一、港口自動駕駛現狀及發展趨勢
碼頭自動化,自1993年荷蘭鹿特丹港ECT碼頭爲代表的第一代以來,已經發展到第四代。
中國目前已實現運營的自動化碼頭均采用上海振華重工提供的系統集成第四代技術自動化岸橋+AGV+ARMG的模式。
第四代技術其高額的投資及建設成本(青島港已建設完成正常運營的4個泊位,年80萬標准箱吞吐量,系統集成總承包金額爲1.6億美金)比較適合于大型碼頭的改建及新港口建設。
采用AGV方案的中國自動化碼頭有,青島港、廈門遠海、洋山港以投入運營,在建的南沙港四期預計2021年建成。
中小港口(現存)及新建中小碼頭的自動化方案,比較傾向于傳統岸橋+自動駕駛集卡+ARMG(自動化軌道吊)-自動化岸橋+自動駕駛集卡+ARMG(自動化軌道吊)的路線。
中國的,天津港(1504萬標准箱)、曹妃甸港(22.45萬標箱)、珠海港(227萬標箱)都在測試無人集卡,新加坡和歐洲的其他港口也在對自動駕駛貨運卡車進行試驗。
1.1AGV方案自動化集裝箱碼頭
1.1.1 AGV方案自動化集裝箱碼頭發展曆程
第一代:以1993年投入運營的荷蘭鹿特丹港ECT碼頭爲代表;它的特點是岸橋是單小車結構,水平運輸采用的自動導引小車爲固定圓形路線運行,堆場每條堆區有1台軌道吊。AGV速度是每秒3m,AGV采用內燃機液壓驅動。如果場橋發生故障,堆場同一箱垛的裝卸作業會受到嚴重影響。
第二代:以2002年投入運營的德國漢堡港CTA碼頭爲代表;特點是岸橋是雙小車結構,水平運輸采用的AGV爲靈活路線運行,堆場每一個堆區內的兩台軌道吊爲穿越式布置,碼頭的路徑規劃設計和設備調度采用了計算機模擬技術。AGV利用異頻雷達導航,相對于固定路線運行,AGV的效率更高,但是調度更複雜。AGV起初采用內燃機液壓驅動,後來采用柴油發電機供電的電力驅動,2009年逐步升級爲動力電池供電的電力驅動以便減少排放。兩台軌道吊冗余配置,某台故障時對作業的影響較小,但是投資成本加大。
第三代:以2008年投入運營的荷蘭鹿特丹港Euromax碼頭爲代表;與第二代相比,AGV速度是每秒6m,堆場每一個堆區內的軌道吊爲接力式對稱布置。岸橋裝卸效率每小時40個標准箱。上海振華是Euromax碼頭岸橋設備供應商,采用德國Dematic公司的Dynacore導航軟件對AGV進行導航和控制。AGV采用柴油發電機電力驅動。
第四代:自2014年以來的廈門遠海,青島港、上海洋山四期。廈門港1個泊位,青島港4個泊位,上海港洋山四期7個泊位
1.1.2AGV方案全球自動化碼頭發展現狀
全球自動化集裝箱碼頭34個,全自動碼頭13個,半自動化碼頭21個。歐洲10個,亞洲17個(其中中國3個,不包含香港、台灣,加上是7個),美洲4個,澳洲3個。
1.2中國自動化碼頭
碼頭 |
建設周期 |
投資 |
岸線 |
設計泊位/吞吐量 |
實際已開通泊位 |
設備 |
導航定位 |
AGV |
AGV實現防撞 |
廈門遠海碼頭 |
2013年3月-2016年3月 |
6.58億 |
447米447米,縱深345米 |
4個泊位/95萬 |
1 |
3台自動化雙小車岸橋(STS)、16台自動化軌道吊(ARMG)、18台自動導航運載車(AGV) |
RFID+磁釘 |
自動充電 |
2個德國SICK LMS511激光掃描儀 |
青島港 |
2013.10-2017/5/1 |
1.6億美金 |
2088米,縱深784米 |
10個泊位/300萬 |
4/80萬 |
7個橋吊、38個自動導引運輸車和38個軌道吊 |
RFID+磁釘 |
自動充電 |
10個毫米波雷達 |
上海洋山港 |
2014年底開工到2017年底 |
