上海洋山港，世界上最繁忙的碼頭。

每天有接近 4.5 萬個(gè)集裝箱在這里流轉(zhuǎn)。2015 年，這個(gè)港區(qū)平均每天要迎送超過 12 艘遠(yuǎn)洋貨輪。

有人做過這樣一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)：每年經(jīng)過洋山港區(qū)的集裝箱首尾相連，可以繞地球兩圈半。

在 CCTV 專題片《啟航看中國——洋山港》中，有這樣一段描述：

「從空中俯瞰，可以看到全球綜合自動化程度最高的碼頭口空無一人，橋吊在自動抓取貨物，無人駕駛的引導(dǎo)運(yùn)輸車在井然有序的穿梭。之前被人工操作的很多設(shè)備，在這里實(shí)現(xiàn)了全自動化。

在這里，你聽不到機(jī)器的轟鳴，感受不到尾氣的排放，這座完全由我國自主研發(fā)的智能碼頭，讓我們中國的港口行業(yè)實(shí)現(xiàn)了里程碑式的跨越式升級……」

繁忙的洋山港背后，推動另一種產(chǎn)業(yè)發(fā)展的是自動駕駛。通過這項(xiàng)技術(shù)，昔日的萬人大港可以變成空無一人的自動化「無人碼頭」。

誰曾想到，就在 14 年前，這里還是一個(gè)偏僻的小島。如今，它已經(jīng)成為上海國際航運(yùn)的新坐標(biāo)。

1.洋山港往事

1906 年，有人在一篇演中講到上海灘一個(gè)有趣的現(xiàn)象：

在上海一地竟然聚集了 20 萬廣東人，這些廣東人拖家?guī)Э?、聚族而居，扎根到上海。?dāng)時(shí)上海最現(xiàn)代的幾家百貨公司：先施公司、大新公司、永安公司，他們的老板都是以前廣州府香山縣人。

也許你會有這樣的疑惑：為什么一百多年前，幾十萬的廣東人要跑到上海安家落戶？省城廣州留不住人才嗎？

這要追溯到 1843 年 11 月，當(dāng)時(shí)清朝與英國簽訂的《南京條約》和《五口通商章程》的規(guī)定，其中一個(gè)是上海開埠。

所謂開埠，就是開辟通商口岸。從此中外貿(mào)易中心逐漸從廣州移到上?！S后是一系列連鎖反應(yīng)：外國商品和外資紛紛通進(jìn)長江門戶，開設(shè)行棧，設(shè)立碼頭，劃定租界，開辦銀行等等。

不足二十年時(shí)間，上海這個(gè)不知名的漁村就將廣州從霸主的位置挑落下馬，改寫了中國城市的新格局。

可以說，沒有開埠通商，就沒有近代上海城市的突出地位。

上海，位于長江出?？冢乩砦恢脙?yōu)越。

它擁有四川、湖南、湖北、江西、安徽、江蘇、浙江等一大批經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的省份作為腹地，有巨大的物資出口需求。

依靠長江水系的密集水網(wǎng)，這些地方的物資可以順流而下，匯聚到上海一地，進(jìn)入到東部更為廣闊的太平洋海域。

而長江內(nèi)河段的漢口、九江等城市陸續(xù)被辟為通商口岸，這些口岸城市的出口經(jīng)濟(jì)又因?yàn)楹竭\(yùn)的關(guān)系，與上海發(fā)生緊密聯(lián)系。所以，上海如眾星拱月般成為長江流域城市群的龍頭。

隨著中國成為世界貿(mào)易大國——巨量活躍的腹地經(jīng)濟(jì)，是中國港口快速發(fā)展的核心驅(qū)動力。上海港正是這塊經(jīng)濟(jì)活躍區(qū)面向世界的大門。

