & ­Company auch das Thema Konnektivität die Logistikbranche in den ­kommenden Jahren prägen. In der Tat sind heute schon viele Nutzfahrzeuge mit ihrer Umgebung vernetzt, sodass in Echtzeit beispielsweise ihre Position und Geschwindigkeit überwacht werden können. "In Zukunft wird die Konnektivität aber zum entscheidenden Kontrollpunkt. Wer die Datenschnittstelle beherrscht, hat die Chance, neue Geschäftsmodelle zu etablieren", so Kässer. Dies könne für die Truckhersteller beispielsweise "Capacity as a service" sein – also die flexible Bereitstellung von Transportkapazitäten und das direkte Management von Fahrzeugflotten.

Testphase elektronisch gekoppelter Lkw

Konnektivität, respektive Vernetzung der Fahrzeuge speziell untereinander, aber selbstverständlich auch mit der Infrastruktur ist die zentrale Voraussetzung für eine Technologie, von der sich nahezu alle Player der Nutzfahrzeugbranche noch mehr Effizienz und Sicherheit im täglichen ­Business versprechen: das Platooning, also das hochautomatisierte Fahren im Konvoi. Dass die Nutzfahrzeughersteller hierfür längst die Voraussetzungen geschaffen haben, unterstrich die große Sternfahrt quer durch Europa, an der im April 2016 DAF, Iveco, MAN, Mercedes-Benz, Scania und Volvo im Rahmen der "European Truck Platooning Challenge" teilgenommen haben. Um Systeme des automatisierten und vernetzten Fahrens im realen ­Straßenverkehr erproben zu können, hat das Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur bereits 2015 das "Digitale Testfeld Autobahn" auf der A 9 zwischen München und Nürnberg eingerichtet. Seitdem sind hier auch regelmäßig Lkw-Platoons unterwegs.

Ebenfalls auf dieser Strecke beginnt im Frühjahr 2018 die zwischen dem Logistikkonzern DB Schenker und MAN vereinbarte Testphase elektronisch gekoppelter Lkw im Regelbetrieb. Erstmals werden dabei keine Testfahrer, sondern Berufskraftfahrer von DB Schenker am Steuer sitzen. Anfangs verkehren die Lkw noch ohne Ladung, um die Fahrbedingungen im alltäglichen Verkehrsfluss zu untersuchen und die am Projekt beteiligten Fahrer in der Bedienung der Fahrzeuge und den fahrtechnischen Besonderheiten zu schulen. Es folgen wöchentliche und anschließend tägliche Testfahrten. Wann ist die Bildung eines Platoons sinnvoll? Wie kann der Zusammenschluss und das Auflösen je nach Situation und verkehrlicher Lage am besten gestaltet werden? Das sind Kernfragen, die die Kooperationspartner beantworten wollen. 

Genauso Gegenstand der Untersuchung ist, welche Daten für eine ­optimale Überwachung des Platoons an Hersteller und Logistiker übermittelt ­werden müssen. In dem Zusammenhang werden auch die Themenkomplexe Daten­über­tra­gung und Bereitstellung von Informationen für den Pilotfahrer eine Rolle spielen – zum Beispiel wie aktuelle Baustellenwarnungen an den Fahrer zu übertragen sind, um eine frühzeitige Auflösung des Platoons einzuleiten.

Für Walter Schwertberger, Teamleiter Forschung Assistenzsysteme bei MAN Truck & Bus, liegen die Vorteile des Platooning klar auf der Hand: „Die ­Reaktionszeit wird durch die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation ­drastisch gesenkt, der Fahrer erfährt eine Entlastung bei seiner Arbeit, durch die kurzen Abstände zwischen den Fahrzeugen wird die Infrastruktur effizienter genutzt, außerdem lassen sich für mehr Kraftstoffeffizienz Wind­schat­ten­effekte nutzen.“ Allerdings gebe es bis zur tatsächlichen Umsetzung im realen Verkehr auch noch einige Hürden zu meistern. So zum Beispiel bezüglich der allgemeinen Akzeptanz, der rechtlichen Rahmenbedingungen etwa zu den Lenk- und Ruhezeiten oder der Frage nach der optimalen Platooning-Länge. Für grundlegend erachtet Schwertberger zudem die Etablierung von Multi-Brand-Lösungen anstelle von Einzelkonzepten.

