我國智能化碼頭已具相當(dāng)規(guī)模，即使是信息化技術(shù)極其發(fā)達的美國港口，也只能望其項背。在港口全面智能化升級中，無人集卡是其中重要一環(huán)，作為自動駕駛初級形式，首個應(yīng)用場景，正在加速落地中，在此，結(jié)合我國港口的情況，對其落地的成因，發(fā)展的趨勢，未來的狀況進行分析，不妥之處，敬請指正。

       一、智慧港口，無人集卡打頭陣

       我國已建成世界級港口群，港口規(guī)模穩(wěn)居世界第一，吞吐量逐年上升，有資料表明，2020年我國港口集裝箱吞吐量已經(jīng)達到2.5億標(biāo)箱。我國港航業(yè)積極擁抱創(chuàng)新，勇于求變，天津港c段智能化集裝箱碼頭多項全球首創(chuàng)的核心技術(shù)為世界港口建設(shè)貢獻了“中國方案”，凸顯了“中國智慧”。

　　港口集裝箱的裝卸過程通常涉及三個作業(yè)環(huán)節(jié)：貨物通過岸橋設(shè)備，在碼頭面進行裝卸船；貨物通過水平運輸設(shè)備，在碼頭面和堆場之間運輸；貨物通過場橋設(shè)備，在堆場進行裝卸箱。對于碼頭運營商而言，最大的痛點來自水平運輸，主要是人力成本過高和人力資源供不應(yīng)求帶來的壓力。集裝箱卡車在港口承擔(dān)主要的水平運輸任務(wù)，截止到2019年，在我國100萬TEU吞吐量以上的集裝箱碼頭，共配置了6,000-8,000 輛內(nèi)集卡，擁有約15,000-20,000名集卡司機，然而集卡行業(yè)招工門檻高，用人成本高，作業(yè)環(huán)境惡劣，很多港口運輸司機面臨著老齡化問題，同時又很難補充年輕力量。從全球看，現(xiàn)有近2000個集裝箱港口都面臨效率提升，人力成本增加的現(xiàn)實問題。無人集卡，顧名思義即無人駕駛的集裝箱卡車，無人集卡替代有人集卡，不僅必要，而且重要。無人集卡依托感知、定位、決策、規(guī)劃等關(guān)鍵技術(shù)支撐作業(yè)，可實現(xiàn)24小時運營，效率較高，為招工難等問題的緩解提供可能性。因此，在港口全面智能化升級中，無人集卡是其中重要一環(huán)，也是第一步。另外，港口由于作業(yè)繁忙，垂直運輸+水平運輸同時進行，港內(nèi)各種大型設(shè)備數(shù)量眾多、交叉作業(yè)，因此集卡在港區(qū)行駛面臨的盲區(qū)多、風(fēng)險高。集卡司機不得不多班倒，疲于高強高壓滿負荷工作，容易發(fā)生疲勞駕駛，這又大大增加了發(fā)生事故的概率，造成安全事故隱患多，這都為無人集卡的運行增強了內(nèi)驅(qū)力。其實，在港口的無人化方面，落地方案有三種：智能移動運輸平板車、 無人跨運車ASC，集卡。我們都知道，港用AGV是最早用于港口自動化水平運輸?shù)脑O(shè)備，剛開始由內(nèi)燃機驅(qū)動，后采用柴油發(fā)電機電力驅(qū)動，以磁釘導(dǎo)航技術(shù)為主，需鋪設(shè)磁軌配合運行，路線固定、不靈活。今天的智能移動平板車，是AGV升級版，是搭載了更多傳感器及人工智能技術(shù)的AGV，與傳統(tǒng)AGV最大區(qū)別在于“自主性”，能自主完成感知、預(yù)測、重建等業(yè)務(wù)，有IGV、ART、AIGT、IMV等多種不同叫法。智能平板運輸車自身結(jié)構(gòu)性能相比集卡更為小巧靈活，但是成本較高，一臺車要300萬-500萬元，而無人集卡通用性比較強，可實現(xiàn)量產(chǎn)，成本在100萬元以內(nèi)，隨著傳感器和線控底盤等硬件的成本下降，還有進一步降本空間。相較智能平板車，集卡的駕駛艙較高，在駕駛艙上布置傳感器可以站得高看得遠，車輛整體的感知能力會更強。無人集卡不管是新建碼頭還是老舊碼頭都能很快投入使用，綜合來看，無人集卡無疑是國內(nèi)港口水平運輸無人化升級的主要方向。至于無人跨運車，普遍應(yīng)用于歐美的集裝箱碼頭，國內(nèi)碼頭場地有限，不適宜運用無人跨運車。

