Hochautomatisierte Nutzfahrzeuge

Immer mehr Frachtriesen fahren immer mehr Waren von A nach B – auch unser privates Online-Shopping-Verhalten trägt maßgeblich dazu bei. Diesem wachsenden Warenverkehr zu begegnen, stellt die Branche vor gewisse Herausforderungen. So herrscht in vielen Bundesstaaten beispielsweise ein Mangel an qualifizierten Fahrerinnen und Fahrern. Auch ist die zulässige Höchstzahl von aufeinanderfolgenden Fahrstunden arbeitsrechtlich streng geregelt. Daher suchen Frachtspeditionen nach Lösungen, die es ihnen gestatten, diese Engpässe durch technische Innovationen abzufedern. Hier kommen Lösungen von ZF ins Spiel!

Hochautomatisierte Nutzfahrzeuge – Highly Automated Commercial Vehicles, kurz HACV – mit ihren unterschiedlichen Automationstechnologien bieten hier in der Zukunft vielversprechende Lösungsansätze. Für uns bei ZF bedeutet das ein spannendes Umfeld, unsere Produkte weiter zu entwickeln und sogar ganz neue Ansätze auf den Markt zu bringen. Wir arbeiten an Systemlösungen, die automatisiertes Fahren für Nutzfahrzeuge ermöglichen. Vor dem endgültigen Einsatz müssen die HACV in den USA jedoch noch mehrere technische und regulatorische Hürden überwinden. Sowohl die US-Bundesbehörde für Straßen- und Flugzeugsicherheit (National Highway Traffic Safety Administration, NHTSA) als auch regionale amerikanische Gesetzgeber arbeiten derzeit an einer Lösung, mit der sich automatisiertes Fahren sicher und systematisch auf öffentlichen Straßen einsetzen lässt.

HACV operieren auf Level 4. Das bedeutet, dass das Fahrzeug vollautomatisiert fährt und unter genau definierten Bedingungen bestimmte Fahrfunktionen ausübt, ohne dass die Fahrerin oder der Fahrer eingreift. Operative Gestaltungsbereiche definieren die Funktionsparameter für HACV, zu denen unter anderem Geografie, Straßenverhältnisse sowie umwelttechnische und Geschwindigkeitsbeschränkungen zählen.

Im Rahmen der Entwicklung von hoch- bzw. vollautomatisierten Fahrzeugen erkennen wir momentan verschiedene Trends: zum Beispiel Revolution als auch Evolution. Beim revolutionären Ansatz verwenden wir Entwickler hochauflösende Kameras, Laserscanner (Lidar) und hochgenaue Kartendaten, die es dem Fahrzeug ermöglichen, sicher im operativen Gestaltungsbereich zu fahren. Beim evolutionären Ansatz erfolgt ein Schritt nach dem anderen, aufbauend auf den bereits erfolgreichen Fahrerassistenzsystemen. Diese werden integriert und bilden eine Art Schutzwall rund um das Fahrzeug und bieten Redundanzen, also Rückfallebenen, sowie Konnektivität, welche die höhere Automatisierung ermöglichen.

Ein weiterer praktischer Ansatz um eine einsatzfähige höhere Automatisierungslösung zu erreichen, ist die Automatisierung des Folgefahrzeugs mittels eines sogenannten Platoons. Diese Art von „Verfolgungsmodus“ koppelt das Fahrzeug an einen Front-Lkw, der von einer Fahrerin oder einem Fahrer gesteuert wird. Der Abstand des Folgefahrzeugs ist dabei genau auf den Luftwiderstand des Front-Lkw abgestimmt. Die Fahrzeuge stehen über ein Fahrzeug-zu-Fahrzeug(V2V)- Kommunikationssystem miteinander in Verbindung und tauschen gegenseitig Daten zum jeweiligen Fahrstatus aus. Zudem kann der Front-Lkw seine Fahrmanöver und seine Geschwindigkeit an das Folgefahrzeug weitermelden, wodurch die Position beider Fahrzeuge für maximale Effizienz und Sicherheit optimiert wird. Der Einsatz automatisierter Folgefahrzeuge ist in Bereichen mit begrenztem Zugang – wie zum Beispiel unter Tage oder bei Transporten von der Grube zum Verladegelände – schon jetzt möglich und kann demnächst wohl auch auf öffentliche Straßen ausgeweitet werden.

Sowohl für ein automatisiertes Fahrzeug als auch für das Folgefahrzeug in einem Platoon ist ein alternatives, bei Betriebsstörungen aktiviertes Lenksystem als Rückfallebene unerlässlich. Das von ZF entwickelte Konzept der redundanten ReAX setzt für ein ausfallsicheres redundantes Lenksystem für HACV elektronische Lenktechnologien aus derselben Produktplattform ein.

ReAX ist vollständig redundant und erfüllt damit die strengen Anforderungen der Stufe D der Sicherheitsnormen des Automotive Safety Integrity Level (ASIL). Diese schreibt vor, dass ein System korrekt funktioniert und zudem die nachweisliche Fähigkeit besitzt, Fehler zu erkennen und zu bearbeiten und somit jederzeit den sicheren Betrieb zu gewährleisten.

HACV bieten die Chance, die Auswirkungen der Fahrerknappheit im Güterverkehr drastisch zu reduzieren und dafür zu sorgen, dass Nutzfahrzeuge auch weiterhin sicher auf unseren Straßen unterwegs sind. Automatisierte Verfolgung und redundante ReAX sind nur zwei Beispiele dafür, wie ZF die Zukunft der Mobilität mitgestaltet.