Platooning – Lkw sicher in der Kolonne.

Ein Platooning-Konvoi heute. Ende der 1990er-Jahre startete mit dem Forschungsprojekt „Elektronische Deichsel“ ein Vorläufer des Lkw-Platooning – beteiligt war auch Knorr-Bremse.

Knorr-Bremse treibt die Vision des fahrerlosen Nutzfahrzeugs voran. Auf dem Weg zum vollautomatisierten Highway-Piloten werden Ansätze wie digital gekoppelte Lkw im „Platoon“, das sogenannte „Platooning“, mit Kunden diskutiert.

Der Güterverkehr der Zukunft soll sicherer, zügiger und zuverlässiger laufen als heute. Eine wichtige Rolle spielt dabei das (hoch-)automatisierte Fahren. Es ist Teil der Entstehung eines radikal gewandelten Logistik-Ökosystems, das z. B. durch Platooning zugleich Kosten, Transportdauer, Unfallrisiken, Kraftstoffeinsparung und Energieverbrauch minimiert.

Der Weg zum hochautomatisierten Fahren

Für eine hochautomatisierte Lieferkette werden entsprechende Lkw benötigt, ein kontinuierlicher Entwicklungsprozess ist im Gange. Nach Assistenzsystemen wie ABS, ESP oder der Traktionskontrolle ging es mit Neuentwicklungen wie Abstand haltende Geschwindigkeitsregler, Spurverlassenswarner oder Notbremsassistenten weiter. Mit dem Autonomous Yard Maneuvering stellte Knorr-Bremse 2016 einen Nutzfahrzeug-Prototypen vor, bestehend aus Zugmaschine und Anhänger, der innerhalb geschlossener Betriebsgelände komplett selbsttätig die vorgegebene Fahrstrecke absolviert. Wo anfangs die Systeme den Fahrer unterstützten, soll nun die Kompetenz des Fahrers Schritt für Schritt auf das Fahrzeug übergehen.

Wir werden in den nächsten Jahren einen schrittweisen Übergang sehen von immer vielseitigeren Fahrerassistenzsystemen hin zum automatisierten Fahren.

Dr. Peter Laier – Vorstandsmitglied der Knorr- Bremse AG und verantwortlich für die Division Systeme für Nutzfahrzeuge

Im Testbetrieb koppeln sich Lkw bereits elektronisch in einer Kolonne in geringem Abstand aneinander, Platooning genannt. Der Fahrer des Folge-Lkw wird entlastet und kann sich während der Tour auch noch anderen Aufgaben widmen. Neben der Kommunikation zwischen Führungsfahrzeug und den Folge-Lastwagen spielt die Fahrdynamikregelung eine entscheidende Rolle für das sichere Zusammenspiel innerhalb des Konvois.

Komplexe Fahrdynamik von Nutzfahrzeugen

Die Fahrdynamik von Nutzfahrzeugen ist deutlich komplexer als beim Pkw, das liegt auch an der Vielfalt der Fahrzeugmodelle: Nicht nur ihre Länge, die Zahl der Achsen und die Frage, ob Auflieger oder Anhänger zum Einsatz kommen, beeinflussen die Fahrdynamik. Auch die Anzahl der angetriebenen oder gelenkten Achsen, die Ladungsverteilung, die Höhe des Schwerpunkts und viele weitere Kriterien wirken sich aus.

Vernetzte Brems- und Lenksysteme

Eine Kernkompetenz von Knorr-Bremse als Systemanbieter: Intelligent vernetzte Brems- und Lenksysteme für Nutzfahrzeuge aus einer Hand. Diese stimmen automatische Brems- und Lenkvorgänge aufeinander ab und erhöhen so vor allem in kritischen Verkehrssituationen die Sicherheit, beispielsweise durch die sogenannte Querführung. Sie hält das Fahrzeug beim Platooning in der Sollspur. Die 2019 von Knorr-Bremse vollzogene Übernahme des Geschäftsbereichs Lenksysteme für Nutzfahrzeuge von Hitachi Automotive Systems, Ltd. in Japan und Thailand stärken diese Strategie und festigen das Technologie-Know-how.

Umfelderkennung, Entscheidungsfindung, Aktuation

Umfelderkennung, Entscheidungsfindung und Aktuation: Das sind die drei Dimensionen von hochautomatisierten Fahrfunktionen. Diese beherrscht Knorr-Bremse souverän. Hier kommt die strategische Partnerschaft mit Continental zum Tragen, die Systemführerschaft hat Knorr-Bremse inne. Zur Entwicklung automatisierter Fahrfunktionen im Bereich der Umfelderkennung lassen sich etablierte und in Pkw bereits installierte Sensorik-Technologien an die Erfordernisse eines Lkw anpassen. Bei der Entscheidungsfindung der automatisierten Bewegung von Lkw baut die Partnerschaft auf den entwickelten Algorithmen von Continental auf. Die Ausführung, also die Umwandlung der Signale in mechanische Handlungen, obliegt dann den Aktuatoren von Knorr-Bremse. Dies sorgt über die gesamte Wirkkette für eine ausfallfreie Gesamtfahrzeugfunktion.

Sicherheit beim hochautomatisierten Fahren

Da Knorr-Bremse mit der Bremse und der Lenkung die beiden wesentlichen Aktuatoren in einem Fahrzeug beherrscht, bietet das Unternehmen Lösungsansätze. Beispielsweise für gesetzlich vorgeschriebene Redundanzsysteme. Sicherheitsrelevante Komponenten müssen dabei nicht doppelt verbaut werden. Denn die Automatik übernimmt die Steuerung, damit das Fahrzeug auch bei Ausfall eines elektronischen Teilsystems noch steuerbar ist. Kommt es zu einer Störung der Lenkung, steuert der Lkw beim Platooning durch das gezielte Einbremsen einzelner Räder durch eine Kurve oder auf den Standstreifen. Das Lenken über die Bremse stellt die Manövrierfähigkeit sicher.

Die Zukunft des autonomen Fahrens

Knorr-Bremse und Continental haben gemeinsam einen Platooning-Demonstrator entwickelt, eine Kolonne aus drei Lkw unterschiedlicher Hersteller. Erste Testfahrten und Vorführungen mit Kunden haben bereits auf dem Testgelände stattgefunden. Die Kooperationspartner zeigen damit, welche Fahrfunktionen sie für automatisiertes Fahren gemeinsam mit den Fahrzeugherstellern entwickeln können. Dazu gehören das Bilden des Platoons, das gemeinsame Fahren, die Notbremsfunktion, das Verlassen einzelner Fahrzeuge sowie das sichere Entkoppeln der gesamten Kolonne. Bei der Entwicklung wurde besonderes Augenmerk auf den Übergabeprozess der Kontrolle vom Fahrer an das Fahrzeug gelegt. Die Erfahrungen aus der Entwicklung des Platooning-Demonstrators bilden für Continental und Knorr-Bremse die Basis, um einen weiteren Anwendungsfall des hochautomatisierten Fahrens zu adressieren – den sogenannten Highway Pilot. Mit ihm soll das hochautomatisierte Fahren einzelner Lkw auf Autobahnen möglich werden.

Die Zusammenarbeit von Knorr-Bremse und Continental umfasst alle Funktionen für Fahrerassistenz und das hochautomatisierte Fahren.
Knorr-Bremse und Continental kooperieren beim hochautomatisierten Fahren von Nutzfahrzeugen. Gemeinsam testen sie das automatisierte Kolonnenfahren (Platooning) mit einem Prototypen.
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