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25/03/2022

全球貨運大塞港!自駕貨櫃車緩解司機荒 + 成本減半,或成貨運新趨勢?

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  • 方展策

    方展策

    少年時,曾研習 Geographic Information System,可惜學無所成,僥倖畢業。成年後,誤打誤撞進入傳媒圈子,先後在印刷、電子、網絡媒體打滾,略有小成。中年後,修畢資訊科技碩士,眼界漸擴,決意投身初創企業,窺探不同科技領域。近年,積極鑽研數據分析與數碼策略,又涉足 Location Intelligence 開發項目;有時還會抽空執教鞭,既可向他人分享所學,亦可鞭策自己保持終身學習。

    智城物語

  在俄烏戰爭下,途經俄羅斯、連接西歐與中國東部的鐵路「中歐班列」(CHINA RAILWAY Express)都受到影響,逾100萬個貨櫃被迫改用海路運送。這樣既會增加運輸成本,又會加劇貨運塞港的問題,為全球供應鏈帶來進一步的壓力。如可以使用無人駕駛的微型列車或貨櫃車,無間斷地運走滯留在碼頭的貨櫃,即可紓緩港口擠塞。究竟這些自駕列車與貨櫃車具有甚麼優勢?為何傳統貨運火車與貨櫃車辦不到的事,它們卻可以辦得到呢?

 

塞港癥結在於貨車司機不足

 

  新冠疫情引發的全球大塞港現象,雖已時過兩年,惟依然未見有緩解跡象;在俄烏戰爭爆發後,情況更趨惡化。海事研究諮詢機構Drewry預估,塞港缺櫃問題在2022年內都無法改善。全球船舶、貨櫃均告短缺,有業內人士估計艙位已減少20%至30%,可說是一櫃難求。

 

  其實,航運擁塞的問題癥結不在海上,而是在地上。貨櫃到達港口,需從貨船卸下,裝上貨櫃車,才能運送到其他地方。一旦碼頭工人、貨櫃車司機受疫情影響而無法開工,便會讓港口作業陷入癱瘓,進而打亂船公司的時程與調度,牽連全球運輸供應鏈。

 

  美國勞工部(US Department of Labor)的資料顯示,2020年疫情爆發,令貨車業界勞動力銳減6%。美國貨運公司 U.S. Xpress評估,目前貨運界仍欠缺8萬名貨櫃車司機。由於貨櫃車駕駛者必須持有專業的駕駛執照,所以人力補充難度較高,這正是美國塞港的原因之一。美國貨運協會(American Trucking Association)更預測,到2030年司機職缺將會倍增至16萬。

 

  這時候,若能引入無人物流解決方案——透過軌道輔助的無人列車,把積存在港口的大量貨櫃,自動分送到各地倉庫,這樣就算在司機短缺的情況下,都可以緩解塞港情況。由前SpaceX工程師Matt Soule成立的初創公司Parallel Systems,聚焦於研發自動駕駛的電動貨運列車系統,旨在提高鐵路軌道的使用率,並解決司機人手不足的問題。

 

無人列車彈性組合各自移動

 

  一般貨運火車設有逾百節車廂,總長度可達3 公里以上。縱然它可以一次過運載很多貨物,但卻要花上較長時間來裝滿車廂,而且只能停靠在佔地寬廣的大型鐵路站。當貨運火車到達站點後,通常會停放數天,等待貨車逐一將貨件轉運到不同目的地,然後再啟程前往下個目的地。如此一來,整個運送過程可能要連綿數週,頗為費時失事。

 

  有別於傳統火車,Parallel每節列車是由兩輛4輪平板電動車加上一個20呎標準貨櫃所組成,無需動力車頭牽引,就可以自行移動。驟看起來,它更似是生產線上的輸送帶,當起重機把貨櫃放上車台,微型列車即可以直接出發,不用等到所有車廂裝貨完成後,始可起行。

 

