Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks. Wilhelmus Kok Esslingen 17. Mai Daimler Trucks

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1 Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks Wilhelmus Kok Esslingen 17. Mai 2017 Daimler Trucks

2 Gliederung 1. Warum automatisiertes Fahren? 2. Highway Pilot (automatisiertes Fahren) 3. Highway Pilot Connect (kooperatives automatisiertes Fahren) 4. Was fehlt noch bis zur Einführung? Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 2

3 Automatisiertes Fahren Shaping Future Transportation Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 3

4 Automatisiertes Fahren zuerst auf Autobahnen und beim Laden/Umschlagen/Entladen in abgegrenzten geschützten Bereichen Anwendungsbereiche für Automatisiertes Fahren 3 1. Laden 2. Umschlagen Fernverkehr 4. Entladen Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 4

5 Auffahren und Abkommen von der Fahrbahn sind die häufigsten Unfallursachen bei schweren Nutzfahrzeugen Unfälle mit Beteiligung schwerer Nutzfahrzeuge: Unfallarten allgemein in 2014 * 90% der Unfälle sind auf personenbezogene Ursachen zurückzuführen * 35% ABA und andere 10% 18% 37% LDWS Auffahrunfälle seitl. Unfälle und Abkommen von der Fahrbahn Kreuzungsunfälle Fußgänger und andere Unfallfolgen mit Güterkraftfahrzeugbeteiligung sind aufgrund Größe und Masse der Güterkraftfahrzeuge für Unfallgegner meist deutlich schwerer * Die bisher für Mercedes-Benz Lkw erhältlichen Systeme erfassen nahezu zwei Drittel der Unfallarten Quelle: Statistisches Bundesamt, Straßenverkehrsunfälle 2014 * Quelle: Statistisches Bundesamt Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 5

6 Die Verkehrsleistung und damit verbunden die Belastung der Infrastruktur wachsen überproportional Aussagen der Experten Anteil Straßengüterverkehr am Güterverkehr ca. 71 Prozent* Verkehrsprognose 2030 : Zuwachs der Verkehrsleistung in Deutschland um 39 Prozent Hinzu kommt Rückläufige Investitionen in Verkehrsinfrastruktur Quelle: Statistisches Bundesamt, 2014 Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 6

7 Der LKW-Fahrer hat einen schwierigen Job und ist wachsenden Belastungen ausgesetzt Fahrer in seinem Arbeitsumfeld Fahrer als Beruf Viele Stunden auf der Autobahn unterwegs, oft in monotonen Situationen Im Fernverkehr häufig 6 Tage unterwegs Sehr strenge Regeln bei Lenk- und Arbeitszeiten Unternehmen legen Fokus auf Effizienz Minimaler Kraftstoffverbrauch Keine Verspätung, Just-in-time Keine ungeplanten Standzeiten Hohe Auslastung Laderaum Maximale Reichweite Automatisiertes Fahren entlastet den Fahrer und hilft damit auch den Unternehmern Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 7

8 Automatisierung Fahrer Der Highway Pilot ist ein teilautomatisiertes System der Fahrer ist verantwortlich und muss permanent beobachten Fahrer führt dauerhaft Längs- und Querführung aus. Manuelles Fahren nur Fahrer Kein eingreifendes Fahrzeugsystem aktiv. Fahrer führt dauerhaft Längs- oder Querführung aus. System übernimmt die jeweils andere Funktion. Fahrer muss das System dauerhaft überwachen Teilautomatisiertes Fahren (TAF) System übernimmt Längs- und Querführung in spezifischem Anwendungsfall*. Fahrer verantwortlich Fahrer muss das System nicht mehr dauerhaft überwachen. Fahrer muss potenziell in der Lage sein, zu übernehmen System übernimmt Längs- und Querführung in spezifischem Anwendungsfall*. Es erkennt Systemgrenzen und fordert den Fahrer zur Übernahme mit ausreichender Zeitreserve auf. Kein Fahrer erforderlich im spezifischen Anwendungsfall. Hochautomatisiertes Fahren (HAF) System kann im spezifischen Anwendungsfall* alle Situationen automatisch bewältigen. situationsbasierte Übergabe der Verantwortung, Fahrer als Fahrgast Von Start bis Ziel ist kein Vollauto- Fahrer erforderlich. matisiertes System übernimmt vollumfänglich Fahren die Fahraufgabe (VAF) bei allen Straßentypen, Geschwindigkeitsbereichen und Umfeldbedingungen. ohne Fahrer SAE J3016: Level 0 Level 1 Level 2 Level 3 Level 4 Level 5 Quelle: VDA * Anwendungsfälle beinhalten Straßentypen, Geschwindigkeitsbereiche und Umfeldbedingungen Automatisierungsgrad Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 8

