MAN Truck & Bus
Terminal 4.0: Testlauf mit automatisiertem Lkw
Automatisch von der Straße auf die Schiene Dank ANITA soll ein automatisierter Lkw künftig den Container-Umschlag am DUSS-Terminal in Ulm Dornstadt ganz alleine erledigen.
Die Zahlen sind beeindruckend: Bis zu 600 Mal täglich wird im Depot von DB Intermodal Services im Ulmer Norden auf 90.000 Quadratmetern ein Container bewegt, 50 bis 60 Mal am Tag befördert ein Lkw einen der Container zwischen dem Depot und dem benachbarten DUSS-Terminal (Deutsche Umschlaggesellschaft Schiene-Straße mbH) über eine knapp einen Kilometer kurze, öffentliche Strecke. Dort gelangen die Container über einen der drei 330 Tonnen schweren und 25 Meter hohen Portalkräne entlang der 700 Meter langen Kranbahn auf die Schiene: Auf vier Gleisen sowie vier Ausweichgleisen organisiert die Deutsche Bahn dort den Umschlag – und der wird zunehmen: Der Kombinierte Verkehr zählt zu einem der stärksten Wachstumsmärkte im gesamten Güterverkehr. In den nächsten Jahren soll daher in Ulm Dornstadt ein neues Modul mit automatisierten Krananlagen entstehen.
Lieferverkehre im Depot und am Terminal mit vielen papierbasierten Abläufen, eine kurze Hub-to-hub-Destination zwischen den beiden Standorten, ein innovatives Umfeld und die Aussicht, mit der bestehenden Infrastruktur in Zukunft an die Grenzen zu stoßen: Es gibt viel Potenzial für mehr Effizienz und Flexibilität in Dornstadt. Und es ist genau deshalb eine ideale Umgebung, die die ANITA-Beteiligten („Autonome Innovation im Terminalablauf“) für ihre Erprobung ausgewählt haben: MAN Truck & Bus, die Deutsche Bahn, die Hochschule Fresenius und die Götting KG. Seit Juli 2020 arbeiten die Partner im auf 39 Monate angelegten und vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie geförderten Pilotprojekt daran, den Umschlag zwischen den Verkehrsträgern zu automatisieren – und auch den nächsten Schritt hin zu automatisierten Hub-to-Hub-Verkehren zu nehmen.
Bundesweit aufwändige Analysen
Zunächst musste die Infrastruktur mit allen Schnittstellen erfasst und digital abgebildet werden, damit Lkw und Terminal künftig miteinander kommunizieren können. Ein aufwändiges Unterfangen, das die Hochschule Fresenius nun abgeschlossen hat. Rund ein Jahr lang haben die Wissenschaftler dafür Mensch und Maschine entlang der Prozesse beobachtet und beschrieben, haben Dokumente und Vorschriften analysiert und Interviews mit Lkw- und Greifstapler-Fahrern, Disponenten und Spediteuren vor Ort geführt, um auch das implizite Wissen zu erfassen. „Das sind etablierte und bewährte Regeln, die nirgends festgehalten sind – wie etwa ein Kopfnicken als Signal zwischen Lkw-Fahrer und Kranführer oder andere spontane, menschliche Entscheidungen“, erklärt Prof. Dr. Christian T. Haas, Leiter des Instituts für komplexe Systemforschung an der Hochschule Fresenius. „Auch diese Regeln müssen wir verstehen, um sie später dem Lkw als Algorithmus beizubringen.“
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Aufwändiger Prozess Aktuell muss der Lkw-Fahrer viele Stationen durchlaufen und dafür mehrere Male sein Fahrzeug verlassen, bis er einen Container vom Depot der DB Intermodal Services zum benachbarten DUSS-Terminal bringen kann.
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Demnächst digital Die Twistlocks sind geöffnet, der Fahrer steigt aus und signalisiert dem Greifstapler-Fahrer auf dem Depot von DB Intermodal Services, dass er nun den Container abladen kann.
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Container-Depot Auf dem 90.000 Quadratmeter großen Depot von DB Intermodal Services wird bis zu 600 Mal am Tag ein Container bewegt.
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Eindeutige Kommunikation Prof. Dr. Christian T. Haas von der Hochschule Fresenius erklärt: „Anders als der Mensch kann ein automatisches System nicht improvisieren oder Regeln beugen, es muss für jede Situation eine eindeutige Handlungsanweisung geben.“
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Schneller, effizienter, planbarer DUSS-Geschäftsführer Andreas Schulz erhofft sich von ANITA einen Beitrag zur Weiterentwicklung des Terminalbetriebs – und eine höhere Auslastung.
