2019年9月中共中央、国务院印发了《交通强国建设纲要》，重点指出打造绿色高效的现代物流系统，推进大宗货物及中长距离货物运输向铁路和水运有序转移。传统的水铁联运过程主要采用人工控制的方式，部分码头采用AGV实现了自动化转运的作业模式，但是，国内外研发的用于港区与物流园区的重载AGV产品，采用磁钉导航的方式，建设、维护成本高且限制了AGV的活动空间，适用范围有限；两轴承载，轴荷大，对路面基础设施要求高，建设投资成本高；定位精度较差，与其他设备对接时间长、效率低。需要突破既有技术，进一步研究适用于水铁联运的智能化AGV技术，确保水铁联运的安全、畅通、高效、智能、经济，其重难点包括：（1）重载多轴驱动下的精确协同转向与制动难题；（2）高温、高湿、雷击和强电磁环境以及信息阻塞、丢失等复杂环境下的高置信精准定位与导航难题；（3）AGV集群作业中多车协同控制及多任务管理难题。

针对上述挑战，项目组进行了转运工艺、控制原理、无轨导航、智能化协同等多领域攻关，研发了水铁联运智能AGV关键技术及装备，主要创新成果如下：

【创新点1】研发了重载多轴驱动下的多轴协同智能转向及精准制动控制策略，开发电液伺服助力多传感器实时反馈的多轴协同精准转向和制动系统，实现重载、高速运行下接卸准运装备的位置和姿态的精准控制，四轴同步转向协同度达0.1°，设备承载能力达80t（优于德国、日本以及国内先进技术的60t，而轮压仅为国内外同类技术水平的2/3，节省了大量的建设投资），运行速度达7m/s（优于德国、日本以及国内先进技术的6m/s），运输效率提升15%以上。【旁证材料：用户证明；发明专利：一种无人驾驶车辆电控液压系统及其控制方法（ZL 2018106214271）、《一种具有间隙补偿功能的全盘式制动器》（ZL 201710081871.4）、《一种盘式制动器制动力传递机构》（ZL 201710081867.8）、《一种重型卡车前端自动防撞系统》（ZL 201510365714.7）、《一种汽车动力转向器内油道控制阀》（ZL 201410467286.4）；实用新型专利：一种无人驾驶车辆平衡悬架系统（ZL 201820932489X）】

图1 多轴协同运输、转向运输方式

【创新点2】研发了基于卫导+惯导+视觉+RFID的多源传感信息融合技术，攻克了电磁环境下定位导航系统的可靠性、北斗信号盲区任务执行不间断等关键难题，AGV定位精度±3cm（优于国内外±5cm），GPS/北斗信号丢失下持续精准行驶5小时，实现无轨导航重载转运装备的连续运行，改变了传统人工对接方式慢、安全性差的局面，确保了转运设备与装卸设备间的效率无缝对接，节省了大量的人力资源。【旁证材料：用户证明；实用新型专利：一种集装箱自动导引车转向系统（ZL 2018209343848）、一种岸桥下AGV装卸位置的定位系统（ZL 2019210689979）；论文：工业机器人绝对定位精度优化方法综述】

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（a）智能AGV多源融合定位

（b）岸桥下自动寻址定位导航 （c）AGV与岸吊自动无缝对接

图2 复杂环境下的高置信精准定位与导航

【创新点3】建立基于车辆动力学的控制层、车-车间协调层、车-路-园间链接层以及车-路-园-云间网络层的四级控制结构以及基于道路、速度、车队规模、流量、密度以及事故等多因素耦合的路径规划调度仿真模型，根据实时车辆状况、所处位置、任务进度以及作业区工况动态调整各车辆行驶路径，调控车辆作业状态，可实现100台AGV协同工作下的智能规划、自动调度与实时控制，转运效率提高30%以上，实现作业区管理的无人化、智能化以及高效率。【旁证材料：用户证明；实用新型专利：《一种基于AGV小车的高铁物流智能装卸系统》（ZL 2017 2 1233661.4）、《一种高铁物流装卸系统》（ZL 2017 2 1233660.X）、《一种物流智能装卸系统》（ZL 2017 2 1235028.9）、《适用于公路、高速铁路及航空多式联运的集装化运输系统》（ZL 2017 2 1713091.9）】

（a）AGV集群协同作业 （b）智能路径规划

（c）AGV作业监控

图3 AGV集群化作业协同调度、控制技术

项目成果关键技术填补国内空白，研发的无轨导航重载AGV技术及其装备全面达到或超越国际先进技术水平，实现了作业过程的无人化，全面确保水铁联运的安全、畅通、高效、智能、经济。获发明专利5项、实用新型7项、软件著作权1项，已成功应用于山西中鼎物流园、武汉花山港等工程。其中，武汉花山港通过5G技术与AGV进行智能通信，为全国首例基于5G通讯的传统港口集装箱智能水平运输方案，在各大媒体进行了广泛的报道。港口在使用该技术以前，需要30名司机及调度员，配置8台集卡，作业效率100标箱/h；使用该技术后，港口需要4名工作人员，配置3台AGV，作业效率150标箱/h，可直接节约人工成本260万元/年，从设备使用寿命周期考虑，可节约成本7800万元，具有显著的经济效益。

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图4 首个实现智能AGV+5G的智能化作业模式

项目研发的技术，依托军民融合，推广到了东风系列多轴重载装备。

图5 军民融合技术应用

同时，采用无轨导航重载AGV对港区进行智能化升级，提高自动化水平和工作效率,促进物流产业的发展；减轻劳动强度，改善作业环境；无轨导航重载AGV采用新能源驱动模式，节能减排，改善空气质量。研发的AGV产品可进一步推广到物流园区、铁路、机场等作业区，应用前景广阔。