Die fünf Stufen des autonomen Lkw-Verkehrs verstehen

Mit der zunehmenden Zahl an automatisierten Lkw-Technologien, die getestet werden und auf den Markt kommen, befindet sich die Branche an einem Scheideweg. Der Laie denkt bei "automatisierten Funktionen" oft an futuristische fahrerlose Autos mit völlig autonomen Funktionen. Dies ist jedoch nicht der Fall, und die Automatisierung erfolgt in einem Spektrum.

Die Frage ist also, welche Autonomiestufen in Nutzfahrzeugen eingeführt werden können und wann sie eingeführt werden sollten. Der derzeitige Stand der Bundesrichtlinien und -vorschriften für den autonomen Lkw-Markt ist weitgehend nicht vorhanden, was die Integration in vollständige Netze erschwert.

Die Branche sieht sich daher mit neuen Fragen zur Zukunft der Automatisierung konfrontiert.

Verlader und Spediteure sollten sich über neue Technologien für Sattelschlepper und unterschiedliche Vorschriften in den einzelnen Bundesstaaten auf dem Laufenden halten. Dies wird einen strategischen Vorteil schaffen, wenn wir auf die längerfristige Zukunft und Nachhaltigkeitsstrategien der Verlader blicken.

Die fünf Stufen der Autonomie im gewerblichen Verkehr

Da immer ausgefeiltere Fahrzeugtechnologien auftauchen, reichen die Möglichkeiten für automatisierte Lkw-Optionen weit, von der Bereitstellung ausgewählter Fahrerassistenzsysteme bis hin zur vollständigen Autonomie ohne menschliches Eingreifen. Diese Möglichkeiten lassen sich in fünf Stufen unterteilen, die alle unterschiedliche Auswirkungen auf die Branche haben, wenn sie umgesetzt werden.

Obwohl die autonome Fahrzeugtechnologie als Produkt von Marktstörern wie Peloton, Tesla und TuSimple bekannt ist, macht diese Innovation hier nicht Halt. Auch traditionelle Lkw-Hersteller wie Daimler, Peterbilt und Volvo arbeiten auf eine Zukunft hin, in der automatisierte Technologie zum Einsatz kommt.

Fünf Stufen des autonomen Fahrens für Sattelschlepper

Das Spektrum für autonome Lkw-Stufen umfasst: 

• Stufe 1: Fahrerassistenz-eine automatisch gesteuerte Funktion (z.B.. Tempomat)
• Stufe 2: Teilautomatisierung-Lenkung und Beschleunigung/Verzögerung sind automatisiert, wobei der Fahrer bereit ist, die Kontrolle über das Fahrzeug zu übernehmen
• Stufe 3: Bedingte Automatisierung-alle sicherheitskritischen Funktionen sind automatisiert, aber der Fahrer ist bei bestimmten Verkehrs- und Umweltbedingungen anwesend
• Stufe 4: Hochautomatisierung-Automatisierung aller sicherheitskritischen Funktionen und Fahrbahnbedingungen für eine komplette Fahrt (Fahrer noch anwesend)
• Stufe 5: Vollautomatisierung-erwartet die gleiche Leistung wie ein menschlicher Fahrer in allen Szenarien und unter allen Bedingungen (Fahrer nicht anwesend)

Autonome Funktionen auf den Stufen 1 und 2

Diese Änderungen beinhalten kleine Verschiebungen hin zu mehr Fahrerunterstützung. In vielen Fällen sind diese Technologien heute sowohl in Personenkraftwagen als auch in schweren Lastkraftwagen auf der Straße zu finden. Stufe 1 kann beispielsweise einen adaptiven Geschwindigkeitsregler und einen Fahrspurassistenten umfassen. Die Technologie der Stufe 1 wird jedoch unabhängig von anderen autonomen Funktionen eingesetzt.

Bei Stufe 2 arbeiten zwei primäre Steuerfunktionen zusammen. Führende Unternehmen wie Peloton und Tesla haben diese Automatisierungsstufen in Prototypenflotten umgesetzt.

Stufe 3 Autonome Lkw  

Auf Stufe 3 beginnt die Automatisierung intensiver zu werden. Völlig autonome Lösungen kommen dort zum Einsatz, wo das Fahren auf der Straße gleichmäßig und vorhersehbar ist - etwa auf Langstrecken. Der Fahrer wählt aus, welche automatisierten Funktionen eingesetzt werden sollen, und die meisten Kilometer werden autonom zurückgelegt. Der Fahrer behält jedoch während der gesamten Dauer die endgültige Kontrolle über das Fahrzeug.

 Fälle, in denen ein Eingreifen des Fahrers erforderlich ist, sind z. B. schlechte Wetterbedingungen, die die Konnektivität und Sicht einschränken, und unbeständigeres Fahren in der Stadt, das häufiges Anfahren und Anhalten erfordert.

