Der erste autonom fahrende Lkw mit US-Straßenzulassung

Las Vegas/Stuttgart – Der Freightliner Inspiration Truck mit dem Highway Pilot System ist der weltweit erste autonom fahrende Lkw mit Straßenzulas­sung. Bereits im Juli vergangenen Jahres präsentierte Daimler Trucks mit dem Mercedes-Benz Future Truck 2025 auf einem abgesperrten Teilab­schnitt der Autobahn A14 bei Magdeburg die weltweit erste autonome Lkw-Fahrt überhaupt. Der Inspiration Truck ist nun der nächste Meilenstein auf dem Weg zur Serienreife des Highway Pilot. Die Entwickler von Daimler Trucks übertrugen in kürzester Zeit das System auf die US-Marke Freightliner und modifizierten es für den Einsatz auf amerikanischen Highways. Das Ergebnis: Der US-Bundesstaat Nevada zertifizierte gleich zwei Freightliner Inspiration Trucks für den regulären Betrieb auf öffentlichen Straßen.

Highway Pilot im Einsatz auf amerikanischen Straßen

Neueste Innovationen über alle Geschäftsbereiche und Marken hinweg zu implementieren, das ist Daimler Trucks mit dem Freightliner Inspiration Truck erneut gelungen. So basiert der Lkw auf dem US-Serienmodell Freightliner Cascadia, der um die Highway Pilot Technologie erweitert und auf den Einsatz im amerikanischen Highway-Verkehr konfiguriert wurde. Das System umfasst einen Frontradar und eine Stereokamera sowie be­währte Assistenzsysteme wie den Abstands-Regeltempomat (Adaptive Cruise Control) aus den Serienmodellen Freightliner Cascadia und Mercedes-Benz Actros. Für die Zulassung auf öffentlichen Straßen in Nevada wurde die Technik weiterentwickelt und das hervorragende Zusam­menspiel der Komponenten ausgiebig getestet. So absolvierte der Freightliner Inspiration Truck im Rahmen des sogenannten Marathon Run über 10.000 Meilen (über 16.000 Kilometer) auf einer Teststrecke in Papen­burg.

Trotz der technologischen Gemeinsamkeiten sind der Freightliner Inspiration Truck und der Mercedes-Benz Future Truck wie auch die Serien­fahrzeuge der beiden Marken eigenständige Fahrzeugkonzepte, die auf die jeweiligen Markt- und Einsatzanforderungen angepasst sind.

Funktionsweise des Freightliner Inspiration Truck

Sobald sich der Freightliner Inspiration Truck sicher auf der Autobahn befin­det, kann der Fahrer das Highway Pilot-System aktivieren. Der Fahrer erhält eine visuelle Aufforderung auf dem Kombiistrument, den „Highway Pilot“ zu aktivieren. Das Fahrzeug schaltet in den autonomen Modus und passt sich der Geschwindigkeit des Verkehrs an. Der Fahrer erhält eine Bestätigung im Kombiinstrument „Highway Pilot aktiv“.

Der Highway Pilot nutzt ein komplexes Set an Kameras und Radarsystemen mit Spurhalte- und Kollisionspräventionsfunktionen, er regelt die Geschwin­digkeit, bremst und lenkt. Durch diese Kombination der Systeme entsteht ein autonomes Fahrzeug mit dem der sichere Betrieb unter verschiedensten Fahrbedingungen dargestellt werden kann – so hält der Truck beispiels­weise automatisch die gesetzlich zulässige Geschwindigkeit ein, regelt den vorgeschriebenen Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug oder nutzt die Stop-and-go-Funktion zur Hauptverkehrszeit.

Autonome Überholmanöver leitet der Highway Pilot nicht ein, diese müssen durch den Fahrer selbst durchgeführt werden. Das Gleiche gilt für das Ver­lassen des Highways und den Spurwechsel. Über das User Interface infor­miert der Highway Pilot den Fahrer visuell über seinen aktuellen Status und nimmt Anweisungen entgegen. Der Fahrer kann den Highway Pilot manuell deaktivieren und jederzeit das System übersteuern. Wenn das Fahrzeug entscheidende Aspekte seiner Umgebeung nicht mehr erfassen kann, z. B. aufgrund von Straßenbaumaßnahmen oder Schlechtwetter, wird der Fahrer aufgefordert, die Kontrolle wieder zu übernehmen. Neben einer visuellen Aufforderung auf dem Kombiinstrument, erfolgt dann auch eine akustische Benachrichtigung.

