自動駕駛在公路貨物運輸中的應(yīng)用研究

摘要：公路貨物運輸是交通運輸?shù)闹匾M成部分，《交通強國建設(shè)綱要》提出“加強智能網(wǎng)聯(lián)汽車（智能汽車、自動駕駛、車路協(xié)同）研發(fā)，形成自主可控完整的產(chǎn)業(yè)鏈。推進電商物流、冷鏈物流、大件運輸、危險品物流等專業(yè)物流發(fā)展，促進城際干線運輸和城市末端配送有機銜接，積極發(fā)展無人機（車）物流遞送。”據(jù)此，從公路貨物運輸工作場景入手，對自動駕駛技術(shù)與產(chǎn)品應(yīng)用于各個場景進行了研究，對公路貨物運輸自動駕駛的發(fā)展趨勢進行了分析和展望。未來，“公路貨運+自動駕駛”將為降低運輸成本，推動國民經(jīng)濟發(fā)展和實現(xiàn)“雙碳”目標作出更大貢獻。

關(guān)鍵詞：自動駕駛；公路貨物運輸；應(yīng)用研究；端到端自動駕駛；車路協(xié)同

中圖分類號：U469" 收稿日期：2024-12-15

DOI：1019999/jcnki1004-0226202503003

1 前言

交通運輸從工作方式上分為鐵路運輸、公路運輸、航空運輸、水路運輸、管道運輸以及它們之間相互配合形成的多式聯(lián)運綜合交通運輸。2019年9月中共中央、國務(wù)院印發(fā)《交通強國建設(shè)綱要》（以下簡稱《綱要》），把交通強國建設(shè)作為國家戰(zhàn)略，作為實現(xiàn)現(xiàn)代化的重要組成部分?！毒V要》明確提出：加強智能網(wǎng)聯(lián)汽車（智能汽車、自動駕駛、車路協(xié)同）研發(fā)，形成自主可控完整的產(chǎn)業(yè)鏈。推進電商物流、冷鏈物流、大件運輸、危險品物流等專業(yè)物流發(fā)展，促進城際干線運輸和城市末端配送有機銜接，積極發(fā)展無人機（車）物流遞送、城市地下物流配送等[1]。

從《綱要》可以看出公路貨物運輸在交通強國建設(shè)中的重要性。隨著物聯(lián)網(wǎng)、5G、大數(shù)據(jù)、云計算、AI、機器人、區(qū)塊鏈等技術(shù)的發(fā)展和進步，智能網(wǎng)聯(lián)、自動駕駛等技術(shù)逐漸應(yīng)用于汽車、運輸平臺等終端產(chǎn)品上，為公路貨物運輸賦能，提高了運輸效率、便利性，提升了人們的體驗感。本文在分析公路貨物運輸發(fā)展現(xiàn)狀、使用場景的基礎(chǔ)上，研究自動駕駛產(chǎn)品在公路貨運中的落地應(yīng)用，提出公路貨物運輸自動駕駛的技術(shù)發(fā)展趨勢和商業(yè)化發(fā)展趨勢。

2 我國公路貨物運輸市場的發(fā)展現(xiàn)狀和痛點

公路貨物運輸是我國主要的貨物運輸形式，2023年，我國公路貨運量達到4034億t，占社會總貨物運輸量的724%，并達到近5年來的最高水平[2]。公路貨運憑借其靈活性（可以實現(xiàn)門到門）、機動性（可深入山區(qū)邊遠地區(qū)）和相對較低的運輸成本，成為我國物流貨運的首選運輸方式。但從公路貨運整體市場來看，仍然存在車多貨少的局面，行業(yè)整體經(jīng)營壓力大，盈利水平低?？爝f和零擔運輸?shù)燃毞质袌鲭m然毛利率較高，但市場競爭壓力較大。市場競爭激烈和經(jīng)營成本高是我國公路貨運物流企業(yè)當前所面臨的突出問題和痛點，主要原因如下：

a.產(chǎn)品和服務(wù)的同質(zhì)化降低了競爭力；貨源不穩(wěn)定，導(dǎo)致貨運訂單的惡性爭搶，降低了運輸收益。

b.人力成本上漲和勞動力緊缺，進一步增加了物流企業(yè)的貨運成本。

c.超載運輸、不規(guī)范運輸以及各個地方執(zhí)法的差異性，影響了貨運市場的健康發(fā)展和運輸市場的收益，進而提高了運輸成本。

d.交通安全事故發(fā)生率依然較高，一旦發(fā)生重大交通事故，將給個人和企業(yè)造成重大損失。

公路貨運存在著工作時間長、勞動強度大、時效要求高、運輸場景復(fù)雜多樣等基本屬性，對人和車輛都是很大的考驗。自動駕駛技術(shù)和產(chǎn)品的出現(xiàn)為解決公路貨運中存在的問題與痛點提供了選擇方案。

