Weltpremiere: Highway Pilot Connect vernetzt 3 automatisiert fahrende Lkw

Mercedes-Benz Trucks stellte heute als Weltpremiere den Highway Pilot Connect auf der Autobahn A52 bei Düsseldorf bei öffentlichen Verkehr vor, der 3 automatisiert fahrende LKWs zusammen vernetzt und dadurch als sogenannter Platoon fahren lässt.

Die Vernetzung der Lkws geschieht hier über WLAN, parallel verfügt der Konzern über eine Straßenzulassung. Neben der Technik überzeugt aber auch der Vorteil von bis zu 7 % weniger Kraftstoffverbrauch sowie die Verringerung der Fahrbahnfläche um knapp die Hälfte – bei mehr Sicherheit auf der Straße.

Aufbauend auf dem Daimler Trucks-System Highway Pilot für autonomes Fahren von schweren Lkw vernetzen sich dabei drei Fahrzeuge zu einem aerodynamisch optimalen, vollautomatischen Verbund. Das weiterentwickelte System nennt Daimler Trucks Highway Pilot Connect – und die Vorzüge des Systems von Daimler Trucks sind bestechend. Er steht für die elektronische Vernetzung von Lkw auf Autobahnen und Fern­straßen, auch unter dem Begriff Platooning bekannt. Der Highway Pilot Connect setzt nun auf das Highway Pilot System auf. Basis des Highway Pilot Connect ist die Vernetzung der Fahrzeuge untereinander sowie eine präzise Wahrnehmung der Umgebung.

Highway Pilot Connect für Fahrten im Platoon
Der Highway Pilot besitzt inzwischen eine Straßenzulassung für ganz Deutschland, der Highway Pilot Connect für Fahrten im Platoon verfügt über eine Zulassung innerhalb des Bundeslandes Baden-Württemberg für die komplette Autobahn A81 vom Bodensee bis Würzburg. Ausgenommen ist allein der Großraum Stuttgart. Zudem hat Daimler eine zusätzliche Geneh­migung für die A52 im Großraum Düsseldorf erhalten. Weitere Demonstra­tions- und Versuchsfahrten sind mit individuell erteilten Ausnahmegeneh­migungen möglich.

Highway Pilot Connect: Vernetzung des Highway Pilot
Der Highway Pilot Connect ist ein perfektes Beispiel dafür, welche Möglichkeiten die Vehicle-to-Vehicle-Vernetzung (V2V) eröffnet. Im Vergleich zum Highway Pilot verfügt der Highway Pilot Connect über technische Zusatzfunktionen. Er unterstreicht die Ausbaumöglichkeiten des Highway Pilot über direkte Kommunikation zwischen den verbundenen Fahrzeugen und beweist zugleich, wie energisch Daimler die Entwicklung des autonomen Fahrens in Kombination mit der Vernetzung seiner Lkw vorantreibt.

Die Fahrzeuge verfügen jeweils über eine Längs- sowie eine Querführung. Sie sind – obwohl im Platoon für eine bestimmte Fahrtstrecke miteinander verbunden – jederzeit auf Autobahnen voneinander unabhängig als autonome Lkw fahrbar. Den großen Unterschied zu anderen Systemen macht die vollautomatisierte Querführung von Highway Pilot und Highway Pilot Connect aus. Erst sie erlaubt automatisiertes Fahren durch aktive Eingriffe in die Lenkung und unterstützt bzw. entlastet damit den Fahrer bei monotonen Langstrecken im Verbund.

Vernetzung der Fahrzeuge untereinander
Die Vernetzung der Lkw untereinander wird über eine Telematikplattform an Bord der Fahrzeuge realisiert. Diese kommuniziert über den WLAN-Standard IEEE 802.11p, der ausschließlich für automotive Anwendungen genutzt wird. Während der Highway Pilot teilautonom – also mit automatisierter Quer- und Längssteuerung – ohne Vernetzung mit anderen Fahrzeugen unterwegs ist, kommuniziert der Highway Pilot Connect mit anderen Lkw und der Infrastruktur. Genutzt wird die Kombination aus einem Funkprozessor mit einem dualen Multiband-HF-Sendeempfänger. Sicherheitskritische Infor­mationen, wie beispielsweise das Erkennen einer Notbremsung, können so innerhalb von 0,1 Sekunden und damit extrem schnell übermittelt werden.

