Forschungsprojekt „IdenT“: autonomes Fahren im Fokus

Wie können intelligente Trailer dazu beitragen, dass Lkw autonom und zugleich sicher und wirtschaftlich unterwegs sind? Mit dieser Frage beschäftigen sich BPW Bergische Achsen und sieben hochkarätige Partner aus Forschung und Praxis seit Februar 2020 im Projekt „IdenT – Identifikation dynamik- und sicherheitsrelevanter Trailerzustände für automatisiert fahrende Lastkraftwagen“. Das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderte Projekt mit einem Gesamtvolumen von 4,7 Millionen Euro ist auf drei Jahre angelegt und soll einen wichtigen Beitrag dazu leisten, dass das Potenzial automatisiert fahrender Lastkraftwagen genutzt werden kann.

Bislang stand beim Thema autonomes Fahren in der Regel die Zugmaschine im Mittelpunkt, der Trailer wurde kaum berücksichtigt. Schon seit geraumer Zeit machen sich die Experten bei BPW Gedanken, wie man diese Lücke schließen und die Entwicklung dadurch aktiv mitgestalten kann. „Wir stellen uns natürlich immer die Frage, was unsere Produkte irgendwann einmal leisten müssen, wenn in der Fahrerkabine kein Fahrer mehr sitzt“, erläutert Dr. Jan-Philipp Kobler, Vorentwickler Mechatronik, die Motivation von BPW. Mit Kollegen aus den Bereichen Mechatronik sowie Simulation & Versuch betreut er für den Nutzfahrzeugzulieferer das ambitionierte Projekt. Im Schulterschluss mit dem Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit und dem Institut für Mechatronische Systeme der Uni Hannover gelang es, weitere starke Partner aus Wissenschaft und Wirtschaft zu gewinnen, um als Konsortium einen Förderantrag zu stellen. Nach einem fast zweijährigen, komplexen Bewerbungsverfahren wurden Forschungsansatz und -bedarf bestätigt und der Antrag bewilligt.

Intelligente Trailersensorik ist gefragt, um Sicherheit und Effizienz beim autonomen Fahren zu maximieren. Ziel des Projekts ist daher, ein IdenT-System aufzubauen und zu erproben: Indem es den Trailer zuverlässige Informationen ermitteln und bereitstellen lässt, will das Projektteam das autonome Fahren der Zugmaschine unterstützen. Konkret soll es um Informationen aus vier Bereichen gehen:

• zu fahrdynamikrelevanten Faktoren (Gewichts- und Ladungsverteilung, Achslasten etc.)
• zu Zuständen und Restlaufzeiten funktions- und sicherheitsrelevanter Komponenten
• aus der Rückraumüberwachung
• zur Fahrbahnbeschaffenheit

Das erste inhaltliche Ziel ist, dass der Trailer fahrdynamikrelevante Informationen für die Zugmaschine bereitstellt. Wie schwer er gerade ist, wo der Schwerpunkt der Ladung liegt, wie die Achslasten verteilt sind: Alle diese Daten sind heute noch nicht verfügbar – aber sie sind relevant, wenn es darum geht, das autonome Fahren sicherer zu machen. „Muss die Zugmaschine eine autonome Gefahrenbremsung durchführen, sind diese Informationen von großer Bedeutung, denn der Trailer ist viel schwerer als die Zugmaschine und bestimmt damit letztlich, wohin der Zug im Notfall fährt“, erklärt Dr. Kobler die Intention. „Die Analyse dieser Daten liefert außerdem Hinweise auf verrutschende Ladung, und leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Vermeidung von Transportschäden und zur Erhöhung der Sicherheit des autonomen Gütertransports.“

Der zweite Punkt zielt auf die vorausschauende Instandhaltung (Predictive Maintenance) ab. Heute kontrolliert der Fahrer den Zustand des Trailers, künftig muss dies der Trailer selbst tun – eine wichtige Grundvoraussetzung, ohne die das autonome Fahren von Sattelzügen nicht möglich sein wird. Schäden an Reifen, Bremsen, Fahrwerk, Beleuchtung, Aufbau und Ladung müssen zuverlässig und rechtzeitig erkannt werden um ungeplante Ausfälle und die Gefährdung anderer Verkehrsteilnehmer zu vermeiden. Idealerweise sollte der Trailer in der Lage sein, Auskunft über Verschleißteile und alle funktions- und sicherheitsrelevanten Komponenten zu geben. Damit wäre es möglich, Werkstattaufenthalte optimal zu planen und somit Stillstand sowie damit verbundene Kosten zu minimieren. Ein Beispiel ist der BPW BrakePadMonitor – ein Sensor, der den Verschleiß am Bremsbelag misst und sich über eine Telematikanbindung beim Fahrzeugbetreiber meldet, sobald ein Schwellenwert überschritten wird.

Weitere inhaltliche Ziele des Projekts sind die Rückraumüberwachung, die zum Beispiel für sichere autonome Spurwechsel bei Überholmanövern unerlässlich ist, sowie die Ermittlung und Bereitstellung von Informationen zur Fahrbahnbeschaffenheit, welche die Belastung der Fahrwerkskomponenten maßgeblich bestimmt.