自动化会迎来卡车货运的未来吗 ？

汽车与装配实践 自动化会迎来卡车货运的未来吗？ 自动驾驶卡车提供了极具吸引力的应用案例和总运营成本优势，这些优势可能将市场规模在2035年扩大至约6万亿美元。 这篇文章由AniKelkar、KerstenHeineke、MartinKellner和TimoMöller与RobertBrennecke及SaralChauhan共同撰写，代表了麦肯锡汽车与装配实践领域的观点。 自动驾驶车辆（AVs），尽管其有望降低运输成本并解决司机短缺问题，据麦肯锡分析 ，其商业化进程可能再推迟一年。主要原始设备制造商（OEMs）继续致力于自动驾驶卡车，并计划在本十年后半期将首批此类车辆投入道路使用（参见侧栏，“支撑自动驾驶卡车的技术”）。 越来越多的工业和经济因素支持自动卡车运输 AVs可以帮助解决卡车运输业面临的几个挑战。 司机短缺。已经，卡车司机短缺已成为卡车公司面临的最紧迫问题之一。美国缺乏超过80 ,000名司机；到2030年，这一数字预计会翻一番。1在美国，卡车司机的平均年龄为46 岁，而整体劳动力为42岁。2 在欧洲，情况更为严峻：大约有7%的卡车驾 驶岗位（超过20万个）空缺；这一数字预计将持续下去。 到2028年增加到745,000。欧洲只有5％的卡车司机年龄在25岁以下，而55岁以上的卡车司机只有33％。3 条例。大多数自动驾驶卡车的相关规定至今为止要么是支持性的，要么是中立的。欧盟已经批准了针对AVs类型的认证法规，这些法规现已纳入成员国的法律法规之中。4 美国联邦政府尚未出台自动驾驶相关法规； 然而，大多数美国州要么明确、要么隐含允许自动驾驶系统测试，且有幾個州也允許商業使用。5 运输成本。运输成本在过去几年显著增加。例如，自2017年以来，欧洲的现货费率上涨了28.0%。6在美国，物流成本占名义GDP的比重从2020年的7.5%攀升至2023年 的8.7%。7关键原因包括更高的驾驶员薪酬和燃油及通行费成本，预计随着排放标准提高和零排放车辆的普及，这些成本将进一步增加。通过自动驾驶技术降低卡车运营成本，这些额外成本有望得到显著抵消。 1“美国卡车司机短缺仍在继续，”美国运输杂志，2023年8月3日。 2“导航车道：了解美国卡车司机短缺”，卡车司机权利，2024年4月20日。 3“全球司机短缺：2023年回顾”，IRU，2023年12月21日。 4欧盟关于自动驾驶系统类型认证的法规解读，《连接、协同与自动化移动》，2024年2月29日。 5ValerieYurk，“卡车规则是联邦自动驾驶汽车监督的首次试驾”，2024年2月21日，RollCall。 6“2024年第一季度欧洲公路运费：即期和合同汇率均下降”，IRU，2024年5月14日。 7EricKulisch，“尽管成本下降了11%，但美国物流通胀仍然很高，”FreightWaves，2024年6月18日。 支撑自动驾驶卡车的技术 支持自动驾驶 需要OEM为卡车添加硬件和软件： —硬件包括传感器，如摄像头、激光雷达（LiDAR）系统和雷达，用于检测卡车附近的目标和车道；高性能计算机 ；以及冗余的制动、转向和供电系统，这些系统能够在主系统失效时使卡车安全地进行操作。 结合多个传感器的数据并提高准确性；决策软件；路径规划软件；以及车辆运动控制。为应对主软件失效的情况，还需要额外的软件来执行最小风险操作。软件功能通过人工智能（例如，检测物体、预测物体移动和理解道路标志）得到增强 ，一些公司正在开发端到端的人工智能软件，涵盖技术栈的所有要素 。 处理边缘情况（这些情况极少发生但必须予以考虑）；满足冗余（备用系统）要求的商用卡车的可用性；以及大量可商用的价格获取核心部件，如LiDAR和冗余制动及转向系统。现有卡车的返工因车辆架构的变化（以确保安全）及所需额外硬件而成本高昂 ，难以实现。 —软件包括环境感知软件（例如，物体检测、分类和预测）；传感器融合算法。 