Kann das Umfeld einmal nicht ausreichend von der fahrzeugeigenen Sen­sorik erfasst werden, wie das beispielsweise in Baustellenbereichen der Fall ist, helfen hochgenaue und aktuelle Karten, die sogenannten HD-live-Maps. Mit Hilfe dieser Karten kann sich das Fahrzeug auch in schwierigen Situationen lokalisieren und der Fahrer muss nicht übernehmen. Über die Vernetzung sind alle aktuellen Informationen zur Baustelle bereits in der Karte vorhanden.

Der Fahrer erhält dazu alle wichtigen Informationen über den Status des Platoons und über das Verkehrsgeschehen über einen Monitor im Format 8 Zoll in der Armaturentafel. Auf ihm werden Routeninformationen sowie die eigene Fahrzeugposition innerhalb des Platoons als Kartengrafik dargestellt. Jeder Fahrer kennt also die aktuelle Zahl der Mitglieder des Platoons sowie seine Position innerhalb dieses Verbunds. Die einzelnen Fahrer sind darüber hinaus jederzeit über das Verkehrsgeschehen informiert. Eine Kamera im Führungsfahrzeug nimmt die Fahrsituation vor dem ersten Lkw auf. Ihr Bild wird an alle Fahrzeuge im Konvoi per WLAN übertragen und im Monitor dargestellt. Über Sitzbelegungssensor, Gurtschloss und Hands-On Detection kontrolliert der Highway Pilot Connect, ob der Fahrer sich an seinem Platz befindet und bei Bedarf eingreifen kann.

Die Actros-Sattelzugmaschinen wurden mit gewichtsoptimierten Krone Eco Trailern komplettiert. Zusätzlich zum niedrigeren Leergewicht durch Leicht­bauweise und der Verwendung von Aluminium statt Stahl im Front- und Heckbereich treten die Eco Trailer mit Seitenverkleidung, Wabco OptiFlow Tail (einklappbare Heckflügel), abgerundetem Unterfahrschutz, Wegfall von Staukästen, leichten Alu-Fallstützen und Abtropfkante aerodynamisch opti­miert an. Super-Single-Reifen runden die Optimierung der Fahrzeuge ab.

Lkws mit 15 Meter Abstand zueinander
Die Sattelzüge bilden auf der Autobahn einen Platoon mit einem Abstand von nur 15 m zueinander. Der geringe Abstand verringert den Luftwider­stand erheblich und senkt damit den Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen um jeweils rund fünf Prozent. Damit sind auf ebener Strecke Verbrauchswerte von rund 25 l/100 km für einen beladenen Sattelzug mit 40 t Gesamtgewicht möglich. Das entspricht einem Verbrauch von lediglich 0,66 l/100 km pro Tonne Gewicht oder einer CO2-Emission von 13,3 g pro Kilometer und Tonne Gewicht – weit niedriger als jeder Pkw mit Verbrennungsmotor.

Messfahrten der Daimler AG auf einer ebenen Teststrecke mit drei Sattelzügen und einer konstanten Geschwindigkeit von 80 km/h führten sogar zu einem Ver­brauchsvorteil von durchschnittlich sieben Prozent. Wobei die Vorteile je nach Position im Platoon unterschiedlich hoch ausfallen: Bei einem Dreier-Platoon profitiert das Führungsfahrzeug mit einem Vorteil von zwei Prozent, das mittlere Fahrzeug von elf Prozent sowie das Schlussfahrzeug von neun Prozent. Diese Unterschiede sind auf die unterschiedlichen Auswirkungen der Aerodynamik auf die einzelnen Fahrzeuge zurückzuführen. Gleichzeitig verringert ein Platoon den notwendigen Verkehrsraum auf Autobahnen auf ein Minimum. Drei Sattelzüge benötigen zusammen nur 80 m Länge statt heute 150 m mit dem vorgeschriebenen Sicherheits­abstand.

