Sie befördern Waren von A nach B. In einer globalisierten Welt sind Lkw für den Transport unverzichtbar. Doch auf den Straßen läuft nicht alles rund: Staus und Unfälle sind ebenso ein Thema wie zu wenig Berufskraftfahrende. „Autonome Lkw bieten hier Lösungsansätze“, erklärt M.Sc. Markus Steimle mit Blick auf das Forschungs- und Entwicklungsprojekt ATLAS-L4, an dem die TU Braunschweig beteiligt ist.
Autorin: Corinna Bokermann
Titelbild: © MAN Truck & Bus SE
Das Problem ist akut: Auf den Straßen staut sich der Verkehr. Der volkswirtschaftliche Schaden, der sich daraus ergibt, liegt in Milliardenhöhe. Menschliches Versagen ist wiederum für rund 90 Prozent der Unfälle auf deutschen Straßen verantwortlich und der Mangel an Berufskraftfahrenden könnte künftig nicht nur zu Versorgungsengpässen führen, auch das Wirtschaftswachstum dürfte ausgebremst werden. Darüber hinaus machen die Zahlen des Bundesverbandes Güterkraftverkehr Logistik und Entsorgung e. V. wenig Hoffnung: Schon jetzt fehlen rund 60.000 Berufskraftfahrende. Allein 30.000 scheiden jährlich altersbedingt aus, während lediglich 15.000 neue die entstehende Lücke füllen.
„Automatisiertes Fahren bringt vor diesem Szenario gleich mehrere Vorteile mit sich. Es trägt zu mehr Sicherheit im Verkehr bei, sorgt für mehr Effizienz durch optimierte Einsatzzeiten im Lkw-Verkehr und ist durch gleichmäßiges Fahren kraftstoffeffizienter und somit umweltfreundlicher“, erklärt Markus Steimle, der am Institut für Regelungstechnik der TU Braunschweig arbeitet. „Gleichzeitig entlasten automatisierte Abläufe entlang der Lieferkette – beispielsweise auf Betriebshöfen, an Umschlagsplätzen oder zwischen Logistikzentren – Fahrerinnen und Fahrer. Dadurch könnte auch das Berufsbild des Kraftfahrers wieder attraktiver werden.“
Um die Themen Sicherheit, Flexibilität und Effizienz in der Logistik voranzutreiben, bündeln daher seit 2022 insgesamt zwölf Projektpartner ihre Kräfte für den automatisierten Transport zwischen Logistikzentren auf Schnellstraßen im Level 4 (ATLAS-L4).
Damit der fahrerlose Lkw Realität wird, arbeiten MAN Truck & Bus, Knorr-Bremse, Leoni und Bosch mit dem Anbieter für automatisierte Logistik Fernride und dem Test-Tool-Hersteller BTC Embedded Systems im Projekt ATLAS-L4 zusammen. Bis Mitte dieses Jahrzehnts wollen sie erstmals autonom fahrende Lkw auf der Autobahn zum Einsatz bringen. Die Fraunhofer-Gesellschaft, die Technische Universität München und die Technische Universität Braunschweig begleiten das Projekt wissenschaftlich. TÜV SÜD, die Autobahn GmbH und das Würzburger Institut für Verkehrswissenschaften bringen wiederum ihr Know-how mit Blick auf die praktische Umsetzbarkeit und den Freigabeprozess ein. Grundlage des Projekts bildet das 2021 verabschiedete Gesetz zum autonomen Fahren. Es ermöglicht dies auf fest definierten Strecken unter einer technischen Aufsicht. Ausgestattet ist ATLAS-L4, das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert wird, mit rund 59,1 Mio. Euro.