Technologie des Inspiration Truck

Ein in der Mitte des vorderen Stoßfängers des Freightliner Inspiration Truck angebrachtes Radargerät erfasst den Fern- und Nahbereich der Straße. Der Fernbereichsensor erfasst mit einer Reichweite von etwa 820 Fuß (250 Metern) und einem Winkel von 18 Grad vorausfahrende Fahrzeuge in einem langen und schmalen Bereich. Der Nahbereichsensor erfasst mit einer Reichweite von etwa (230 Fuß (70 Metern) und einem Winkel von 130 Grad in einem weiteren Bereich Fahrzeuge, die vor dem Lkw einscheren könnten. Die vordere Radareinheit ist die Basis für den Abstandshalte-Assistenten sowie den Notbrems-Assistenten Active Brake Assist, die bereits heute vom Mercedes-Benz Actros und der Detroit Assurance™ Reihe von Sicherheits­systemen im Serienmodell des Freightliner Cascadia Evolution bekannt sind.

Der Bereich vor dem Lkw wird zudem von einer Stereokamera überwacht, die sich hinter der Windschutzscheibe oberhalb des Armaturenbretts befin­den. Die Reichweite der Kamera umfasst etwa 100 Meter (328 Fuß) und einen Winkel von 45 Grad horizontal und 27 Grad vertikal. Die Kamera er­kennt Fahrbahnmarkierungen und steht in Kommunikation mit dem Lenkge­triebe des Highway Pilots, um autonom die Spur zu halten.

Beim Abstandshalte-Assistent des Freightliner Inspiration Truck handelt es sich um die in Serienfahrzeugen wie beispielsweise dem Mercedes-Benz Actros oder dem Freightliner Cascadia Evolution eingebauten Hardware- und Softwaresysteme. Das System erhält die gleichen Eingangssignale in­nerhalb des gleichen Wertebereichs und umfasst die gleichen Funktionen und Sicherheitsmerkmale. Durch Verwendung des Standard-Systems wird sichergestellt, dass die kontrollierten Beschleunigungs- oder Verzögerungs­vorgänge durch den Highway Pilot stets innerhalb der Grenzwerte des Serien­fahrzeugs bleiben. Die aktive Servolenkung verwendet die in Serien­fahrzeugen eingebaute Hardware; allerdings wurde die Software modifiziert. Das System beinhaltet die gleichen Funktionen und Sicherheitsmerkmale wie das Serienfahrzeugsystem.

Das im Freightliner Inspiration Truck verbaute Lenkgetriebe ist bereits seit 2011 im bewährten Einsatz bei Mercedes-Benz Lkw. Die Kamera des Spur­haltesystems hat bereits mehr als 50.000 Meilen (80.000 Kilometer) an Tests hinter sich und wird in allen Mercedes-Benz Vorentwicklungsprojekten seit 2008 eingesetzt. Die Frontradareinheit ist ebenfalls seit 2008 erprobt und hat mehr als 2 Millionen Meilen (3 Millionen Kilometer) in der Serienfer­tigung und in Tests bei Mercedes-Benz Pkw und Lkw absolviert.

Design

Das außergewöhnliche Exterieur des Freightliner Inspiration Truck wird ge­prägt von der Motorhaube, die so gestaltet ist, dass der gewohnte Kühler­grill überdeckt wird. Um die Haube zu öffnen, kann diese vorgeschoben und gekippt warden. Die Türverkleidung passt sich optimal dem Verlauf der Front an. Um eine Einheit mit der Motorhaube und den Radverkleidungen zu bilden, wurden die Seitenverkleidungen extra neu gestaltet. Die Radverklei­dungen an sich sind aerodynamisch optimiert und dynamisch geformt.

Die Außenbeleuchtung des Inspiration Trucks ist ein echter Hingucker und völlig neu: Das Kennzeichen, Anzeigen und der Kühlergrill leuchten blau so­bald sich das Fahrzeug im autonomen Modus befindet, weiß und gelb im Normalbetrieb. Die außergewöhnlichen Scheinwerfer führen die Formen­sprache der Motorhaube weiter.

Das Besondere im Interior sind die großen Sitzbänke, die extra für die Fahr­veranstaltung der Freightliner Inspiration Truck-Prämiere eingebaut wurden. Darüber hinaus schafft die Halogen-Beleuchtung im Inneren eine angeneh­me wohnliche Atmosphäre.

