基于智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)的工業(yè)園區(qū)物流車輛改造研究

摘 要：為了進(jìn)一步加快促進(jìn)工業(yè)園區(qū)中物流系統(tǒng)的發(fā)展，文章首先簡單介紹智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)基礎(chǔ)知識、應(yīng)用方向和功能優(yōu)勢。然后，簡析工業(yè)園區(qū)物流車輛的應(yīng)用現(xiàn)狀，并指出了其中存在的主要問題。最后，針對工業(yè)園區(qū)物流系統(tǒng)中的交通安全性不確定、運(yùn)輸效率不高、能源消耗不合理三大問題，結(jié)合智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)從輔助駕駛性能、交通管控與調(diào)度、能源應(yīng)用與管理三個(gè)方面提出了物流車輛的改造策略，以期為后期工業(yè)園區(qū)物流系統(tǒng)中車輛改造的運(yùn)用研究提供參考方向。

關(guān)鍵詞：智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù) 工業(yè)園區(qū) 物流車輛

1 前言

近年來，隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各個(gè)城市相繼興建大大小小的工業(yè)園區(qū)。物流運(yùn)輸系統(tǒng)作為工業(yè)園區(qū)工業(yè)發(fā)展的重要組成部分，一直在不斷地被設(shè)計(jì)改造和優(yōu)化。由于物流運(yùn)輸系統(tǒng)的主要構(gòu)成單元是物流車輛，所以工業(yè)園區(qū)物流車輛性能的好壞將直接影響工業(yè)園區(qū)物流運(yùn)輸系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)性能。雖然工業(yè)園區(qū)的物流車輛可以在集配中心運(yùn)營模式下協(xié)調(diào)工作，但普遍存在短板。大部分工業(yè)園區(qū)整體的物流運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)不夠高效，存在交通安全、道路擁堵、能源消耗等問題。為了加快工業(yè)園區(qū)物流運(yùn)輸系統(tǒng)的發(fā)展速度，各種車輛技術(shù)改造也在不斷地被研究。隨著新技術(shù)應(yīng)用快速地崛起，智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)的出現(xiàn)為工業(yè)園區(qū)內(nèi)物流運(yùn)輸系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)提供了一個(gè)新的研究視角。

通過《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)路線圖2.0發(fā)布》[1]可知，智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)不但涉及環(huán)境感知、智能決策、控制執(zhí)行、系統(tǒng)設(shè)計(jì)（電子電器架構(gòu)、人機(jī)交互、智能計(jì)算平臺等）四個(gè)大方向的車輛關(guān)鍵技術(shù)，還涉及以人、車輛、車輛周圍環(huán)境作為基礎(chǔ)的信息交互關(guān)鍵技術(shù)，諸如專用通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大數(shù)據(jù)云控基礎(chǔ)平臺技術(shù)、車路協(xié)同技術(shù)。同時(shí)，為了能夠促進(jìn)智能網(wǎng)聯(lián)汽車安全性的提高，還融入了人工智能（AI）、安全（信息安全、功能安全、預(yù)期功能安全）、高精度地圖和定位、測試評價(jià)、標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)等基礎(chǔ)支撐關(guān)鍵技術(shù)。

隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)不斷成熟和發(fā)展，利用智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)對車輛進(jìn)行改造的研究也越來越多，包括傳感技術(shù)、無線通信技術(shù)、自動(dòng)駕駛技術(shù)等。然而，利用智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)對物流車輛進(jìn)行改造的前沿研究方向卻主要體現(xiàn)在高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、車聯(lián)網(wǎng)、車路協(xié)同、無人駕駛這幾大技術(shù)的應(yīng)用上。在ADAS智能化技術(shù)應(yīng)用方向，可以利用先進(jìn)的傳感器和圖像識別等技術(shù)實(shí)現(xiàn)前向碰撞預(yù)警、自動(dòng)緊急制動(dòng)、車道偏離預(yù)警和輔助、盲區(qū)檢測和警示、自適應(yīng)巡航控制、疲勞駕駛監(jiān)測和提醒等高級駕駛輔助功能，從而提高物流車輛的安全性和駕駛效率，減少事故的發(fā)生和運(yùn)輸延誤。在車輛網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用方向，可以利用車輛定位和導(dǎo)航、車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)通信和云平臺、調(diào)度優(yōu)化和運(yùn)力共享、車輛管理和維護(hù)等技術(shù)實(shí)現(xiàn)車輛運(yùn)行監(jiān)控、信息共享、智能調(diào)度、管理維護(hù)等，從而提高物流運(yùn)輸?shù)男屎头?wù)質(zhì)量，降低成本和延誤風(fēng)險(xiǎn)，促進(jìn)貨物運(yùn)輸?shù)男畔⒒椭悄芑?，甚至為物流企業(yè)提供更精準(zhǔn)和實(shí)時(shí)的貨物跟蹤和定位服務(wù)，提升客戶滿意度和信任度。在車路協(xié)同技術(shù)應(yīng)用方向，可以利用路況信息獲取與傳輸、路線規(guī)劃與路徑優(yōu)化、車輛調(diào)度與協(xié)同控制、列隊(duì)跟馳等技術(shù)實(shí)現(xiàn)物流車輛的高效調(diào)度和路徑優(yōu)化，從而提高物流車輛在物流運(yùn)輸中的運(yùn)行效率。在無人駕駛技術(shù)應(yīng)用方向，可以利用自動(dòng)駕駛技術(shù)和優(yōu)化模型及算法等實(shí)現(xiàn)車輛無人最優(yōu)路徑配送，減少燃油消耗、提高物流配送效率。目前，雖然利用智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)進(jìn)行物流車輛改造的前沿研究方向有一些，但是結(jié)合工業(yè)園區(qū)物流車輛實(shí)際工況運(yùn)用智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)對車輛進(jìn)行的改造應(yīng)用研究還較少。

由于智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)在物流車輛改造應(yīng)用方向涵蓋了節(jié)能環(huán)保、安全保護(hù)、便捷出行等多個(gè)方面，所以借助智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)可以為工業(yè)園區(qū)物流系統(tǒng)管理提供更智能、高效、可持續(xù)的解決策略。下面結(jié)合工業(yè)園區(qū)物流車輛應(yīng)用現(xiàn)狀，提出物流車輛的改造策略，以期為后期工業(yè)園區(qū)物流系統(tǒng)中車輛改造研究提供參考方向。

2 工業(yè)園區(qū)物流車輛現(xiàn)狀簡析

不同的工業(yè)園區(qū)有不同的使用場景和特定的需求，物流車輛在不同的工業(yè)園區(qū)的使用場景因園區(qū)屬性和特點(diǎn)的不同而有所差異。物流車輛在工業(yè)園區(qū)的使用場景非常廣泛，涵蓋了貨物運(yùn)輸、倉儲操作、生產(chǎn)支持、廢物處理和設(shè)施維護(hù)等多個(gè)方面，不過總的來看其主要使用場景是貨物運(yùn)輸。

在工業(yè)園區(qū)的貨物運(yùn)輸場景中，物流車輛的工作模式主要有接收貨物→配載貨物→運(yùn)輸貨物→卸載貨物→交付貨物→回程/下一任務(wù)。物流車輛先在工業(yè)園區(qū)內(nèi)的指定位置（供應(yīng)商處或園區(qū)內(nèi)生產(chǎn)線、倉庫、配送中心等其他設(shè)施地點(diǎn)）接收貨物。然后，根據(jù)貨物的特性和目的地，進(jìn)行貨物的分類、分揀以及整理裝載操作。接著，按照預(yù)先安排的路線和計(jì)劃，將貨物從出發(fā)地點(diǎn)運(yùn)送到目的地。在抵達(dá)目的地后，進(jìn)行卸貨操作，并確保貨物安全交付給收貨方。如果有需要，物流車輛可能會執(zhí)行回程任務(wù)，將車輛空載返回至起始點(diǎn)或另一個(gè)目的地?；蛘?，根據(jù)安排將車輛調(diào)度到下一個(gè)任務(wù)地點(diǎn)，以繼續(xù)進(jìn)行貨物運(yùn)輸工作。在整個(gè)貨物運(yùn)輸過程中，物流車輛需要與其他相關(guān)方進(jìn)行協(xié)作，如供應(yīng)商、接收方、調(diào)度中心等，以確保貨物的順利運(yùn)輸和信息的實(shí)時(shí)流通。同時(shí)，物流車輛還需要遵循園區(qū)的交通法規(guī)和安全要求，確保運(yùn)輸過程的安全和合規(guī)性。

