3.1 智慧运输装备概述

3.1.1 运输装备的概念与类型

运输装备是将货物从某地运往其他地区的载体，是运输方式的工具。现代运输方式有铁路运输、公路运输、水路运输、航空运输和管道运输等。运输装备按运输方式可分为公路运输装备、铁路运输装备、航空运输装备、水路运输装备和管道运输装备。

1.公路运输装备

公路货物运输的特点：机动灵活，可实现“门到门”直达运输；运输作业组织方便，运输适应性强，适用于各类货物的运输；中短途运输送达速度快；运输经营初期投资少，投资回收快，易于小规模经营；单车运量小，能耗大，运输成本高；污染严重，事故率高；公路建设投资大，占地多。

公路货运功能：主要承担中、短距离的“门到门”直达运输；可用于衔接其他运输方式，为其他运输方式进行货物集疏运输；能够独立承担长距离直达运输。

公路货物运输的主要装备是载货汽车。一般可分为：①普通货车，载货部位的结构为栏板的载货汽车，不包括具有自动倾卸装置的载货汽车；②厢式货车，载货部位的结构为封闭厢体且与驾驶室各自独立的载货汽车；③封闭货车，载货部位的结构为封闭厢体且与驾驶室联成一体，车身结构为一厢式载货汽车；④罐式货车，载货部位的结构为封闭罐体的载货汽车；⑤平板货车，载货部位的地板为平板结构且无栏板的载货汽车；⑥集装箱车，载货部位为框架结构且无地板，专门运输集装箱的载货汽车；⑦自卸货车，载货部位具有自动倾卸装置的载货汽车；⑧特殊结构货车，载货部位为特殊结构，专门运输特定物品的载货汽车，如运输小轿车的双层结构载货汽车，运输活禽畜的多层结构载货汽车。

载货汽车的主要技术参数有：①质量参数，包括整车整备质量、最大总质量、最大装载质量、最大轴载质量、平均燃料消耗量等；②尺寸参数，包括车长、车宽、车高、轴距、轮距、最小转弯半径等；③性能参数，包括发动机标定功率、最高车速、最大爬坡度等。

2.铁路运输装备

铁路货物运输的特点：运输能力大，运输成本较低；运输适应性强，适宜各类货物的运输；运输速度较高，准时性强；运输安全性好，能耗低，污染小；运输计划性强，机动性差。

铁路货运功能：主要用于担负大宗低价值货物、集装箱以及化工产品和石油产品等罐装货物的中、长距离运输，是我国煤炭、粮食、木材、钢材等大宗货物的主要运输力量，是集装箱多式联运的重要运输环节。

铁路货物运输装备主要由铁路、信号设备、机车车辆和车站等部分构成。

（1）铁路机车

一般铁路列车是由机车和车辆两部分共同组成的。机车是铁路列车的动力来源，主要用于牵引列车运行和牵引或推送车辆在车站内有目的地调车移动。按原动力可分为蒸汽机车、内燃机车、电力机车。

（2）铁路货运车辆

铁路车辆是承载旅客和货物的铁路运输工具，一般不具备动力装置，需要连接成列车后由机车牵引运行。铁路货运车辆一般有敞车（C）、棚车（P）、平车（N）、集装箱车（X）、长大货物车（D）、罐车（G）、冷藏车（B）、矿石车（K）、粮食车（L）、特种运输车（T）等类型。

（3）铁路货运站

铁路货运站是主要办理货物承运、交付、装卸以及货物列车到发、车辆取送等作业的车站。主要设备有货物列车到发线、编组线、牵出线和货场（如铁路货场）等。按类型可分为中间站、区段站、编组站、铁路车站货场等。

3.水路运输装备

水路运输的特点：运输能力大，能源消耗小，单位运输成本最低；续航能力大，运输连续性好；基建投资较小，占用土地少；初期投资（购船）较大，而且回收期长；运输速度低，受气候影响大；运输机动性差。

水路货运功能：主要适宜担负中、远距离大宗货物运输和集装箱运输。远洋运输主要承担进出口贸易货物运输，包括大宗散货运输、杂货运输、石油和国际集装箱运输，是国际贸易运输的主要工具。沿海及内河水路运输主要承担煤炭、矿石、建材、粮食等大宗货物运输和国内集装箱运输。

水路运输的主要设施装备包括船舶、水域（海洋、江河、湖泊等）及其航道、港口码头以及通信导航等基础设施。

（1）货运船舶

货运船舶是货物水路运输的载体。按用途可分为散货船、杂货船、集装箱船、冷藏船、液货船、滚装船、汽车运输船、驳船和载驳船、铁路车辆渡船。

船舶的主要性能参数有：重量性能参数，包括船舶排水量和载重量；容积性能参数，包括货舱容积和船舶登记吨位；船舶主尺度参数，包括船长、船宽、船深、吃水和干舷等；船舶航速，包括试航航速和营运航速。

