3.1 智慧運輸裝備概述

3.1.1 運輸裝備的概念與類型

運輸裝備是將貨物從某地運往其他地區的載體，是運輸方式的工具。現代運輸方式有鐵路運輸、公路運輸、水路運輸、航空運輸和管道運輸等。運輸裝備按運輸方式可分為公路運輸裝備、鐵路運輸裝備、航空運輸裝備、水路運輸裝備和管道運輸裝備。

1.公路運輸裝備

公路貨物運輸的特點：機動靈活，可實現“門到門”直達運輸；運輸作業組織方便，運輸適應性強，適用于各類貨物的運輸；中短途運輸送達速度快；運輸經營初期投資少，投資回收快，易于小規模經營；單車運量小，能耗大，運輸成本高；污染嚴重，事故率高；公路建設投資大，占地多。

公路貨運功能：主要承擔中、短距離的“門到門”直達運輸；可用于銜接其他運輸方式，為其他運輸方式進行貨物集疏運輸；能夠獨立承擔長距離直達運輸。

公路貨物運輸的主要裝備是載貨汽車。一般可分為：①普通貨車，載貨部位的結構為欄板的載貨汽車，不包括具有自動傾卸裝置的載貨汽車；②廂式貨車，載貨部位的結構為封閉廂體且與駕駛室各自獨立的載貨汽車；③封閉貨車，載貨部位的結構為封閉廂體且與駕駛室聯成一體，車身結構為一廂式載貨汽車；④罐式貨車，載貨部位的結構為封閉罐體的載貨汽車；⑤平板貨車，載貨部位的地板為平板結構且無欄板的載貨汽車；⑥集裝箱車，載貨部位為框架結構且無地板，專門運輸集裝箱的載貨汽車；⑦自卸貨車，載貨部位具有自動傾卸裝置的載貨汽車；⑧特殊結構貨車，載貨部位為特殊結構，專門運輸特定物品的載貨汽車，如運輸小轎車的雙層結構載貨汽車，運輸活禽畜的多層結構載貨汽車。

載貨汽車的主要技術參數有：①質量參數，包括整車整備質量、最大總質量、最大裝載質量、最大軸載質量、平均燃料消耗量等；②尺寸參數，包括車長、車寬、車高、軸距、輪距、最小轉彎半徑等；③性能參數，包括發動機標定功率、最高車速、最大爬坡度等。

2.鐵路運輸裝備

鐵路貨物運輸的特點：運輸能力大，運輸成本較低；運輸適應性強，適宜各類貨物的運輸；運輸速度較高，準時性強；運輸安全性好，能耗低，污染小；運輸計劃性強，機動性差。

鐵路貨運功能：主要用于擔負大宗低價值貨物、集裝箱以及化工產品和石油產品等罐裝貨物的中、長距離運輸，是我國煤炭、糧食、木材、鋼材等大宗貨物的主要運輸力量，是集裝箱多式聯運的重要運輸環節。

鐵路貨物運輸裝備主要由鐵路、信號設備、機車車輛和車站等部分構成。

（1）鐵路機車

一般鐵路列車是由機車和車輛兩部分共同組成的。機車是鐵路列車的動力來源，主要用于牽引列車運行和牽引或推送車輛在車站內有目的地調車移動。按原動力可分為蒸汽機車、內燃機車、電力機車。

（2）鐵路貨運車輛

鐵路車輛是承載旅客和貨物的鐵路運輸工具，一般不具備動力裝置，需要連接成列車后由機車牽引運行。鐵路貨運車輛一般有敞車（C）、棚車（P）、平車（N）、集裝箱車（X）、長大貨物車（D）、罐車（G）、冷藏車（B）、礦石車（K）、糧食車（L）、特種運輸車（T）等類型。

（3）鐵路貨運站

鐵路貨運站是主要辦理貨物承運、交付、裝卸以及貨物列車到發、車輛取送等作業的車站。主要設備有貨物列車到發線、編組線、牽出線和貨場（如鐵路貨場）等。按類型可分為中間站、區段站、編組站、鐵路車站貨場等。

3.水路運輸裝備

水路運輸的特點：運輸能力大，能源消耗小，單位運輸成本最低；續航能力大，運輸連續性好；基建投資較小，占用土地少；初期投資（購船）較大，而且回收期長；運輸速度低，受氣候影響大；運輸機動性差。

水路貨運功能：主要適宜擔負中、遠距離大宗貨物運輸和集裝箱運輸。遠洋運輸主要承擔進出口貿易貨物運輸，包括大宗散貨運輸、雜貨運輸、石油和國際集裝箱運輸，是國際貿易運輸的主要工具。沿海及內河水路運輸主要承擔煤炭、礦石、建材、糧食等大宗貨物運輸和國內集裝箱運輸。