首先，自動駕駛產(chǎn)品（包括輔助自動駕駛）可以降低司機勞動強度、減少誤操作，提高安全性，減少事故的發(fā)生；其次，自動駕駛在某些場景下可以完全代替司機，做到無人化，彌補人工短缺和人力成本較高的問題，降低商品配送時的邊際成本；最后，自動駕駛產(chǎn)品可以增加運營時長，提升運輸效率，在部分封閉場景內(nèi)，可以實現(xiàn)24 h運營。

3 公路貨運自動駕駛的場景分析和發(fā)展現(xiàn)狀

31 公路貨物運輸場景分析

按照行駛速度和運輸距離，可以將公路貨運場景分成四類，即園區(qū)物流、城市配送、城際配送和干線物流。其中，園區(qū)物流和城市配送屬于低速、中短距離運輸，目前主要存在司機工作時間長、燃油消耗高、經(jīng)濟性差等問題；城際運輸和干線物流屬于中高速、長距離運輸，主要存在運輸效率低、缺少科學化管理和司機招工難等問題。

在中短距離運輸場景下，運輸線路比較固定，車輛時速較低，無人駕駛產(chǎn)品落地的難度相對較低；在長距離運輸場景下，運輸路線基本上為非固定路線，車速較高，在環(huán)境感知和規(guī)劃控制方面的要求較高。

32 各類場景下的自動駕駛應(yīng)用分析

321 城市配送場景下的自動駕駛應(yīng)用分析

城市配送場景可以細分為大件電商、連鎖餐飲、生鮮電商、臨時配送、本地生鮮、耐用倉配、異地電商、快消配送等八大場景[2]。其中異地電商場景的特點是將快遞從城市中心庫運輸?shù)娇爝f營業(yè)網(wǎng)點，在中心庫有專人負責配貨裝貨，在快遞營業(yè)網(wǎng)點有專人負責卸貨，貨物運輸路線固定、貨源集中度高、標準化程度高、運輸頻次高，是典型的由A點到B點的端到端運輸，有較高的無人化替代需求，適合自動駕駛產(chǎn)品落地。

據(jù)統(tǒng)計，2023年，異地電商在城市配送場景中的比重占到20%，因此，自動駕駛產(chǎn)品落地具有很大的市場空間。近期，西安已經(jīng)出現(xiàn)蘇州九識智能科技有限公司研制生產(chǎn)的純電動自動駕駛車輛（平臺）在公共道路上行駛送貨。據(jù)了解，蘇州九識智能科技有限公司研制的Z系列自動駕駛車輛（平臺）采用全棧自動駕駛技術(shù)，能夠達到L4級自動駕駛水平，如圖1所示。從產(chǎn)品架構(gòu)和布局上來看，該產(chǎn)品采用滑板底盤結(jié)構(gòu)，將三電系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、傳感器等系統(tǒng)和零部件布置和集成在底盤上，在上裝貨廂部分只安裝少量傳感器和顯示提醒裝置，貨廂可從側(cè)面開啟裝卸貨物，產(chǎn)品外觀簡潔大方。

2024年11月，陜西智能網(wǎng)聯(lián)汽車研究院有限公司與蘇州九識智能科技有限公司簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，標志著雙方在智能駕駛技術(shù)與新能源商用車融合應(yīng)用、聯(lián)合生產(chǎn)及市場推廣等方面邁入了深度合作新篇章，將共同引領(lǐng)智能駕駛技術(shù)商業(yè)化浪潮。

322 園區(qū)物流場景下的自動駕駛應(yīng)用分析

據(jù)統(tǒng)計，2018—2023年，我國園區(qū)物流市場規(guī)模從1 101億元增長至2 000億元，但同時園區(qū)也面臨著招工難的問題，再加上園區(qū)一般都處于距離城市相對比較偏遠的區(qū)域，導(dǎo)致物流貨運存在效率低、管理不規(guī)范、作業(yè)安全度低等問題，園區(qū)貨主在裝卸、運輸、配送、倉儲等環(huán)節(jié)迫切需求自動化、智能化、無人化等技術(shù)和產(chǎn)品的賦能[2]。