Die Nutzfahrzeug-Experten der Strategie- und Unternehmensberatungs­gesellschaft Roland Berger kommen in ihrer Studie "Automated Trucks – The next big disrupter in the automotive industry?" zu dem Ergebnis, dass die Anwendungsmöglichkeiten der Automatisierung von Lkw erhebliche Vorteile und Chancen für die gesamte Wertschöpfungskette der Transportbranche bieten. Ihrer Ansicht nach dürften dabei große Flottenbetreiber ­einen deutlichen Wettbewerbsvorteil gegenüber selbstständigen Kraft­fahrern haben, da sie sehr viel leichter eigene Konvois bilden können und auch eine Kooperation mit anderen Unternehmen für sie leichter ist.

Platooning-Projekte rund um den Globus

Neben MAN sind selbstverständlich auch die anderen Hersteller in Sachen Platooning im wahrsten Sinne des Wortes ständig auf Achse. So erprobt zum Beispiel Daimler Trucks North America mit seiner ­Marke Freightliner auf ausgewählten Highways in den US-Bundesstaaten Oregon und Nevada den Einsatz digital gekoppelter Lkw, in der letzten Januarwoche 2018 ­testete Daimler Trucks mit seiner asiatischen Marke Fuso die Technologie auf öffentlichen Straßen im Großraum der japanischen Hauptstadt Tokio.

Weiteres Beispiel: Scania hat im Januar 2017 ein vom Verkehrs­ministerium und der Hafenbehörde Singapurs koordiniertes mehr­jähriges Projekt gestartet, bei dem eine autonom fahrende Lkw-Kolonne auf öffentlichen Straßen Container von einem Terminal zum ­anderen im Hafen des südostasiatischen Stadtstaats transportiert. Mit der ­Initiative wird – abgesehen vom Fahrermangel – versucht, dem steigenden Verkehrsbedarf und der Landverknappung Rechnung zu tragen. Singapur wird daher als "lebendes Labor" für neue Fahrzeugkonzepte genutzt, die die Produktivität und Verkehrssicherheit erhöhen, die Straßenkapazität optimieren und neue Mobilitätskonzepte ermöglichen sollen.

DAF Trucks wiederum nimmt aktuell unter anderem gemeinsam mit dem deutschen Logistikkonzern DHL an einem zweijährigen Platooning-Feldtest in Groß­britannien unter der Leitung des britischen Transport-­Research-Labors teil. Die britische Regierung erhofft sich vom Truck-Platooning-Test, mehr Erfahrung mit dieser teilautonomen Lkw-Technologie zu sammeln, die das Potenzial hat, deutlich mehr Effizienz für den Straßengüterverkehr zu erwirtschaften. Das Fahren im elektronisch gekoppelten Verbund ermöglicht ein dichtes Auffahren in Konvois, was sich positiv auf den Kraftstoffverbrauch und damit auf die CO2-Emissionen, die Sicherheit und den Verkehrsfluss auswirkt. Zudem steigert die Nutzung von fortschrittlichen Fahrerassistenzsystemen die Sicherheit auf der Straße, so die Zielsetzung des Projekts.

Mehr Sicherheit durch Fahrerassistenzsysteme

Wenn es um Automatisierung geht, darf ein zentraler Aspekt nicht vergessen werden: die Verkehrssicherheit. Was die Nutzfahrzeuge anbelangt, wurden in den letzten Jahren nicht allein die Strukturen und Sicherheitsausstattungen der Fahrerhäuser sowie die Fahreigenschaften immer weiter verbessert. Neben den rein mechanischen Maßnahmen des Partnerschutzes im Front-, Heck- und Seitenbereich kommen mehr und mehr moderne elektronische Fahrerassistenzsysteme zum Einsatz, die sowohl die Sicherheit der Lkw-­Insassen als auch die der anderen Verkehrsteilnehmer weiter verbessern. Nach wie vor gilt hierbei der Grundsatz, dass das größte ­Nutzenpotenzial durch die Vermeidung von Unfällen gegeben ist. Den verschiedenen ­Systemen des assistierten und teilautomatisierten Fahrens wie zum Beispiel Electronic Stability Control (ESC), Notbremsassistent (Automatic Emergency Braking System AEBS) und Spurverlassenswarner (Lane Departure Warning System LDWS) beziehungsweise Spurhaltesystem (Lane Keeping Assistance System LKA) kommt zu diesem Zweck ganz entscheidende Bedeutung zu.