128.48億元 |
長2350米,縱深396.5米 |
7個泊位/630萬 |
400萬 |
50台自動導引車、10台橋吊和40台軌道吊 |
RFID+磁釘 |
自動換電(6分鍾) |
10個毫米波雷達 |
廈門遠海全自動化碼頭于2013年3月開始建設,2016年3月投入商業運營。2013年3月,廈門遠海碼頭聯手上海振華重工,在業內率先開啓了“魔鬼碼頭”的研發和建設,建設工期三年,總投資約6.58億元。與傳統的集裝箱碼頭相比,全自動化集裝箱碼頭能降低操作和運營成本,經測算,比傳統碼頭節省能源25%以上、減少碳排量16%以上。目前建成的廈門遠海自動化碼頭位于廈門港海滄港區14#-17#泊位,岸線長447米,占地面積約16.66萬平方米年設計吞吐能力近期爲70萬~95萬標箱,遠期95萬標箱,相當于在原設計能力的基礎上增加10%以上的吞吐能力。廈門遠華碼頭采用了ZPMC的3台自動化雙小車岸橋(STS)、16台自動化軌道吊(ARMG)、18台自動導航運載車(AGV)等設備。
青島港2013.10-2017/5/1,青島港全自動化碼頭是亞洲首個全自動化集裝箱碼頭,振華重工爲其提供了7台岸橋、20台場橋和38台AGV,以及碼頭的設備控制系統(ECS)。
洋山港四期,2014年底開工到2017年底開港,總投資128億元。洋山四期碼頭岸線總長2350米,共建設7個集裝箱泊位,開港運行後年吞吐量將達到400萬標准箱,遠期爲630萬標准箱。洋山四期碼頭,初期將有100台智能設備投入生産,其中包括50台自動導引車、10台橋吊和40台軌道吊。根據規劃,洋山四期碼頭最終將配置130台自動導引車、26台橋吊和120台軌道吊。與勞動密集型的傳統集裝箱碼頭相比,洋山四期碼頭勞動力成本能降低70%,而生産效率將提高30%。洋山四期碼頭還專門配備了亞洲唯一的AGV自動換電站,每6分鍾就可以完成一輛AGV的電池更換工作。
珠海碼頭,珠海港,2017年集裝箱吞吐量227萬標箱,2021年計劃實現集裝箱吞吐量超過400萬標准箱。2017年12月3日,珠海港集團旗下的珠海港信息技術股份有限公司與上海西井信息科技有限公司簽署戰略合作框架協議。今後,雙方將攜手利用人工智能創新技術推動智慧港航的升級換代。2017年12月26日,珠海港控股集團有限公司舉行戰略發布會暨重大合作項目簽約儀式,發布2017年至2021年戰略規劃。智慧綠色戰略方面,將重點推進遠程裝卸控制系統、全自動化碼頭、依托“物流e港”建設網上珠海港和智慧西江等4個項目。同時,將重點從岸電建設、風能與太陽能發電、港機設備油改電、LNG船舶建造與供氣和天然氣居民與工商業客戶的普及利用等五個方向發力建設綠色企業。2018年1月23日,珠海國際貨櫃碼頭(高欄)有限公司,全球首輛港區作業無人集卡舉行首發儀式。一輛無人駕駛的集卡車緩緩啓動,完成完美首秀。(上汽紅岩傑獅)
天津港,2017年12月28日,天津港與無人卡車公司主線科技簽署“港口智能裝備研發發展合作框架協議”,以智能電動集裝箱牽引卡車爲引,在港口智能裝備研發等多個領域進行全面戰略合作。2018年4月12日,全球首輛無人駕駛電動集卡在天津港成功試運營,中國重汽豪沃T5G無人駕駛電動集卡采用快充,能夠在1小時內充滿,續航裏程在滿載工況下能夠達到120~130公裏。
唐山曹妃甸港,2017年12月,陝汽 X6000 的5輛無人駕駛卡車組成的車隊在一位安全員監管下,自由行進在曹妃甸港集裝箱港口中,能夠實現變道、轉向、避障等操作,並穩穩停在吊臂或者叉車前等待裝取貨物。