　　我國集裝箱港口所處的智能化初級階段，使其具備一定的信息化基礎(chǔ)條件和比較成熟的生產(chǎn)運營，為無人集卡落地探索準(zhǔn)備了基礎(chǔ)。港口無人集卡落地的途徑有兩條：一種是全面購買無人集卡及相關(guān)軟件；一種是改造，維持現(xiàn)有設(shè)施設(shè)備，通過技術(shù)改造現(xiàn)系統(tǒng)進行升級，后者和前者相比，具有明顯的成本優(yōu)勢，還可在生產(chǎn)作業(yè)同時進行改裝，實現(xiàn)無縫對接，減少對碼頭現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的影響。港口設(shè)備廠商提供車體，無人駕駛企業(yè)提供自動駕駛一體化系統(tǒng)。無人集卡，以原主機廠研發(fā)的集裝箱卡車線控底盤為基礎(chǔ)，加裝激光雷達、攝像頭、毫米波雷達、超聲波雷達等傳感器，以及GNSS、IMU、輪速、視覺定位、激光定位等定位模塊，采用智能決策規(guī)劃和控制對位系統(tǒng)，確保無人集卡可以自主感知、決策、執(zhí)行，從而實現(xiàn)無人化行駛和運輸。要注意的是，在無人集卡的落地過程中，不是說采用的技術(shù)一定有多頂端，但綜合運用技術(shù)和其他方法取得了較好的實效才是正途。隨著技術(shù)的進步，無人集卡的成本也在逐步下降，采用激光雷達和視覺等傳感器融合技術(shù)不僅實現(xiàn)高精定位，還可低成本落地。港口無人集卡賽道，我國處于領(lǐng)先地位，國外港口的無人駕駛技術(shù)目前主要還停留在AGV階段，與國內(nèi)相比有技術(shù)代差。

        二、無人駕駛，商業(yè)落地在港口

        無人駕駛承載著人們長久以來對未來世界的經(jīng)典幻想，無人駕駛汽車想要實現(xiàn)完全開放的道路運營，還有眾多需要解決的問題，需要大量的時間和資本投入，目前的行業(yè)狀況距離無人駕駛汽車全面量產(chǎn)預(yù)計還有較長一段距離。

　　隨著技術(shù)逐步成熟，如何充分發(fā)揮企業(yè)優(yōu)勢，將現(xiàn)有產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為商業(yè)訂單是企業(yè)要考慮的關(guān)鍵。無人駕駛領(lǐng)域，企業(yè)早期是拼技術(shù)，現(xiàn)在是拼收入，營收無疑是橫亙在所有自動駕駛企業(yè)前面的一道坎，企業(yè)朝著更加務(wù)實的方向走，要學(xué)會自我造血，提升業(yè)務(wù)能力。相比較而言，特定場景的無人駕駛產(chǎn)業(yè)對技術(shù)要求相對較低、符合政策法規(guī)的自由度更大，實現(xiàn)落地運營更加容易。因此，許多無人駕駛車企和科技公司從特定領(lǐng)域、特定范圍、特定路線的無人駕駛需求入手，推動整個行業(yè)前行。無人駕駛技術(shù)在港口內(nèi)部應(yīng)用有著得天獨厚的條件：港口內(nèi)部屬于半封閉區(qū)域，道路交通狀況較為單一，參與水平運輸?shù)募ㄜ囕v時速一般不超過30 km/h。在港口內(nèi)部使用無人駕駛集卡，對無人駕駛系統(tǒng)中環(huán)境感知、決策規(guī)劃、車輛控制等模塊的實現(xiàn)難度和計算要求都有所降低。因此，在港口內(nèi)部更易實現(xiàn)無人駕駛集卡的規(guī)模化應(yīng)用。港口，這個典型的“封閉場景+低速運營+標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)”領(lǐng)域，便成為了最早實現(xiàn)無人駕駛商業(yè)化落地的賽道之一。相比港區(qū)外的高速公路重卡運輸，港口碼頭作業(yè)區(qū)具有相對封閉、可控的特點，成為自動駕駛落地的首個應(yīng)用場景。港口屬于高度標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)流程，高度標(biāo)準(zhǔn)化即意味著特別適合進行無人化應(yīng)用。自動駕駛這類技術(shù)需逐漸投入到實際應(yīng)用，對傳統(tǒng)領(lǐng)域進行智慧化改造。在智慧港口升級大趨勢下，無人集卡正在成為自動駕駛的新戰(zhàn)場，港口集卡就是自動駕駛商業(yè)落地的第一場景，技術(shù)也得到了市場的驗證。其實，無人駕駛在港口落地，不僅是集卡，還有無人駕駛起重機、無人跨運車等設(shè)備的落地，它們共同實現(xiàn)港口由勞動密集型產(chǎn)業(yè)向智能化、無人化的升級轉(zhuǎn)型。無人駕駛給港口帶來的價值明顯：降本、增效、安全，目前在國內(nèi)批量化落地的多個訂單也已經(jīng)證明其商業(yè)模式跑得通。另一個原因是，目前港口無人集卡的應(yīng)用有一定市場，國內(nèi)港口內(nèi)集卡保有量總計超過2.5萬輛，無人駕駛的滲透率在2%左右。預(yù)計到2025年，中國港口內(nèi)集卡L4級無人駕駛滲透率將超過25%，應(yīng)用規(guī)模將達到6000-7000輛。港口無人駕駛集卡的特點是封閉場景+低速行駛，相關(guān)技術(shù)的市場規(guī)模大、落地速度快、復(fù)制能力強，是一個關(guān)注度很高的新賽道，吸引大量的自動駕駛科技公司加入。對于研發(fā)L4級別的自動駕駛公司來說，無人集卡是小菜一碟。如元戎啟行這種主做L4級無人出租車的公司，也在將自動駕駛技術(shù)“下放”到港口領(lǐng)域，推出了無人集卡。近年來國內(nèi)涌現(xiàn)出了包括西井科技、主線科技、斯年智駕等港口無人集卡公司，三一重工、經(jīng)緯恒潤等汽車產(chǎn)業(yè)公司也在積極布局。也就是說，港口無人集卡解決方案的提供者，包括自動駕駛科技公司、傳統(tǒng)工程機械公司、傳統(tǒng)汽車制造公司等等。比亞迪的無駕駛室無人駕駛集卡也已下線，用于深圳媽灣智慧港，因此，港口無人駕駛集卡正處于產(chǎn)業(yè)上升期。