（2）港口及设备

港口是指具有船舶进出、停泊、靠泊，旅客上下，货物装卸、驳运、储存等功能，具有相应的码头设施，由一定范围的水域和陆域组成的区域。

港口水域设施主要包括港池、航道和锚地。港池是指码头周边的水域，具有足够的深度和广度，供船舶临时停泊、靠离码头和调头操作；航道是指在内河、港口等水域内供一定尺度的船舶安全航行的通道；锚地是供船舶抛锚候潮、等候泊位、避风、办理进出口手续、接受船舶检查或过驳装卸等停泊的水域。

港口陆域设施主要包括码头、泊位、港口作业区及港口道路和铁路设施等部分。码头是指沿港口的水域和陆域交界线构筑的供船舶靠泊、旅客上下船、货物装卸和其他船舶作业的水上建筑物；泊位是供一艘船停泊的码头岸线长度；港口作业区是根据货物种类、吞吐量、货物流向、船型和港口布局等因素，将港口划分为若干个相对独立的装卸生产单位，一般由码头前沿作业地带、仓库及堆场等设施组成；港口集疏运设施是与港口相互衔接、为集中与疏散港口吞吐货物服务的交通运输设施，主要由港口道路、铁路、内河航道及相应的交接站场组成。

4.航空运输装备

航空运输的特点：运行速度快；舒适性和安全性高；基本建设周期短、投资少、占地少；装载能力小，运输成本高；受气候条件影响大。

航空货物运输的功能：主要适用于对时间性要求较强的邮件、快件货物、鲜活易腐货物和价值较高的高科技机电产品等货物的运输，其货物的体积和重量以及运输批量一般都较小，运输距离主要适用于中、长距离的运输。此外，航空运输是救灾、抢险等紧急物资运输的主要方式。

航空货物运输装备主要由飞机、飞行航线、机场和空中交通管理系统等部分构成。

（1）飞机

飞机的基本结构主要由机身、机翼、动力装置、尾翼和起落装置以及驾驶操纵控制系统等部分组成。

货运飞机的主要性能参数有：①飞机的重量参数，包括飞机基本重量、最大起飞重量、最大着陆重量、最大业务载重量；②飞机的飞行性能参数，包括最大平飞速度、巡航速度、航程和续航时间。

（2）航线和机场

航线是由航空管理部门设定的飞机从一个机场飞达另一个机场的路线，是航空运输网络中的线路。航线按照飞行范围分为国内航线和国际航线。国内航线根据所连接的城市不同可分为国内干线、国内支线和地方航线。

机场也称为航空港，是用于飞机起飞、着陆、停放、维护、补充给养等活动，以及组织旅客上下和货物装卸等航空运输服务的场所。一般由飞行区、客货运输服务区和机务维修区3个部分组成。按航线性质，可分为国际机场和国内航线机场；按机场在民航运输网络中的地位，可分为枢纽机场、干线机场和支线机场。

5.管道运输装备

管道运输就是利用管道设施，通过一定的压力差驱动管道内的货物沿着管道流向目的地的一种运输方式。管道运输的特点：连续性强、运输量大；占用土地少、对环境影响小；安全可靠、不受气候影响；自动化程度高、运输费用低。

管道运输的功能：主要用于输送液体、气体和浆料等流体货物，包括原油、成品油、天然气、煤浆和其他矿浆等。

输油管道系统的主要装备包括管道、输油站（首站、中间站、末站）、自动控制系统、输油泵机组以及储油罐等。

输气管道系统主要由矿场集气管网、干线输气管道、城市配气管网等部分组成。主要装备包括输气管道、输气站、压缩机组以及储气设备等。

3.1.2 智慧运输装备的概念与特征

当前，以互联网为代表的信息技术正与交通运输领域深度融合，超级铁路、自动驾驶、新能源车船、无人机（车、船）等智能化交通基础设施和技术装备成为各国竞相角逐的热点，交通运输新模式、新业态、新产业不断涌现并焕发出强大生机活力。加快智慧运输发展，对于推动物流行业高质量发展，加快建设交通强国，具有十分重要的意义。

智慧物流运输在智能交通的基础上，充分利用物联网、空间感知、云计算、移动互联网等新一代信息技术，综合运用交通科学、系统方法、人工智能、知识挖掘等理论与工具，以全面感知、深度融合、主动服务、科学决策为目标，通过建设实时的动态信息服务体系，深度挖掘物流运输相关数据，形成问题分析模型，实现行业资源配置优化能力、公共决策能力、行业管理能力、公众服务能力的提升，推动物流运输更安全、更高效、更便捷、更经济、更环保、更舒适的运行和发展，带动物流运输相关产业转型、升级。