廣州港南沙港區四期,工程總投資66億的廣州港南沙港區四期工程將于2017年8月份開工,2021年建成投産。項目年設計年吞吐量480萬標准箱。該項目水平運輸采用無人駕駛集卡(IGV)。IGV比AGV單機的價格降低70%。(北鬥導航系統和本地差分基站等技術,實現“無人駕駛集卡”在港區內的路徑規劃和精確定位。)未來三年,廣州市將在南沙港區四期開展自動化碼頭建設工作, 南沙港區二期、三期(年吞吐量約500萬標准箱)也將逐步實施自動化碼頭改造。
1.3自動化碼頭設備供應商:
振華重工在集裝箱自動化碼頭領域,在中國也是“獨此一家別無分店”,但在國際上卻有著兩家強勁的對手:Cargotec集團和Konecranes Terex集團。兩大國際競爭對手,振華重工的主要差距在軟件。
振華重工從1998年開始涉足自動化領域,2000年爲漢堡港CTA自動化碼頭提供4台雙小車岸橋,2002年開始研發AGV,2005年成功研發了第一代跨運車,2008年在國家科技部863專項的支撐下,成功研發並建成了自動化碼頭的示範線。至此,振華重工在自動化碼頭控制系統軟硬件方面積累了豐富的經驗,具備提供整體解決方案的能力。荷蘭RWG自動化碼頭、意大利VADO自動化碼頭等都采購了其大量自動化碼頭設備。系統集成與總承包:青島自動化碼頭、廈門自動化碼頭、洋山四期。2017年7月13日,與中國遠洋海運集團有限公司旗下公司 Abu Dhabi Oceangate Container Terminal LLC簽訂了關于阿布紮比哈裏發港二期工程堆場自動化碼頭總承包項目合同,總金額約1.7億元美金。
Cargotec集團,芬蘭的Cargotec集團在全球金融危機期間完成數起整合,目前旗下有卡爾瑪、希爾博、麥基嘉等品牌。卡爾瑪是全球集裝箱、起重設備和自動控制系統及其相關服務領先的供應商;希爾博是全球陸上運輸解決方案領先的供應商;麥基嘉是全球海運和離岸解決方案領先的供應商。
Konecranes Terex集團Konecranes Terex集團由來自美國的Terex集團和來自芬蘭的Konecranes集團合並而成,兩家集團都是全球領先的起重機和重型設備制造商。相對而言,合並之前Terex集團的軌道吊和堆場部分較弱,而Konecranes 集團非常強,合並後得到很好的互補。”
1.4AGV主要供應商
德國高華(Gottwald)售出的AGV車輛數共計達1000輛,主要運行在鹿特丹港和漢堡港,其中一部分已經運行了超過20年,運轉時數達70000小時。高華的VMS軟件系統,經過不斷改進,抑郁整合銜接高級的碼頭管理系統(TOS)軟件,高華的AGV市場售價達200萬歐元。
振華重工售出的AGV車輛數總計超過100輛,主要運行在廈門遠海、新加坡、青島、洋山港。振華的AGV市場售價爲600-700萬人民幣。
深古安地智能科技(武漢)有限公司是上市公司湖北京山輕工機械股份有限公司天使輪投資的公司,其核心團隊源自于武漢大學交通研究中心智能車團隊,曾爲華爲、東風、騰訊、馭勢科技等提供自動駕駛解決方案及自動駕駛車輛改裝,擁有十多年的自動駕駛專業技術積累及行業資源。
公司致力于自動駕駛技術在商用車、乘用車和工業自動化領域的各種應用場景商業化應用。在自動駕駛商用車領域,公司聯合主機廠向內港、外港等應用客戶,提供自主研發的智慧港口的智能運輸解決方案;公司爲Tier1供應商、主機廠提供智能化汽車零部件、控制系統及EX-ADAS産品的研發及産品化服務。在工業自動化領域,公司依托計算機視覺、自動駕駛技術爲工業客戶提供智慧工廠升級改造服務。
目前深古已聯合多家公司(湖北三環),打造基于新能源重載AGV、封閉場景自動駕駛、智能網聯通信技術等方面合作的解決方案和産品在港口投入使用,共同打造“智慧港口”的閉環生態。