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M.U.L.E.

Multifunktionale Urbane Logistikplattformen mit elektrischem Antrieb

Basis des Projektes war die Patenteinreichung A 50091/2015 Autonome multifunktionale elektrisch angetriebene urbane Mobilitäts-Plattform

Das Projekt wird im Rahmen des Programms Mobilität der Zukunft- gemanagt durch die FFG - seitens des bm:vit gefördert. [Link auf FFG-Seite]

Anwendungen

Für die Untersuchung der Akzeptanz von Anwendungen der Technologie wurden verschiedenste Ideen visualisiert. Die Liste umfasste über 50 Anwendungen in 8 Anwendungsfamilien:

  1. Nachtragen, Folgen, Überwachen
  2. Kundennahes Bereitstellen von Gütern
  3. einziehende Assets/Reverse Logistics
  4. Positionierung von Assets
  5. selbstfahrende Pick-Up und Drop-Off Stationen
  6. intermodale Logistik
  7. sonstige nicht kategorisierbare Lösungen

Ausgewählten Anwendungen mit besonderer Bedeutung sind: Postdienste für single- oder multi-client, genormte Ladeeinheiten für Industrie oder Handel, Reverse Logistik und rollende Paketstationen

Für die nachfolgende Sondierung wurden zwei generische Lösungen (KEP-Transporter und LKW) ausgewählt, die mehrere Anwendungen abdecken. Das FTG der TU-Graz hat mittels Matlab/Simulink den Betrieb der Elektrotransporter anhand aufgezeichneter GPS-Daten simuliert.

Analyse Logistik

Es wurden drei Szenarien verglichen:

  1. Status-Quo LKW mit Hänger
  2. Platoon mit konstant 4 Fahrzeugen, das Subverteilzentren, Einkaufszentren, Krankenhäuser und zugehörige Dienstleister und Industriebetriebe abfährt, wobei die FahrerIn be- und entlädt.
  3. Platoon mit Zurücklassen von Fahrzeugen zum Be- und Entladen und LaderInnen

Zur Sondierung wurden Testfälle mit und ohne automatischen sich bewegenden Fahrzeugen (hin bis zu einem autonomen Betrieb) mittels simpy analysiert. Es wurde dazu vertiefend eine Multi-Client Distribution mit m:n Beziehungen aber überwiegenden Relationen zu einem Güterverkehrszentrum mit im Platoon fahrenden LKW modelliert, die das Traveling Salesmen Problem TSP mit Randbedingungen löst. Die Analyse der Logistik erfolgte über eine zeitdiskrete Simulation. Die Optimierung der Touren nutzte das Dynamic Programing Verfahren und eine Monte-Carlo Variation. Es konnten Lösungen identifiziert werden, bei denen sowohl der Zeitbedarf also auch die Kosten und der Endenergiebedarf reduziert werden können.

Ein wichtiges Element ist die automatische Be- und Entladung (siehe GM 8035/2015 Vorrichtung zur automatischen Bereitstellung von Paketen und Gebinden und GM 50043/2016 Flexible Be- und Entladevorrichtung für autonome multifunktionale elektrisch angetriebene urbane Mobilitäts-Plattformen)

Hardware-Konzept (Fahrzeug, Be- und Entladung)

Für die erste Generation an automatische betriebenen Fahrzeugen ist eine Nutzung im Platoon (siehe Wikipedia-Artikel zu Platooning) mit einem mit FahrerIn versehenen Leitfahrzeug vorgesehen. Für das Fahrzeugkonzept wurde auch eine Konstruktion mit Frontantrieb und tragendem Akkukasten und eine Niederflur-Step-In Variante skizziert (siehe auch Gebrauchsmusteranmeldung A 50968/2016 Lastfahrzeug mit tragendem Akkukasten und Frontentladevorrichtung zur effizienten Distribution). Ziel ist es ein geringe Höhe des Aufbaus für stadtteilangepasste leichte Fahrzeuge zu erzielen.

Akzeptanz

Es wurden mehrere Ansätze zur Erhebung der Akzeptanz durchgeführt. Mittels Fokusgruppen abgehalten durch tbwr und Experteninterviews wurden in einen mehrdimensionalen Betrachtungsansatz einige der aussichtsreichsten Anwendungsmöglichkeiten ausgewählt. Neben der Abfrage der Anwendungen und Befragung der Stakeholder wurden auch die Präferenzen für die Einführung automatisch fahrender Systeme erhoben. Die Fragen umfassen rechtliche, wirtschaftliche, raumplanerische und soziale Anforderungen. Es konnte eine große Erwartungshaltung identifiziert werden, bei allerdings geringer Beschäftigung mit Details der Umsetzung und den möglichen Anforderungen.

