Fahrerlose Schneeräumfahrzeuge gehen in den Testbetrieb

In einem bislang einzigartigen Test zeigt die Daimler AG einen weiteren Lösungsansatz für den zukünftigen Einsatz automatisiert betriebener Nutzfahrzeuge. Nach erfolgreicher Demonstration der innovativen Systeme Highway Pilot und Highway Pilot Connect, der Platooning von Lkw ermöglicht, stellt das Unternehmen heute einen weiteren Entwicklungsschritt auf dem Weg zum voll vernetzten und autonom arbeitenden Nutzfahrzeug vor.

Auf dem Gelände des ehemaligen Fliegerhorsts Pferdsfeld demonstriert der weltweit führende Nutzfahrzeughersteller am Beispiel einer konkreten Kundenanforderung, wie ein automatisierter Schneeräumeinsatz auf Flughäfen praktisch umgesetzt werden kann.

Martin Daum, im Vorstand der Daimler AG verantwortlich für Daimler Trucks, betont: „Wir reden nicht nur über neue Technologien, wir bringen sie auch auf die Straße. Wir entwickeln unsere modernsten Assistenz-Systeme Schritt für Schritt weiter – hin zum automatisierten Fahren. Aktuell arbeiten wir an der Umsetzung zweier konkreter Anwendungsfälle: Zum einen am automatisierten Fahren im ganz normalen Verkehr auf Autobahnen – mit dem klaren Ziel, den Fahrer zu entlasten und die Sicherheit deutlich zu erhöhen. Zum anderen am fahrerlosen Fahren in abgesperrten Bereichen, um dort die Produktivität signifikant zu steigern. Mit unserer heutigen Demonstration zur automatisierten Schneeräumung eines Flugfelds beweisen wir einmal mehr unsere Technologieführerschaft.“

Fahrerlose Schneeräumfahrzeuge im Testbetrieb mit Fraport
Unter dem Projekttitel „Automated Airfield Ground Maintenance“ (AAGM) zeigen vier Mercedes-Benz Arocs Sattelzugmaschinen eine Flugfeld-Reinigung automatisiert und im ferngesteuerten Verbund. Die Vorteile liegen auf der Hand: Flugfeld-Reinigungen speziell im Winter sind nur schwer vorhersagbar und damit schwer planbar. Schneeräumeinheiten punktgenau und somit hochpräzise von nur einem einzigen Fahrzeugführer zur Räumung von Start und Landebahnen sind vor allem bei blitzartigem Einsetzen extremer Witterungslagen in den Wintermonaten entscheidend und erfordern keine zusätzliche Fahrzeug- und Personaleinplanung.

Echtzeit-Datenaustausch zwischen allen Fahrzeugen
Das Projekt entstand in enger Zusammenarbeit zwischen der Daimler Innovationsschmiede Lab1886, Daimler Trucks und der Fraport AG. Lab1886 unterstützt aktiv den Wandel der Daimler AG vom Automobil­hersteller zum Mobilitätsanbieter und arbeitet eng zusammen mit der Daimler CASE Initiative. CASE – diese Buchstaben prägen die Zukunft der Mobilität und sind integraler Bestandteil der Unternehmensstrategie der Daimler AG. Sie stehen für die Felder Vernetzung (Connected), autonomes Fahren (Autonomous), flexible Nutzung (Shared & Services) und elektrische Antriebe (Electric).

„Der Auftrag von Lab1886 ist es, für die Daimler AG neue, innovative Geschäftsmodelle zu erschließen. Das Fraport-Projekt ist ein sehr gutes Beispiel dafür. Es zeigt, wie wir Innovationen mit konkreten Kundenbedürf­nissen verknüpfen, um neue Märkte zu erschließen“, so Susanne Hahn, Leitung Lab1886.