Aktivierung mittels spezieller blauen Taste
Der Fahrer des Mercedes-Benz Actros schaltet mit der dafür vorgesehenen blauen Taste den Highway Pilot ein und wechselt von der manuellen zur automatisierten Fahrweise. Der Highway Pilot sendet ein Signal „Highway Pilot Connect available“. Will sich ein Lkw einklinken, drückt dessen Fahrer auf eine zweite – hellblaue – Taste im Cockpit. Jetzt verbindet sich sein Lkw automatisch mit dem führenden Lkw und verringert den Abstand auf 15 m. Auf Wunsch können weitere Lkw an den so gebildeten Platoon andocken. Die maximale Länge des Platoons wird nicht durch die Reichweite der Über­tragungssignale begrenzt, sondern durch die Anzahl der Fahrzeuge. Da zu jeder Zeit eine stabile Verbindung gewährleistet sein muss und es ab einer gewissen Länge des Verbunds durch Bremsen und Anfahren innerhalb der Kolonne zu einem „Ziehharmonika-Effekt“ kommen kann, der wiederum Staus verursachen würde, ist es nicht sinnvoll, mehr als zehn Fahrzeuge aneinander zu koppeln.

Ein Platoon kann aus Fahrzeugen unterschiedlicher Betreiber bestehen – Voraussetzung ist allein der gemeinsame technische Standard. Daraus sind sogar künftige Geschäftsmodelle ableitbar – wenn sich etwa Fahrzeuge von Betreibern mit regelmäßigen Linienverkehren turnusmäßig zu Platoons auf der Autobahn für bestimmte Streckenabschnitte zusammenschließen. Der gemeinsame Vorteil: Alle Beteiligten senken den Kraftstoffverbrauch ihrer Fahrzeuge durch die Fahrt im Platoon spürbar.

Schert auf freier Strecke ein Fahrzeug ohne Highway Pilot Connect in den Platoon ein, vergrößert der folgende Lkw sofort den Abstand. Der Lkw bleibt in dieser Phase so lange passiv mit seinem Führungsfahrzeug verbunden, bis das eingescherte Fahrzeug den Platoon wieder verlassen hat. Danach schließt der Lkw wieder auf. Läuft das Führungsfahrzeug auf ein langsameres Fahrzeug auf, passt sich die Geschwindigkeit aller Mitglieder des Platoons automatisch an. Even­tuelle Überholmanöver werden manuell absolviert. Setzt das Führungs­fahrzeug den Blinker zum Spurwechsel, wird diese Information auf die Folgefahrzeuge übertragen. Ihre Fahrer werden sowohl optisch im Display als auch akustisch informiert und aufgefordert, ebenfalls die Spur zu wechseln.

Der Highway Pilot Connect meistert auch komplexe Verkehrssituationen problemlos. Basis dafür ist seine uneingeschränkte Fähigkeit zum auto­matisierten Fahren. Entkoppelt sich zum Beispiel ein Mitglied des Platoons an einer Ausfahrt und sein Führungsfahrzeug bremst in diesem Moment, so wird auch der entkoppelte automatisch abgebremst. Übersteuert ein Fahrer zum Beispiel durch einen manuellen Bremseingriff den Highway Pilot Connect, wird der Platoonverbund sofort aufgelöst und der Fahrer wird im Display informiert. Die V2V-Verbindung bleibt jedoch bestehen. Der Normalfall aber ist, dass sich ein Lkw des Platoons an seiner Ausfahrt durch Deaktivierung des Highway Pilot Connect ausklinkt und den Konvoi verlässt – der Platoon aber zieht in diesem Moment weiter seine Bahn.

Der Platoon kann dank Vernetzung mit der Infrastruktur auch flexibel auf besondere Verkehrsverhältnisse reagieren. Wird, zum Beispiel durch die maximale Tragkraft einer Brücke, ein größerer Abstand vorgeschrieben, zieht sich der Verband auseinander. Dies geschieht in der ersten Stufe des Projekts Highway Pilot Connect manuell. Der Fahrer des Führungsfahrzeugs des Platoons stellt ihn – entsprechend der Beschilderung – per Tastendruck passiv. Damit werden die Abstände zwischen den Fahrzeugen automatisch von 15 m auf 50 m vergrößert. Nach Passieren einer solchen Stelle organi­siert sich der Platoon auf einen weiteren Tastendruck erneut. In Verbindung mit einer Verkehrsschilderkennung ist in Zukunft denkbar, dass der Platoon automatisch auf die Beschilderung reagiert. Das gilt zum Beispiel auch für Geschwindigkeitsbegrenzungen und andere Hinweise.

Bilder: MBpassion.de / Daimler AG