扩展自主卡车运输的主要挑战包括检测和自动化- 2自主会迎来卡车货运的未来吗？ 自动卡车运输的用例 自动驾驶卡车从2027年至2040年期间很可能会发展出两个重叠的应用场景：首先是从枢纽到枢纽的受限自主驾驶操作，最终实现完全自主（如图1所示）。 受限制的自主权。第一个用例是用于无人驾驶操作(SAELevel4)8在高速公路上和换乘 枢纽之间的运输。9 无人驾驶卡车将在州际高速公路系统以及其它“ 地理围栏”区域（即根据天气和能见度条件允许自动驾驶卡车行驶的区域）内运行。司机在配送中心（DC）或其他地点收集挂车，并手动将其驾驶到转运枢纽。在转运枢纽，挂车从手动卡车上解耦并连接到一辆自动驾驶卡车。完成出发前检查后，卡车将自主行驶至另一转运枢纽，在那里再次交换挂车，然后由一名手动驾驶员将挂车运输到最终目的地，导航城市街道、地方交通、行人交通、停车场等。 装卸码头。这一应用场景主要适用于物流点 （例如，配送中心、工厂和终端）之间的计划交通以及多式联运中的长距离运输环节。在一定程度上，受限的自主性也可能适用于非计划的点对点路线，但在非常短的路线上 （如送奶路线或从配送中心向商店送货），其运营可行性较低。 完全自治。第二个应用场景是无人驾驶DC到DC操作（SAE级别4），仅在长距离路线或向非DC目的地交付货物时才需要转运枢纽进行充电或加油，或者更换挂车。由于某些DC已经接近高速公路，可以直接到达而无需转运枢纽，因此这一应用场景可以立即应用于部分DC。随着自动驾驶软件技术在未来逐步提升 ，越来越多的DC将变得可到达，并且从2027年至2040年，向全面自主转变的过程将逐渐推进（如图表2所示）。 8SAE国际定义了自动驾驶的等级。四级（Level4）被定义为车辆中虽有驾驶员但不进行操作的情况，即使驾驶员坐在驾驶座上 。驾驶员不会被期望在任何情况下接管驾驶任务。 9一个转运枢纽是一个大型硬化区域，提供拖车更换、存储和出发前检查的空间。它可能还包括洗车、加油、充电、维护和货物consolidation的额外基础设施。 Web<2024> <MCK249104自主卡车>附 件1 <自4>主的附驾件驶<1将> 在短期内从枢纽到枢纽的无人驾驶逐渐转向长期的配送中心之间 的无人驾驶。 人力驱动路线自主路线 受限制的自主权(2027-40)1) 仅在 换乘枢纽之间的公路 原产地分布中心(DC) 1 高速公路或州际 目的地DC 转移hub2 完全自治(2040+) 无人驾驶直流到直流操作，临时没有换乘枢纽 目的地DC 原点DC 高速公路或州际 转移hub 从枢纽到枢纽逐渐转变为直流到直流旅行，随着时间的推移，集线器的数量不断减少 20272040 1分布中心的数量随时间逐渐减少至零。来源：麦肯锡未来移动中心自动驾驶卡车采用模型 麦肯锡公司 Web<2024> <MCK249104自主卡车>附 件2 4<4级>的和附件5<2级> 自动驾驶汽车用例的时间表平均延长了两到三年。 受访者对出现4级(L4)和5级(L5)的期望1用例，2 各地区和公司类型的加权平均值 北美乘用车 Europe卡车 Asia-Paci-cStart-ups现任 L4自主路边停车L4自主在停车场停车车库L4高速公路飞行3员L4城市试点4L4/5机器人出租车(按需车辆)在城市地区5无人驾驶在高速公路，枢纽到集线器(L4)全时无人驾驶旅程，在高速公路上andto-naldestination公路外(L5) 242526272829303132 +4 +2 +3 +3 +1 +1 — 1L4级车辆在受控环境中完全自主，例如仅限城市内使用的机器人出租车。L5级车辆在所有条件下均自主。 2问题：您认为在您所在的地区，针对各种应用场景的自动驾驶技术商业化推广（包括车辆或服务的可用性）的时间线是什么？ 3驾驶员可以在高速公路上使用车载或个人解决方案进行工作或休闲活动，但在高速公路出口处需要接管操作。 