水路運輸的主要設施裝備包括船舶、水域（海洋、江河、湖泊等）及其航道、港口碼頭以及通信導航等基礎設施。

（1）貨運船舶

貨運船舶是貨物水路運輸的載體。按用途可分為散貨船、雜貨船、集裝箱船、冷藏船、液貨船、滾裝船、汽車運輸船、駁船和載駁船、鐵路車輛渡船。

船舶的主要性能參數有：重量性能參數，包括船舶排水量和載重量；容積性能參數，包括貨艙容積和船舶登記噸位；船舶主尺度參數，包括船長、船寬、船深、吃水和干舷等；船舶航速，包括試航航速和營運航速。

（2）港口及設備

港口是指具有船舶進出、停泊、靠泊，旅客上下，貨物裝卸、駁運、儲存等功能，具有相應的碼頭設施，由一定范圍的水域和陸域組成的區域。

港口水域設施主要包括港池、航道和錨地。港池是指碼頭周邊的水域，具有足夠的深度和廣度，供船舶臨時停泊、靠離碼頭和調頭操作；航道是指在內河、港口等水域內供一定尺度的船舶安全航行的通道；錨地是供船舶拋錨候潮、等候泊位、避風、辦理進出口手續、接受船舶檢查或過駁裝卸等停泊的水域。

港口陸域設施主要包括碼頭、泊位、港口作業區及港口道路和鐵路設施等部分。碼頭是指沿港口的水域和陸域交界線構筑的供船舶靠泊、旅客上下船、貨物裝卸和其他船舶作業的水上建筑物；泊位是供一艘船停泊的碼頭岸線長度；港口作業區是根據貨物種類、吞吐量、貨物流向、船型和港口布局等因素，將港口劃分為若干個相對獨立的裝卸生產單位，一般由碼頭前沿作業地帶、倉庫及堆場等設施組成；港口集疏運設施是與港口相互銜接、為集中與疏散港口吞吐貨物服務的交通運輸設施，主要由港口道路、鐵路、內河航道及相應的交接站場組成。

4.航空運輸裝備

航空運輸的特點：運行速度快；舒適性和安全性高；基本建設周期短、投資少、占地少；裝載能力小，運輸成本高；受氣候條件影響大。

航空貨物運輸的功能：主要適用于對時間性要求較強的郵件、快件貨物、鮮活易腐貨物和價值較高的高科技機電產品等貨物的運輸，其貨物的體積和重量以及運輸批量一般都較小，運輸距離主要適用于中、長距離的運輸。此外，航空運輸是救災、搶險等緊急物資運輸的主要方式。

航空貨物運輸裝備主要由飛機、飛行航線、機場和空中交通管理系統等部分構成。

（1）飛機

飛機的基本結構主要由機身、機翼、動力裝置、尾翼和起落裝置以及駕駛操縱控制系統等部分組成。

貨運飛機的主要性能參數有：①飛機的重量參數，包括飛機基本重量、最大起飛重量、最大著陸重量、最大業務載重量；②飛機的飛行性能參數，包括最大平飛速度、巡航速度、航程和續航時間。

（2）航線和機場

航線是由航空管理部門設定的飛機從一個機場飛達另一個機場的路線，是航空運輸網絡中的線路。航線按照飛行范圍分為國內航線和國際航線。國內航線根據所連接的城市不同可分為國內干線、國內支線和地方航線。

機場也稱為航空港，是用于飛機起飛、著陸、停放、維護、補充給養等活動，以及組織旅客上下和貨物裝卸等航空運輸服務的場所。一般由飛行區、客貨運輸服務區和機務維修區3個部分組成。按航線性質，可分為國際機場和國內航線機場；按機場在民航運輸網絡中的地位，可分為樞紐機場、干線機場和支線機場。

5.管道運輸裝備

管道運輸就是利用管道設施，通過一定的壓力差驅動管道內的貨物沿著管道流向目的地的一種運輸方式。管道運輸的特點：連續性強、運輸量大；占用土地少、對環境影響小；安全可靠、不受氣候影響；自動化程度高、運輸費用低。

管道運輸的功能：主要用于輸送液體、氣體和漿料等流體貨物，包括原油、成品油、天然氣、煤漿和其他礦漿等。

輸油管道系統的主要裝備包括管道、輸油站（首站、中間站、末站）、自動控制系統、輸油泵機組以及儲油罐等。

輸氣管道系統主要由礦場集氣管網、干線輸氣管道、城市配氣管網等部分組成。主要裝備包括輸氣管道、輸氣站、壓縮機組以及儲氣設備等。

3.1.2 智慧運輸裝備的概念與特征

當前，以互聯網為代表的信息技術正與交通運輸領域深度融合，超級鐵路、自動駕駛、新能源車船、無人機（車、船）等智能化交通基礎設施和技術裝備成為各國競相角逐的熱點，交通運輸新模式、新業態、新產業不斷涌現并煥發出強大生機活力。加快智慧運輸發展，對于推動物流行業高質量發展，加快建設交通強國，具有十分重要的意義。

智慧物流運輸在智能交通的基礎上，充分利用物聯網、空間感知、云計算、移動互聯網等新一代信息技術，綜合運用交通科學、系統方法、人工智能、知識挖掘等理論與工具，以全面感知、深度融合、主動服務、科學決策為目標，通過建設實時的動態信息服務體系，深度挖掘物流運輸相關數據，形成問題分析模型，實現行業資源配置優化能力、公共決策能力、行業管理能力、公眾服務能力的提升，推動物流運輸更安全、更高效、更便捷、更經濟、更環保、更舒適的運行和發展，帶動物流運輸相關產業轉型、升級。