  這套無人微型列車的最大特點是採用節點式設計,具有高度的自由組合彈性,車廂既可以單獨分散移動,又可以多節串連運行,最多可以串接50節車廂。無論是大型或小型的鐵路站,只要有一台起重機就可替列車裝卸貨件;甚至乎,可以直接開進工廠、倉庫、或物流中心,大幅縮減裝卸人手和等待時間。

 

Parallel Systems微型列車可以由最多50節車廂組成,能夠在現有的貨運鐵路上行駛,適用於短途貨運,作為傳統火車的補充。(圖片來源:Parallel Systems官網)

Parallel Systems微型列車的每節車廂可以獨立移動,只要搭配可自動裝卸貨櫃的起重機與路軌,幾乎可以在任何地方上落貨,讓貨運物流鏈變得更具靈活彈性。(圖片來源:Parallel Systems官網)

 

棄用先進自駕系統助減成本

 

  因為Parallel列車只在固定軌道上行走,行駛環境遠比汽車公路簡單得多,較少突如其來的路況發生,所以無需配備最先進和最昂貴的自駕系統、光學雷達、以及超音波感測器,能用較低成本進行開發。

 

  Parallel Systems沿用美國鐵路系統常見的「主動列車控制系統」(Positive Train Control,PTC)來實現無人駕駛。這套系統可讓遠端監控人員知曉火車的精確位置,並確保每次只有一列火車在特定區段上運行,以免發生追撞事故。同時,該公司亦有針對PTC系統進行改造,加入電腦視覺(Computer Vision)技術與感測器,以強化其自駕能力。

 

圖中是Parallel Systems微型列車第二代原型機,在1小時內就可以充飽電,續航里程達800公里。(圖片來源:Parallel Systems官網)

 

  這款微型列車採用分布式電池組供電,每輛車均內置獨立充電池。當列車到達站點時,即可透過置於火車軌道間、位於列車下方的充電板進行充電;單次充電後,可以連續行駛800公里。根據加州大學洛杉磯分校(UCLA)的研究,貨運火車每趟行駛1,600公里以上,通常每隔240公里左右便會停下來換班。假如在這些換班點設置充電站,因其位置遠離市中心,故此建造成本較便宜,有助降低列車系統的初始投資成本。

 

兩輛車合組而成的Parallel車台,能夠運載重量達58,000公斤的貨物,承載力是半掛式貨櫃車的2.8倍。(圖片來源:Parallel Systems官網)

 

獲4,955萬美元A輪融資

 

  2022年1月,Parallel Systems取得4,955萬美元(約3.86億港元)的A輪融資;同年2月,又獲得美國能源部(Department of Energy)440萬美元(約3,432萬港元)的撥款,用作測試其貨運列車平台。現時該公司正在南加州進行列車的行駛測試,並會根據所得數據開發改良版車台,預計下一個版本將會接近量產型號,可以投入試營運。

 

  這個技術方案看似非常理想,但實際上卻存有多個現實問題有待解決。大部分火車路軌都是單車道,假設被大量單車廂的微型列車佔用了,反而會降低軌道的使用效率。另外,如果要讓列車直接駛進倉庫或工廠,即是要在原有火車路軌外鋪設新軌道,這涉及額外建造成本與土地運用的問題。

 

  相比起無人列車,自動駕駛貨車似乎更具吸引力。此方案不但有助緩解司機荒,更能夠大幅削減人力開支,幾乎可以將整體貨運成本減半。日經新聞指出,到2024年貨車運輸業的產值將攀升至1兆美元(約7.8兆港元),估計無人物流技術的投資規模有望達到100億美元(約780億港元)。因此,吸引不少初創公司與大企業爭相加入研發行列,當中的領跑者有初創圖森未來(TuSimple)、以及Google母公司Alphabet旗下的Waymo。

 

圖森自駕貨車長途試駕成功

 

  圖森未來於2021年4月在美國納斯達克掛牌上市,成為自駕領域中首家上市的初創企業。該公司擁有一支逾50輛貨櫃車的自駕車隊,為UPS、McLane等18個物流業客戶提供服務。其自駕貨櫃車用視像鏡頭作為主要感測裝置,再輔以雷射雷達,可在港口內低速自駕行駛,精準泊位;視像鏡頭搭配毫米波雷達的感測組合,則用於高路公路上行走的長途貨櫃車。