但一個(gè)缺憾是，最初的上海對外貿(mào)易港口都是沿黃浦江、蘇州河的河浜形成的。

隨著技術(shù)的發(fā)展，船舶運(yùn)輸逐漸大型化，油輪、礦石船已經(jīng)發(fā)展到 30 萬噸級，集裝箱船也發(fā)展到 10000 標(biāo)箱以上的第 10 代。

特別是經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步全球化和集裝箱運(yùn)輸大型化，在亞洲、美洲、歐洲的太平洋和大西洋沿岸形成若干個(gè)跨洋運(yùn)輸?shù)募b箱集散地，而其他港口只能作為喂給港。

上海最初形成的港口已經(jīng)不適應(yīng)發(fā)展的趨勢——這意味著進(jìn)出口貿(mào)易的大船到不了上海，都是在新加坡、臺灣、韓國等地將大船的貨物轉(zhuǎn)運(yùn)成小船，往上海倒運(yùn)。

如果我們觀察韓國釜山、臺灣高雄、香港、新加坡這些城市，它們都已成為從亞洲到美洲、歐洲的集裝箱編組港。

因而，沒有深水良港是上海發(fā)展成國際大港口的一個(gè)瓶頸。特別是在國家做出浦東開發(fā)開放的戰(zhàn)略決策后，上海的經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)一步加快，建設(shè)上海深水港顯得更加迫切。

2001年春節(jié)前，吳邦國率領(lǐng)國務(wù)院有關(guān)部委領(lǐng)導(dǎo)視察大小洋山，為國務(wù)院正式批準(zhǔn)洋山深水港一期工程項(xiàng)目立項(xiàng)打下了基礎(chǔ)。左一為上海市市長徐匡迪，右二為中共中央政治局委員、中共上海市委書記黃菊。

上海的歷屆領(lǐng)導(dǎo)人都在謀劃如何建設(shè)上海深水港。但在上海建設(shè)深水港不得不面臨一個(gè)現(xiàn)實(shí)問題：

盡管長江在上海的吳淞口入海，但長江的淡水夾雜著泥沙在這里遇到了海洋的咸水，形成絮凝效應(yīng)，大量泥沙在長江口沉積，并且硬度很大，被稱為鐵板沙，也叫攔門沙——這是世界所有河流入海時(shí)都會遇到的現(xiàn)象。長江口的攔門沙使進(jìn)入長江的水深驟然變淺，僅有不到 8 米深左右。

當(dāng)時(shí)解決上海深水港的一個(gè)思路是打通長江口的攔門沙，簡單說，就是挖深阻擋大船進(jìn)入長江的鐵板沙。

早在 20 世紀(jì) 80 年代，國家計(jì)委科技司開展了「縮水沖沙」的研究，即在長江口的攔門沙淤積地挖出一條深槽，在這一深槽內(nèi)水流變窄，流速加快，將泥沙沖入海中，但成效有限。

后來經(jīng)過多年一系列討論，對建設(shè)上海深水港最終定下 3 個(gè)方案：

一是把長江對岸的南通港利用起來，但是南通也處于長江泥沙的沉積地區(qū)，成為一個(gè)永久的深水港不是理想之地。

二是建設(shè)上海組合港，以上海港為中心，以寧波港和太倉港為兩翼。寧波有建設(shè)深水港的條件，太倉港水深也具備條件。但這個(gè)方案形成上海組合深水港顯得有些分散，且行政管轄權(quán)分屬上海、江蘇、浙江，今后協(xié)調(diào)難度大，也不是最終選擇。

三是，臨近上海的舟山群島所屬的崎嶇列島的兩個(gè)小島：一個(gè)叫大洋山，一個(gè)叫小洋山。這兩個(gè)島之間的海域水深達(dá) 90 米，可以建非常理想的深水港。不過，這里距上海陸域有 30 多公里的距離，要進(jìn)行一定的填海作業(yè)。