園區(qū)物流場景具有交通參與者較少、貨源較穩(wěn)定、不涉及路權(quán)問題等特點，相比于傳統(tǒng)有人駕駛運輸，自動駕駛產(chǎn)品能夠?qū)崿F(xiàn)全天候運輸，提升園區(qū)物流運轉(zhuǎn)效率，可以替代有人駕駛。2023年，部分自動駕駛企業(yè)已開始商業(yè)化落地園區(qū)物流場景，相關(guān)典型案例如下：

a.百威啤酒南昌工廠項目。九曜智能在百威啤酒南昌工廠投放了4臺純電動無人駕駛牽引車（圖2），已經(jīng)連續(xù)10個月實現(xiàn)無人化常態(tài)運營，轉(zhuǎn)運效率提升164%，每年將減少二氧化碳排放43622 t。基于南昌工廠項目，九曜智能與百威啤酒攜手打造了全球第一個全場牽引車無人作業(yè)的商用案例。

b.寧夏某化工龍頭企業(yè)園區(qū)樣本運輸項目。行深智能提供解決方案和無人駕駛產(chǎn)品，從2022年投入運營至今，該園區(qū)的無人配送車單車運營里程已超過10 000 km，配送總班次超過2 000次，實現(xiàn)節(jié)省2～3個人力，大大提高了送樣的速度和準確性，保證了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

323 城際物流場景下的自動駕駛應(yīng)用分析

城際物流運輸目前存在電動化率較低和部分城區(qū)路段場景復(fù)雜程度較高的問題，在短期內(nèi)自動駕駛不易落地。主要原因有以下方面：

a.以小車隊和私人車主為主的城際運輸，對應(yīng)用智能化產(chǎn)品所帶來的成本上升很敏感。

b.存量市場產(chǎn)品的電動化率較低，而傳統(tǒng)燃油車產(chǎn)品不易實現(xiàn)智能化功能和性能迭代，大部分改裝以后裝市場的L2級以下功能為主。

在后裝市場上，城際運輸車輛主要基于法規(guī)的要求，優(yōu)先布局最基礎(chǔ)的雙預(yù)警（LDW+FCW）+AEB方案，確保產(chǎn)品在危險工況下，保護司機和貨物的安全。

在前裝市場上，車輛的電動化轉(zhuǎn)變是當前的主要趨勢，但區(qū)別于傳統(tǒng)的燃油卡車，電動卡車產(chǎn)品的商業(yè)生態(tài)是圍繞“產(chǎn)品+服務(wù)”打造的一體化解決方案，更多的是為終端用戶提供省心、放心以及多掙錢的產(chǎn)品。

我國電動卡車當前市場滲透率不到10%，市場潛力巨大。隨著電動化的普及率和智能化技術(shù)的不斷提升，未來城際物流運輸?shù)闹悄芑δ艽钶d率會逐步提升。

324 干線物流場景下的自動駕駛應(yīng)用分析

國內(nèi)干線物流自動駕駛主要可分為漸進式和跨越式兩大方向。漸進式是指通過L2+自動駕駛功能，可在干線高速路段實現(xiàn)高級別的高速NOA功能；跨越式是通過L4級自動駕駛功能，在部分專線運輸段實現(xiàn)編隊模式下的司機減員。從降低成本路徑來看，漸進式路線無法在短期內(nèi)實現(xiàn)全無人駕駛模式，而是通過降低油耗和減員（降低司機勞動強度，由雙人駕駛變?yōu)閱稳笋{駛）的方式來實現(xiàn)降本；跨越式路線在部分專線路段可獲得路權(quán)，通過減少貨車司機數(shù)量來達到降低成本的目的。

現(xiàn)階段干線物流場景實現(xiàn)無人駕駛?cè)孕枰鉀Q部分問題，包括算力不足、算法安全性、硬件可靠性、線控冗余度等。目前干線物流場景應(yīng)用案例有以下方面：

a.智加科技無人重卡2023年10月在S17高速完成示范運營；2023年12月獲得重卡無人駕駛開放道路測試牌照；2024年9月在鄂州花湖機場智慧高速完成示范運營。

b.摯途科技憑借“技術(shù)+產(chǎn)品+運營”三位一體的運營策略，不斷加速干線物流的商業(yè)化布局，為客戶提供安全、可靠的自動駕駛技術(shù)和產(chǎn)品。

c.小馬智行的自動駕駛卡車業(yè)務(wù)（簡稱小馬智卡）于2018年開始布局，截至2024年8月，小馬智卡測試里程近650萬km，物流商業(yè)運營里程超220萬km，貨運總重近3 200萬t·km，其商業(yè)化運營成功的背后，依靠的是小馬智行自研的L4級軟硬一體的卡車自動駕駛技術(shù)方案。

4 我國公路貨物運輸應(yīng)用自動駕駛的發(fā)展趨勢

41 技術(shù)發(fā)展趨勢

a.端到端自動駕駛技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用賦能公路貨物運輸，會加快各個場景的商業(yè)化進程。

