Das elektrische Semi ist da, und als nächstes folgen autonome Großanlagen

Elon Musk enthüllt den neuen Tesla Semi und Transporter. Alexis Georgeson / Tesla Motors

Wenn Sie von futuristischer fahrerloser Technologie hören, neigen Sie dazu, von Systemen zu hören, die für autonome Autos gebaut wurden, wie Teslas Autopilot oder Cadillacs Super Cruise. Aber die Wahrheit ist, dass einige der wichtigsten „autonomen“ Fahrzeuge nicht auf vier Rädern fahren werden. Sie werden am 18 reiten.
Und das aus gutem Grund. Sattelzugmaschinen befördern 70 Prozent aller inländischen Güter, verursachen fast ein Viertel aller Treibhausgasemissionen in den USA und sind auch an einer wachsenden Anzahl tödlicher Verkehrsunfälle beteiligt. Diese Lieferanten von Produkten besser, umweltfreundlicher und sicherer zu machen, sollte eine hohe Priorität haben. Erst in den letzten drei Jahren haben Auto-Giganten wie Daimler, Uber, Volvo und Waymo begonnen, mit intelligenteren Lkws zu experimentieren, ihre Antriebe zu überdenken oder selbstfahrende Systeme zu entwickeln, um sie zu steuern. Und jetzt gibt es Tesla.

Letzte Nacht stellte der für seine Elektroautos bekannte Tesla einen 18-Rad-Elektroantrieb und einen eigenen Transporter vor. Zu den Standardausstattungsmerkmalen des Unternehmens gehört das fortschrittlichste Fahrerassistenzpaket, Enhanced Auotpilot. Dazu gehören Notbremsungen, Spurhaltung, Überwachung des toten Winkels und vieles mehr. Alles, was das mühsame Fahren auf der Autobahn für den Fahrer einfacher und sicherer macht.

Es signalisiert auch, dass das große elektrische Rig hier ist und autonome Lastwagen nicht weit dahinter sind.

(Halb) Autonom

Konzeptbild des Tesla Semi.Tesla

Heute fahren keine wirklich autonomen Fahrzeuge mehr auf der Straße. Stattdessen sind diese neuen Fahrzeugtypen alle „halbautonom“. Das heißt, sie sind mit unterschiedlichem Grad an Fahrerassistenztechnologie ausgestattet, die einige der mühsameren Aufgaben beim Fahren übernehmen. Die Aufsichtsbehörden haben diese sogenannten autonomen Fahrzeuge mit Stufen beginnend mit Stufe 0 bis Stufe 5 gekennzeichnet.

Alle halbautonomen Autos und Lastwagen verwenden in erster Linie die gleiche Technologie für Gehirn, Augen und Ohren. Optische, Radar-, Lidar- und Sonarsensoren erfassen Daten, Computer verarbeiten diese Daten und die Robotik beendet den Auftrag. Aber im Gegensatz zu einer typischen viertürigen Limousine benötigen Lastwagen viel mehr Augen und leistungsstärkere Datenprozessoren.

"Lastwagen sind nicht nur große Autos", sagt Raj Rajkumar, Professor für Ingenieurwissenschaften an der Carnegie Mellon University. Er sagt, Lastwagen haben mehr tote Winkel, sind schwerer zu kontrollieren und zum Stillstand zu bringen und sind bei schlechtem Wetter anfälliger. „Es gibt viel mehr Variablen zu berücksichtigen, die angepasst werden müssen.“
Die Speditionen sagen jedoch, dass die Fahrerassistenztechnik die Schifffahrt in den nächsten Jahren dramatisch verändern wird (nicht Jahrzehnte wie beim Auto), auch wenn ein Mensch am Steuer bleibt.