經(jīng)過反復(fù)比較，第三個(gè)方案是當(dāng)時(shí)能夠找到的最佳選擇：洋山具備建設(shè)深水碼頭的條件。

2.“魔鬼碼頭”的精密起舞

15 年前，大小洋山島，只不過是東海之上的普通小島，居民以打漁為生，閉塞而落后。

15 年后，小漁村不見了，取而代之的是一片總面積相當(dāng)于 1000 多個(gè)足球場大小的現(xiàn)代化深水港，一躍成為上海國際航運(yùn)的一張名片。

洋山深水港，國家戰(zhàn)略工程，這既是中國第一座外海超大型集裝箱港區(qū)，也是是海國際航運(yùn)中心重要組成部分。

更值得關(guān)注的是，這是世界最大的全球設(shè)備最先進(jìn)，規(guī)模最大的全自動化碼頭。

洋山港四期加起來的吞吐能力超過 4000 萬標(biāo)準(zhǔn)箱，相當(dāng)于美國所有港口吞吐量的總和，也是全球港口一年吞吐量和的十分之一。

如今上海有了洋山港這個(gè)世界集裝箱第一大港，上海自貿(mào)區(qū)才有根基。而驅(qū)動這一切高效運(yùn)轉(zhuǎn)的則是 24 小時(shí)都不停歇的自動化運(yùn)載設(shè)備。

洋山四期碼頭，配置 130 臺 AGV，26 臺橋吊和 120 臺軌道吊。（注：AGV，Automated Guided Vehicle，無人駕駛引導(dǎo)運(yùn)輸車）

區(qū)域內(nèi)不再有人，完全實(shí)現(xiàn)自動化——這被洋山港的工程師形容是一座「魔鬼碼頭」，在洋山港精密「起舞」(停車誤差不超過2厘米)。

洋山港四期的 AGV 采用了磁導(dǎo)航技術(shù)，通過埋在地下的 61483 根磁釘來感知自己的位置，根據(jù)實(shí)時(shí)交通狀況來行走最優(yōu)化的路線。

在行駛路線上，這些磁釘每隔兩米布設(shè)一個(gè)，整個(gè)集裝箱碼頭的磁釘宛如一張大「圍棋棋盤」。

岸橋不需要人駕駛，而是利用機(jī)械和計(jì)算機(jī)替代了操作難度大、危險(xiǎn)系數(shù)高和重復(fù)性強(qiáng)的勞作，設(shè)備控制都通過計(jì)算機(jī)和后方監(jiān)控人員遠(yuǎn)程操作進(jìn)行。

貨物則直接由自動運(yùn)行的 AGV 裝載運(yùn)輸。

AGV，又被工程師稱為「快遞小哥」，是指具備有電磁或者光學(xué)等自動導(dǎo)引轉(zhuǎn)置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移栽功能的運(yùn)輸小車。

AGV 自重 20 到 30 噸，加上集裝箱的重量，全車可達(dá) 70 噸。由于停啟位置十分精確，停車誤差不會超過 2 厘米。

一臺 AGV 更換電池只需 6 分鐘，大容量鋰電池可以讓 AGV 在滿電后持續(xù)運(yùn)行 8 個(gè)小時(shí)。這樣一來，就能實(shí)現(xiàn) 24 小時(shí)無間斷工作。

目前，洋山港四期作業(yè)效率達(dá)到 40箱/小時(shí)，遠(yuǎn)超人工碼頭的作業(yè)效率，實(shí)現(xiàn)減少 70% 的人工。

作為全球最大的單體全自動化碼頭、全球綜合自動化程度最高的碼頭，洋山四期全自動化碼頭的建成和投產(chǎn)，不單只是鞏固上海港口貨物吞吐能力世界第一的位置，同時(shí)也讓中國港口行業(yè)在運(yùn)營模式和技術(shù)應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)了里程碑式的升級。