Automatisierung für Fahrzeuge der Stufe 4

Automatisierungsstufe 4 ähnelt der Stufe 3 insofern, als der Fahrer noch anwesend ist, aber auf dieser Stufe würde das Fahrzeug in allen Szenarien völlig selbstständig arbeiten. Die meisten Unternehmen überspringen Level 3 und streben Level 4 an.

Zum Beispiel testet Waymo die Level 4-Technologie im eigenen Unternehmen, muss aber noch in den kommerziellen Bereich vorstoßen. Das 2015 gegründete Unternehmen TuSimple ist ein weiterer Marktführer, der automatisierte Fahrzeuge auf den höheren Automatisierungsstufen testet. TuSimple betreibt 200 Lkw in den Vereinigten Staaten und 500 Lkw weltweit, die im Jahr 2019 Millionen von Kilometern getestet werden.

Level 5 macht Sattelschlepper völlig autonom

Level 5 ist vielleicht am weitesten von der Realität der heutigen Lkw-Branche entfernt. Dann würden keine Menschen mehr LKWs fahren - oder gar anwesend sein - und die Fahrzeuge wären vollautomatisch.

Automatisierungsstufe 5 ist eher in Übersee verbreitet, insbesondere in Schweden, wo zwei Unternehmen - Einride und Volvo - testen die Level-5-Technologie in kontrollierten Umgebungen mit niedrigen Geschwindigkeiten und kurzen Strecken.

Chancen für Sicherheit und Nachhaltigkeit

Die zunehmende Automatisierung bietet neue Möglichkeiten für Sicherheit und Effizienz, da sie das variabelste Element des Fahrens von Schwerlastern - den menschlichen Fehler - ausschaltet.

Nachhaltigkeit für die Stufen 2 und 3

Die Technologie der Stufen 2 und 3 konzentriert sich auf die Verbesserung der Aerodynamik, die Einsparung von Kraftstoff und die Ermittlung der idealen Geschwindigkeit für die Effizienz. Beispiele hierfür sind Navigationssoftware, die es dem Fahrer ermöglicht, kraftstoffsparende Routen zu finden. Andere optimieren Betriebsfunktionen wie Geschwindigkeit und Bremsen, wodurch die Automatisierung so gut wie der effizienteste Fahrer sein kann, wenn nicht sogar besser.

Erhöhte Sicherheit für Fahrzeuge der Stufen 4 und 5

Automatisierte Fahrzeuge der Stufen 4 und 5 umfassen Technologien, die die Betriebsfunktionen verbessern. Dies führt zu einer erheblichen Verringerung der Sicherheitsrisiken im Straßenverkehr. Automatisierte Lkw dieser Stufen könnten Fähigkeiten zur Verbesserung der Stabilität (Verhinderung von Schleudern oder Überschlag) oder schnellere Reaktionszeiten und Anhaltefunktionen aufweisen als die meisten Menschen, die auf äußere Reize reagieren.

Beispiele für Verbesserungen der Sicherheit und Nachhaltigkeit

Peloton leistet derzeit Pionierarbeit mit einem Platooning-Programm, das auf diese Ziele ausgerichtet ist und die Kunst des Windschattenfahrens zur Einsparung von Kraftstoffkosten nutzt. In Tests führte das Peloton-System zu einer Kraftstoffeinsparung von insgesamt 7 Prozent, wobei der führende Lkw eines Zuges 4,5 Prozent und der nachfolgende Lkw 10 Prozent Dieselkraftstoff einspart.

Automatisierungssysteme wie die von Peloton scheinen den Weg zu einem nachhaltigeren Ansatz im Lkw-Verkehr zu ebnen. Der 2018 veröffentlichte Bericht, Driverless? Autonomous Trucks and the Future of the American Trucker schätzt das U.C. Berkeley Labor Center, dass die Branche etwa 35 Milliarden Dollar an Treibstoffeffizienzgewinnen und insgesamt 168 Milliarden Dollar an Einsparungen in der Branche erzielen wird.

McKinsey & Company stellte außerdem fest, dass automatisierte LKWs Veränderungen für die Effizienz von Transport- und Lieferketten bringen werden, da Versand- und Produktionspläne weniger an die Verfügbarkeit von Lkw-Fahrern gebunden sein werden.

Auswirkungen der Einführung automatisierter Lkw-Technologie

Die Entwicklung hin zu einem autonomen Sattelschlepper-Markt ist nicht ohne Herausforderungen. Während in den USA zunehmend Level-2-Technologien auftauchen, wird der Übergang zu Level-3-Technologien der bisher größte Sprung sein.