Folgende Fragen hatten die höchste Zustimmung (gereiht):
  1. Anpassung des Versicherungsrechts ist erforderlich.
  2. Unfalldatenspeicher mit Speicherung von Sensordaten ist vorzuschreiben.
  3. Vorschriften für Sensoren erforderlich.
  4. Regeln gegen sichtbehinderndes Abstellen der Logistikplattformen erforderlich.
  5. Aufbauer kann als Fahrzeuganbieter bei nichtdiskriminierendem Zugang zu Fahrautomaten auftreten
  6. Verhaltens-Vorschriften für Fahrautomaten (Verhalten ggü. Einsatzfahrzeugen, Notabstellen bei Gefährdungsrisiko) sind notwendig.
  7. Gleichverteilung des Schwerverkehrs über die Stadt ist nötig.
  8. Der Übergang vom assistierten zum autonomen Fahren muss vom Gesetzgeber geregelt werden.
Weitere hier nicht angeführte Fragen fanden Zustimmung, folgende Fragen fanden die größte Ablehnung (gereiht):
  1. BeruftskraftfahrerInnen brauchen in Zukunft weniger gut ausgebildet zu sein.
  2. Die Verteilung der Bevölkerung in der Stadt muß für den Erfolg der neuen Logistik verändert werden.
  3. Es braucht neue Kurzpark-Zonen für die autonomen Logistikplattformen.
  4. Die Länge der Platoons muss beschränkt werden.
  5. Die Verteilung der Senken und Quellen für Transporte erlaubt eine Minimierung der Wege zum Logistikzentrum.

Alle anderen Fragen hatten mehr Zustimmung als Ablehnung.

Evaluierung

Die Auswirkungen können in drei Kategorien eingeteilt werden:

  1. geringere lokale Emissionen durch Elektrifizierung Antriebsstrang
  2. effizientere Logistik durch Tourendienste (Milk-Run) und Optimierung der Routen
  3. indirekter Nutzen durch Reduktion und zeitliche Verschiebung des Lieferverkehrs in Tagesrandzeiten; dazu etwas spekulativ die Möglichkeit, dass rational agierende Fahrautomaten besonders in Platoons den Verkehr vergleichmäßigen und Stop'n Go reduzieren
Die Simulation des Status-Quo mit elektrischem Antrieb durch die TU-Graz hat ergeben, dass kostenloses Zwischenladen die Wirtschaftlichkeit des elektrischen Antriebes starkl befördert, so stark dass im Bereich Transporter diese Amortisationszeiten haben die gegen Null gehen. Die Evaluierung der Auswirkungen des Ansatzes ist noch in Arbeit. Ein Zurückkehren des Platoons zu abgestellten Fahrzeugen verkürzt nach der Simulation durch EUC (effiziente.st) zwar die Auslieferzeit, erhöht jedoch (wenn Kosten für Lader berücksichtigt werden) Kosten und Umweltbelastung im Vergleich zu fixen Tourenzügen. Für die CO2-Emission kann angenommen werden, dass diese um 2 kg pro LKW Auslieferung bei einer Nutzlast von ca. 7 t im städtischen Bereich reduziert werden kann.

Durch die wesentliche Reduktion der Transportkosten durch den Wegfall bzw. Reduktion der FahrerInnen sind Maßnahmen zur Bewirtschaftung oder Begrenzung der Verkehre nötig.

Roadmap

Die Roadmap für die Einführung automatisch/autonom fahrender Logistikplattformen wird gerade validiert. Dabei werden sowohl Anwendungen in Betracht gezogen, die eine kurzfristige Umsetzung ermöglichen, aber jene Anwendungen nicht ausgeschlossen werden, die erst in einem längeren Zeithorizont realistisch umsetzbar sind – wie zum Beispiel autonom fahrende Lösungen. Die zeitliche und örtliche Beschränkung des Betriebs wird eher als behindernd gesehen. Über die Nutzung auf Firmenarealen und mit freiwilliger Einschränkung auf das hochrangige Straßennetz in Städten sind aber genügend Optionen vorhanden, das automatische Fahren zu etablieren. Die Entwicklung hängt auch davon ab, wie sich die Kosten für die Fahrzeuge (inkl. Kosten für die Energiespeicherung) im Vergleich zu den Lohnkosten entwickeln.

Publikationen

G. Cebrat: Evolving Services with Autonomous Mobility of Goods - What services may develop in case of a transition to autonomous transport of goods in cities Herbstausgabe Revue Routes et Transports 2016 Herausgeber AQTr