因?yàn)檠笊礁鄄粌H僅是一個(gè)港口。

其一，與之配套的是金融自貿(mào)區(qū)。就像新加坡，一座小小的城市，有幾十萬金融從業(yè)人員。因?yàn)樨浳镅b卸進(jìn)出口意味著金融結(jié)算，物流吞吐量巨大的地方必然是金融經(jīng)濟(jì)活躍的地方。

其二，從自動化走向智能化的洋山港，也為自動駕駛落地提供了一個(gè)理想環(huán)境。

目前全球有 1000 多座集裝箱碼頭，超過半數(shù)的海外集裝箱港口在碼頭水平運(yùn)輸環(huán)節(jié)使用了跨運(yùn)車。

跨運(yùn)車在國際港口行業(yè)扮演了重要角色，尤其是在國外一些自動化碼頭，更是普遍使用自動化跨運(yùn)車來提升安全標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)效率。

這背后，港口機(jī)械市場巨頭振華重工所扮演的角色不容忽視。振華重工的港機(jī)設(shè)備全球市場占有率已經(jīng)高達(dá) 80% 以上，產(chǎn)品遍布全球 99 個(gè)國家近 300 個(gè)港口。

可以說，國內(nèi)外幾乎所有港口都可以看到振華重工的身影。

與西井科技打造的無人跨運(yùn)車

與主線科技打造的無人集卡

一直在提高港口裝卸效率上探索和突破的振華重工，則是讓港口實(shí)現(xiàn) 24 小時(shí)不間斷作業(yè)的「關(guān)鍵先生」。

如今，振華重工正積極推廣無人駕駛集卡在集裝箱港口的落地應(yīng)用，為全球眾多傳統(tǒng)卡車集裝箱碼頭的自動化升級提供最高性價(jià)比的改造方案。

3.從 AGV 到 IGV

上世紀(jì) 90 年代，自動化碼頭在國外興起，引發(fā)「機(jī)器奪取人的飯碗」?fàn)幾h。但人們逐漸認(rèn)識到，碼頭作業(yè)是一項(xiàng)繁重且危險(xiǎn)的工作：

工作環(huán)境差，工作強(qiáng)度大，對從業(yè)人員資格和經(jīng)驗(yàn)要求高，即便付出高昂的人力成本，企業(yè)也很難招到工人。機(jī)器將碼頭工人從繁重的勞動中解脫出來，同時(shí)也增加了對操控崗位的需求。

目前，國內(nèi)外重要碼頭均有新建和改造自動化碼頭的計(jì)劃。

現(xiàn)階段的自動化集裝箱碼頭水平運(yùn)輸主要有兩種模式。

1）一種是采用 AGV 加地面埋設(shè)磁釘方案，著名的荷蘭鹿特丹 EUROMAX 碼頭、上海洋山港四期、青島港自動化碼頭是代表港口，其高效、安全、綠色的優(yōu)勢已經(jīng)體現(xiàn)，但需要港口在地下埋設(shè)幾萬枚磁釘，導(dǎo)致土建不能使用常規(guī)的鋼筋，基建成本較高。

一輛 AGV 的造價(jià)在 500 萬 到 700 萬左右。但凡需要在港內(nèi)安裝一些專門的路徑導(dǎo)引裝置，如激光反射板或者導(dǎo)引磁釘時(shí)，就意味港口需要停工數(shù)周。對于搶生產(chǎn)任務(wù)的港口來說，是一個(gè)無法逾越的障礙。

老碼頭如果要采用 AGV 模式，則需要重新改造基建設(shè)施，改造成本和維護(hù)成本都很高。新建碼頭可以考慮 AVG，現(xiàn)有碼頭改造則不現(xiàn)實(shí)。