Führungsrolle beim autonomen Fahren

Der Freightliner Inspiration Truck ist der Beleg für die konsequente Fortset­zung der Technologiestrategie von Daimler Trucks. Als global aufgestellter Nutzfahrzeughersteller demonstriert das Unternehmen, wie intelligente Technologien innerhalb kürzester Zeit über die Konzernmarken hinweg aus­gerollt werden können. Insbesondere die weltweite Plattformstrategie von Daimler Trucks ermöglicht es, so Skaleneffekte zu realisieren.

Schaut man sich die Technologien an, die für das autonome Fahren in Zu­kunft benötigt werden, und vergleicht diese mit den heute in Nutzfahrzeu­gen und Personenwagen verwendeten Komponenten, zeigt sich, dass Daimler – über seine Marken Mercedes-Benz, Freightliner Trucks, Detroit und Fuso – bereits heute führend aufgestellt ist. Kein anderes Unternehmen verfügt in diesem Bereich über die kombinierte Stärke aus den Bereichen Nutzfahrzeug und Pkw. So sichert sich der Konzern ein umfassendes Know-how zur optimalen Entwicklung autonomer Fahrzeuge für den Autobahnver­kehr. Geht es um Nutzfahrzeuge, hat weltweit nur der Highway Pilot die Art von Sensor- und Kameratechnologie, die den Betrieb des Freightliner Inspi­ration Truck möglich macht – von der ersten Beschleunigung bis hin zur Ge­schwindigkeitsbegrenzung für Lkw. Freightliner Trucks präsentiert hiermit das innovativste Produkt mit dem höchsten Automatisierungsgrad für die USA.

Lkw-Fahrer und das autonome Fahrzeug

Was den Lkw-Verkehr angeht, ist es falsch, ein Fahrzeug im autonomen Modus als fahrerlosen Lkw zu bezeichnen. Der Fahrer bleibt Chef in seinem Fahrzeug, denn tatsächlich verlangt die im Zuge des Freightliner Inspiration Truck entwickelte Technologie in der Kabine und an den Instrumenten die Anwesenheit eines qualifizierten Lkw-Fahrers mit einer gültigen gewerb­lichen Fahrerlaubnis. Der Fahrer ist ein wichtiger Teil des Systems, und er muss in bestimmten Verkehrssituationen auf Autobahnen und Landstraßen, im Stadtverkehr sowie beim Ankoppeln von Aufliegern und bei Ausliefe­rungen die Kontrolle über den Lkw behalten.

Autonomes Fahren entlastet den Fahrer vom Fahren „müssen“ in vielen Situationen, vor allem auf ermüdenden und häufig eintönigen Fernstrecken, was heute einen großen Teil seiner Arbeitsbelastung ausmacht. Der Fahrer gewinnt gleichzeitig Zeit für andere Aufgaben und die Kommuni­kation mit seiner Umwelt. Denkbar ist die Übernahme von Tätigkeiten, die bisher der Disposition vorbehalten sind oder dem sozialen Kontakt dienen. Vor allem selbstfahrende Unternehmer können Bürotätigkeiten bei Bedarf bequem unter­wegs erledigen.

Die Übernahme anderer Tätigkeiten wird das Berufsbild des Lkw-Fahrers deutlich verändern. Hieraus ergeben sich Aufstiegsmöglichkeiten von der reinen Fahrtätigkeit zum Transportmanager. Der Beruf des Lkw-Fahrers wird attraktiver – autonomes Fahren ist deshalb auch eine klare Antwort auf den Fahrermangel. Lkw und Fahrer verschmelzen beim autonomen Fahren mehr denn je zu einem Team, zu einer sinnvollen, schlagkräftigen und hoch wirt­schaftlichen Kombination von Mensch und Maschine.

Autonome Lkw bieten viele Vorteile

Der autonom fahrende Lkw wird zukünftig die Kraftstoffeffizienz steigern, die Verkehrssicherheit verbessern, Verkehrsstaus verringern und die CO2-Emissionen reduzieren. Tests von Mercedes-Benz und Freightliner Trucks deuten darauf hin, dass autonomes Fahren den Kraftstoffverbrauch bis zu 5 Prozent verringert. Diese Daten werden von einer unlängst durchgeführten Frost & Sullivan Studie unterstrichen, laut deren Ergebnisse ein autonom fahrender Schwerlast-Lkw auf Langstrecken eine Einsparpotenzial von durchschnittlich 7 Prozent erreichen kann, während im Regionalverkehr der Kraftstoffverbrauch um 4 Prozent reduziert würde. Frost & Sullivan gelangen auch zu der Erkenntnis, dass bei autonom fahrenden Lkw die Wartungskos­ten für die Spediteure sinken, zum Beispiel durch die geringere Belastung der Fahrzeugkomponenten infolge des konstanteren Verkehrsflusses.

