基于智能网联汽车技术的工业园区物流车辆改造研究

摘 要：为了进一步加快促进工业园区中物流系统的发展，文章首先简单介绍智能网联汽车技术基础知识、应用方向和功能优势。然后，简析工业园区物流车辆的应用现状，并指出了其中存在的主要问题。最后，针对工业园区物流系统中的交通安全性不确定、运输效率不高、能源消耗不合理三大问题，结合智能网联汽车技术从辅助驾驶性能、交通管控与调度、能源应用与管理三个方面提出了物流车辆的改造策略，以期为后期工业园区物流系统中车辆改造的运用研究提供参考方向。

关键词：智能网联汽车技术 工业园区 物流车辆

1 前言

近年来，随着中国经济的快速发展，各个城市相继兴建大大小小的工业园区。物流运输系统作为工业园区工业发展的重要组成部分，一直在不断地被设计改造和优化。由于物流运输系统的主要构成单元是物流车辆，所以工业园区物流车辆性能的好坏将直接影响工业园区物流运输系统的运转性能。虽然工业园区的物流车辆可以在集配中心运营模式下协调工作，但普遍存在短板。大部分工业园区整体的物流运输系统运转不够高效，存在交通安全、道路拥堵、能源消耗等问题。为了加快工业园区物流运输系统的发展速度，各种车辆技术改造也在不断地被研究。随着新技术应用快速地崛起，智能网联汽车技术的出现为工业园区内物流运输系统高效运转提供了一个新的研究视角。

通过《智能网联汽车技术路线图2.0发布》[1]可知，智能网联汽车技术不但涉及环境感知、智能决策、控制执行、系统设计（电子电器架构、人机交互、智能计算平台等）四个大方向的车辆关键技术，还涉及以人、车辆、车辆周围环境作为基础的信息交互关键技术，诸如专用通信与网络技术、大数据云控基础平台技术、车路协同技术。同时，为了能够促进智能网联汽车安全性的提高，还融入了人工智能（AI）、安全（信息安全、功能安全、预期功能安全）、高精度地图和定位、测试评价、标准法规等基础支撑关键技术。

随着智能网联汽车技术不断成熟和发展，利用智能网联汽车技术对车辆进行改造的研究也越来越多，包括传感技术、无线通信技术、自动驾驶技术等。然而，利用智能网联汽车技术对物流车辆进行改造的前沿研究方向却主要体现在高级驾驶辅助系统（ADAS）、车联网、车路协同、无人驾驶这几大技术的应用上。在ADAS智能化技术应用方向，可以利用先进的传感器和图像识别等技术实现前向碰撞预警、自动紧急制动、车道偏离预警和辅助、盲区检测和警示、自适应巡航控制、疲劳驾驶监测和提醒等高级驾驶辅助功能，从而提高物流车辆的安全性和驾驶效率，减少事故的发生和运输延误。在车辆网技术应用方向，可以利用车辆定位和导航、车辆远程监控、数据通信和云平台、调度优化和运力共享、车辆管理和维护等技术实现车辆运行监控、信息共享、智能调度、管理维护等，从而提高物流运输的效率和服务质量，降低成本和延误风险，促进货物运输的信息化和智能化，甚至为物流企业提供更精准和实时的货物跟踪和定位服务，提升客户满意度和信任度。在车路协同技术应用方向，可以利用路况信息获取与传输、路线规划与路径优化、车辆调度与协同控制、列队跟驰等技术实现物流车辆的高效调度和路径优化，从而提高物流车辆在物流运输中的运行效率。在无人驾驶技术应用方向，可以利用自动驾驶技术和优化模型及算法等实现车辆无人最优路径配送，减少燃油消耗、提高物流配送效率。目前，虽然利用智能网联汽车技术进行物流车辆改造的前沿研究方向有一些，但是结合工业园区物流车辆实际工况运用智能网联汽车技术对车辆进行的改造应用研究还较少。

