Platooning-Tests – was sind die Vorteile, wenn Lkw dicht auffahren?

Platooning-Tests auf der A9 – eine Analyse

Platooning – was sind die Vorteile, wenn Lkw dicht auffahren?

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Stau, Stau, Stau. Die Verkehrsmeldungen werden immer länger. Überlastungen des Straßenverkehrs und die daraus resultierenden Staus sind häufig die Ursache für Unmut und Probleme bei Unternehmen durch verspätete Lieferungen. An neuen Konzepten, den Verkehr zu steuern, mangelt es nicht. Beispielsweise könnte das Lkw-Platooning viele Probleme auf deutschen Straßen lösen. Was es bedeutet, was der Stand der Forschung ist, welche Erkenntnisse die ersten Studien brachten und woran es noch mangelt, lesen Sie hier.

Deutschland ist als eine der führenden Exportnationen der Welt abhängig von einem reibungslosen Liefer- und Transportverkehr. Der Großteil der benötigten oder produzierten Waren wird per Lkw zu seinem Bestimmungsort gebracht. Laut der Statistik des Kraftfahrtbundesamtes sind alleine von deutschen Speditionen und Frachtführern etwa 3 Mio. Lkw aller Klassen in Deutschland zugelassen. Diese leisten sowohl in der Belieferung als auch im Versand über 250.000 Mrd. Tonnenkilometer für die gewerbliche Wirtschaft. Und das ist noch lange nicht alles, soll doch der Straßengüterverkehr weiter wachsen. Es verwundert also nicht, dass zahlreiche Anstrengungen zur Optimierung dieser Verkehre unternommen werden. Ein vielversprechender Ansatz ist das sogenannte „Platooning“, welches jüngst in eine neue Pilotphase eingetreten ist.

Platooning (militärisch „im Zug fahren“) nutzt eine „elektronische Deichsel“, um mehrere Lkw miteinander zu koppeln. Es werden mittels Fahrerassistenz- und Kommunikationssystemen u. a. die Brems- und Lenkdaten eines vorausfahrenden Lkw an nachfolgende Fahrzeuge übertragen. Ein so digital vernetzter Konvoi ist dann in der Lage, eine windschattenoptimierte Fahrweise des einzelnen Lkw zu unterstützen, wobei der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug reduziert wird und lediglich 12 bis 15 Meter beträgt. Aktiv lenken muss also nur der erste Fahrer im Platooning, alle anderen überwachen lediglich die Fahrt. Ihr Eingreifen wäre nur zu Beginn und Ende der Platooning-Fahrt oder im Notfall notwendig.

Kraftstoff sparen im Windschatten

Die Fahrt im Windschatten kann zu einer signifikanten Verringerung des Kraftstoffverbrauchs führen und damit auch den Schadstoffausstoß reduzieren. Gleichzeitig soll die koordinierte Konvoi-Fahrt den Verkehrsfluss verbessern und einen Teil der Fahrer in ihrer Arbeit entlasten. Damit setzt Platooning bei den beiden maßgeblichen Faktoren der Betriebskosten im Lkw-Transport an: den Kraftstoffkosten und den Fahrerkosten. Beide Blöcke stellen zusammen deutlich über 50 % der Kosten im Vergleich zu anderen Positionen dar (Maut, Steuer, Versicherung, Reifen).

An der für Platooning notwendigen Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und an den entsprechenden Assistenzsystemen wird bereits seit Längerem gearbeitet. Dies beinhaltet u. a. die Abstimmung der Sensorik, Kameras und der Algorithmen, damit immer der richtige Abstand eingehalten wird, sowie weitere Fahrassistenzsysteme wie ein aktiver Spurhalte- und ein Bremsassistent. Bereits im Jahr 2016 wurde eine „European Truck Platooning Challenge“ auf europäischer Ebene durchgeführt, an der sechs Platooning-Gespanne von Daimler, MAN, Scania, Volvo, DAF und Iveco in einer Sternfahrt nach Rotterdam teilnahmen.