Da autonome Fahrzeuge so weit mit Ihrer Umwelt und anderen Verkehrs­teilnehmern vernetzt sein werden, dass sie Gebiete mit hoher Verkehrs­dichte meiden, können sie auch zur Reduzierung von Verkehrsstaus auf Autobahnen beitragen. In Zukunft fließt der Verkehr flüssiger und kalkulier­barer. Verkehrssysteme werden flexibler, die Infrastruktur wird besser ge­nutzt. Speditionen arbeiten wirtschaftlicher und beweglicher.

Ein für alle Verkehrsteilnehmer berechenbarer Verkehr auf Fernstrecken bedeutet für die Beteiligten nicht zuletzt auch mehr Sicherheit. Bereits heute regeln Assistenzsysteme die Geschwindigkeit und leiten im Notfall selbst­ständig Bremsmanöver zur Unfallvermeidung ein. Beides hat sich seit Jahren bewährt. Das autonome Fahren bedeutet die Perfektionierung durch die Fusion der Assistenzsysteme. Sicherheitsvorschriften wie zum Beispiel der notwendige Abstand oder Geschwindigkeitsregeln werden stets korrekt eingehalten. Vorausschauendes Fahren, ein immer wiederkehrendes Thema in Fahrer­schulungen, ist für den Inspiration Truck programmierte Sicherheit und Wirtschaftlichkeit.

Erste Forschungsergebnisse von Daimler Trucks zeigen Entlastung von Lkw-Fahrern im autonomen Fahrbetrieb

Um mögliche Vorteile und Auswirkungen des autonomen Fahrens zu ermit­teln, hat Daimler Trucks die Wachsamkeit des Fahrers in der Lkw-Kabine un­tersucht. Dazu führte ein Projektteam aus der Daimler Konzernforschung wissenschaftliche Untersuchungen mit Vergleichsfahrten auf einer abge­schlossenen Teststrecke durch.

Insgesamt 16 Probanden fuhren im Wechsel allein vier Stunden ohne Pause je einen Lkw mit Highway Pilot und zwei unterschiedliche konventionelle Trucks. Während der vier Stunden Fahrt wurden EEG und EKG-Messungen vorgenommen. Die Elektroenzephalographie (EEG) ist ein Untersuchungs­verfahren aus der Neurologie, das einen allgemeinen Überblick über die vorliegende Hirnaktivität ermöglicht. So lässt sich unter anderem auch der Aufmerksamkeitszustand bestimmen. Das Elektrokardiogramm (EKG) ist die Aufzeichnung der Herzaktivität und gibt Auskunft über die aktu­elle physische Beanspruchung des Fahrers. Mit Hilfe dieser Verfahren ließ sich die Ermüdung der Probanden ermitteln. 12 der teilnehmenden Fahrer hatten vorher noch keine Erfahrung mit einem autonom fahrenden Lkw. Sie gaben jedoch nach den Fahrten an, sich schnell an den Highway Pilot ge­wöhnt zu haben und dass dieses System das Fahren deutlich erleichtere.

Die Ergebnisse der Untersuchungen bestätigen, dass Lkw-Fahrer aufmerk­samer und damit leistungsfähiger sind, wenn sie durch den Einsatz des Highway Pilot während einer langen Fahrt anstelle monotoner Fahr-Aufga­ben auch anderen Tätigkeiten wahrnehmen können. Durch das EEG konnte nachgewiesen werden, dass die Ermüdung der Fahrer um immerhin 25 Pro­zent reduziert wird, wenn sich der Lkw im autonomen Modus befindet und der Proband interessante Nebenaufgaben (z.B. auf einem Tablett PC) durch­führt. Parallel dazu stellte man den Fahrern subjektive Fragen bezüglich ihres Müdigkeitsgrades. Auch hier weisen die Ergebnisse darauf hin, dass die Fahrer während der Fahrt im autonomen Fahrmodus wacher und auf­merksamer sind. So lässt sich belegen, dass die Technologie im Freightliner Inspiration Truck zu deutlich konzentrierteren Fahrern führt. Das bedeutet nicht zuletzt mehr Sicherheit für alle Verkehrsteilnehmer.