然而，隨著越來越多的物流車輛加入工業(yè)園區(qū)進(jìn)行貨物運(yùn)輸，很多物流車輛的部分結(jié)構(gòu)組成和應(yīng)用功能雖然隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展不斷地被優(yōu)化和完善，但是目前絕大多數(shù)工業(yè)園區(qū)物流車輛依然存在能源消耗不合理、交通安全性不確定、運(yùn)輸效率不夠高等問題。究其原因，從技術(shù)層面上看主要在于一些物流車輛在智能化和網(wǎng)聯(lián)化方面功能表現(xiàn)不佳，使得物流車輛的整體性能存在很大的改進(jìn)空間。

3 智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)在工業(yè)園物流車輛上的改造研究

由于智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)在汽車智能化和網(wǎng)聯(lián)化應(yīng)用改造方面的功能優(yōu)勢明顯，可以借助智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)分別對工業(yè)園區(qū)物流車輛在輔助駕駛性能、交通管控和調(diào)度、能源應(yīng)用與管理三個(gè)方面對工業(yè)園區(qū)物流車輛進(jìn)行改造以增強(qiáng)交通安全性、提高運(yùn)輸效率、降低能源消耗，具體思路如下。

在輔助駕駛性能方面，可以利用智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的環(huán)境感知、智能決策、控制執(zhí)行等技術(shù)對物流車輛在環(huán)境感知、行駛決策、控制執(zhí)行三方面進(jìn)行智能化升級改造，實(shí)現(xiàn)物流車輛全方位實(shí)時(shí)感知和識別道路情況、車輛周圍環(huán)境以及駕駛員的行為，并提供警示、輔助和控制等功能，以提高物流車輛的駕駛安全性和駕駛效率。在物流車輛環(huán)境感知智能化升級改造上，可以利用環(huán)境感知技術(shù)通過升級傳感器系統(tǒng)來增強(qiáng)環(huán)境感知能力。升級傳感器系統(tǒng)可以引入先進(jìn)的攝像頭（前視、后視、360環(huán)視）、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等環(huán)境感知設(shè)備，加強(qiáng)物流車輛全方位、高清晰度的環(huán)境感知能力，實(shí)現(xiàn)車輛檢測、全影像監(jiān)測、盲區(qū)監(jiān)測等先進(jìn)駕駛輔助功能，進(jìn)而幫助實(shí)現(xiàn)車距監(jiān)測、碰撞預(yù)警、穿行提示等預(yù)警類輔助駕駛功能。在物流車輛行駛決策智能化升級改造上，一方面可以通過加強(qiáng)人機(jī)交互系統(tǒng)設(shè)計(jì)增強(qiáng)提醒和警示功能，另一方面也可以升級高精度定位與導(dǎo)航系統(tǒng)并結(jié)合傳感器融合、路徑規(guī)劃、行為決策等自動(dòng)駕駛功能核心算法增強(qiáng)自動(dòng)行駛決策能力。加強(qiáng)人機(jī)交互可以利用人工智能技術(shù)中的圖像識別和自然語音處理技術(shù)加強(qiáng)對駕駛員的臉、眼、手等特征行為的智能監(jiān)測，增加預(yù)警系統(tǒng)的探測和識別功能，實(shí)現(xiàn)駕駛員疲勞監(jiān)測提醒、駕駛?cè)俗⒁饬ΡO(jiān)測提醒、駕駛?cè)瞬涣寂e動(dòng)監(jiān)測提醒等預(yù)警類輔助駕駛功能。升級高精度定位與導(dǎo)航系統(tǒng)可以通過引入組合導(dǎo)航以及定位定向天線等設(shè)備利用高精度地圖與定位技術(shù)對物流車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位。增強(qiáng)自動(dòng)行駛決策能力可以通過引入高算力計(jì)算機(jī)設(shè)備開發(fā)算法和軟件技術(shù)，先對不同感知設(shè)備信息進(jìn)行融合處理，提高車輛環(huán)境感知系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和魯棒，然后借助柵格法、拓?fù)浞?、可視圖法等算法進(jìn)行全局路徑規(guī)劃或借助遺傳算法、蟻群算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等進(jìn)行局部路徑規(guī)劃，最終根據(jù)不同的運(yùn)輸目的或目標(biāo)優(yōu)化算法通過預(yù)測模塊、行為規(guī)劃和動(dòng)作規(guī)劃為車輛自動(dòng)駕駛行為決策提供指引，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛輔助功能，減輕駕駛者駕駛壓力，提升駕駛安全性。在物流車輛控制執(zhí)行智能化升級改造上，可以通過加強(qiáng)底盤線控來增強(qiáng)控制執(zhí)行能力。加強(qiáng)底盤線控可以利用線控底盤技術(shù)對物流車輛的底盤控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，利用電信號對車輛的驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)向、制動(dòng)進(jìn)行輔助控制，提升物流車輛縱向、橫向、垂向運(yùn)動(dòng)精確平穩(wěn)控制能力，便于實(shí)現(xiàn)緊急制動(dòng)輔助、緊急轉(zhuǎn)向輔助、交通擁堵輔助等控制類輔助駕駛功能，使車輛能夠更加有效安全行駛。

