我国智能化码头已具相当规模,即使是信息化技术极其发达的美国港口,也只能望其项背。在港口全面智能化升级中,无人集卡是其中重要一环,作为自动驾驶初级形式,首个应用场景,正在加速落地中,在此,结合我国港口的情况,对其落地的成因,发展的趋势,未来的状况进行分析,不妥之处,敬请指正。
一、智慧港口,无人集卡打头阵
我国已建成世界级港口群,港口规模稳居世界第一,吞吐量逐年上升,有资料表明,2020年我国港口集装箱吞吐量已经达到2.5亿标箱。我国港航业积极拥抱创新,勇于求变,天津港c段智能化集装箱码头多项全球首创的核心技术为世界港口建设贡献了“中国方案”,凸显了“中国智慧”。
港口集装箱的装卸过程通常涉及三个作业环节:货物通过岸桥设备,在码头面进行装卸船;货物通过水平运输设备,在码头面和堆场之间运输;货物通过场桥设备,在堆场进行装卸箱。对于码头运营商而言,最大的痛点来自水平运输,主要是人力成本过高和人力资源供不应求带来的压力。集装箱卡车在港口承担主要的水平运输任务,截止到2019年,在我国100万TEU吞吐量以上的集装箱码头,共配置了6,000-8,000 辆内集卡,拥有约15,000-20,000名集卡司机,然而集卡行业招工门槛高,用人成本高,作业环境恶劣,很多港口运输司机面临着老龄化问题,同时又很难补充年轻力量。从全球看,现有近2000个集装箱港口都面临效率提升,人力成本增加的现实问题。无人集卡,顾名思义即无人驾驶的集装箱卡车,无人集卡替代有人集卡,不仅必要,而且重要。无人集卡依托感知、定位、决策、规划等关键技术支撑作业,可实现24小时运营,效率较高,为招工难等问题的缓解提供可能性。因此,在港口全面智能化升级中,无人集卡是其中重要一环,也是第一步。另外,港口由于作业繁忙,垂直运输+水平运输同时进行,港内各种大型设备数量众多、交叉作业,因此集卡在港区行驶面临的盲区多、风险高。集卡司机不得不多班倒,疲于高强高压满负荷工作,容易发生疲劳驾驶,这又大大增加了发生事故的概率,造成安全事故隐患多,这都为无人集卡的运行增强了内驱力。其实,在港口的无人化方面,落地方案有三种:智能移动运输平板车、 无人跨运车ASC,集卡。我们都知道,港用AGV是最早用于港口自动化水平运输的设备,刚开始由内燃机驱动,后采用柴油发电机电力驱动,以磁钉导航技术为主,需铺设磁轨配合运行,路线固定、不灵活。今天的智能移动平板车,是AGV升级版,是搭载了更多传感器及人工智能技术的AGV,与传统AGV最大区别在于“自主性”,能自主完成感知、预测、重建等业务,有IGV、ART、AIGT、IMV等多种不同叫法。智能平板运输车自身结构性能相比集卡更为小巧灵活,但是成本较高,一台车要300万-500万元,而无人集卡通用性比较强,可实现量产,成本在100万元以内,随着传感器和线控底盘等硬件的成本下降,还有进一步降本空间。相较智能平板车,集卡的驾驶舱较高,在驾驶舱上布置传感器可以站得高看得远,车辆整体的感知能力会更强。无人集卡不管是新建码头还是老旧码头都能很快投入使用,综合来看,无人集卡无疑是国内港口水平运输无人化升级的主要方向。至于无人跨运车,普遍应用于欧美的集装箱码头,国内码头场地有限,不适宜运用无人跨运车。
我国集装箱港口所处的智能化初级阶段,使其具备一定的信息化基础条件和比较成熟的生产运营,为无人集卡落地探索准备了基础。港口无人集卡落地的途径有两条:一种是全面购买无人集卡及相关软件;一种是改造,维持现有设施设备,通过技术改造现系统进行升级,后者和前者相比,具有明显的成本优势,还可在生产作业同时进行改装,实现无缝对接,减少对码头现有基础设施的影响。港口设备厂商提供车体,无人驾驶企业提供自动驾驶一体化系统。无人集卡,以原主机厂研发的集装箱卡车线控底盘为基础,加装激光雷达、摄像头、毫米波雷达、超声波雷达等传感器,以及GNSS、IMU、轮速、视觉定位、激光定位等定位模块,采用智能决策规划和控制对位系统,确保无人集卡可以自主感知、决策、执行,从而实现无人化行驶和运输。要注意的是,在无人集卡的落地过程中,不是说采用的技术一定有多顶端,但综合运用技术和其他方法取得了较好的实效才是正途。随着技术的进步,无人集卡的成本也在逐步下降,采用激光雷达和视觉等传感器融合技术不仅实现高精定位,还可低成本落地。港口无人集卡赛道,我国处于领先地位,国外港口的无人驾驶技术目前主要还停留在AGV阶段,与国内相比有技术代差。
二、无人驾驶,商业落地在港口
无人驾驶承载着人们长久以来对未来世界的经典幻想,无人驾驶汽车想要实现完全开放的道路运营,还有众多需要解决的问题,需要大量的时间和资本投入,目前的行业状况距离无人驾驶汽车全面量产预计还有较长一段距离。