Die Arbeitsgruppe Elektronische Fahrzeugsysteme am Institut für Regelungstechnik an der TU Braunschweig beschäftigt sich bereits seit mehr als zehn Jahren in diversen Projekten mit dem Themenfeld des automatisierten Fahrens. Schon 2010 rollte im Rahmen des Forschungsprojekts „Stadtpilot“ das Forschungsfahrzeug „Leonie“ im realen Stadtverkehr über den Braunschweiger Stadtring. Auf der zweispurigen Fahrbahn konnte das Fahrzeug, entwickelt von der TU Braunschweig und dem niedersächsischen Forschungszentrum Fahrzeugtechnik, die Spur halten, Kreuzungen berücksichtigen, Hindernissen ausweichen sowie Abstände und Geschwindigkeiten dem fließenden Verkehr anpassen. „Natürlich mit einem Sicherheitsfahrer an Bord, denn Sicherheit geht vor“, unterstreicht Markus Steimle. Seit 2016 forscht der 35-Jährige am Institut für Regelungstechnik im Team von Prof. Dr. Markus Maurer und konzentriert sich auf szenarienbasierte Entwicklungs- und Testansätze für automatisierte Fahrzeuge mit Schwerpunkt auf simulativen Methoden.
2018 schickte das Team im Rahmen von aFAS, einem weiteren Forschungsprojekt, den Prototyp eines fahrerlosen Absicherungsfahrzeugs auf die Autobahn. Entwickelt von Partnern aus Industrie, Forschung und Verwaltung. Ohne Fahrer an Bord – dafür ausgestattet mit einem Sicherheitskonzept der TU Braunschweig. Die Sicherheitsanforderungen an das System ermittelte das Team mittels einer Gefährdungsanalyse. „Das Projekt war aufgrund eines relativ einfachen, aber wichtigen Anwendungsfalls perfekt für die Erforschung des automatisierten Fahrens im öffentlichen Raum“, erklärt Markus Steimle rückblickend. „Leider kommt es immer wieder vor, dass Absicherungsfahrzeuge, die beim betrachteten Anwendungsfall nur 10 km/h schnell sind, von Auffahrunfällen betroffen sind. Diese Unfälle enden für die Mitarbeitenden des Straßenbetriebsdienstes häufig tödlich. Bei anderen Anwendungsfällen können sie auch schneller fahren.“
Auf aFAS folgte 2022 dann schließlich ATLAS-L4. „Das Projekt ist einzigartig, es bündelt die Expertise von verschiedenen Partnern, die ihre individuelle Perspektive einbringen“, betont Markus Steimle. Für das Projekt, das im Dezember 2024 endet, setzt sich die Arbeitsgruppe vor allem mit der Erstellung einer Sicherheits- und Freigabeargumentation, der Formulierung von Anforderungen zur Systemsicherheit, dem Konzept der Selbstüberwachung (Self-Awareness) sowie der Erstellung und Umsetzung von Testkonzepten für die Sicherheitsvalidierung auseinander. Denn auch autonomem Fahren wohnt ein inhärentes Risiko inne. „Das lässt sich niemals zu 100 Prozent eliminieren, da unsere Welt enorm komplex ist“, unterstreicht Markus Steimle. „Doch wir können ganz gezielt Szenarien, wie Überhol- oder Einschermanöver, simulieren und sehen, ob sich das System sicher verhält. Denn Sicherheit ist die wesentliche Eigenschaft, um automatisierte Fahrzeuge für den öffentlichen Straßenverkehr freizugeben.“ Am Ende soll ein industrietaugliches Konzept für den Betrieb automatisierter Lkw auf der Autobahn vorliegen. Für eine Logistik 4.0. „Bis dahin ist es uns wichtig, Risiken zu kommunizieren, einen offenen Diskurs mit der Gesellschaft zu führen und den aktuellen Stand der Technik zu teilen“, erklärt Markus Steimle.
Institut für Regelungstechnik
Am Institut für Regelungstechnik der Technischen Universität Braunschweig gibt es zurzeit zwei Arbeitsgruppen, die für Regelungstechnik
und die für Elektronische Fahrzeugsysteme unter Prof. Markus Maurer. Letztere beschäftigt sich seit mehr als 15 Jahren mit dem Themenfeld des automatisierten Fahrens. Im Fokus der Arbeiten steht das inhärente Risiko autonomer Straßenfahrzeuge, das sich verringern, aber nicht eliminieren lässt. Die Arbeitsgruppe arbeitet die Ursachen für die Risiken im Betrieb autonomer Straßenfahrzeuge wissenschaftlich heraus, kommuniziert diese in der Fachwelt und der interessierten Öffentlichkeit, forscht aktiv an Methoden und Konzepten für die Reduzierung dieser Risiken und erprobt die Forschung im Experiment.