Neue Herausforderungen für Berufskraftfahrer

Doch es ist nicht nur die Technik, die sich im Einsatz bewähren muss. Platooning stellt auch neue Herausforderungen an die Berufskraftfahrer. Der Fahrer im Führungs-Lkw muss schließlich für alle nachfolgenden Fahrzeuge mitdenken und -lenken. Gleichzeitig überwachen die anderen Fahrer „lediglich“ das Geschehen, aber auch das kann ermüdend sein und die Fahrer dürfen sich auch nicht durch Handy o. Ä. ablenken lassen. Um die Praxistauglichkeit von Platooning abzusichern, findet aktuell ein Forschungsprojekt auf dem „Testfeld Digitale Autobahn“, der Bundesautobahn A9 zwischen München und Nürnberg, statt. Im Rahmen dieses Vorhabens schicken der Lkw-Hersteller MAN und die Spedition DB Schenker zusammen mit der Hochschule Fresenius regelmäßig Platooning-Gespanne mit zwei Lkws auf die Teststrecke.

Insgesamt scheinen also viele Implementierungshürden des Platoonings ausreichend adressiert zu werden, wenngleich immer noch rechtliche, technische, ökonomische und auch praktische Herausforderungen bestehen. So entwickelt aktuell jeder Lkw-Hersteller seinen eigenen Ansatz zur Umsetzung von Platooning. Eine herstellerübergreifende Standardisierung gibt es (noch) nicht. Allerdings ist dies zwingende Voraussetzung, müssen doch bei der Bildung eines Platoons die Daten anderer Fahrzeuge wie aktuelle Beschleunigungs-, Brems-, Lage-, Richtungs-, Gewichts- und Motorleistungswerte kompatibel verarbeitet werden. Auch die Kommunikation muss gewährleistet werden, wobei mit einem Dedicated Short Range Communication (DSRC) Protokoll sich ein leistungsfähiger Weg für die Übertragung großer Datenmengen abzeichnet, der im Gegensatz zur Nutzung von z. B. G4-Funktechnik auch in Tunneln oder in abgelegenen Gebieten eine unterbrechungsfreie Kommunikation gewährleisten kann.

Nächster Schritt: spontanes Platooning

Insgesamt ist eine herstellerübergreifende Standardisierung dann wünschenswert, wenn nicht nur ein geplantes Platooning (einer Spedition mit einem Lkw-Typ und einer festen Verbindung zwischen zwei Logistik-Hubs) stattfinden soll, sondern man in einem nächsten Schritt an ein spontanes Platooning denkt. Dabei könnten sich „spontan“ zwei oder mehrere Lkws (unterschiedlicher Hersteller), welche auf der gleichen (Teil-)Strecke unterwegs sind, zusammenschließen.

Gerade in einem solchen Fall müssten aber die Effekte des Platoonings untereinander z. B. mithilfe von Smart Performance Contracts verrechnet werden. Die Potenziale des Platoonings sind dabei durchaus vorzeigbar. Erste Studien zu Einsparungen im Kraftstoffverbrauch durch Platooning zeigen erhebliche Unterschiede zwischen dem Führungsfahrzeug (2,7–5,3 % Einsparung) und den nachfolgenden Fahrzeugen (bis zu 9 % Einsparung).

Diesen potenziellen Kosteneinsparungen stehen aber noch viele Risiken gegenüber. So ist es aktuell aufgrund straßenverkehrsrechtlicher Fragen beim automatisierten/autonomen Fahren notwendig, dass ein Fahrer jederzeit die Assistenzsysteme übersteuern oder abschalten kann. Einsparungen bei den Fahrerkosten zeichnen sich also (noch) nicht ab. Gleichwohl werden angesichts von Fahrermangel in der Branche durchaus Rufe laut, das Thema autonomes Fahren auch mithilfe von Platooning voranzutreiben. Dann wäre die Frage der Zubringer- und Abholfahrten zu Platooning-Bildung und -Auflösung allerdings organisatorisch herausfordernd. Dies ist noch ungelöst, ebenso auch die Haftungsfrage, z. B. im Falle eines durch das Führungsfahrzeug verursachten Unfalls, der das Folgefahrzeug des Platoons betrifft.