„In naher Zukunft wird es eine Zunahme von Lkw mit Fahrerassistenten der Stufe 2 geben, z. B. Überwachung des toten Winkels, Notbremsung, Spurhaltung und verschiedene Warnmeldungen“, sagt Robert Haag, Vice President Operations bei Perfect Transport. „Dann werden wir wahrscheinlich in drei bis vier Jahren Lkw mit Leistungsmerkmalen der Stufen 3 oder 4 sehen.“ Musk stimmt zu, als er plant, seinen Tesla Semi bis 2019 mit einem Level 3-Antriebssystem auf der Straße zu haben.
Stufe 3 ist eine „bedingte“ Autonomie, dh das Fahrzeug kann in bestimmten Umgebungen und unter bestimmten Straßenbedingungen selbst fahren. Ein Fahrer muss jedoch auf Abruf sein, wenn das Fahrzeug Neuland betritt. Zum Beispiel kann der Level 3-Stauassistent von Audi AI - die einzige Level 3-Technologie auf dem Markt - alle Fahraufgaben auf einer verkehrsberuhigten Autobahn bei Geschwindigkeiten unter 60 km / h bewältigen. Wenn der Verkehr klar wird oder die Geschwindigkeit 60 km / h überschreitet, muss der Fahrer das Steuer übernehmen.

Auf Stufe 4 oder „hoher“ Automatisierung kann ein Fahrzeug die meisten normalen Fahraufgaben selbst erledigen. Der Fahrer muss jedoch bei schlechten Wetterbedingungen oder in anderen ungewöhnlichen Umgebungen die Kontrolle übernehmen. Zum Beispiel kann ein Lkw der Stufe 4 nicht in einer weitläufigen städtischen Umgebung wie Manhattan navigieren, aber er kann einen geofenced Abschnitt von der 14. bis zur 57. Straße zwischen der 2. und der 8. Straße navigieren. Außerhalb dieses vordefinierten Bereichs muss ein Mensch alle oder die meisten Fahraufgaben erledigen.

"Kann das Autobahn-Äquivalent eines Airline-Piloten werden."

Dann kommt Level 5 - volle Autonomie. Dies bedeutet, dass sich das Auto oder der LKW jederzeit und überall unter allen Bedingungen selbst fahren kann. Keine Einschränkungen Zu diesem Zeitpunkt ist ein Fahrer lediglich eine zusätzliche Ladung. Level 5 bleibt aber vorerst ein Traum. Es gibt viele Variablen, die zu erarbeiten sind, bevor Autos, geschweige denn große Rigs, sich im städtischen Umfeld selbst steuern können und eine Zustellung auf der letzten Meile ermöglichen, dh eine Zustellung von Tür zu Tür, ohne dass Menschen erforderlich sind.

„Das Fahren von Autobahnausfahrt zu Autobahnausfahrt ist viel einfacher als der Umgang mit den besonderen Bedingungen einer städtischen Umgebung“, sagt Rajkumar. „Das Fahren in einem erfordert noch bessere Technologie, praktische Erfahrung und entsprechende Vorschriften.
Und Lkw-Hersteller sind sich einig. Daimler, der in Nordamerika 40 Prozent der Lkw herstellt, gibt an, dass die Fahrer nicht so schnell entlassen werden. Stattdessen versucht das Unternehmen, das Fahren sicherer, weniger mühsam und umweltfreundlicher zu gestalten. Ein intelligenterer Lkw könnte für Lkw-Fahrer einen besseren Job bedeuten, der der Branche hoffentlich dabei helfen wird, das derzeitige Problem des Fahrermangels zu lösen.

Eine neue Art von Lkw-Fahrer, wie sie von Freightliners halbautonomem Big Rig Inspiration vorgestellt wurde. Weniger Zeit zum Fahren, mehr Zeit zum Analysieren.Freightliner / Diamler

Aber selbst wenn die Fahrer in der Kabine bleiben, werden sich die Aufgaben eines durchschnittlichen Lkw-Fahrers in gewisser Weise ändern. "Kann zum Autobahn-Äquivalent eines Airline-Piloten werden ... das Optimieren von Routen, das Überwachen von Messgeräten und Instrumenten und das Bedienen des Fahrzeugs auf der ersten und letzten Meile", sagt Paige Jarmer von Daimler. "Aber sie werden nicht weggehen."
Einige Unternehmen sind anderer Meinung und glauben, dass Truckerroboter mit ein wenig Hilfe von der Zentrale die LKWs auf den Highways befördern könnten. "Zum Beispiel könnte es ein Hauptrechenzentrum geben, in dem die Leute die Flotte auf der Autobahn mit einer Virtual-Reality-Brille überwachen", sagt Nikola's Milton. "Wenn etwas schief geht ... kann dieser Monitor die Steuerung aus der Ferne übernehmen ... und den LKW außer Gefahr bringen."
Große Lastwagen könnten sogar zu rollenden Fulfillment-Zentren werden. Wenn eine Bestellung aufgegeben wird, wird ein in der Nähe befindliches autonomes großes Rig mit diesem Produkt versandt. Dann bringt ein LKW mit oder ohne Fahrer das Produkt zu Ihnen nach Hause.