Ein Blick in die Statistiken zeigt: Kollisionen im Längsverkehr, bei denen ein Lkw infolge von Ablenkung, zu geringem Abstand oder nicht ­angepasster Geschwindigkeit auf ein vorausfahrendes oder stehendes Fahrzeug vorwiegend am Stauende auffährt, machen einen hohen Prozentsatz an den Verkehrsunfällen mit Beteiligung von Güterkraftfahrzeugen aus. So ergab zum Beispiel eine im Rahmen der "Niedersächsischen Werkstatt Autobahn" durchgeführte Analyse 138 schwerer Lkw-Unfälle auf niedersächsischen Autobahnen im Jahr 2015, dass rund 50 Prozent der Getöteten – 17 von insgesamt 33 – bei Auffahrunfällen ums Leben kamen. Über 80 Prozent der Auffahrunfälle wurden durch Güterkraftfahrzeuge über 7,5 Tonnen ohne AEBS verursacht. Nach Ansicht von Dr. Erwin Petersen, Vizepräsident der Landesverkehrswacht Niedersachsen, wären etwa 24 Prozent dieser ­Kollisionen vermeidbar gewesen, hätten die betreffenden Fahrzeuge ein AEBS nach den geltenden EU-Vorschriften an Bord gehabt. Mit zumindest als Sonderausstattung bereits verfügbaren AEBS, die Kollisionen auch mit stehenden Fahrzeugen verhindern können, wären sogar über 80 Prozent der Auffahr­unfälle und der dabei Getöteten zu vermeiden gewesen.

"Um das Unfallvermeidungspotenzial möglichst auszuschöpfen, sollten alle System- und Fahrzeughersteller ihre Notbremssysteme möglichst zügig weiterentwickeln", fordert der Verkehrssicherheitsexperte. Ebenso sollte die EU-Verordnung den technischen Möglichkeiten angepasst werden, um die breite Einführung optimaler Systeme als Standardausstattung zu ­unterstützen. Dies gelte vor allem im Hinblick auf die verbesserte Objekt-Identifikation stehender Fahrzeuge, die vorgelagerte optische Abstandsvorwarnung, die Weiterentwicklung und Optimierung von Über­steue­rungs­metho­den sowie die Nicht-Zulässigkeit der Abschaltbarkeit durch den Fahrer. Letzteres stellt offensichtlich immer wieder ein Problem dar – und zwar häufig aus mangelnder Kenntnis der Systembegriffe und der Funktionen. "Weil viele Fahrer das AEBS mit dem Abstandsregeltempomaten ­verwechseln, schalten sie unter Umständen völlig unnötig den ­lebensrettenden Notbrems­assistenten ab", gibt Petersen zu bedenken.

Stauenden und Unfälle innerorts

Wie man Stauenden den Schrecken nehmen kann, hat ZF Friedrichshafen in Form des gemeinsam mit WABCO für den ZF Innovation Truck ­entwickelten Evasive Maneuver Assist (EMA) gezeigt. Die Assistenzfunktion erkennt nämlich, ob das AEBS oder eine vom Fahrer ausgelöste Notbremsung ausreicht, um rechtzeitig vor Hindernissen stoppen zu können. Lässt sich zum Beispiel auf glatten Straßen oder bei plötzlich auftauchenden Hindernissen nach Kurven oder Kuppen ein Auffahrunfall durch das Bremsmanöver nicht verhindern, dirigiert der EMA – aktiviert durch einen Lenkimpuls des Fahrers nach links oder rechts – den Lkw mitsamt seinem Auflieger selbstständig und sicher auf den gewünschten freien Fahr- oder Pannenstreifen. Die Funktions­innovation leistet nach Angaben von ZF zeitgleich das automatisierte Ausweichen, Bremsen und Stabilisieren – bei allen Geschwindigkeiten, jedem Beladungszustand des Sattelzugs und mit jeglichem Auflieger.

Für die in Fachkreisen viel beschworene Vision vom unfallfreien Fahren ­beziehungsweise der "Vision Zero", wonach die Verkehrsmittel so sicher ­gestaltet sein sollten, dass keine Verkehrstoten und Schwerverletzten mehr auftreten, sind derartige Systeme zweifelsohne ein enormer ­Zugewinn. ­Selbiges gilt für Systeme, die dazu beitragen, die Zahl der innerorts passierenden Unfälle mit Fahrzeugen des Güterverkehrs zu minimieren. ­Neuralgische Punkte sind dabei Abbiegen, Einbiegen und Kreuzungsverkehr. Vor diesem Hintergrund darf der Active Brake Assist 4 von Mercedes-Benz Lkw durchaus als Meilenstein in der Entwicklung aktiver Sicherheitstechnologien bezeichnet werden. Denn er warnt den Fahrer als weltweit erstes ­System seiner Art vor einer Kollision mit Fußgängern und leitet ­zusätzlich gleichzeitig automatisch eine Teilbremsung ein. Das System erkennt ­Fußgänger in Bewegung in nahezu allen Verkehrssituationen – etwa, wenn sie quer auf die Fahrspur des Lkw laufen, hinter einem Hindernis hervortreten oder sich längs auf der Fahrspur bewegen. Ebenso werden Fußgänger im Bereich des Radars beim Abbiegen nach links und rechts erkannt.