因此，AGV 這種港內(nèi)水平運(yùn)輸工具并沒有得到港口的廣泛使用。

2）另一種是使用自動駕駛卡車。自動駕駛車輛不需要部署磁釘，避免了高昂的施工成本，從這一點(diǎn)來說，更適合傳統(tǒng)碼頭進(jìn)行無人化改造。

「無人駕駛集卡」目前暫定義為 「IGV」。簡單地說，就是將自動駕駛技術(shù)應(yīng)用到港區(qū)內(nèi)的集裝箱卡車上，實(shí)現(xiàn)集裝箱卡車在滿足碼頭各種裝卸工況下的自動駕駛（車上無人）。

從 AGV 演變成 IGV，實(shí)際上是從自動化升級為智能化。

由于采用自動駕駛技術(shù)，代替陳舊的導(dǎo)航模式，使技術(shù)方案更靈活、成本更低廉，IGV 比 AGV 單機(jī)的價(jià)格降低了 70%。

僅在國內(nèi)，港區(qū)集卡就超過了 2 萬輛。理論上，這一細(xì)分場景的自動駕駛升級將帶來數(shù)十億人民幣的產(chǎn)值。

2017 年年初，上汽紅巖的自動駕駛卡車立項(xiàng)，集成了眾多合作伙伴，包括應(yīng)用場景的客戶，比如西井科技、上港集團(tuán)等。上汽紅巖為洋山港定制的智能無人駕駛牽引車，已先期在珠海港投入運(yùn)營，在廣州南沙港試運(yùn)行。

2018 年 2 月，中國重汽、主線科技及天津港集團(tuán)聯(lián)合簽署天津港智能自動駕駛港口集裝箱純電動牽引車研發(fā)與示范運(yùn)營項(xiàng)目。同年 4 月，中國重汽自動駕駛電動卡車在天津港開啟試運(yùn)營。

2018 年 4 月，圖森對外發(fā)布全球首個(gè)基于完全自有車輛的港區(qū)內(nèi)部集裝箱卡車車隊(duì)自動駕駛測試視頻，宣布進(jìn)入港內(nèi)集裝箱卡車自動駕駛運(yùn)輸市場。

2019 年 4 月，吉利新能源商用車集團(tuán)與暢行智能簽署港口自動駕駛車輛戰(zhàn)略合作協(xié)議：雙方將在港口自動駕駛領(lǐng)域進(jìn)行合作，共同推出國內(nèi)首輛混合動力自動駕駛集卡車，同時(shí)也是國內(nèi)首輛自動駕駛采用量產(chǎn)方案的前裝商用車。

而在此前，暢行智能提供的自動駕駛解決方案的集裝箱卡車已經(jīng)在寧波和江蘇的港口開展試運(yùn)營和測試開發(fā)等活動。

4.一種產(chǎn)業(yè)催生另一種產(chǎn)業(yè)

如果我們回顧硅谷的發(fā)展史：淘金熱催生了鐵路業(yè)，鐵路業(yè)帶動了航運(yùn)業(yè)，航運(yùn)業(yè)又帶動了港口業(yè)。港口業(yè)有兩個(gè)伴生作用：

第一，港口催生了沿海城市，而城市需要電力，這就需要高壓輸電行業(yè)，并使該地區(qū)成為電力工程技術(shù)的領(lǐng)先者。

第二，港口需要無線電通信，這就需要電子工業(yè)的發(fā)展，從而催生了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)又衍生出微處理器產(chǎn)業(yè)，從而產(chǎn)生了個(gè)人電腦，個(gè)人電腦又催生了軟件業(yè)，最后是互聯(lián)網(wǎng)和移動云計(jì)算。如此創(chuàng)造了巨額財(cái)富之后，創(chuàng)業(yè)者又投資于生物科技和綠色環(huán)保技術(shù)。

這就是整個(gè)灣區(qū) 20 世紀(jì)的歷史。一種產(chǎn)業(yè)催生另一種產(chǎn)業(yè)，才有了硅谷如今的持續(xù)創(chuàng)新與繁榮。