由于智能网联汽车技术在物流车辆改造应用方向涵盖了节能环保、安全保护、便捷出行等多个方面，所以借助智能网联汽车技术可以为工业园区物流系统管理提供更智能、高效、可持续的解决策略。下面结合工业园区物流车辆应用现状，提出物流车辆的改造策略，以期为后期工业园区物流系统中车辆改造研究提供参考方向。

2 工业园区物流车辆现状简析

不同的工业园区有不同的使用场景和特定的需求，物流车辆在不同的工业园区的使用场景因园区属性和特点的不同而有所差异。物流车辆在工业园区的使用场景非常广泛，涵盖了货物运输、仓储操作、生产支持、废物处理和设施维护等多个方面，不过总的来看其主要使用场景是货物运输。

在工业园区的货物运输场景中，物流车辆的工作模式主要有接收货物→配载货物→运输货物→卸载货物→交付货物→回程/下一任务。物流车辆先在工业园区内的指定位置（供应商处或园区内生产线、仓库、配送中心等其他设施地点）接收货物。然后，根据货物的特性和目的地，进行货物的分类、分拣以及整理装载操作。接着，按照预先安排的路线和计划，将货物从出发地点运送到目的地。在抵达目的地后，进行卸货操作，并确保货物安全交付给收货方。如果有需要，物流车辆可能会执行回程任务，将车辆空载返回至起始点或另一个目的地。或者，根据安排将车辆调度到下一个任务地点，以继续进行货物运输工作。在整个货物运输过程中，物流车辆需要与其他相关方进行协作，如供应商、接收方、调度中心等，以确保货物的顺利运输和信息的实时流通。同时，物流车辆还需要遵循园区的交通法规和安全要求，确保运输过程的安全和合规性。

然而，随着越来越多的物流车辆加入工业园区进行货物运输，很多物流车辆的部分结构组成和应用功能虽然随着科学技术的不断发展不断地被优化和完善，但是目前绝大多数工业园区物流车辆依然存在能源消耗不合理、交通安全性不确定、运输效率不够高等问题。究其原因，从技术层面上看主要在于一些物流车辆在智能化和网联化方面功能表现不佳，使得物流车辆的整体性能存在很大的改进空间。

3 智能网联汽车技术在工业园物流车辆上的改造研究

由于智能网联汽车技术在汽车智能化和网联化应用改造方面的功能优势明显，可以借助智能网联汽车技术分别对工业园区物流车辆在辅助驾驶性能、交通管控和调度、能源应用与管理三个方面对工业园区物流车辆进行改造以增强交通安全性、提高运输效率、降低能源消耗，具体思路如下。

在辅助驾驶性能方面，可以利用智能网联汽车中的环境感知、智能决策、控制执行等技术对物流车辆在环境感知、行驶决策、控制执行三方面进行智能化升级改造，实现物流车辆全方位实时感知和识别道路情况、车辆周围环境以及驾驶员的行为，并提供警示、辅助和控制等功能，以提高物流车辆的驾驶安全性和驾驶效率。在物流车辆环境感知智能化升级改造上，可以利用环境感知技术通过升级传感器系统来增强环境感知能力。升级传感器系统可以引入先进的摄像头（前视、后视、360环视）、激光雷达、毫米波雷达等环境感知设备，加强物流车辆全方位、高清晰度的环境感知能力，实现车辆检测、全影像监测、盲区监测等先进驾驶辅助功能，进而帮助实现车距监测、碰撞预警、穿行提示等预警类辅助驾驶功能。在物流车辆行驶决策智能化升级改造上，一方面可以通过加强人机交互系统设计增强提醒和警示功能，另一方面也可以升级高精度定位与导航系统并结合传感器融合、路径规划、行为决策等自动驾驶功能核心算法增强自动行驶决策能力。加强人机交互可以利用人工智能技术中的图像识别和自然语音处理技术加强对驾驶员的脸、眼、手等特征行为的智能监测，增加预警系统的探测和识别功能，实现驾驶员疲劳监测提醒、驾驶人注意力监测提醒、驾驶人不良举动监测提醒等预警类辅助驾驶功能。升级高精度定位与导航系统可以通过引入组合导航以及定位定向天线等设备利用高精度地图与定位技术对物流车辆进行实时导航定位。增强自动行驶决策能力可以通过引入高算力计算机设备开发算法和软件技术，先对不同感知设备信息进行融合处理，提高车辆环境感知系统的准确性和鲁棒，然后借助栅格法、拓扑法、可视图法等算法进行全局路径规划或借助遗传算法、蚁群算法、神经网络算法等进行局部路径规划，最终根据不同的运输目的或目标优化算法通过预测模块、行为规划和动作规划为车辆自动驾驶行为决策提供指引，实现自动驾驶辅助功能，减轻驾驶者驾驶压力，提升驾驶安全性。在物流车辆控制执行智能化升级改造上，可以通过加强底盘线控来增强控制执行能力。加强底盘线控可以利用线控底盘技术对物流车辆的底盘控制系统进行改造，利用电信号对车辆的驱动、转向、制动进行辅助控制，提升物流车辆纵向、横向、垂向运动精确平稳控制能力，便于实现紧急制动辅助、紧急转向辅助、交通拥堵辅助等控制类辅助驾驶功能，使车辆能够更加有效安全行驶。