Gesellschaftliche Einstellung zur Automatisierung

Die gesellschaftliche Einstellung zu automatisierten Fahrzeugen stellt ein zusätzliches Hindernis für die Entwicklung oder Einführung der Technologie dar. Die Angst vor einer unbekannten Technologie steigt mit der Sorge um die Risiken, die mit einem Versagen der Technologie verbunden sind.

Dies wird oft durch Nachrichtenberichte über Unfälle mit autonomen Fahrzeugen noch verstärkt. Diese Medienberichterstattung kann zu einer negativen Wahrnehmung der Technologie bei den Verbrauchern beitragen und zu einer verlangsamten Akzeptanz führen.

Bedenken über Technologie/Tests

Viele in der Branche fragen sich: "Was ist, wenn die Technologie nicht wie erwartet funktioniert?" Die Leistung in der realen Welt ist unbekannt und hemmt die Entwicklung.

In einer vorhersehbaren Umgebung - etwa auf einer Straße, die mit anderen autonomen Fahrzeugen geteilt wird - hält die Technologie heute stand. Aber wie wird die Technologie funktionieren, wenn sie von menschlichem Verhalten umgeben ist, das inkonsistent ist? Wie wird sich die Einführung unvorhersehbarer Entscheidungen letztlich auf die Sicherheit der anderen Fahrer auf der Straße auswirken? Wenn Systeme versagen, welche Sicherheitsvorkehrungen gibt es dann, um zusätzliche Risiken zu vermeiden?

Die Rolle des Fahrers wird ebenfalls in Frage gestellt, da sich seine Verantwortlichkeiten ändern werden und sich schließlich auch die demografische Zusammensetzung des Fahrerpools verändern wird. Diese Faktoren führen zu Befürchtungen über den möglichen Verlust von Fahrerarbeitsplätzen. Einige Quellen sagen jedoch, dass der verstärkte Einsatz von automatisierten Lkw dazu beitragen kann, den erheblichen Fahrermangel, der im Jahr 2018 zu beobachten war und auch 2019 anhält, zu lindern.

Nationale Standards für die Erprobung und den Einsatz von autonomen Lkw

Abgesehen von diesen Herausforderungen ist die Gesetzgebung zur Erprobung autonomer Fahrzeuge in den einzelnen Staaten sehr unterschiedlich. Derzeit gibt es keine Bundesnorm für autonome Lkw-Technologie, so dass jeder Staat die autonome Lkw-Technologie in unterschiedlichem Maße akzeptiert. In mehreren Bundesstaaten gibt es keine Gesetzesvorschläge, während Staaten wie Nevada, Kalifornien, Texas und Arizona Brutstätten für die Erprobung automatisierter Lkw sind.

Umgekehrt haben restriktive Richtlinien in bestimmten Bundesstaaten und das Fehlen von Bundesrichtlinien das Tempo der Entwicklung und Umsetzung im Betrieb verlangsamt. Während einige Technologien der Stufen 1 und 2 bereits in kommerzielle Lkw integriert sind, schreitet die Automatisierung der Fahrzeuge nur langsam voran.

Die Transportnetze der Spediteure nutzen meist Over-the-Road-Lkw-Strategien, die sich über Hunderte von Kilometern und zahlreiche Bundesstaaten erstrecken. Der Mangel an Einheitlichkeit in den Vereinigten Staaten erschwert die Suche nach praktikablen, autonomiekonformen Routen. Je mehr Bundesstaaten - oder die Bundesregierung - Gesetze erlassen, die automatisierte Lkw-Tests zulassen, desto praktikabler wird die Lösung in der Praxis.

Was können Verlader für die Zukunft des autonomen Lkw-Verkehrs erwarten?

Die Einstellungen und Standards für den autonomen Lkw-Verkehr sind noch im Fluss. Dennoch besteht kaum ein Zweifel daran, dass diese autonomen Variablen in der Zukunft der Branche eine zunehmend wichtige Rolle spielen werden. Es gibt immer mehr Early Adopters, die sich für mehr Sicherheit, Effizienz und Nachhaltigkeit einsetzen. Letztendlich sind Verlader in einer vorteilhaften Position, wenn sie informiert sind, offen für Veränderungen sind und eine aktive Rolle in der Politik spielen, denn wenn sie sich auf diese Veränderungen einstellen, können sie ihre Lieferketten flexibler gestalten.

Das Team von Breakthrough hält sich über die neuesten Nachrichten und Forschungsergebnisse zu diesen sich ständig weiterentwickelnden Technologien auf dem Laufenden. Für weitere Einblicke in die Auswirkungen der autonomen Lkw-Technologie auf Effizienz, Sicherheit und Lieferkettenmanagement,kontaktieren Sie uns und besuchen Sie unser Blog.