智慧运输装备是实现智慧物流运输的基础和依托，只有实现运输装备的智慧化升级改造，才能在运输过程中实现信息实时感知、资源集成调配、运行智能控制，才能实现智慧物流运输的整体目标。所谓智慧运输装备，是指应用先进的人工智能、信息传感、控制执行技术，并融合现代通信与网络技术，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现自动化、智能化、无人化运行的运输装备。

智慧运输装备具有以下特征。

一是环境感知与实时通信。智慧运输装备在运行过程中，能够实时感知周边环境状况，包括汽车、行人、道路、信号灯等，并将信息实时传递到运算中心。

二是AI算法与智能决策。车载或后台运算中心基于收集到的数据，能够运用人工智能算法进行智能决策判断，并发出运行指令。

三是自动化控制与无人化运行。智能运输装备能够进行充分的人机交互，辅助进行装备行驶控制，或根据人的意图进行自动控制、自动行驶，有的甚至能够做到无人化行驶。

四是安全性与可靠性。通过人工智能、自动控制，使得智慧运输装备在运行时具备高度的安全性，减少人工驾驶失误。同时，安全性与可靠性也是智慧运输装备落地的基本前提。

3.1.3 智慧运输装备的分类

智慧运输装备按照运输方式不同可分为以下5种类型。

1.智慧公路运输装备：智能网联汽车

智能网联汽车（ICV），搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，融合现代通信与网络技术，能够与X（车、路、人、云等）智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现安全、高效、舒适、节能甚至无人驾驶。主要应用包括无人驾驶卡车和无人配送车。菜鸟、京东、苏宁、德邦、G7等纷纷布局无人重卡，无人驾驶卡车正在各运输场景中进行测试和应用。无人配送车归属于配送装备，将在第4章中详细介绍。

2.智慧铁路运输装备：无人驾驶轨道列车

无人驾驶轨道列车，采用高度自动化的先进轨道列车控制系统，由轨道控制中心用大型电子计算机监控整个线路网的站际联系、信号系统、列车运行、车辆调度等，可完全实现无人化、全自动化运行。国外无人驾驶轨道列车已得到实际应用，我国目前已经有7条试验用无人驾驶轨道列车实现了示范性运行。当前无人驾驶轨道列车主要应用于短途客运，未来在长途货运中具有良好应用前景。

3.智慧水路运输装备：智能船舶

智能船舶，通过利用传感器、通信、物联网、互联网等技术手段，自动感知和获得船舶自身、海洋环境、物流、港口等方面的信息和数据，并基于计算机技术、自动控制技术和大数据处理和分析技术，在船舶航行、管理、维护保养、货物运输等方面实现智能化运行。当前英国、日本、芬兰等国企业在政府支持下正在大力推进智能船舶系统研发，我国也已启动了智能船舶1.0的研制计划。

4.智慧航空运输装备：无人机

无人机，利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置，实现不载人飞行。无人机应用于物流运输领域，能够发挥其运行速度快、受道路条件影响小的特点，特别适用于山区偏远地区道路设施不完备情况下的物流运输。当前国外的Amazon、UPS、Google、WalMart、DHL、GeoPost、Matternet、Bizzby Sky、Flytrex Sky与国内的顺丰、京东、菜鸟等多家电商企业、物流企业都相继宣布其无人机研发项目和试验进度，并已在某些地区和领域进行实际应用。无人机有多种类型，可用于干线、支线的物流运输，也可用于末端配送。配送是无人机当前应用的主要领域，本书将在第4章中对无人机进行详细介绍。

5.智慧管道运输装备：地下智慧物流管网

地下智慧物流管网，通过使用自动导引车、两用卡车或胶囊小车等运载工具或介质，以单独或编组的方式在地下隧道或管道等封闭空间中全自动化地运输货物，最终将货物配送到各终端。地下智慧物流管网系统与物流配送中心和大型零售企业结合在一起，实现网络相互衔接，客户在网上下订单以后，物流中心接到订单，迅速在物流中心进行高速分拣，通过地下管道物流智能运输系统和分拣配送系统进行运输配送。当前京东提出基于5G智能胶囊的地下物流运转系统，雄安、深圳、北京等地城市地下物流建设正在规划建设之中。地下智慧物流管网包括地下干线运输和城市地下配送等部分，而城市地下物流配送是当前应用的重点，本书将在第4章中对地下智慧物流管网进行详细介绍。