„Wir freuen uns, als einer der ersten Flughäfen weltweit mit unserem Know-how an diesem innovativen Projekt mitzuwirken. Hierdurch können wir die autonome Steuerung der schweren Winterdienstgeräte unter den beson­deren Herausforderungen des Winters auf einem Flughafen untersuchen. Wir erhoffen uns dabei Erkenntnisse, die uns helfen, den zukünftigen Einsatz der Geräte bei einem spontanen Wintereinbruch noch präziser und effizien­ter planen zu können. Unser Engagement unterstreicht einmal mehr die Rolle der Fraport AG als Innovationstreiber in den verschiedensten Berei­chen“, sagte Mathias Dudek, Leiter Infrastrukturelles Facility Management der Fraport AG. Die in Frankfurt/Main ansässige Fraport AG betreibt dort eines der weltweit größten Luftverkehrsdrehkreuze. Ziel der gemeinsamen Testaktivitäten ist die Umsetzung modernster, telematikgestützter Fahr­zeugführungstechnik auf nicht öffentlichen Arealen. Speziell in diesem Punkt unterscheidet sich die neue Anwendung von den bisher von der Daimler AG entwickelten und in die Testpraxis umgesetzten Technologie-Meilensteinen zum automatisierten Fahren. Der Highway Pilot und der für das Platooning vorgestellte Highway Pilot Connect sind konzeptionell für den Einsatz in öffentlich zugänglichen Verkehrsräumen ausgelegt.

Fraport liefert neben einem umfassenden Anforderungskatalog an automatisiert arbeitende Maschinen zugleich die Schneeräumgeräte für diesen einzigartigen Test. Dazu zählen, unter anderem, vier sogenannte Kehr-Blas-Geräte, wie sie heute schon als Sattelauflieger hinter noch konventionellen Mercedes-Benz Zugmaschinen arbeiten.

Premiere für die Fahrzeug-Schnittstelle „Remote Truck Interface“ (RTI)

Ausgestattet sind die vier Arocs Testfahrzeuge mit dem neuen Remote Truck Interface (RTI), einer Schnittstelle im Fahrzeug, mit der Fahrzeug­funktionen fernbedient und Daten ausgetauscht werden können. Das RTI ist das Herzstück der neuen Technik, bei der Daimler auf einen erheblichen Wissens- und Entwicklungs-Fundus aus Projekten wie dem seriennahen Highway Piloten und dem Highway Pilot Connect zurückgreifen kann.

Über das RTI sind alle Fahrzeuge mittels telematischer Systeme voll vernetzt, fahren automatisiert und können im Fahrzeugverbund sowohl führen als auch folgen. Heißt konkret: Ein Konvoi-Führer wählt aus einer Flotte bereitstehender Sattelzugkombinationen eine beliebige aus und definiert diese als „Leit-Truck“. Im Folgenden definiert er mittels eines Bedienpanels im Fahrzeug die Anzahl und die Reihenfolge der weiteren Konvoi-Lkw und macht einen Betriebs-Check-Up sowohl für seinen und alle weiteren Sattelzüge.

Was einfach klingt, läuft in der Praxis auch ebenso einfach ab. Allerdings: Der dahinter steckende Software-Aufwand ist enorm. So sind alle Fahrzeuge mit einer doppelten GPS-Ortung (DGPS, Differenzial-GPS) ausgestattet und verfügen selbstverständlich über modernste „Vehicle-to-Vehicle“-Kommunikation („V2V“ -Kommunikation).

Zusätzlich gelingt durch das Zusammenspiel der innovativen Schnittstelle RTI sowie der Steuerungs- und Fernbedienungseinheit ein extrem schneller und nicht zuletzt sicherer Datenaustausch zwischen Fahrzeugen. Damit das in Echtzeit funktioniert, findet alle 0,1 Sekunden ein kompletter Datenaustausch zwischen den Fahrzeugen und der Hauptsteuerungseinheit des RTI statt. Übertragungstechnik im V2V-Bereich ist die „Digital Short Range Communication DSRC“.