Insbesondere Abbiegemanöver nach rechts im Stadtverkehr gehören zu den unangenehmsten Aufgaben eines Lkw-Fahrers: Er muss gleichzeitig nach vorne Ampeln, Beschilderung, Gegen- und Querverkehr beachten, außerdem seitlich Fußgänger und Fahrradfahrer im Auge behalten. Darüber hinaus kann sich die Verkehrssituation in Sekundenschnelle ändern – und Fahrradfahrer und Fußgänger sind sich nicht immer bewusst, dass ein Lkw-Fahrer sie womöglich gar nicht entdecken kann. Ebenfalls als erster Lkw-Hersteller hat Mercedes-Benz daher den Abbiege-Assistenten mit Personenerkennung auf den Markt gebracht. Dessen Arbeitsweise ist mehrstufig: Wenn sich ­beispielsweise ein Radfahrer oder Fußgänger in der Warnzone aufhält, ­leuchten in der A-Säule auf der Beifahrerseite LEDs in Dreiecksform gelb auf. 

Erkennt das System eine Kollisionsgefahr, blinkt die LED-Leuchte mit höherer Leuchtkraft rot und es ertönt von rechts ein Warnton über einen ­Lautsprecher der Radioanlage. Darüber hinaus können die Sensoren beim Abbiegen in der Schleppkurve des Lkw ein stationäres Hindernis wie eine Ampel oder einen Lichtmast erkennen. Auf diese Weise lassen sich Kollisionen nicht nur im öffentlichen Verkehr, sondern ebenfalls bei Rangiermanövern etwa auf Parkplätzen vermeiden. Diese umfassende Unterstützung des Fahrers erfolgt über den gesamten Geschwindigkeitsbereich des Lkw vom Stand zum Beispiel an einer Ampel bis zur zulässigen Höchstgeschwindigkeit.

Jobverlust durch Automatisierung?

Neben allen voraussichtlichen Effizienz-, Sicherheits- und Verkehrsflussgewinnen gibt es bei der Automatisierung aber noch einen weiteren Aspekt. Denn weil die Lastwagen der Zukunft verstärkt selber steuern, bremsen, rangieren und in Kolonnen unterwegs sind, dürfte damit auch die Nachfrage nach Lkw-Fahrern deutlich sinken. Bis zum Jahr 2030 könnten 50 bis 70 Prozent aller Lkw-Fahrer in Europa und den USA überflüssig werden, bedroht sind demnach bis zu 4,4 Millionen der bis dahin voraussichtlich 6,4 Millionen Trucker-Jobs. Zu diesem Ergebnis kommt jedenfalls die beim Weltverkehrsforum 2017 in Leipzig vorgestellte Studie "Managing the Transition to Driverless Road Freight Transport", die vom International Transport Forum (ITF) gemeinsam mit Lkw-Herstellern, dem Weltverband der Spediteure und der Internationalen Transportarbeitergewerkschaft erstellt wurde.

Laut ITF-Generalsekretär José Viegas sind daher alle Beteiligten aufgefordert, sich bereits heute auf die negativen sozialen Folgen durch verlorengehende Jobs vorzubereiten, um so die Risiken im Fall einer schnellen Einführung von fahrerlosen Lkw zu mindern. Ein neues Genehmigungsverfahren für den Einsatz von Roboter-Lkw soll nach den Vorschlägen der Experten zudem das Tempo des Übergangs steuern – begleitet von Arbeitsmarktprogrammen, Umschulungs- und Weiterbildungsmöglichkeiten für Lkw-Fahrer, die ihren Job verloren haben. Zur Finanzierung schlägt die Studie einen Fonds vor, in den die Profiteure des autonomen Lkw-Verkehrs einzahlen sollen. Außerdem hält die ­Studie internationale Betriebsstandards für autonomes Fahren auf ­globaler oder zumindest auf europäischer Ebene für unerlässlich.

Fazit: Es bleibt nicht nur in Sachen Fahrzeuge, Standards, ­Harmonisierung der Regeln über Ländergrenzen hinweg und ­Infrastruktur, sondern auch im Hinblick auf die gesellschaftspolitischen Folgen noch eine ­Menge zu tun, damit der Automatisierungs-Trend durchweg positiv ausfällt.

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Datum

15. Februar 2018
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