中國——全球排名第一的貿(mào)易大國，這個(gè)星球上近四分之一貿(mào)易額要這里產(chǎn)生，這意味著每年動輒以萬億美元計(jì)的貨物要進(jìn)出這個(gè)國家，要完成這個(gè)近似天文數(shù)字般的貨物交換，港口無疑扮演著異乎尋常的角色。

2018 年全球前 20 大集裝箱港口排名 來源：航運(yùn)咨詢機(jī)構(gòu) Alphaliner

截至 2019 年的統(tǒng)計(jì)，全球排名前十的港口有 7 個(gè)位于中國。在這些碼頭進(jìn)行「自動化」、「智能化」升級的背后，實(shí)際上帶動了另一個(gè)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展：

港口的封閉環(huán)境為自動駕駛公司們帶來了切實(shí)可行的落地場景，幫助港口提升運(yùn)營效率，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)港口由勞動密集型產(chǎn)業(yè)向「自動化、智能化、無人化」的升級轉(zhuǎn)型。

雖然短期內(nèi)自動駕駛真正上路還有許多技術(shù)和法律問題沒有突破，但港區(qū)的自動駕駛離我們并不遙遠(yuǎn)。

一方面，港口是一個(gè)封閉場景，這里不允許行人和其他無關(guān)車輛進(jìn)入，駕駛環(huán)境相對簡單。而且，機(jī)械對集裝箱裝卸來說也更適用。

另一方面，按照國內(nèi)港口貨車駕駛規(guī)則，貨車在港區(qū)內(nèi)的行駛速度在10-30公里/小時(shí)之間。在這種速度下，自動駕駛的精準(zhǔn)度和安全性得到了保證。

對于大多數(shù)港口來說，通過對已建集裝箱碼頭進(jìn)行自動化改造，是升級過程中的必由之路。事實(shí)上，不少港口已邁出關(guān)鍵一步：

天津港集團(tuán)與主線科技簽署「港口智能裝備研發(fā)發(fā)展合作框架協(xié)議」，共同推動智能電動集裝箱牽引車在集裝箱碼頭中應(yīng)用，并于 2018 年 4 月推出自動駕駛電動卡車；

廈門新海達(dá)集裝箱碼頭在落地西井科技的遠(yuǎn)程控制岸橋人工智能識別系統(tǒng)時(shí)，預(yù)留了使用自動駕駛集裝箱水平運(yùn)輸時(shí)所需配套的識別功能模塊。

在深圳西部港區(qū)，將于 2020 年完工的招商局港口海星碼頭也將建成為高度自動化碼頭。未來，基于 5G 應(yīng)用的無人駕駛集卡、實(shí)時(shí)巡檢無人機(jī)、智慧安防等應(yīng)用將在海星碼頭逐步落地。

廣州南沙港區(qū)四期碼頭，2018 年 8 月開工，2021 年建成投產(chǎn)，將成為全球第一個(gè)水平運(yùn)輸采用無人駕駛集卡的全自動化碼頭。

「未來在碼頭現(xiàn)場橋吊上不再有司機(jī)，軌道吊上也不再有司機(jī)，來往運(yùn)輸集裝箱的卡車也不再需要司機(jī)駕駛，依靠碼頭自動化系統(tǒng)的調(diào)配指揮，就可以讓碼頭上如鋼鐵俠般的軌道吊機(jī)，像夾娃娃一樣將巨大的集裝箱又準(zhǔn)又穩(wěn)地抓起或放下，無人駕駛集裝箱卡車靈活自如地在碼頭內(nèi)穿梭往返……」

這是自動化碼頭的未來場景。這些信息讓我們有理由期待，港口將成為自動駕駛技術(shù)最先落地的場景之一。

參考資料：

張國寶：我參與的上海洋山深水港建設(shè)論證和決策過程

https://dwz.cn/6rZvKUH8 

一百多年前的廣州何以被上海取代？

https://dwz.cn/2yI7XaiM 

簡單梳理洋山港自動化碼頭

https://zhuanlan.zhihu.com/p/31952885

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