Hinzu kommen Fragen der Infrastruktur, wobei insbesondere kreuzungsfreie Fernstraßen, also unsere Autobahnen oder auch die Highways in den USA oder den skandinavischen Staaten für den Platooning-Verkehr besonders geeignet erscheinen. Hier stellt sich die Frage, ob die Brücken der Belastung mehrerer voll beladener Lkw in kurzem Abstand standhalten. Auch die Frage, ob und wie die bisherige Auslegung von Beschleunigungs- und Verzögerungsstreifen passt, damit z. B. Pkw an einem Platoon vorbeikommen, muss noch in der Praxis beantwortet werden.

Organisatorische Probleme des Platoonings

Denn häufiges „Zerreißen“ eines Platoons durch nicht vorhersehbares Ein-/Ausfädeln erhöht die Abstände und damit die Effizienz des Platoons. Gleichzeitig verhindert die Maximalgeschwindigkeit (80 km/h auf unseren Autobahnen) ein Aufholen nachfolgender Lkw bei einem Platoon nahe der Maximalgeschwindigkeit. Die Problematik stellt sich auch, wenn man spontan Platoons auf einer Autobahn bilden möchte, da hierzu entweder aufgeholt oder abgebremst werden müsste. Eine Reduktion der Platoon-Geschwindigkeit scheint also angezeigt zu sein, verringert dann aber die Effekte eines verbesserten Verkehrsflusses, welche man durch die Abstandsreduzierung zu erzielen versucht. So haben zwei in einem Platoon fahrende Lkw eine Gesamtlänge von ca. 47 Metern (bei 12 Metern Abstand) statt ca. 85 Metern bei regulärer Fahrweise. Eine Geschwindigkeitsreduktion würde diese verbesserte Kapazitätsnutzung konterkarieren.

1,5 Mrd. Gallonen Einsparungen in den USA

Bei all diesen zum Teil noch kritischen Herausforderungen soll abschließend das große Potenzial des Platoonings nochmals herausgestellt werden. So hat eine aktuelle Prognose für die USA ergeben, dass dort rund 65 % aller Lkw-Verkehre für ein Platooning geeignet wären. Die in der Berechnung genutzte Rate von 6,4 % Kraftstoffeinsparung entspräche dann 1,5 Mrd. (!) Gallonen Kraftstoff und konsequenterweise auch einer signifikanten Reduzierung der Schadstoffemissionen.

Dies sind sicherlich beeindruckende und lohnende Perspektiven, sodass die Implementierung des Platoonings weiter vorangetrieben werden sollte. Es scheint, als wäre die technische Umsetzung weitgehend geglückt, so dass nun an der Entwicklung passender Logistik-Business-Cases gearbeitet werden muss. Die Forschungsgruppe des Autors entwickelt hierzu „Smart Performance Contracting“-Konzepte. Diese stellen die Basis für ein Geschäftsmodell bereit, welches es möglichst vielen Logistikunternehmen ermöglicht, an Platooning zu partizipieren und dann auch zu profitieren.


Quellen zum Thema

Platooning

  • Hilgers, M. (2016), Gesamtfahrzeug, Nutzfahrzeugtechnik lernen, 1. Aufl. Wiesbaden, Springer Fachmedien.
  • Lammert, M.; Duran, A.; Diez, J., Burton, K. (2014), Effect of Platooning on Fuel Consumption of Class 8 Vehicles over a range of speeds, following distances and mass. SAE International Journal of Commercial Vehicles, 7(2), S. 626–639.
  • Muratori, M., Holden, J., Lammert, M., Duran, A., Young, S., Gonder, J. (2017), Potentials for Platooning in U.S: Highway Freight Transport. SAE International Journal of Commercial Vehicles, 10(1), S. 45–49

Dr. Andreas H. Glas,

Universität der Bundeswehr München

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