Diese ehrgeizigen Ideen bleiben jedoch nur Konzepte, die erforscht werden können. Vorerst bleiben die Fahrer.

Das elektrische Langstrecken-Rätsel

Tesla

Aber wie die Autos in unseren Werkstätten entwickelt sich der erste große Schritt des Lastwagens über seinen gasfressenden Appetit hinaus und wie auch seine vierrädrigen Kollegen verläuft diese Entwicklung nur langsam. Obwohl Sie für die Automatisierung keinen Elektromotor benötigen, haben Lkw-Hersteller wie Daimler und Tesla diese elektrifizierten Großgeräte jetzt für die Straße vorbereitet. Aber es gibt einige große Probleme, die Ingenieure herausfinden müssen, wenn sie Elektrofahrzeuge bauen wollen, die lange Strecken auf der Autobahn fahren können. Es ist ein Problem, das von Batterien nicht einfach gelöst werden kann. Das Aufladen dauert oft viele Stunden und die Reichweite ist viel geringer als bei herkömmlichen LKWs.

„EDrive macht nur Sinn, wenn wir einen Großteil unserer elektrischen Systeme umrüsten können“, sagt Robert Haag, Vice President Operations bei Perfect Transport. „Das wird Zeit, Energie und ein erhebliches finanzielles Engagement erfordern. Es ist einfach keine bewährte Technologie. “

Trotz dieser inhärenten Nachteile ist der elektrische Langstrecken-Sattelschlepper keine Frage des „Wenn“, sondern des „Wann“. Letzte Nacht behauptete Musk, dass der LKW seines Unternehmens eine Reichweite von 500 Meilen bei maximalem Gewicht und Autobahngeschwindigkeit haben wird , eine Situation, die Musk als "Worst-Case-Szenario" bezeichnet.

Noch beeindruckender ist laut Musk, dass der Truck mit einem Tesla Super Mega Charger in knapp 30 Minuten auf eine Reichweite von umgerechnet 400 Meilen betankt werden kann. Das ist ungefähr die Zeit, die benötigt wird, um eine Tasse Kaffee zu sich zu nehmen. Wenn solche Reichweiten- und Tankzeiten tatsächlich erreicht werden können (und Tesla die Ladeinfrastruktur aufbauen kann), wäre der Tesla Semi ein Gamechanger.

Moschus 'Zahlen werden noch beeindruckender, wenn Lastwagen in einem Konvoi zusammenfahren, was auch als Zug bezeichnet wird. Dank des aerodynamischen Designs des Lastwagens wird der Luftwiderstand durch das Aufziehen mehrerer Lastwagen erheblich reduziert, wodurch die Fahrt mit Lastwagen noch günstiger wird. „Diesel-Lkw werden in diesem zugähnlichen Arrangement doppelt so teuer sein“, sagt Musk.

Daimler testet die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation und das Platooning

Das Konzept des Platooning ist nicht neu. Volvo und Daimler haben reale Tests mit Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation durchgeführt, sodass zwei oder mehr Lastwagen in einem Abstand von 50 Fuß aufeinander folgen können, um die Kraftstoffverbrauchskosten für den Luftwiderstand erheblich zu senken. „Wir testen derzeit aktiv die Lkw-Paarung (2 verbundene Lkw) auf Autobahnen in Oregon und Nevada“, sagt Jarmer von Daimler. Mit diesem System wird die Bremszeit auf nur 0,2 bis 0,3 Sekunden reduziert. Im Vergleich dazu braucht der Mensch 1-2 Sekunden, um zu bremsen. Aber keiner hat es mit elektrifizierten Fahrzeugen gemacht.