　　同時要認(rèn)識到，港口人、車、物交織的復(fù)雜環(huán)境下，對于無人駕駛集卡的分辨識別能力要求更高，可容忍誤差更小，無人駕駛集卡上配備了激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達、高清攝像頭、衛(wèi)星定位模塊等先進技術(shù)，特別是超聲波雷達可以檢測到所有物體。港口高濕度、高鹽度、溫差大等環(huán)境，對港口無人駕駛集卡的相關(guān)金屬零部件、汽車電子系統(tǒng)、線纜及焊接點等都有較強的腐蝕性，采用耐腐蝕材料及密封性好的系統(tǒng)，對于保證無人集卡的安全可靠長時間運行至關(guān)重要。對于自動駕駛企業(yè)來說，無人集卡在港口的落地，是不斷訓(xùn)練算法、積累數(shù)據(jù)、打磨產(chǎn)品，也是形成自我輸血的重要步驟。其發(fā)展路徑可以這樣規(guī)劃：深耕“封閉場景”的港口無人駕駛——拓展至港口周邊“半開放場景”的短途無人集卡運輸——進軍“開放場景”下的干線物流市場，這是一種漸進式的發(fā)展策略，既不冒進，也不會踏步不前。在自動駕駛領(lǐng)域商業(yè)化落地方面，港口無人駕駛集卡可謂是最先得到應(yīng)用的領(lǐng)域，近年，隨著無人駕駛集卡在港口的商業(yè)化落地，自動駕駛公司在軟件的迭代算法能力、硬件的工程化能力上都有了很深的積累，并且部分企業(yè)在無人集卡上實行了盈利。相對于港口智能小車，港口無人集卡由于底盤相同、場景類似、軟硬件方案一致、產(chǎn)品化和工程化技術(shù)類同，眾多封閉場景的無人駕駛賽道當(dāng)中，最終能成功突圍成長到干線物流場景的，肯定是無人集卡。

　　港口賽道是最有潛質(zhì)的，無人集卡可以較容易地走向半開放、開放場景，未來整個市場容量巨大。2020-2023這三年，其實是港口無人駕駛技術(shù)從不能用到能用的發(fā)展階段，2023年后，港口無人駕駛將從能用向好用邁進。

      三、5G加持，挑戰(zhàn)很多須努力

       港口很多作業(yè)場景對網(wǎng)絡(luò)要求是比較嚴(yán)苛的，以往港口自動化主要采用的是4G、光纖和WiFi等通信方式，存在建設(shè)和運維成本高、穩(wěn)定性和可靠性差等問題，無法解決港口的核心痛點，無人集卡的遠程控制就是其中之一。