Ausblick: automatisiertes Fahren bietet vielfältige Einsatz­möglichkeiten

Der automatisierte Schneeräum-Verbund, in der Testphase bestehend aus vier Fahrzeugen und ausbaubar auf bis zu 14 Einheiten, zeichnet einen Weg für weitere Einsätze vor. Neben anderen Flughäfen, die bereits Interesse an solchen Präzisions-Arbeitsgeräten für die automatisierte Start- und Landebahnpflege signalisiert haben, sind dank Mercedes-Benz Remote Truck Interface Lösungen für unterschiedlichste Einsätze darstellbar.

„Das eröffnet unseren Kunden neue Möglichkeiten: So sind fein abgestim­mte Rangiervorgänge konventioneller Lastzüge, ferngesteuert vom Fahrer außerhalb der Kabine – zum Beispiel am Fahrzeugheck postiert und dort mit bestem Blick auf das Manövriergeschehen ausgestattet – ebenso möglich wie das fahrerlose Fahren in Minen, auf Container-Terminals oder in anderen abgeschlossenen Geländen“, erläutert Martin Zeilinger, Leiter der Vorentwicklung bei Daimler Trucks.

Die Aufgaben des automatisierten Arocs im Testeinsatz AAGM (Automated Airfield Ground Maintenance)

Im Fall der Demonstration der Arocs Sattelzugmaschinen bildet das Remote Truck Interface die Schnittstelle zwischen Fahrzeug und Außenwelt. Die Steuerungsfunktionen zur Bahnführung und Bedienung des Konvois liegen in zusätzlichen externen Steuergeräten wie dem Bahnrechner, dem Bedien-Panel und der Funkschnittstelle. Konkret können die automatisierten Arocs dadurch folgende Funktionen ausführen:

• Steuerung: Motor- Start/-Stopp
• Steuerung: Parkbremse
• Fahrzeugquersteuerung: Lenkung
• Fahrzeuglängssteuerung: Motorsteuerung („Gas geben und wegnehmen“)
• Fahrzeuglängssteuerung: Betriebsbremse
• Antriebs-Management: Getriebe (Anfahrgang einlegen, sämtliche Gangwechsel, Neutralschaltung)
• Antriebs-Management: Zu- und Abschalten der Differenzialsperren
• Peripherie: Beleuchtung einschließlich Fahrtrichtungsanzeiger, Einsatzleuchten uvm.
• Sonderfunktionen: Aufbausteuerung; hier: Steuerung der aufgesattelten Kehr-Blas-Maschine

Das RTI Steuergerät ermöglicht es, alle vernetzten Fahrzeugfunktionen über eine Schnittstelle (CAN) anzusteuern. Bei Einbindung einer Funkschnittstelle an den CAN lässt sich somit eine Fernsteuerung realisieren.

„Ein wichtiger Bestandteil des RTI Steuergeräts ist das integrierte Sicher­heitskonzept. Das bedeutet, alle Fahrzeugfunktionen werden überwacht. Sobald ein Fehler auftritt wird das Sicherheitskonzept ausgeführt. So können wir sicherstellen, dass die Fahrzeuge im Bedarfsfall sicher und schnell zum Stillstand kommen und dann einfach manuell weiterbetrieben werden“, ergänzt Zeilinger.

Der Testbetrieb: Schneeräumer müssen sehr flexibel agieren

Bislang müssen Flughafenbetreiber die notwendigen Räum- und Reinigungs­geräte in einem Ad-hoc-arbeitsfähigen Zustand halten. Die Vorhaltezeiten für vergleichsweise seltene und in der Regel nicht allzu lang andauernde Schlechtwetterverhältnisse binden große Kapazitäten.

Andererseits ist auf einem Flugfeld aber konsequenter und gründlicher Räumbetrieb schon bei geringer Schneeauflage erforderlich. Bei einem solchen Areal muss der Schnee über eine Breite von bis zu 60 m in einem Arbeitsgang auf eine Seite hin geräumt werden. Im Fall des Airport Frankfurt/Main fahren dazu bereits heute bis zu 14 Fahrzeuge mit einer entsprechenden Überdeckung in einem Konvoi.

