基于智能網聯汽車技術的工業園區物流車輛改造研究

摘 要：為了進一步加快促進工業園區中物流系統的發展，文章首先簡單介紹智能網聯汽車技術基礎知識、應用方向和功能優勢。然后，簡析工業園區物流車輛的應用現狀，并指出了其中存在的主要問題。最后，針對工業園區物流系統中的交通安全性不確定、運輸效率不高、能源消耗不合理三大問題，結合智能網聯汽車技術從輔助駕駛性能、交通管控與調度、能源應用與管理三個方面提出了物流車輛的改造策略，以期為后期工業園區物流系統中車輛改造的運用研究提供參考方向。

關鍵詞：智能網聯汽車技術 工業園區 物流車輛

1 前言

近年來，隨著中國經濟的快速發展，各個城市相繼興建大大小小的工業園區。物流運輸系統作為工業園區工業發展的重要組成部分，一直在不斷地被設計改造和優化。由于物流運輸系統的主要構成單元是物流車輛，所以工業園區物流車輛性能的好壞將直接影響工業園區物流運輸系統的運轉性能。雖然工業園區的物流車輛可以在集配中心運營模式下協調工作，但普遍存在短板。大部分工業園區整體的物流運輸系統運轉不夠高效，存在交通安全、道路擁堵、能源消耗等問題。為了加快工業園區物流運輸系統的發展速度，各種車輛技術改造也在不斷地被研究。隨著新技術應用快速地崛起，智能網聯汽車技術的出現為工業園區內物流運輸系統高效運轉提供了一個新的研究視角。

通過《智能網聯汽車技術路線圖2.0發布》[1]可知，智能網聯汽車技術不但涉及環境感知、智能決策、控制執行、系統設計（電子電器架構、人機交互、智能計算平臺等）四個大方向的車輛關鍵技術，還涉及以人、車輛、車輛周圍環境作為基礎的信息交互關鍵技術，諸如專用通信與網絡技術、大數據云控基礎平臺技術、車路協同技術。同時，為了能夠促進智能網聯汽車安全性的提高，還融入了人工智能（AI）、安全（信息安全、功能安全、預期功能安全）、高精度地圖和定位、測試評價、標準法規等基礎支撐關鍵技術。

隨著智能網聯汽車技術不斷成熟和發展，利用智能網聯汽車技術對車輛進行改造的研究也越來越多，包括傳感技術、無線通信技術、自動駕駛技術等。然而，利用智能網聯汽車技術對物流車輛進行改造的前沿研究方向卻主要體現在高級駕駛輔助系統（ADAS）、車聯網、車路協同、無人駕駛這幾大技術的應用上。在ADAS智能化技術應用方向，可以利用先進的傳感器和圖像識別等技術實現前向碰撞預警、自動緊急制動、車道偏離預警和輔助、盲區檢測和警示、自適應巡航控制、疲勞駕駛監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，減少事故的發生和運輸延誤。在車輛網技術應用方向，可以利用車輛定位和導航、車輛遠程監控、數據通信和云平臺、調度優化和運力共享、車輛管理和維護等技術實現車輛運行監控、信息共享、智能調度、管理維護等，從而提高物流運輸的效率和服務質量，降低成本和延誤風險，促進貨物運輸的信息化和智能化，甚至為物流企業提供更精準和實時的貨物跟蹤和定位服務，提升客戶滿意度和信任度。在車路協同技術應用方向，可以利用路況信息獲取與傳輸、路線規劃與路徑優化、車輛調度與協同控制、列隊跟馳等技術實現物流車輛的高效調度和路徑優化，從而提高物流車輛在物流運輸中的運行效率。在無人駕駛技術應用方向，可以利用自動駕駛技術和優化模型及算法等實現車輛無人最優路徑配送，減少燃油消耗、提高物流配送效率。目前，雖然利用智能網聯汽車技術進行物流車輛改造的前沿研究方向有一些，但是結合工業園區物流車輛實際工況運用智能網聯汽車技術對車輛進行的改造應用研究還較少。