在交通管控和調(diào)度方面，可以在對物流車輛進(jìn)行輔助駕駛性能提升的基礎(chǔ)上加強(qiáng)園區(qū)內(nèi)的交通道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，利用智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)中的專用通信與網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)云控基礎(chǔ)平臺、車路協(xié)同等技術(shù)對物流車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測與調(diào)控，實(shí)現(xiàn)智能管理和動(dòng)態(tài)調(diào)度，從而優(yōu)化出行方式和路徑，提高出行效率。利用智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)中專用通信與網(wǎng)絡(luò)中的5G通信技術(shù)與車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以及車路協(xié)同技術(shù)可以將整個(gè)園區(qū)內(nèi)的交通信號設(shè)備、攝像頭、車輛信息和物流管理系統(tǒng)連接起來形成一個(gè)大型交通信息網(wǎng)絡(luò)。在這個(gè)大型網(wǎng)絡(luò)中，車輛的狀態(tài)、燃油消耗、速度、行駛里程、位置等信息和貨物狀態(tài)信息以及路況信息都可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控。監(jiān)控到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以反饋到物流調(diào)度中心，通過物流調(diào)度中心的統(tǒng)一協(xié)調(diào)與指揮，物流車輛可以被動(dòng)態(tài)調(diào)度與協(xié)同控制。當(dāng)持有貨物的車輛發(fā)生故障、交通堵塞、路況變化時(shí)，物流調(diào)度中心可以快速調(diào)度其他車輛進(jìn)行代替、重組行駛路徑或指定臨時(shí)的路線規(guī)劃。監(jiān)控到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)也可通過云平臺實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互和存儲，從而為后續(xù)的路線規(guī)劃與路徑優(yōu)化或作業(yè)調(diào)度等提供數(shù)據(jù)分析和決策支持。在大數(shù)據(jù)支持下，根據(jù)不同的運(yùn)輸目的或目標(biāo)，在園區(qū)內(nèi)結(jié)合實(shí)時(shí)交通情況利用優(yōu)化算法通過不斷調(diào)整和更新車輛行駛路徑或開發(fā)車輛作業(yè)調(diào)度算法優(yōu)化車輛調(diào)度方案，從而實(shí)現(xiàn)物流車輛的智能管控和調(diào)度，提高運(yùn)輸效率。

在能源應(yīng)用與管理方面，可以通過引入或設(shè)計(jì)開發(fā)基于智能網(wǎng)聯(lián)汽車的能耗管理系統(tǒng)和采用基于智能網(wǎng)聯(lián)汽車的節(jié)能優(yōu)化策略來節(jié)省能源功耗。引入或設(shè)計(jì)開發(fā)基于智能網(wǎng)聯(lián)汽車的能耗管理系統(tǒng)（如江鈴汽車股份有限公司研發(fā)的整車低壓能耗管理系統(tǒng)[2]），可以通過車輛蓄電池電量健康狀態(tài)監(jiān)測、負(fù)載用電使用管理、運(yùn)行狀態(tài)模式管理、發(fā)電機(jī)智能發(fā)電和智能網(wǎng)關(guān)智能配電與補(bǔ)電等多種方式，實(shí)現(xiàn)降低或避免整車虧電風(fēng)險(xiǎn)、提升電池使用壽命和自身能源使用效率、提高燃油經(jīng)濟(jì)性等多種功能，從而綜合有效管控整車能源損耗。采用基于智能網(wǎng)聯(lián)汽車的節(jié)能優(yōu)化策略，可以通過經(jīng)濟(jì)駕駛算法、多車協(xié)同控制、交叉口車路協(xié)同控制或車云協(xié)同節(jié)能系統(tǒng)開發(fā)等多種方式，實(shí)現(xiàn)車輛動(dòng)力性能優(yōu)化、協(xié)同巡航和協(xié)同制動(dòng)、信號機(jī)智能控制或云端實(shí)時(shí)監(jiān)控與控制等多種功能，促進(jìn)節(jié)能減排[3]。

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