Platooning

English: Platooning / Español: Platooning / Português: Pelotão de veículos / Français: Convoi automatisé / Italiano: Plotone di veicoli

Platooning bezeichnet ein Verfahren im Straßenverkehr, bei dem mehrere Fahrzeuge – insbesondere Lastkraftwagen – durch digitale Vernetzung und automatisierte Steuerung in einem engen Konvoi fahren. Diese Technologie zielt darauf ab, den Kraftstoffverbrauch zu reduzieren, die Verkehrssicherheit zu erhöhen und die Effizienz im Gütertransport zu steigern. Platooning nutzt fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme und Vehicle-to-Vehicle-Kommunikation (V2V), um eine synchronisierte Fahrweise zu ermöglichen.

Allgemeine Beschreibung

Platooning ist ein Konzept der vernetzten und automatisierten Mobilität, das vorrangig im Schwerlastverkehr Anwendung findet. Dabei fahren mindestens zwei Fahrzeuge in einem definierten Abstand hintereinander, wobei das führende Fahrzeug manuell gesteuert wird, während die folgenden Fahrzeuge automatisch dessen Fahrmanöver nachahmen. Die Abstandsregelung erfolgt über Radar-, Lidar- und Kamerasysteme sowie eine direkte Datenübertragung zwischen den Fahrzeugen. Diese Technologie ermöglicht es, den Luftwiderstand der nachfolgenden Fahrzeuge zu verringern, was zu einer signifikanten Reduktion des Kraftstoffverbrauchs führt.

Die Grundlage des Platoonings bildet die Echtzeitkommunikation zwischen den Fahrzeugen, die über den Standard IEEE 802.11p (auch bekannt als DSRC – Dedicated Short-Range Communications) realisiert wird. Dieser Standard gewährleistet eine latenzarme und zuverlässige Datenübertragung, die für die präzise Koordination der Fahrzeuge unerlässlich ist. Zusätzlich kommen adaptive Geschwindigkeitsregelanlagen (ACC – Adaptive Cruise Control) und automatische Notbremssysteme (AEBS – Advanced Emergency Braking Systems) zum Einsatz, um die Sicherheit zu erhöhen. Platooning ist dabei nicht mit vollständig autonomem Fahren gleichzusetzen, da der Fahrer im führenden Fahrzeug weiterhin die Kontrolle behält und in Notfällen eingreifen muss.

Die Entwicklung des Platoonings wurde maßgeblich durch Fortschritte in der Sensorik, der künstlichen Intelligenz und der drahtlosen Kommunikation vorangetrieben. Erste Feldversuche fanden bereits in den 2010er-Jahren statt, wobei insbesondere die Europäische Union und die Vereinigten Staaten von Amerika Pilotprojekte förderten. In Europa wurde das Konzept unter anderem im Rahmen des EU-Projekts ENSEMBLE erprobt, das die Interoperabilität zwischen Fahrzeugen verschiedener Hersteller untersuchte. Die Technologie steht jedoch noch vor Herausforderungen, insbesondere in Bezug auf die rechtliche Zulassung, die Standardisierung und die Akzeptanz bei Fahrern und Speditionen.

Technische Details

Platooning basiert auf einer Kombination aus Hardware- und Softwarekomponenten, die eine präzise Steuerung der Fahrzeuge ermöglichen. Die wichtigsten technischen Elemente sind:

• Vehicle-to-Vehicle-Kommunikation (V2V): Die Fahrzeuge tauschen kontinuierlich Daten über Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Bremsverhalten aus. Dies erfolgt über den bereits erwähnten Standard IEEE 802.11p, der eine Reichweite von bis zu 1.000 Metern und eine Latenzzeit von weniger als 20 Millisekunden ermöglicht.
• Sensorik: Radar-, Lidar- und Kamerasysteme erfassen die Umgebung und den Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug. Diese Daten werden mit den V2V-Informationen fusioniert, um eine redundante und zuverlässige Abstandsregelung zu gewährleisten.
• Adaptive Geschwindigkeitsregelung (ACC): Diese Systeme passen die Geschwindigkeit des Fahrzeugs automatisch an die des vorausfahrenden Fahrzeugs an und halten dabei einen vordefinierten Sicherheitsabstand ein. Moderne ACC-Systeme können Abstände von weniger als 10 Metern bei Geschwindigkeiten von über 80 km/h sicher regeln.
• Automatische Notbremssysteme (AEBS): Diese Systeme greifen ein, wenn ein kritischer Abstand unterschritten wird oder ein Hindernis erkannt wird. Sie sind gemäß der UN-Regelung Nr. 131 für schwere Nutzfahrzeuge vorgeschrieben und tragen maßgeblich zur Sicherheit im Platooning bei.