Das bedeutet, dass der Schnee jeweils von vorn nach hinten „ durchge­reicht“ und dabei an das jeweilige Folgefahrzeug weitergegeben wird. Auf diese Weise steigt die Schneelast von Fahrzeug zu Fahrzeug und somit die Leistungsanforderung jeder einzelnen Schneeräumeinheit von vorn nach hinten stark an. Zudem ist durch das seitlich versetzte Fahren auch eine hochpräzise Spurführung für die Qualität des Räumbildes entscheidend. All das bedingt sehr ungleiche Anforderungen an den Leistungseinsatz eines jeden Räumfahrzeugs.

Effizienter Einsatz durch automatisierte Räumgeräte

Im Fall des Frankfurt-Main-Airport muss ein Konvoi in exakt gestaffelter Formation die Start- und Landebahnen sowie die Rollwege schnee- und eisfrei halten. Bislang arbeiten sich die Räummaschinen in der Regel unter widrigen Sichtbedingungen, nicht zuletzt durch Nacht und Nebel sowie vor allem durch Schnee-Aufwirbelungen der Vorausfahrer Meter für Meter voran.

Die schlechte Sicht führt oftmals dazu, dass die Abstände zwischen den Fahrzeugen größer werden, der Konvoi dadurch „aufreißt“ und die Räumung einer Start- und Landebahn länger dauert. Oder aber die schlechte Sicht führt dazu, dass die außenfahrenden Fahrzeuge die seitliche Flugbahn­beleuchtung beschädigen, deren Reparatur hohe Kosten verursacht.

Im Test für automatisch arbeitende Schneeräum-Lkw der Daimler AG gibt ein vordefiniertes Räumprogramm – unter der ständigen Kontrolle eines Konvoi-Leiters – Strecken, Richtung und Tempo vor. Dabei hat der Mann im ersten Fahrzeug des Räumverbundes bei seiner anspruchsvollen Aufgabe vergleichsweise freie Sicht auf die vor ihm und den Folgefahrzeugen liegenden Räumstrecken.

Die Räumstrecken sind mit dem Ziel einer hochpräzisen Bahnfreihaltung vordefiniert. Das bedeutet, die Fahrtstrecken sind kartographisch vorge­geben und werden durch ein Differenzial-GPS exakt – Toleranz: drei Zentimeter – sowohl vom Führungsfahrzeug als auch von den folgenden Konvoi-Mitgliedern durch permanenten Soll-Ist-Abgleich eingehalten.

Gleichzeitig ist bei der Flugfeld-Schneeräumung hohe Flexibilität Pflicht. Deshalb kann der Konvoi-Führer – auf Grund kurzfristig erkannter und dann sofort notwendiger Abweichungen von der digital vorgegebenen Räum­strecke – zu jeder Zeit das Routing selbst übernehmen.

Dazu stehen ihm die klassischen Bedienelemente Lenkrad, Gas und Bremse in jedem Arocs zur Verfügung – und damit die vollständige Steuerungs­hoheit über sein Fahrzeug. Die Folgefahrzeuge übernehmen dann sofort die sich aus der Änderung der Fahrtstrecke von „Wagen 1“ für sie ergebenden Sollbahnen unmittelbar und vollautomatisch.

Allrad-Arocs 2045 AS 4×4 als Basis für den Schneeräum-Sattelzug

Der jetzt vorgestellte Demonstrations-Prototyp-Verbund aus der Fahrzeug­vorentwicklung besteht zunächst aus vier Einzelfahrzeugen. Basis sind serienmäßige, allradangetriebene Sattelzugmaschinen vom Typ Mercedes-Benz Arocs 2045 AS aus der robusten Grounder-Familie, ausgestattet mit der neuesten Motorengeneration OM 470 LA in Euro VI mit 315 kW (428 PS) und 2100 Nm Drehmoment. Mit einem dreiteiligen, vollhydraulisch bedienbaren Acht-Meter-Schneepflug an der Fahrzeugfront wird die Hauptschneemasse bei zügiger Fahrt zur Seite geschoben.