由于智能網聯汽車技術在物流車輛改造應用方向涵蓋了節能環保、安全保護、便捷出行等多個方面，所以借助智能網聯汽車技術可以為工業園區物流系統管理提供更智能、高效、可持續的解決策略。下面結合工業園區物流車輛應用現狀，提出物流車輛的改造策略，以期為后期工業園區物流系統中車輛改造研究提供參考方向。

2 工業園區物流車輛現狀簡析

不同的工業園區有不同的使用場景和特定的需求，物流車輛在不同的工業園區的使用場景因園區屬性和特點的不同而有所差異。物流車輛在工業園區的使用場景非常廣泛，涵蓋了貨物運輸、倉儲操作、生產支持、廢物處理和設施維護等多個方面，不過總的來看其主要使用場景是貨物運輸。

在工業園區的貨物運輸場景中，物流車輛的工作模式主要有接收貨物→配載貨物→運輸貨物→卸載貨物→交付貨物→回程/下一任務。物流車輛先在工業園區內的指定位置（供應商處或園區內生產線、倉庫、配送中心等其他設施地點）接收貨物。然后，根據貨物的特性和目的地，進行貨物的分類、分揀以及整理裝載操作。接著，按照預先安排的路線和計劃，將貨物從出發地點運送到目的地。在抵達目的地后，進行卸貨操作，并確保貨物安全交付給收貨方。如果有需要，物流車輛可能會執行回程任務，將車輛空載返回至起始點或另一個目的地。或者，根據安排將車輛調度到下一個任務地點，以繼續進行貨物運輸工作。在整個貨物運輸過程中，物流車輛需要與其他相關方進行協作，如供應商、接收方、調度中心等，以確保貨物的順利運輸和信息的實時流通。同時，物流車輛還需要遵循園區的交通法規和安全要求，確保運輸過程的安全和合規性。

然而，隨著越來越多的物流車輛加入工業園區進行貨物運輸，很多物流車輛的部分結構組成和應用功能雖然隨著科學技術的不斷發展不斷地被優化和完善，但是目前絕大多數工業園區物流車輛依然存在能源消耗不合理、交通安全性不確定、運輸效率不夠高等問題。究其原因，從技術層面上看主要在于一些物流車輛在智能化和網聯化方面功能表現不佳，使得物流車輛的整體性能存在很大的改進空間。

3 智能網聯汽車技術在工業園物流車輛上的改造研究

由于智能網聯汽車技術在汽車智能化和網聯化應用改造方面的功能優勢明顯，可以借助智能網聯汽車技術分別對工業園區物流車輛在輔助駕駛性能、交通管控和調度、能源應用與管理三個方面對工業園區物流車輛進行改造以增強交通安全性、提高運輸效率、降低能源消耗，具體思路如下。

在輔助駕駛性能方面，可以利用智能網聯汽車中的環境感知、智能決策、控制執行等技術對物流車輛在環境感知、行駛決策、控制執行三方面進行智能化升級改造，實現物流車輛全方位實時感知和識別道路情況、車輛周圍環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。在物流車輛環境感知智能化升級改造上，可以利用環境感知技術通過升級傳感器系統來增強環境感知能力。升級傳感器系統可以引入先進的攝像頭（前視、后視、360環視）、激光雷達、毫米波雷達等環境感知設備，加強物流車輛全方位、高清晰度的環境感知能力，實現車輛檢測、全影像監測、盲區監測等先進駕駛輔助功能，進而幫助實現車距監測、碰撞預警、穿行提示等預警類輔助駕駛功能。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人機交互系統設計增強提醒和警示功能，另一方面也可以升級高精度定位與導航系統并結合傳感器融合、路徑規劃、行為決策等自動駕駛功能核心算法增強自動行駛決策能力。加強人機交互可以利用人工智能技術中的圖像識別和自然語音處理技術加強對駕駛員的臉、眼、手等特征行為的智能監測，增加預警系統的探測和識別功能，實現駕駛員疲勞監測提醒、駕駛人注意力監測提醒、駕駛人不良舉動監測提醒等預警類輔助駕駛功能。升級高精度定位與導航系統可以通過引入組合導航以及定位定向天線等設備利用高精度地圖與定位技術對物流車輛進行實時導航定位。增強自動行駛決策能力可以通過引入高算力計算機設備開發算法和軟件技術，先對不同感知設備信息進行融合處理，提高車輛環境感知系統的準確性和魯棒，然后借助柵格法、拓撲法、可視圖法等算法進行全局路徑規劃或借助遺傳算法、蟻群算法、神經網絡算法等進行局部路徑規劃，最終根據不同的運輸目的或目標優化算法通過預測模塊、行為規劃和動作規劃為車輛自動駕駛行為決策提供指引，實現自動駕駛輔助功能，減輕駕駛者駕駛壓力，提升駕駛安全性。在物流車輛控制執行智能化升級改造上，可以通過加強底盤線控來增強控制執行能力。加強底盤線控可以利用線控底盤技術對物流車輛的底盤控制系統進行改造，利用電信號對車輛的驅動、轉向、制動進行輔助控制，提升物流車輛縱向、橫向、垂向運動精確平穩控制能力，便于實現緊急制動輔助、緊急轉向輔助、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。