Obwohl die Kombination aus Elektro und Platooning eine Vision für die künftige Schifffahrt darstellt, sehen andere Unternehmen eine andere Möglichkeit vor, die Batterie gänzlich aus dem Verkehr zu ziehen. Wasserstoffbrennstoff gibt es schon eine Weile. Tatsächlich versorgten Brennstoffzellen die elektrischen Systeme an Bord der Raumkapseln Gemini und Apollo. Jetzt arbeiten General Motors und Honda zusammen, um bis 2020 Brennstoffzellen in Serie zu produzieren, und Toyota bringt in Kalifornien sein eigenes Auto mit Wasserstoffantrieb, den Mirai, auf den Markt.

Der Nikola One.Nikola

Aber Nikola ist der erste LKW-Hersteller, der Wasserstoff für die nächste Generation von Halbzeugen einsetzt. Aufgrund der kürzeren Nachfüllzeiten in Verbindung mit längeren Reichweiten ist Nikola der Ansicht, dass Wasserstoff im Vergleich zu Plug-in-Elektrofahrzeugen die Zukunft sein könnte. Nikola plant, den Wasserstoff-Mainstream durch den Bau von 364 Tankstellen in den USA bis Ende 2019 zu stärken, ein Jahr bevor sein erster wasserstoffbetriebener Lkw, der Nikola One, in den Handel kommt. "Ich denke, es wird sehr schwierig sein, in etwa fünf Jahren einen Diesel-Lkw zu finden", sagt Nikola's Milton

Die raue Realität

Aber alle diese Pläne klingen wahrscheinlich wie eine utopische Version der Schifffahrt des 21. Jahrhunderts, wobei die harte Realität der Regulierung ein wenig ignoriert wird

Einige der größten Herausforderungen der Schifffahrt bestehen in einfachen Berechnungen. In einem 14-Stunden-Fenster dürfen die Fahrer maximal 11 Stunden fahren. Danach müssen sie zwischen den Schichten mindestens 10 Stunden frei nehmen, und nach 60 Stunden Arbeit in einem Zeitraum von sieben Tagen müssen die Fahrer weitere 34 Stunden frei nehmen, um sozusagen „die Batterien aufzuladen“.

Das Problem ist, dass Lastwagen nur in Bewegung Geld verdienen. Daher müssen alle Vorschriften geändert werden, die Lastwagen davon abhalten, Waren zu transportieren und Lastwagen in Bewegung zu halten. Der Schlüssel ist Flexibilität.

"Wenn die Regierung eine Politik entwickelt, muss sie Vorschriften erlassen, die es verschiedenen Technologien ermöglichen, zu blühen und ihre Nische zu finden", sagt Michael Cammisa von der American Truck Association. "Sonst investieren Unternehmen einfach nicht in sie."

Alle Bundesstaaten müssen ebenfalls an Bord sein und auf einem Level-Feld spielen, damit dies funktioniert. „Was in New York operiert, muss bis nach Kalifornien reichen“, sagt Haag. "Die Bundesregierung muss eingreifen und Vorschriften erlassen ... Wenn jedes Land seine eigenen Regeln aufstellt, wird dies zu einer großen Bedrohung für den zwischenstaatlichen Handel." Und kein vernünftiges Unternehmen würde in Technologien investieren, die die Schifffahrt erschweren als es schon ist.

Aber die Tesla-Veranstaltung war ein Moment der Veränderung des Fernverkehrs. In ungefähr 20 Minuten beschrieb Musk seine Vision für die neue, dieselfreie Zukunft von Großanlagen, einer der größten Umweltverschmutzer der Welt. Wenn die Versprechungen von Musk halten, werden Elektrofahrzeuge schließlich pro Meile billiger sein, und zumindest einige fahrerlose Technologien werden am Steuer sitzen.

Sie werden nicht sehen, wie diese Geister-Semis bald die Autobahn entlang rollen, aber wenn Musk seinen Willen hat, kommt dieser Tag schnell.

@teslamotors Semi ist weg! #teslasemi #tesla

Ein Beitrag geteilt durch das Popular Mechanics Magazine (@popularmechanics) am 16. November 2017 um 21:24 Uhr PST