9 Highway Pilot Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / Enrico Wohlfarth / / 9

10 Automatisiertes Fahren ist durch die Vernetzung von Assistenzsystemen ein großer Schritt für nachhaltigen Transport Automatisiertes Fahren bietet zahlreiche Vorteile mehr Sicherheit mehr Effizienz und Wirtschaftlichkeit mehr ökologische Nachhaltigkeit durch besseren Verkehrsfluss mehr Entlastung und Komfort für den Fahrer Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 10

11 Die Entwicklung des automatisierten Fahrens bei Daimler Trucks Juli 2014: Future Truck Mai 2015: Inspiration Truck August 2015: Highway Pilot März 2016: Highway Pilot connect Connect Erste Demonstration Highway Pilot System auf einer abgesperrten Autobahn und der IAA Weltweit erste Straßenzulassung in Nevada eines automatisierten Truck Testerlaubnis für einen Serien-Lkw Serien-Lkw mit Highway mit Pilot Highway im Pilot im öffentlichen Straßenverkehr Straßenverkehr in Deutschland. in Premiere auf Deutschland der A8 mit Ministerpräsident Kretschmann. Premiere auf der A52 mit drei Platooning-Lkw beim Campus Connectivity und anschließend auf der European Truck Platooning Challenge Fahrt nach Rotterdam Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 11

12 Highway Pilot Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 12

13 Der Highway Pilot ermöglicht automatisiertes Fahren auf Autobahnen Kamera Lenkgetriebe Hochgenaue Karten Radar Front Sensor Automatisierte Funktionen auf Autobahnen Fahren km/h, Stau, Notbremsung, Baustelle, Tunnel, Spurwechsel, Ein-/Ausfahrten Erweiterung der erlaubten Zusatz- Aktivitäten für den Fahrer Fahrer bleibt in der Verantwortung Aufmerksamkeitsüberwachung Angepasste Übernahmedauer Primärer Sensor sind Kamera und Radar für Spur- und Objekterkennung Sichtbare Fahrbahnmarkierungen Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 13

14 Mittels der Erfassung und Auswertung des Umfeldes erfolgt die Ansteuerung von Antriebstrang sowie Brems- und Lenksystem. Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 14

15 Stärken unterschiedlicher Sensorsysteme Radar + Entfernungsmessung + Relativgeschwindigkeit + Winkelposition Kamera + Spurerkennung optimal + Objekt Klassifikation (PKW, LKW ) optimal + Auflösung (Objekt Breite, Höhe und Länge) + Weitgehen Wetter unabhängig - Auflösung (vor allem Höhe des Objektes) - Material-abhängig (Objekt muss Reflektieren) - Spurerkennung nur Schätzung - Wetter abhängig (Sichtverhältnisse) - Entfernungsmessung nur Schätzung - Geschwindigkeiten nur Schätzungen Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 15

16 Highway Pilot Connect Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 16

17 Kooperatives automatisiertes Fahren mit dem Highway Pilot Connect ist eine Weiterentwicklung des automatisierten Fahrens V2V V2V PT User 15m PT User 15m PT LeadPT Lead 50m Motivation Geringe Abstände zwischen LKWs verringern den Kraftstoffverbrauch und Nutzen die Verkehrsfläche besser Platooning Voraussetzungen V2V Kommunikation, V2V bzw. Highway V2V bei 80km/h und bei einer Reaktionszeit von 1 Sekunde werden ca. 22 Meter zurück gelegt Herausforderungen Platoon Bildung und Auflösung Einscherender Verkehr zwischen dem Platoon Topologie vs. Fahrzeugleistung Rechtliche Grundlagen (Gesetzlicher Mindestabstand) Safe and Secure V2V Kommunikation Fahrer im PT User Fahrzeug sieht stets eine große Lkw Plane vor sich (Abstand 15m). Nebenbeschäftigung und Aufmerksamkeitstraining Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 17

18 Safety: Sensor-Fusion Radar Kamera V2V Absicherung nach Norm: Funktionale Sicherheit! Entscheidung Entscheidungsmatrix: V2V == Bremsen -> Bremsen mit -9 m s 2 Radar-Abstand wird schnell größer -> Bremsen nur mit -1 m s 2 Kalman Filter: Objekt-Verfolgung des Fahrzeuges unmittelbar vor uns. (Geschwindigkeit und Position) Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 18