Ein zentraler Aspekt des Platoonings ist die Platoon-Stabilität, die sicherstellt, dass sich Störungen (z. B. Bremsmanöver) nicht verstärkt auf die nachfolgenden Fahrzeuge auswirken. Hierfür kommen spezielle Regelalgorithmen zum Einsatz, die auf der String-Stability-Theorie basieren. Diese Algorithmen sorgen dafür, dass sich Brems- oder Beschleunigungsvorgänge gleichmäßig über den gesamten Konvoi verteilen und keine Kettenreaktionen auslösen.

Die Energieeinsparung durch Platooning resultiert primär aus der Reduktion des Luftwiderstands. Studien zeigen, dass der Kraftstoffverbrauch der nachfolgenden Fahrzeuge um bis zu 10 % gesenkt werden kann, während das führende Fahrzeug eine Einsparung von etwa 4 % erzielt. Diese Werte variieren jedoch in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, dem Abstand und den aerodynamischen Eigenschaften der Fahrzeuge. Bei optimalen Bedingungen (z. B. auf Autobahnen mit gleichmäßiger Geschwindigkeit) können die Einsparungen noch höher ausfallen.

Normen und Standards

Die Einführung von Platooning erfordert eine umfassende Standardisierung, um die Interoperabilität zwischen Fahrzeugen verschiedener Hersteller zu gewährleisten. Die wichtigsten Normen und Richtlinien sind:

• IEEE 802.11p: Standard für die drahtlose Kommunikation zwischen Fahrzeugen (V2V) und zwischen Fahrzeugen und Infrastruktur (V2I). Dieser Standard ist die Grundlage für die Echtzeitdatenübertragung im Platooning.
• UN-Regelung Nr. 157: Diese Regelung definiert die Anforderungen an automatische Spurhalteassistenten (ALKS – Automated Lane Keeping Systems) und ist relevant für die Zulassung von Platooning-Systemen in Europa.
• ISO 22837: Standard für die Kommunikation zwischen Fahrzeugen und Infrastruktur (V2I), der die Grundlage für die Integration von Platooning in intelligente Verkehrssysteme (ITS) bildet.
• ETSI ITS-G5: Europäischer Standard für die drahtlose Kommunikation im Straßenverkehr, der auf IEEE 802.11p basiert und die Grundlage für Platooning-Projekte in der EU bildet.

Zusätzlich zu diesen technischen Standards sind rechtliche Rahmenbedingungen erforderlich, um Platooning im öffentlichen Straßenverkehr zuzulassen. In Deutschland wurde hierfür das Straßenverkehrsgesetz (StVG) angepasst, um automatisierte Fahrfunktionen bis zu einer Geschwindigkeit von 60 km/h zu erlauben. Für höhere Geschwindigkeiten sind jedoch weitere Anpassungen notwendig, insbesondere in Bezug auf die Haftung im Schadensfall.

Abgrenzung zu ähnlichen Begriffen

Platooning wird häufig mit anderen Konzepten der vernetzten und automatisierten Mobilität verwechselt. Die wichtigsten Abgrenzungen sind:

• Autonomes Fahren: Beim autonomen Fahren übernimmt das Fahrzeug die vollständige Steuerung ohne Eingriff des Fahrers. Platooning hingegen erfordert zumindest im führenden Fahrzeug eine manuelle Steuerung, während die nachfolgenden Fahrzeuge automatisiert folgen. Autonomes Fahren ist somit ein übergeordnetes Konzept, das Platooning als Teilbereich umfasst.
• Konvoifahren: Konvoifahren bezeichnet das Fahren mehrerer Fahrzeuge in einer Gruppe, ohne dass eine automatisierte Steuerung oder digitale Vernetzung vorliegt. Platooning geht über das klassische Konvoifahren hinaus, indem es eine präzise Abstandsregelung und Echtzeitkommunikation nutzt.
• CACC (Cooperative Adaptive Cruise Control): CACC ist eine erweiterte Form der adaptiven Geschwindigkeitsregelung, die V2V-Kommunikation nutzt, um die Abstandsregelung zu optimieren. Platooning kann als spezielle Anwendung von CACC betrachtet werden, bei der mehrere Fahrzeuge in einem engen Konvoi fahren.