自動駕駛技術(shù)從邏輯和功能架構(gòu)上可以分為兩大類，即基于模塊架構(gòu)的自動駕駛技術(shù)、端到端自動駕駛技術(shù)?；谀K的自動駕駛技術(shù)存在著系統(tǒng)復(fù)雜、穩(wěn)定性差、響應(yīng)周期長等問題。隨著深度學習技術(shù)的快速發(fā)展，基于學習的方法已經(jīng)在計算機視覺的很多領(lǐng)域如目標識別、目標檢測和語義分割等取得了很大成功，基于學習的自動駕駛系統(tǒng)就是端到端自動駕駛技術(shù)，該技術(shù)能夠直接將視覺的輸入映射為車輛的控制指令，與人的駕駛行為更接近；當駕駛模型經(jīng)過大量的數(shù)據(jù)訓(xùn)練，在各種場景下都能夠達到與人類駕駛水平相當，將模型部署到車上，就可以實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的自動駕駛[3-4]。

目前端到端自動駕駛技術(shù)使用實車采集的路況數(shù)據(jù)對多模態(tài)大語言模型進行訓(xùn)練，使得訓(xùn)練后的大模型可以更好地適應(yīng)更多的商用車corner case場景，學習優(yōu)化駕駛習慣，從而達到商用車在公路貨運場景的L4級自動駕駛，達到降本增效，提升安全性的目的[2-4]。

b.車路協(xié)同賦能自動駕駛，加快推動公路貨運自動駕駛的商業(yè)化落地。

當前，各個場景下的自動駕駛主要還是依賴于單車智能，每輛單車上安裝大量的傳感器、控制器，使得單車成本很高。但隨著單車自動駕駛技術(shù)進步空間的飽和、技術(shù)提升的瓶頸和交通環(huán)境復(fù)雜性的增加，自動駕駛越來越依靠智能道路設(shè)施的進步，智能道路基礎(chǔ)設(shè)施和車路之間的交互耦合將逐漸對自動駕駛起輔助甚至主導(dǎo)作用。車路協(xié)同和車路一體化自動駕駛等相關(guān)創(chuàng)新技術(shù)的進步，加快自動駕駛在公路貨物運輸?shù)纳虡I(yè)化落地[5]。

42 商業(yè)化發(fā)展趨勢

商用車自動駕駛賽道將步入應(yīng)用場景驅(qū)動，未來將形成以知識型解決方案為主的模式（圖3）。

a.目前，公路物流貨運仍然是基于市場細分的載重能力，按照輕型、中型、重型車輛分別制定不同的解決方案，滿足不同的運輸模式和服務(wù)需求。未來，物流貨運的解決方案將轉(zhuǎn)向應(yīng)用場景驅(qū)動，按園區(qū)物流、城市配送、城際配送、干線物流等不同運輸場景，提供多場景的產(chǎn)品和服務(wù)，從而讓公路貨運自動駕駛變得更加可靠、高效、智能。

b.未來商用車不僅僅是智能化生產(chǎn)工具，而是集成了輔助駕駛、智能底盤、多樣化動力、車身舒適性和娛樂功能的集合體，車端的軟硬件數(shù)據(jù)將通過云端的算力能力，不斷優(yōu)化車端各個功能模塊，最后形成一套知識型解決方案。

5 結(jié)語

公路貨物運輸是交通運輸?shù)闹匾M成部分，與國民經(jīng)濟發(fā)展和人民日常生活息息相關(guān)；自動駕駛是當前國內(nèi)外研究和關(guān)注的熱點課題。將自動駕駛技術(shù)和產(chǎn)品逐步應(yīng)用于公路貨物運輸當中的各個場景，推進電商物流、冷鏈物流、大件運輸、危險品物流等專業(yè)物流發(fā)展，促進城際干線運輸和城市末端配送有機銜接，建立高效、綠色、安全、便捷的貨物運輸，可以降低全社會的物流成本，進一步推動經(jīng)濟發(fā)展和“雙碳”目標的實現(xiàn)。

參考文獻：

[1]中共中央，國務(wù)院交通強國建設(shè)綱要（中發(fā)[2019]39號）[Z]

[2]億歐智庫2024中國自動駕駛物流貨運產(chǎn)業(yè)洞察研究報告[R]

[3]褚端峰，王如康，王競一，等端到端自動駕駛的研究進展及挑戰(zhàn)[J]中國公路學報，2024，37（10）：209-232

[4]張金燦基于三維激光雷達的端到端自動駕駛技術(shù)研究[D]南京：南京理工大學，2023

[5]中國公路學會自動駕駛委員會車路協(xié)同自動駕駛發(fā)展報告[R]北京：中國公路學會，2019

作者簡介：

李兵，男，1982年生，高級工程師，研究方向為汽車設(shè)計。