19 Highway Pilot Connect Platoon bilden

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21 Fahrmanöver Einscherendes Fahrzeug

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23 Fahrmanöver - Spurwechsel

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25 Fahrmanöver Notbremsung

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27 Die Highway Pilot Connect Bauteile Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 27

28 Kernelement des Highway Pilot Connect ist DSRC V2X Standard ETSI ITS G5 Cooperative Awareness Message & Decentralized Environmental Notification Message ETSI TS ETSI TS CAM: Wird alle 0,1 Sek. gesendet Broadcast Message 5.9GHz (Kanal 180 EU) DENM: Nur Ereignisgesteuert Hohe Priorität Multihopping Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 28

29 Zukunft ist die zentrale Telematikplattform: Truck Data Center Internet und Kommunikation weltweit auf dem gleichen Level DSRC V2X Telematikplattform Skalierbarkeit Sicherheit gewährleistet GPS USB Hauptfunktionen Fleetmanagement Services Telediagnose WLAN Bluetooth CAN Android basierte Apps Lkw-Navigation (hochgenau) Videoaufzeichnung Vernetzung (V2X) Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 29

30 Kooperatives automatisiertes Fahren erhöht die Straßenkapazität und ermöglicht weitere erhebliche Kraftstoff-Einsparpotentiale Optimierte Nutzung zur Verfügung stehenden Verkehrsraumes (Beispiel mit 3 Fahrzeugen) Regulär: Platoon: 150 m < 80 m in Verbindung mit erheblicher Kraftstoffersparnis*: Platoon: ~9% ~7% ~11% ~2% * Werte basieren auf Messfahrten auf Teststrecke konstante Fahrgeschwindigkeit 80km/h, 16t Zuladung (Quelle: Mercedes-Benz) Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 30

31 Was brauchen wir noch? Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 31

32 Was fehlt noch an Rahmenbedingungen zum automatisierten Fahren? Hersteller entwickeln die Technologien und stellen die Fahrzeuge bereit darüber hinaus gibt es weitere Einflussgrößen wie Gesetzgebung und Datenschutz, die die Einführung des hochautomatisierten Fahrens beeinflussen. Infrastruktur/Umfeld Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 32

33 Was fehlt noch an Rahmenbedingungen zum automatisierten Fahren? Etliche Punkte müssen noch geklärt werden. Zum Beispiel: Anpassung des Zulassungsrechts Prinzipiell sind automatisierte Fahrzeuge zulassungsfähig; allerdings erlaubt die Regelung UN-R 79 über einen korrigierenden Eingriff hinaus kein automatisches Lenken bei Geschwindigkeiten über 10 km/h. Neufassung bzw. Klarstellung des Verhaltensrechts Überführung der Neufassung des Wiener Weltabkommens in nationales Recht der unterzeichnenden Staaten: in speziellen Situationen kann die Fahraufgabe an geeignete Fahrerassistenzsysteme übergeben werden Versicherungseinstufung Haftung im Schadensfall Umgang mit Daten-schutz und sicherheit Infrastruktur/Umfeld D.h. eine Markteinführung wird schrittweise über erweiterte Assistenzfunktionen und deren Verschmelzung zu automatisierten Fahrfunktionen erfolgen müssen. Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 33

34 Was fehlt noch an Rahmenbedingungen zum automatisierten Fahren? Schaffung der erforderlichen Infrastruktur Fahrbahnmarkierungen Mobilfunkabdeckung Bundesautobahn V2I Kommunikation (Schilderbrücken etc.) Hochgenaue digitale Karten Infrastruktur/Umfeld Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 34

35 Ausblick Thesen Automatisiertes Fahren wird Verkehr und Transportgeschäft effizienter machen Automatisiertes Fahren erhöht die Sicherheit im Straßenverkehr Automatisiertes Fahren entlastet den Fahrer besonders in monotonen Situationen Automatisiertes Fahren mit dem LKW wird vor allem auf Autobahnen und autobahnähnlichen Straßen sowie in abgeschlossenen Bereichen stattfinden Autonome (also fahrerlose Fahrzeuge) wird es im Transportwesen nur in Spezialanwendungen geben (Betriebshof, Hafen, Mine, Baustelle, Militärisch Anwendungen etc.) Die Beherrschung aller relevanten Fahrmanöver erfordert Vernetzung der Fahrzeuge, eine hochgenaue Ortung und die dazu erforderliche Infrastruktur Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / 35

36 Danke für Ihre Aufmerksamkeit. Fragen? Der Lkw der Zukunft: Automatisiertes Fahren bei Daimler Trucks / Enrico Wohlfarth / / 36