Anwendungsbereiche

• Güterverkehr: Platooning wird vorrangig im Schwerlastverkehr eingesetzt, um den Kraftstoffverbrauch zu senken und die Effizienz des Transports zu steigern. Speditionen können durch den Einsatz von Platooning ihre Betriebskosten reduzieren und gleichzeitig die Umweltbelastung verringern. Besonders auf langen Autobahnstrecken, wie sie in Europa oder den USA üblich sind, bietet die Technologie ein hohes Einsparpotenzial.
• Personentransport: Obwohl Platooning primär für den Güterverkehr entwickelt wurde, gibt es auch Anwendungsmöglichkeiten im Personentransport. Beispielsweise könnten Reisebusse oder autonome Shuttles in einem Platoon fahren, um den Verkehrsfluss zu optimieren und Staus zu reduzieren. Allerdings sind die rechtlichen und technischen Hürden hier höher, da die Sicherheit der Insassen gewährleistet sein muss.
• Militärische Logistik: In der militärischen Logistik wird Platooning erprobt, um Nachschubkonvois effizienter und sicherer zu gestalten. Die automatisierte Steuerung der Fahrzeuge kann das Risiko für Fahrer reduzieren und die Reaktionszeit in Gefahrensituationen verkürzen.
• Intelligente Verkehrssysteme (ITS): Platooning ist ein Baustein für die Entwicklung intelligenter Verkehrssysteme, die den Verkehrsfluss optimieren und die Kapazität der Straßeninfrastruktur erhöhen. Durch die Vernetzung der Fahrzeuge können Staus vermieden und die Auslastung der Straßen verbessert werden.

Bekannte Beispiele

• ENSEMBLE-Projekt (EU): Das ENSEMBLE-Projekt ist eines der größten europäischen Forschungsvorhaben zum Thema Platooning. Es wurde von der Europäischen Union gefördert und untersuchte die Interoperabilität zwischen Fahrzeugen verschiedener Hersteller. Im Rahmen des Projekts fanden 2021 Testfahrten mit bis zu sieben Lastkraftwagen auf öffentlichen Straßen in den Niederlanden, Belgien und Deutschland statt. Die Ergebnisse zeigten, dass Platooning unter realen Bedingungen funktioniert, jedoch weitere Standardisierungsbemühungen erforderlich sind.
• SARTRE-Projekt (EU): Das SARTRE-Projekt (Safe Road Trains for the Environment) war ein Vorläufer des ENSEMBLE-Projekts und wurde zwischen 2009 und 2012 durchgeführt. Es untersuchte die Machbarkeit von Platooning mit gemischten Fahrzeugtypen (Pkw und Lkw) und demonstrierte, dass die Technologie auch in heterogenen Konvois funktioniert. Die Ergebnisse flossen in die Entwicklung der heutigen Platooning-Systeme ein.
• Peloton Technology (USA): Das US-amerikanische Unternehmen Peloton Technology hat ein Platooning-System entwickelt, das speziell auf den nordamerikanischen Markt zugeschnitten ist. Das System nutzt eine cloudbasierte Plattform, um die Kommunikation zwischen den Fahrzeugen zu koordinieren. Peloton Technology hat bereits mehrere erfolgreiche Feldversuche durchgeführt und arbeitet an der kommerziellen Einführung der Technologie.
• Japan Automobile Research Institute (JARI): In Japan wurde Platooning im Rahmen des Energy ITS-Projekts erprobt, das von der japanischen Regierung gefördert wurde. Ziel des Projekts war es, den Kraftstoffverbrauch im Güterverkehr zu senken und die Verkehrssicherheit zu erhöhen. Die Tests zeigten, dass Platooning auch unter den spezifischen Bedingungen des japanischen Straßenverkehrs (z. B. enge Straßen, hohe Verkehrsdichte) funktioniert.