4驾驶员可以在城市环境中的高速公路上利用车内或自己的解决方案进行工作或休闲活动，但在某些情况下，驾驶员可能需要接管控制。 5自动驾驶出租车以全自动模式到处行驶，无需司机，并接受并执行运输请求（货物、乘客）。乘客可以利用乘车时间进行工作或休闲活动。来源：麦肯锡未来移动中心对全球决策者的调查，2023年（样本量=86，北美40人，欧盟37人，中国3人，其他地区6人）和2021年（样本量=75，北美31人，欧盟33人，亚太地区11人）。 麦肯锡公司 一个应用场景为Level2+或Level3级别——在这种情况下，系统可以自主驾驶，但有司机进行观察，并且可以在任何时候干预系统——也可能被采纳。这一应用场景的好处包括减少事故和提高燃油效率。特别是在中国，Level2+和Level3级别可以通过延长可接受的工作班次来进一步降低总拥有成本（TCO）。 为司机和消除需要第二个司机每辆卡车。 根据路由长度改变TCO节省 总拥有成本（TCO）优势将是自动驾驶重型卡车广泛应用的关键因素，但这些优势将根据路线距离有所不同，如美国的一个例子所示（Exhibit3）。 对于受限自主权（枢纽到枢纽）应用场景，车队运营商在短途运输（少于100英里）中难以盈利性地推出自动驾驶卡车服务，因为高的一次性成本（例如，绕行至转运枢纽、出发前检查、手动处理首末段里程的较高费用以及每次行程都需要更换拖车）只能通过长途运输来部分抵消。此外，200至400英里的距离将在自动驾驶卡车成本随时间下降（随着硬件技术的进步和软件对远程协助需求减少）而变得有利可图。 然而，在相同的使用场景下，自动驾驶卡车对于长距离运输（超过1,500英里）的车队运营商来说，承诺能够显著降低总拥有成本（TCO）。根据麦肯锡的分析，即使考虑到自动驾驶套件、自动驾驶服务（例如控制中心监控车队的成本）以及冗余制动、转向和电源供应系统的车辆成本增加，重型卡车的每英里的总拥有成本仍有可能降低42%。 这些更高的成本将被司机薪酬节省的部分所抵消（司机通常在外过夜时的薪酬较高，燃油消耗中等偏低，并且通过优化驾驶减少事故可以降低维修成本）。此外，随着传感器和执行器的价格下降，远程操作和保险成本因软件成熟而降低，以及卡车可以绕过枢纽直接前往配送中心，总拥有成本（TCO）的优势将随着时间的推移而增加。这种TCO优势随后会在车队、原始设备制造商（OEM）和自动驾驶卡车软件的开发者之间进行分配，具体取决于竞争环境和购买力。 市场规模和收入来源 根据麦肯锡的预测，到2035年，中国（约6160亿美元）、美国（约3270亿美元）和欧洲（约1120亿美元）的自动驾驶重型卡车市场合计将达到6160亿美元（Exhibit4）。10 10世界其他地区的市场再增加1000亿美元。 Web<2024> <MCK249104自主卡车>附件3 <B4>e的y附o件nd<32>035，全生命周期成本优势向长途运输中的自主重型卡车 倾斜。 传统与自动驾驶汽车(AV)重型车辆的总拥有成本(TCO)比较 卡车，美国市场，2035年(指数100=2035年传统卡车的TCO成本) 驾驶和装载 车辆2 Fuel3 AV套4件 AV维护，服务， AV转移 或卸载1 和控制中心5 枢纽成本6 距离：1,500-2,000英里 58 –42% 传统TCOAVTCO 87–13% 距离：100-249英里 传统TCOAVTCO 1包括司机成本和装卸。 2包括轮胎、车辆折旧、保养、通行费和保险。 3节省燃料。 4集线器处的拖车调换、检查和时隙。 5包括AV套件折旧和集成。 6包括AV维护，服务(例如，软件成本，订阅和空中更新)和控制中心。 100 100 麦肯锡公司 Web<2024> <MCK249104自主卡车>附 件4 卡<4>车的附行件业<4收> 入池中的相当大一部分可归因于自动驾驶汽车服务。 ~5