Die Analyse fand nicht nur in Ulm, sondern auch an anderen DUSS-Standorten statt. Die Algorithmen sollen schließlich perspektivisch auch auf weitere Terminals, Häfen und Industrieanlagen übertragen werden, auf denen autonome Fahrzeuge fahren werden. Unterschiede müssen daher von vornherein bei der Programmierung berücksichtigt werden. „Jedes Terminal hat eigene Spielregeln, wir haben generalisierte Funktionen für alle Terminals definiert sowie lokal geltende, spezifizierende Funktionen“, erklärt Haas – eine große Herausforderung: „Anders als der Mensch kann ein automatisches System nicht improvisieren oder Regeln beugen, es muss für jede Situation eine eindeutige Handlungsanweisung geben.“
Sprachenkenntnisse für autonomen Lkw
Als Nächstes soll nun der entstandene modulare Schaltplan in eine Software zur Missionsplanung übertragen werden. Erstmals in einem solchen Entwicklungsvorgang wird dabei die Vertragssprache „Contract Specification Language“ des Unternehmens Deon Digital genutzt, mit dem die Hochschule Fresenius zusammenarbeitet. Parallel nutzen auch MAN und Götting die Ergebnisse für die weitere Entwicklung des autonomen Lkw. Testfahrten mit dem automatisierten Prototypen-Fahrzeug sind ab dem zweiten Halbjahr 2022 geplant; immer mit Sicherheitsfahrer an Bord.
Auch im Hamburger Hafen hat MAN bereits automatisiert fahrende Trucks erprobt. „Bei ANITA nehmen wir die nächste Komplexitätsstufe entlang unserer Automatisierungsroadmap in Angriff“, ordnet Andreas Zimmermann, Leiter Vorentwicklung Electronics bei MAN Truck & Bus, das Projekt in Ulm ein, bei dem mehr Fremdverkehr und Interaktion mit der Infrastruktur stattfinden. „Folglich wird hier ein Lkw mit ähnlicher Automatisierungstechnologie wie in Hamburg mit zahlreichen Lidar-, Radarsensoren und Kameras für ein 360-Grad-Bild zum Einsatz kommen, der aber eine noch höhere Entwicklungsreife aufweist.“ Dafür arbeitet in der MAN-Entwicklung bereichsübergreifend ein großes Team. „Zudem nutzen wir die Synergien aus dem VW-Konzern“, ergänzt Zimmermann.
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Bitte abladen! Beim Greifstapler angekommen, wird der Container auf dem Depot von DB Intermodal Services abgeladen. Geht die Fahrt weiter ins Terminal, belädt der Reachstacker danach den Lkw mit einem anderen Container.
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360-Grad-Blick Der automatisierte Prototypen-Lkw ist mit zahlreichen Kameras, Lidar- und Radarsensoren ausgestattet.
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Umfahrt Anschließend fährt der Lkw vom Container-Depot ins benachbarte, nur knapp einen Kilometer entfernte DUSS-Terminal weiter.
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Kranbahn Dem Lkw-Fahrer wird nach dem Check des Containers eine Rasternummer zugeteilt, sodass er weiß, wo er sich auf der 700 Meter langen Kranbahn positionieren muss. Künftig soll das automatisiert funktionieren.
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Kranarbeit Einer der drei jeweils 330 Tonnen schweren Portalkräne nimmt den Container auf und verlädt ihn auf die Schiene.
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In luftiger Höhe Die Kräne sind 25 Meter hoch und werden aktuell jeweils von einem Kranführer manuell bedient. In den nächsten Jahren soll ein neues Terminalmodul in Ulm Dornstadt mit automatisierten Kränen entstehen, die von einer Leitstelle aus gesteuert werden.
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Umschlag erfolgt! Nun befindet sich der Container auf der Schiene und kann im Güterverkehr zu seinem Ziel gebracht werden. Vier Gleise und vier Ausweichgleise stehen im DUSS-Terminal für die Umschlagsarbeit zur Verfügung.
Lösungsansatz für Schwachlastzeiten
Die erste Etappe bei ANITA ist also geschafft. Für Zimmermann ist das Projekt schon heute ein Erfolg: „Bei MAN ist es uns wichtig, dass wir neue Technologien in Zusammenarbeit mit dem Kunden entwickeln, um Anforderungen aus der Praxis bereits zu einem frühen Zeitpunkt einbeziehen zu können. Das klappt hier perfekt.“
Und auch DUSS-Geschäftsführer Andreas Schulz ist zufrieden mit dem Zwischenergebnis. Er blickt bereits in die Zukunft: „Die Umfahrten zwischen Depot und Terminal bedeuten für uns Kosten und Aufwand, zudem gibt es nachts und am Wochenende Schwachlastzeiten, in denen die Fahrer nicht zur Verfügung stehen. ANITA kann daher einen Teil dazu beitragen, die Kapazitäten unserer bestehenden Infrastruktur zu steigern.“ In der Tat: Autonomen Fahrzeugen ist die Tageszeit egal.