Risiken und Herausforderungen

• Rechtliche Hürden: Die Zulassung von Platooning im öffentlichen Straßenverkehr ist mit rechtlichen Herausforderungen verbunden. Insbesondere die Haftungsfrage im Schadensfall ist noch nicht abschließend geklärt. Wer haftet, wenn ein automatisiertes Fahrzeug in einem Platoon einen Unfall verursacht? Diese Frage muss durch nationale und internationale Gesetzgebung geregelt werden.
• Technische Zuverlässigkeit: Die Zuverlässigkeit der V2V-Kommunikation und der Sensorik ist entscheidend für die Sicherheit von Platooning. Störungen oder Ausfälle der Kommunikation können zu gefährlichen Situationen führen. Zudem müssen die Systeme gegen Cyberangriffe geschützt werden, um Manipulationen zu verhindern.
• Akzeptanz bei Fahrern und Speditionen: Viele Fahrer stehen Platooning skeptisch gegenüber, da sie befürchten, dass ihre Arbeitsplätze durch die Automatisierung gefährdet werden. Zudem müssen Speditionen in die neue Technologie investieren, was mit hohen Kosten verbunden ist. Die Akzeptanz kann nur durch Aufklärung und Schulungen gesteigert werden.
• Infrastrukturanforderungen: Platooning erfordert eine gut ausgebaute Straßeninfrastruktur, insbesondere auf Autobahnen. Engpässe, Baustellen oder unvorhergesehene Hindernisse können den Betrieb von Platoons erschweren. Zudem müssen die Straßen mit intelligenten Verkehrssystemen ausgestattet sein, um die Kommunikation zwischen den Fahrzeugen und der Infrastruktur zu ermöglichen.
• Wetterbedingungen: Extreme Wetterbedingungen wie Nebel, Regen oder Schnee können die Funktionsfähigkeit der Sensorik und der V2V-Kommunikation beeinträchtigen. Dies stellt eine Herausforderung für den ganzjährigen Einsatz von Platooning dar, insbesondere in Regionen mit häufig wechselnden Wetterverhältnissen.
• Mensch-Maschine-Interaktion: Die Interaktion zwischen dem Fahrer des führenden Fahrzeugs und den automatisierten Systemen der nachfolgenden Fahrzeuge muss intuitiv und sicher gestaltet sein. Fehlbedienungen oder Missverständnisse können zu gefährlichen Situationen führen. Hier sind ergonomische Lösungen und klare Benutzeroberflächen erforderlich.

Ähnliche Begriffe

• Connected Driving: Connected Driving bezeichnet die Vernetzung von Fahrzeugen untereinander und mit der Infrastruktur, um den Verkehrsfluss zu optimieren und die Sicherheit zu erhöhen. Platooning ist eine spezielle Anwendung des Connected Driving, bei der die Vernetzung für die automatisierte Abstandsregelung genutzt wird.
• Autobahnpilot: Der Autobahnpilot ist ein Fahrerassistenzsystem, das das Fahrzeug auf Autobahnen automatisch steuert, einschließlich Spurwechsel und Abstandsregelung. Im Gegensatz zu Platooning handelt es sich hierbei um ein einzelnes Fahrzeug, das nicht in einem Konvoi fährt.
• Eco-Driving: Eco-Driving bezeichnet eine Fahrweise, die den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen reduziert. Platooning kann als eine Form des Eco-Drivings betrachtet werden, da es durch die Reduktion des Luftwiderstands den Kraftstoffverbrauch senkt.
• Intelligente Verkehrssysteme (ITS): ITS umfassen alle Technologien, die den Verkehrsfluss optimieren und die Sicherheit erhöhen. Platooning ist ein Bestandteil von ITS, da es die Vernetzung und Automatisierung im Straßenverkehr nutzt.

Zusammenfassung

Platooning ist eine innovative Technologie, die durch die Vernetzung und Automatisierung von Fahrzeugen den Güterverkehr effizienter und sicherer gestalten soll. Die Technologie basiert auf einer Kombination aus Vehicle-to-Vehicle-Kommunikation, Sensorik und automatisierten Fahrfunktionen, die es mehreren Fahrzeugen ermöglichen, in einem engen Konvoi zu fahren. Die wichtigsten Vorteile von Platooning sind die Reduktion des Kraftstoffverbrauchs, die Erhöhung der Verkehrssicherheit und die Optimierung des Verkehrsflusses. Allerdings stehen der Einführung von Platooning noch rechtliche, technische und soziale Herausforderungen entgegen, die durch Standardisierung, Aufklärung und Investitionen in die Infrastruktur überwunden werden müssen. Langfristig könnte Platooning einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Mobilität leisten, insbesondere im Schwerlastverkehr.

--