在交通管控和调度方面，可以在对物流车辆进行辅助驾驶性能提升的基础上加强园区内的交通道路基础设施建设，利用智能网联汽车技术中的专用通信与网络、大数据云控基础平台、车路协同等技术对物流车辆进行实时监测与调控，实现智能管理和动态调度，从而优化出行方式和路径，提高出行效率。利用智能网联汽车技术中专用通信与网络中的5G通信技术与车联网技术以及车路协同技术可以将整个园区内的交通信号设备、摄像头、车辆信息和物流管理系统连接起来形成一个大型交通信息网络。在这个大型网络中，车辆的状态、燃油消耗、速度、行驶里程、位置等信息和货物状态信息以及路况信息都可实现实时远程监控。监控到的实时数据可以反馈到物流调度中心，通过物流调度中心的统一协调与指挥，物流车辆可以被动态调度与协同控制。当持有货物的车辆发生故障、交通堵塞、路况变化时，物流调度中心可以快速调度其他车辆进行代替、重组行驶路径或指定临时的路线规划。监控到的实时数据也可通过云平台实现实时交互和存储，从而为后续的路线规划与路径优化或作业调度等提供数据分析和决策支持。在大数据支持下，根据不同的运输目的或目标，在园区内结合实时交通情况利用优化算法通过不断调整和更新车辆行驶路径或开发车辆作业调度算法优化车辆调度方案，从而实现物流车辆的智能管控和调度，提高运输效率。

在能源应用与管理方面，可以通过引入或设计开发基于智能网联汽车的能耗管理系统和采用基于智能网联汽车的节能优化策略来节省能源功耗。引入或设计开发基于智能网联汽车的能耗管理系统（如江铃汽车股份有限公司研发的整车低压能耗管理系统[2]），可以通过车辆蓄电池电量健康状态监测、负载用电使用管理、运行状态模式管理、发电机智能发电和智能网关智能配电与补电等多种方式，实现降低或避免整车亏电风险、提升电池使用寿命和自身能源使用效率、提高燃油经济性等多种功能，从而综合有效管控整车能源损耗。采用基于智能网联汽车的节能优化策略，可以通过经济驾驶算法、多车协同控制、交叉口车路协同控制或车云协同节能系统开发等多种方式，实现车辆动力性能优化、协同巡航和协同制动、信号机智能控制或云端实时监控与控制等多种功能，促进节能减排[3]。

参考文献：

[1]郭王虎.智能网联汽车技术路线图2.0发布[J].智能网联汽车，2020（06）：10-13.

[2]张小波，刘钦，赵能卿，等.智能网联汽车能耗管理系统设计与开发[J].汽车实用技术，2024，49（03）：30-35.

[3]周旭.智能网联汽车节能优化关键问题与研究进展[J].时代汽车，2024（05）：7-9.