在交通管控和調度方面，可以在對物流車輛進行輔助駕駛性能提升的基礎上加強園區內的交通道路基礎設施建設，利用智能網聯汽車技術中的專用通信與網絡、大數據云控基礎平臺、車路協同等技術對物流車輛進行實時監測與調控，實現智能管理和動態調度，從而優化出行方式和路徑，提高出行效率。利用智能網聯汽車技術中專用通信與網絡中的5G通信技術與車聯網技術以及車路協同技術可以將整個園區內的交通信號設備、攝像頭、車輛信息和物流管理系統連接起來形成一個大型交通信息網絡。在這個大型網絡中，車輛的狀態、燃油消耗、速度、行駛里程、位置等信息和貨物狀態信息以及路況信息都可實現實時遠程監控。監控到的實時數據可以反饋到物流調度中心，通過物流調度中心的統一協調與指揮，物流車輛可以被動態調度與協同控制。當持有貨物的車輛發生故障、交通堵塞、路況變化時，物流調度中心可以快速調度其他車輛進行代替、重組行駛路徑或指定臨時的路線規劃。監控到的實時數據也可通過云平臺實現實時交互和存儲，從而為后續的路線規劃與路徑優化或作業調度等提供數據分析和決策支持。在大數據支持下，根據不同的運輸目的或目標，在園區內結合實時交通情況利用優化算法通過不斷調整和更新車輛行駛路徑或開發車輛作業調度算法優化車輛調度方案，從而實現物流車輛的智能管控和調度，提高運輸效率。

在能源應用與管理方面，可以通過引入或設計開發基于智能網聯汽車的能耗管理系統和采用基于智能網聯汽車的節能優化策略來節省能源功耗。引入或設計開發基于智能網聯汽車的能耗管理系統（如江鈴汽車股份有限公司研發的整車低壓能耗管理系統[2]），可以通過車輛蓄電池電量健康狀態監測、負載用電使用管理、運行狀態模式管理、發電機智能發電和智能網關智能配電與補電等多種方式，實現降低或避免整車虧電風險、提升電池使用壽命和自身能源使用效率、提高燃油經濟性等多種功能，從而綜合有效管控整車能源損耗。采用基于智能網聯汽車的節能優化策略，可以通過經濟駕駛算法、多車協同控制、交叉口車路協同控制或車云協同節能系統開發等多種方式，實現車輛動力性能優化、協同巡航和協同制動、信號機智能控制或云端實時監控與控制等多種功能，促進節能減排[3]。

參考文獻：

[1]郭王虎.智能網聯汽車技術路線圖2.0發布[J].智能網聯汽車，2020（06）：10-13.

[2]張小波，劉欽，趙能卿，等.智能網聯汽車能耗管理系統設計與開發[J].汽車實用技術，2024，49（03）：30-35.

[3]周旭.智能網聯汽車節能優化關鍵問題與研究進展[J].時代汽車，2024（05）：7-9.