BPW/Fraunhofer LBT: Wie kann der Zustand von Trailern automatisierter Lkw überwacht werden?

Wenn es im autonomen Gespann künftig keinen Fahrer mehr geben sollte, der vor Fahrtantritt den Zustand des Lkw und Trailers überprüft, was dann?

Wie könnte ein technisch einwandfreier Zustand der Komponenten, die für die Verkehrssicherheit und fahrdynamische Stabilität verantwortlich sind, gewährleistet werden? Auch die Fahreigenschaften des Gespanns müssten in Zukunft automatisiert erfasst und durch den Autopiloten berücksichtigt werden.

Eine Lösung dafür soll im Forschungsprojekt IdenT (Identifikation dynamik- und sicherheitsrelevanter Trailerzustände für automatisiert fahrende Lastkraftwagen) ermittelt werden, das unter Federführung der BPW Bergische Achsen KG steht.

Gemeinsam mit Forschenden aus dem Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF kam man zu dem Schluss, dass ein sogenannter Edge Device auf dem Trailer die Antwort liefern könnte: Mithilfe eines ganzen Sensornetzwerks sollen verschiedene Messgrößen wie Beschleunigungen, Drücke, oder Kamerabilder erfasst werden.

Online-Zwilling

Ein digitaler Online-Zwilling auf dem Rechner soll zugleich die Daten in Echtzeit in einem Fahrdynamikmodell des Trailers verarbeiten. Zudem würden besondere Fahrsituationen, die eine umfangreichere Analyse benötigen, erkannt und automatisch an einen Cloud-basierten Offline-Zwilling übergeben werden.

Offline-Zwilling

Für den Offline-Zwilling haben Forschende des LBF Mehrkörpersimulation (MKS)-Modelle entwickelt und implementiert. Das Ziel klingt komplex: Gelingen soll die „numerische Simulation betriebsfestigkeitsrelevanter Fahrsequenzen“, die während der Fahrt vom Online-Zwilling auf Basis spezifischer Messsignale identifiziert werden.

Der Online-Zwilling misst und identifiziert also Zeitreihen und Parameter, sendet sie auf ein Cloud-System, auf dem der gesamte Prozess des Offline-Zwillings getriggert wird.

Verschiedene Funktionen wurden von den Projektpartnern entwickelt und zusammen in eine Prozesskette integriert. Kernstück des Ganzen: ein detailliertes MKS-Modell des Lkw-Trailers. Dieses werde für die Simulation jedes Abschnittes automatisiert an den jeweiligen aktuell ermittelten Zustand des realen Fahrzeugs angepasst.

Messung von Kräften am King Pin

Nach jeder Simulation berechnen dann zusätzliche Funktionen die Prognose des Betriebsfestigkeitszustandes ausgewählter Komponenten, heißt es.

Vor allem die Kopplungskräfte am King Pin seien wesentlich für die Validierung des digitalen Zwillings. Die Modelle würden mit diesen Messdaten abgeglichen werden, um künftig diese Schnittkräfte durch Modelle zuverlässig bestimmen zu können.

Im Rahmen des Forschungsprojet wurde den Forschenden zufolge eine Messplattform aufgebaut, die die angreifenden Kräfte und Momente am King Pin im Fahrbetrieb erfasst und aus Kraftmesszellen besteht.

Mit dem Messaufbau könnten beispielsweise Belastungsdaten ermittelt oder genaue Daten zur Abstimmung der Bremssysteme des Trailers erfasst werden.