5G 北斗 AI齐上阵 无人车队码头高效装卸集装箱

目前全球港口95%以上的集装箱码头都是人工操作，是典型的劳动密集型行业。人工操作劳动强度大，效率越来越难以匹配码头的发展需求。如何在传统集装箱码头的基础上进行技术升级，实现全流程无人化自动化作业，是全球港口面临的世界性难题。

中国在世界上率先解决了这个问题。近日，在2022年世界移动通信大会上，由天津港、华为、中国移动共同打造的“5G智慧港口”项目获得“互联经济最佳移动创新奖”。该项目基于5G、AI等前沿信息技术的创新应用。实现全球首个港口自动驾驶和5G远程控制，建立自动化码头2.0级运输新形态、新模式，大幅降本增效，推动智慧、绿色、安全港口的全方位发展。

水平运输自动化需要更多“智慧”

在天津港第二集装箱码头，记者看到多台智能水平运输机器人(ART)在自动化码头堆场装载集装箱，然后依次通过集装箱地面上的智能解锁站完成装载和解锁操作，最后到达码头桥下完成精确对位，吊具自动提升，将集装箱稳稳地放置在船上。整个过程一气呵成，现场没有工人，但所有操作都在后台控制。

“要实现码头全流程自动化，最需要解决的问题之一就是水平运输环节的自动化。”第二集装箱码头公司信息部副经理刘说，“智能水平运输系统”并不是简单地实现多艺两点之间的自动驾驶。如果只是根据系统对运行顺序的要求，由智能自行车自主规划路线，那么在多车自主协商解决路权冲突的过程中，会增加行驶轨迹的不确定性，带来安全隐患，并可能造成业务顺序的混乱。

此外，由于自行车智能缺乏“上帝视角”，很难达到最佳的整体效率，也很难保持行驶的平稳性。频繁的加减速和启停会导致车辆能耗的增加。如何解决各种场景下的车辆冲突和道路死锁问题，实现所有车辆的高效协作，提高码头的整体运营效率，成为自动化码头水平运输方案有效落地的关键。

为了解决这一问题，项目首创了全局路径规划与局部精细化引导相结合的新模式。基于多层融合技术构建在云端的动态业务高精地图，可以采集船舶、岸桥、场桥、艺术等关键生产要素的实时位置，以及充电桩、站牌、道路、围栏、堆场等基础设施的地理信息和交通语义。还可以通过高速5G网络实现76艺的统一共管控制，保证多车协同作业的行驶路线的确定性和安全性，有效解决基于无人驾驶技术的集装箱码头全自动化水平运输关键问题。

刘解释说，在系统内部，基于ART的运动学特性，精确构建云端多车协同驾驶的调度模型，利用高带宽、低时延的5G网络，实时获取车辆的速度、位置和方向，预测未来重点路口和区域的交通状况。对于可能的时空路径抢占，可以通过速度控制提前逐一解决，有效防止车辆交互死锁。这种时空一致的动态路径规划算法，将根据业务需求，通过合理控制，实现76艺的高效协作。

传统的集装箱码头岸桥工作条件艰苦，对人力要求极高。驾驶室高30米。驾驶员需要经常攀爬，集中精力操作设备，容易导致疲劳，存在安全隐患。

“智能水平运输系统”还可以配合TOS、场桥、码头桥、ART、自动车站锁定、自动充电桩等关键资源。自动得到最优的装卸方案并指挥各设备实现最优的全局调度。“天津港第二集装箱码头有限公司总经理杨蓉表示，目前，在水平岸线码头，该系统已经有效管理了迄今最大的无人车车队，达到76辆。

该方案还通过建设智能调度中心，实现了港口中控室对自动化堆场桥和岸桥的远程控制。坐在中控室的操作人员可以发回高清视频信息和设备状态信息，对堆场的岸桥进行远程控制，发送指令，驱动堆场的岸桥自动运行和吊装，指挥小车、推车等。并协助集装箱的自动装卸。一个操作员可以操作6-8个码桥，不需要一对一的人机对应。

2021年10月17日，全球首个“智能零碳”码头——天津港北疆港C区智能集装箱码头正式投入运营。通过风能、太阳能等清洁能源的使用，该码头实现了绿色电力功能100%自给自足。而且通过5G、北斗、人工智能的应用，率先全面实现了横向布局集装箱码头的全流程自动化。

“智能零碳”码头比同等海岸线的传统自动化集装箱码头减少投资30%，减少集装箱作业逆向运输环节50%，综合能耗降低17%以上。同时，同等规模的传统集装箱码头人员减少60%。”刘对说道。