 

圖森未來自駕系統對視像鏡頭實時拍攝的影像進行分析,透過物體檢測、語義分割等多重演算法理解場景,獲知可行駛路面,並規劃出最優化的行駛路徑。(圖片來源:TuSimple官網)

 

  2021年12月,圖森未來成功在美國高速公路上完成全自動Class 8(15噸以上)半掛式貨櫃車的路面測試:從亞利桑那州第二大城市圖森(Tucson)的大型鐵路站出發,在沒有人類駕駛員參與下自動行駛約129公里,抵達第一大城鳳凰城(Phoenix)的物流中心。這是全球首次在開放道路上進行的「無司機」自駕貨櫃車長途試駕,可說為無人物流邁向商業化奠定初步基礎。

 

圖森未來於2021年12月22日晚上首度進行自駕貨櫃車「無司機」試駕,從圖森市駛往鳳凰城,全程行駛約129公里,歷時約1小時20分鐘。(圖片來源:翻攝TuSimple官方YouTube影片)

 

  2022年1月,圖森未來宣布,採用輝達(NVIDIA)的車用晶片,為其無人貨車研製自駕車用電腦。預計這款車用電腦將安裝在TuSimple與貨車製造商 Navistar共同開發的自駕貨櫃車上,目標是2024年投入量產。

 

圖森未來在美國營運的自駕貨櫃車隊規模已達到50輛,在達拉斯、侯斯頓、聖安東尼奧三地設有物流中心,每月能為公司帶來10萬至20萬美元(約78萬至156萬港元)的收入。(圖片來源:TuSimple官網)

 

Waymo推駕駛即服務模式

 

  同是2021年12月,Waymo宣布,其自動駕駛系統「Waymo Driver」在2021年創下多項里程碑,包括擴大貨物運送部門「Waymo Via」的貨車運輸業務,並與丹拿貨車(Daimler Truck)攜手研製Class 8自駕貨櫃車,跟圖森未來較勁的意味甚濃。

 

Waymo的自駕車業務包括兩個部分,分別為面向消費者的叫車服務「Waymo One」,以及針對貨運物流業者的「Waymo Via」。(圖片來源:Waymo官網)

 

  2022年3月,Waymo再下一城,宣布跟物流企業CH Robinson合作,在德州進行自駕貨櫃車的測試。這家公司坐擁20萬客戶群,每年平均提供2,000萬趟的送貨服務,預計將會成為Waymo無人貨運業務的強大助力。

 

  有別於圖森未來,Waymo無意建立自己的貨櫃車隊,其目標是要創造「駕駛即服務」(Driver-as-a-Service)的商業模式:跟汽車廠合作開發自駕貨車,再販售給貨運業者,然後從各項硬件和軟件的支援服務中收費獲利。

 

Waymo現階段開發出的第五代「Driver」自動駕駛套件系統,包含感測硬件裝置和AI自駕軟件,支援Level 4自駕功能,已安裝於貨櫃車進行路面測試。(圖片來源:Waymo官網)

Waymo Via貨櫃車具備多重感測裝置,包括:視像鏡頭、雷達、以及光學雷達(Lidar),配合AI自駕軟件,能夠實現環境感知、定位導航、決策控制等自動駕駛操作。(圖片來源:Waymo官網)

 

  儘管圖森未來與Waymo的自駕貨車技術將有助於解決司機短缺的問題,可是真正實行起來還要面對不少困難。當下大部分國家仍未立法批准無人車上路,因此要把自駕貨櫃車全面引進至貨運行業,還是有一段漫長的路要走。此外,貨櫃車因噸位龐大,對道路安全的潛在威脅比房車為大,於是外界對自駕貨櫃車的穩定性與安全性都會有較高要求,這可能成為其邁向普及化的重大阻力之一。

 

 

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