上海洋山港，世界上最繁忙的碼頭。

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

有人做過這樣一項統(tǒng)計：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，在這里實現(xiàn)了全自動化。

在這里，你聽不到機器的轟鳴，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，這里還是一個偏僻的小島。如今，它已經(jīng)成為上海國際航運的新坐標(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海——隨后是一系列連鎖反應(yīng)：外國商品和外資紛紛通進長江門戶，開設(shè)行棧，設(shè)立碼頭，劃定租界，開辦銀行等等。

不足二十年時間，上海這個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?？?，地理位置優(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)濟較為發(fā)達的省份作為腹地，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)濟又因為航運的關(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，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)濟活躍區(qū)面向世界的大門。

但一個缺憾是，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)濟進一步全球化和集裝箱運輸大型化，在亞洲、美洲、歐洲的太平洋和大西洋沿岸形成若干個跨洋運輸?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)運成小船，往上海倒運。

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)濟發(fā)展進一步加快，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目立項打下了基礎(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現(xiàn)實問題：

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都會遇到的現(xiàn)象。長江口的攔門沙使進入長江的水深驟然變淺，僅有不到 8 米深左右。

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

早在 20 世紀(jì) 80 年代，國家計委科技司開展了「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小島：一個叫大洋山，一個叫小洋山。這兩個島之間的海域水深達 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，要進行一定的填海作業(yè)。

經(jīng)過反復(fù)比較，第三個方案是當(dāng)時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 多個足球場大小的現(xiàn)代化深水港，一躍成為上海國際航運的一張名片。

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，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)動這一切高效運轉(zhuǎn)的則是 24 小時都不停歇的自動化運載設(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)運輸車）

區(qū)域內(nèi)不再有人，完全實現(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)實時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，整個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，而是利用機械和計算機替代了操作難度大、危險系數(shù)高和重復(fù)性強的勞作，設(shè)備控制都通過計算機和后方監(jiān)控人員遠程操作進行。

貨物則直接由自動運行的 AGV 裝載運輸。

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，具有安全保護以及各種移栽功能的運輸小車。

AGV 自重 20 到 30 噸，加上集裝箱的重量，全車可達 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)運行 8 個小時。這樣一來，就能實現(xiàn) 24 小時無間斷工作。

目前，洋山港四期作業(yè)效率達到 40箱/小時，遠超人工碼頭的作業(yè)效率，實現(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，同時也讓中國港口行業(yè)在運營模式和技術(shù)應(yīng)用上實現(xiàn)了里程碑式的升級。

因為洋山港不僅僅是一個港口。

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。因為貨物裝卸進出口意味著金融結(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輸環(huán)節(jié)使用了跨運車。

跨運車在國際港口行業(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車來提升安全標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)效率。

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

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，則是讓港口實現(xiàn) 24 小時不間斷作業(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)是一項繁重且危險的工作：

工作環(huán)境差，工作強度大，對從業(yè)人員資格和經(jīng)驗要求高，即便付出高昂的人力成本，企業(yè)也很難招到工人。機器將碼頭工人從繁重的勞動中解脫出來，同時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劃。

現(xiàn)階段的自動化集裝箱碼頭水平運輸主要有兩種模式。

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，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。

因此，AGV 這種港內(nèi)水平運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，從這一點來說，更適合傳統(tǒng)碼頭進行無人化改造。

「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 單機的價格降低了 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，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營，在廣州南沙港試運行。

2018 年 2 月，中國重汽、主線科技及天津港集團聯(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)與示范運營項目。同年 4 月，中國重汽自動駕駛電動卡車在天津港開啟試運營。

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

2019 年 4 月，吉利新能源商用車集團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)帶動了航運業(yè)，航運業(yè)又帶動了港口業(yè)。港口業(yè)有兩個伴生作用：

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)生了個人電腦，個人電腦又催生了軟件業(yè)，最后是互聯(lián)網(wǎng)和移動云計算。如此創(chuàng)造了巨額財富之后，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的貨物要進出這個國家，要完成這個近似天文數(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：航運咨詢機構(gòu) Alphaliner

截至 2019 年的統(tǒng)計，全球排名前十的港口有 7 個位于中國。在這些碼頭進行「自動化」、「智能化」升級的背后，實際上帶動了另一個產(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可行的落地場景，幫助港口提升運營效率，降低安全風(fēng)險，實現(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。

一方面，港口是一個封閉場景，這里不允許行人和其他無關(guān)車輛進入，駕駛環(huán)境相對簡單。而且，機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行自動化改造，是升級過程中的必由之路。事實上，不少港口已邁出關(guān)鍵一步：

天津港集團與主線科技簽署「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；

廈門新海達集裝箱碼頭在落地西井科技的遠程控制岸橋人工智能識別系統(tǒng)時，預(yù)留了使用自動駕駛集裝箱水平運輸時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、實時巡檢無人機、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)，將成為全球第一個水平運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，軌道吊上也不再有司機，來往運輸集裝箱的卡車也不再需要司機駕駛，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，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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