　　5G技術(shù)與港口的核心需求十分切合，港口無人集卡是5G重要的應(yīng)用場景之一，港口高危險環(huán)境下作業(yè)的無人集卡,對帶寬、時延、可靠性要求較高，5G的大帶寬、低時延、高可靠和廣連接特性，同時結(jié)合高精度定位與車路協(xié)同等技術(shù)實現(xiàn)集卡無人駕駛以及實時路況回傳，對集卡的位置、姿態(tài)、電量、載重等數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，并實時查看車輛的感知與規(guī)劃信息。5G技術(shù)為港口提供高清監(jiān)控高精度定位、智能網(wǎng)聯(lián)駕駛等場景化應(yīng)用的整體解決方案，對集卡實現(xiàn)遠程控制，結(jié)合邊緣計算+AI能力以及高精度定位等技術(shù)，幫助港口設(shè)備和生產(chǎn)系統(tǒng)同步協(xié)調(diào)。5G為港口集卡無人駕駛應(yīng)用提供更好的網(wǎng)絡(luò)支持，國內(nèi)港口無人駕駛集卡基本都采用了基于5G網(wǎng)絡(luò)及V2X技術(shù)，使車端、路端的協(xié)同感知能力不斷加強，實現(xiàn)了無人駕駛集卡與港區(qū)自動化生產(chǎn)設(shè)備、系統(tǒng)的互聯(lián)互通。從技術(shù)角度來說，應(yīng)用最廣的無人集卡在港口的落地依然面臨著不少挑戰(zhàn)：比如厘米級的精準(zhǔn)停位要求、大型設(shè)備的識別與交互，更重要的一點是，穩(wěn)定性和可靠性，碼頭是不允許“試錯”的，一旦發(fā)生故障，很有可能導(dǎo)致整個碼頭生產(chǎn)癱瘓。北斗與5G在碼頭無人集卡上的賦能，使這些痛點得到部分解決。北斗系統(tǒng)具有更加準(zhǔn)確的定位精度和更加安全的操作環(huán)境，對于我國港口無人集卡的應(yīng)用升級有極大的促進作用。無人集卡所裝備的北斗導(dǎo)航定位設(shè)備，利用地基增強系統(tǒng)，通過5G移動通信網(wǎng)絡(luò)，接受北斗網(wǎng)絡(luò)RTK信號，從而實現(xiàn)厘米級的高精度定位；無人集卡上更配備北斗雙天線，利用雙天線的各自位置以及方向關(guān)系，可以準(zhǔn)確的估計出無人集卡的航向角，在定位的基礎(chǔ)上又增加了定向的功能。推動包括5G高中低頻立體組網(wǎng)、無人集卡開放場景混合運行、北斗高精定位與多傳感融合、基于5G的港機遠控改造等關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)性提升，實現(xiàn)智慧港口商業(yè)化運營。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和5G通訊技術(shù)，使高精度的導(dǎo)航和更加快捷的通訊方式成為可能，給集裝箱和集卡安裝北斗終端，利用北斗系統(tǒng)精準(zhǔn)地完成集裝箱裝卸及集卡行駛工作。武漢花山港運營的5G智能無人集卡使用北斗系統(tǒng)來獲取港口的高精度時空信息，通過5G網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，賦以集卡更加智慧的“大腦”，使集卡能夠感知200米以內(nèi)的各類物體，停車定位精度控制在5厘米的范圍內(nèi)。不僅北斗系統(tǒng)，云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能控制等新一代信息技術(shù)與港口各領(lǐng)域深度融合，將持續(xù)推動無人集卡在智慧港口的應(yīng)用。但是，無人集卡的落地應(yīng)用也面臨著挑戰(zhàn)：面向港口的無人集卡需要放在港口智慧化升級的整體趨勢中來布局，要真正為客戶創(chuàng)造價值；只有單車能力的無人集卡并不能滿足碼頭的實際需求，需要的是從上層調(diào)度和中臺系統(tǒng)來實現(xiàn)車隊級別的無人集裝箱運輸服務(wù)；只有將港口碼頭的現(xiàn)實場景中多套用戶設(shè)備與無人系統(tǒng)之間的聯(lián)合打通，才能最終實現(xiàn)一個真正的無人智能碼頭。無人化在港口落地，不僅是集卡，還有無人駕駛起重機、無人智能小車等設(shè)備的落地，它們共同實現(xiàn)港口由勞動密集型產(chǎn)業(yè)向智能化、無人化的升級轉(zhuǎn)型。無人集卡，要對接現(xiàn)有港機系統(tǒng)，在原有生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)間架起一個橋梁，將兩個系統(tǒng)很好的銜接起來，進而提升整體的作業(yè)效率。

　　另外，純電動無人集卡還可顯著降低碼頭水平運輸設(shè)備的燃油成本，經(jīng)濟效益顯著，并能實現(xiàn)車輛尾氣零排放，符合國家提出的綠色港口建設(shè)方向。結(jié)語：其實，港口無人集卡賽道自身市場容量有限，今后2-3年就要往半開放場景拓展，否則容易觸及天花板，港口是最好的訓(xùn)練場，但并非最終歸宿，無人集卡的星辰大海肯定還是開放場景下那萬億級的市場，這是打造新的增長曲線的企業(yè)發(fā)展壯大必然要考慮的問題，無人駕駛企業(yè)的發(fā)展始于港口，但不會終于港口。