智慧運輸裝備是實現智慧物流運輸的基礎和依托，只有實現運輸裝備的智慧化升級改造，才能在運輸過程中實現信息實時感知、資源集成調配、運行智能控制，才能實現智慧物流運輸的整體目標。所謂智慧運輸裝備，是指應用先進的人工智能、信息傳感、控制執行技術，并融合現代通信與網絡技術，具備復雜環境感知、智能決策、協同控制等功能，可實現自動化、智能化、無人化運行的運輸裝備。

智慧運輸裝備具有以下特征。

一是環境感知與實時通信。智慧運輸裝備在運行過程中，能夠實時感知周邊環境狀況，包括汽車、行人、道路、信號燈等，并將信息實時傳遞到運算中心。

二是AI算法與智能決策。車載或后臺運算中心基于收集到的數據，能夠運用人工智能算法進行智能決策判斷，并發出運行指令。

三是自動化控制與無人化運行。智能運輸裝備能夠進行充分的人機交互，輔助進行裝備行駛控制，或根據人的意圖進行自動控制、自動行駛，有的甚至能夠做到無人化行駛。

四是安全性與可靠性。通過人工智能、自動控制，使得智慧運輸裝備在運行時具備高度的安全性，減少人工駕駛失誤。同時，安全性與可靠性也是智慧運輸裝備落地的基本前提。

3.1.3 智慧運輸裝備的分類

智慧運輸裝備按照運輸方式不同可分為以下5種類型。

1.智慧公路運輸裝備：智能網聯汽車

智能網聯汽車（ICV），搭載先進的車載傳感器、控制器、執行器等裝置，融合現代通信與網絡技術，能夠與X（車、路、人、云等）智能信息交換、共享，具備復雜環境感知、智能決策、協同控制等功能，可實現安全、高效、舒適、節能甚至無人駕駛。主要應用包括無人駕駛卡車和無人配送車。菜鳥、京東、蘇寧、德邦、G7等紛紛布局無人重卡，無人駕駛卡車正在各運輸場景中進行測試和應用。無人配送車歸屬于配送裝備，將在第4章中詳細介紹。

2.智慧鐵路運輸裝備：無人駕駛軌道列車

無人駕駛軌道列車，采用高度自動化的先進軌道列車控制系統，由軌道控制中心用大型電子計算機監控整個線路網的站際聯系、信號系統、列車運行、車輛調度等，可完全實現無人化、全自動化運行。國外無人駕駛軌道列車已得到實際應用，我國目前已經有7條試驗用無人駕駛軌道列車實現了示范性運行。當前無人駕駛軌道列車主要應用于短途客運，未來在長途貨運中具有良好應用前景。

3.智慧水路運輸裝備：智能船舶

智能船舶，通過利用傳感器、通信、物聯網、互聯網等技術手段，自動感知和獲得船舶自身、海洋環境、物流、港口等方面的信息和數據，并基于計算機技術、自動控制技術和大數據處理和分析技術，在船舶航行、管理、維護保養、貨物運輸等方面實現智能化運行。當前英國、日本、芬蘭等國企業在政府支持下正在大力推進智能船舶系統研發，我國也已啟動了智能船舶1.0的研制計劃。

4.智慧航空運輸裝備：無人機

無人機，利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置，實現不載人飛行。無人機應用于物流運輸領域，能夠發揮其運行速度快、受道路條件影響小的特點，特別適用于山區偏遠地區道路設施不完備情況下的物流運輸。當前國外的Amazon、UPS、Google、WalMart、DHL、GeoPost、Matternet、Bizzby Sky、Flytrex Sky與國內的順豐、京東、菜鳥等多家電商企業、物流企業都相繼宣布其無人機研發項目和試驗進度，并已在某些地區和領域進行實際應用。無人機有多種類型，可用于干線、支線的物流運輸，也可用于末端配送。配送是無人機當前應用的主要領域，本書將在第4章中對無人機進行詳細介紹。

5.智慧管道運輸裝備：地下智慧物流管網

地下智慧物流管網，通過使用自動導引車、兩用卡車或膠囊小車等運載工具或介質，以單獨或編組的方式在地下隧道或管道等封閉空間中全自動化地運輸貨物，最終將貨物配送到各終端。地下智慧物流管網系統與物流配送中心和大型零售企業結合在一起，實現網絡相互銜接，客戶在網上下訂單以后，物流中心接到訂單，迅速在物流中心進行高速分揀，通過地下管道物流智能運輸系統和分揀配送系統進行運輸配送。當前京東提出基于5G智能膠囊的地下物流運轉系統，雄安、深圳、北京等地城市地下物流建設正在規劃建設之中。地下智慧物流管網包括地下干線運輸和城市地下配送等部分，而城市地下物流配送是當前應用的重點，本書將在第4章中對地下智慧物流管網進行詳細介紹。