Die Feinarbeit der Fahrbahnreinigung übernehmen ein Kehrbesen und ein Gebläse, ein so genanntes Kehr-Blas-Gerät. Es wird als Sattelauflieger mitgeführt und dort von einem Sechszylindermotor von Mercedes-Benz im Heck des Trailer angetrieben, unabhängig vom Zugfahrzeug.

Das gesamte Sattelkraftfahrzeug ist 23 Meter lang und wiegt einsatzbereit 25 Tonnen. Dabei entfallen rund zehn Tonnen auf die – im Bereich der Schneepflugaufnahme verstärkte – Sattelzugmaschine, das Räumschild trägt zwei Tonnen zur Gewichtsbilanz bei, das aufgesattelte Kehr-Blas-Gerät wiegt brutto 13 Tonnen.

Innovation aus Tradition: Daimler Trucks ist führend auf dem Weg zum autonomen Fahren

Traditionell ist Daimler Trucks führend bei neuen Sicherheits- und Assistenz­systemen sowie beim Ausbau der Bedienungsfreundlichkeit von Nutzfahr­zeugen. Gleiches gilt für Vernetzung und das automatisierte Fahren. Das über Jahrzehnte angesammelte Know-how ist die Basis für Entwicklungen wie den Highway Pilot und Highway Pilot Connect auf dem Weg zum automatisierten Fahren.

Der 2014 präsentierte Mercedes-Benz Future Truck 2025 mit dem Highway Pilot System war die Antwort auf die Herausforderungen der Zukunft: zunehmender Verkehr, unzureichende Infrastruktur, wachsender Kosten­druck und Fahrermangel. Auf Basis des aktuellen Mercedes-Benz Actros und seiner vielfältigen und weiterentwickelten Assistenz- und Telematik­systeme entwickelt, leitete er eine neue Ära des Straßengüterverkehrs ein.

Nur ein Jahr später schrieb der Freightliner Inspiration Truck die Geschichte fort. Seine Technik basiert auf dem Future Truck 2025, ist jedoch an die nordamerikanischen Einsatzbedingungen angepasst. Der Freightliner Inspiration Truck erreichte im US-Bundesstaat Nevada als erster autonom fahrender Lkw der Welt eine Straßenzulassung.

Kurz darauf schlug Daimler Trucks in Europa ein neues Kapitel auf: Im Herbst 2015 wurde ein serienmäßiger Mercedes-Benz Actros mit Highway Pilot als Versuchsfahrzeug im Straßenverkehr zugelassen. Er darf im teilautomatisierten Modus in Deutschland auf allen Autobahnen fahren. Das bedeutet: Das Fahrzeug fährt automatisiert, der Fahrer muss das System jedoch dauerhaft überwachen und in der Lage sein, die Steuerung des Lkw jederzeit zu übernehmen.

Handelte es sich beim Mercedes-Benz Future Truck 2025 um ein Konzept-fahrzeug, so ist mit dem Mercedes-Benz Actros mit Highway Pilot der Übergang zur Serientechnik gelungen. Er stellt die Alltagstauglichkeit des autonomen Fahrens unter Beweis.

Und schon 2016 machten sich drei Actros mit dem Highway Pilot Connect auf den Weg: Die Technologie ermöglicht das elektronische Ankoppeln von Lkw auf Autobahnen und Fernstraßen, auch bekannt unter der Bezeichnung Platooning. Damit demonstrierte Daimler Trucks anlässlich der European Truck Platooning Challenge grenzüberschreitend auf der Fahrt nach Rotterdam die Vorteile elektronischer Vehicle-to-Vehicle-Vernetzung. Beim Truck Platooning erhöhen Konnektivität und automatisiertes Fahren die Sicherheit bei hintereinander fahrenden Lkw, entlasten die Fahrer und verbessern die Kraftstoffeffizienz durch verringerte Fahrzeug-Abstände.

Quelle: Daimler AG