（交通运输规划与管理专业论文）城市地下物流系统风险评价及发展前景研究.pdf

中文摘要 摘要 近年来，随着城市和经济的快速发展，私家车的剧增，引发了大城市的交通 问题，车与路的矛盾越来越突出，城市交通拥堵、交通安全、汽车尾气及噪声污 染、能源消耗增加等，已经成为制约城市社会经济发展的主要问题，并直接影响 城市居民的生活环境和出行质量，迫切需要一种创造性的解决措施。但是由于城 市的交通问题的复杂性与持续性，很多城市一直未能跳出“交通拥挤一建设新路 一车辆增加一再度拥挤”的怪圈，单纯靠道路容量扩张的传统模式，实践证明很 难满足快速增长的城市交通需求。 在此背景下，找出城市货运交通的新思路和新途径成为众多城市重点寻求的 问题城市地下物流系统理论应运而生，为解决上述城市交通难题提供了一个 全新高效的解决方案。 本文首先详细介绍了城市地下物流系统的概念、组成、分类、功能以及国内 外研究现状；其次通过分析建设城市地下物流系统存在的风险，确立了风险评价 体系，并且采用层次分析法和综合评分法建立了综合评价模型，对地下物流系统 面临的投资风险进行评价；再次分析了城市地下物流系统的优势以及存在的问题， 针对所存在的问题提出了发展城市地下物流系统的一些建议；最后，对城市地下 物流系统的发展前景进行简要的分析，得知虽然城市地下物流系统仍处于理论研 究阶段，但在城市和经济的发展对地下物流有了足够大的需求时，发展城市地下 物流系统的条件也日趋完备的前提下，地下物流系统必将拥有广阔的发展前景。 关键词：城市地下物流系统；风险评价；发展前景研究 英文摘要 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s ，谢t l lt h er a p i dd e v e l o p m e n to fc i t ya n de c o n o m y , a n dt h er a p i d i n c r e a s ei np r i v a t ec a r s ，c a u s i n gt h et r a f f i cp r o b l e m si i lb i gc i t i e s ，t h ec o n t r a d i c t i o n b e t w e e nc a r sa n dr o a d si sb e c o m i n gs h a r p ，t r a f f i cj a m s ，t r a f f i cs a f e t y , c a re x h a u s t p o l l u t i o n , n o i s e ，e n e r g yc o n s u m p t i o ni n c r e a s i n ga n ds oo n ，w h i c hh a v eb e c o m et h e m a i np r o b l e m st h a tr e s t r i c tt h ee c o n o m i c & s o c i a ld e v e l o p m e n to fc i t i e s ，a n dd i r e c t l y a f f e c tt h el i v i n ge n v i r o n m e n ta n dt r a v e l i n gq u a l i t yo fu r b a nr e s i d e n t s ，s oi ti su r g e n t n e e d i n gac r e a t i v es o l u t i o n h o w e v e r , b e c a u s eo ft h ec o m p l e x i t ya n ds u s t a i n a b i l i t yo f c i t y s 位喵cp r o b l e m s ，m a n yc i t i e sh a v eb e e nu n a b l et oe s c a p ef r o mt h ec y c l e ，w h i c hi s t r a f f i cj a m s - - * b u i l d i n gn e wr o a d s v e h i c l e si n c r e a s i n g - - - t r a f f i cj a m sr e n e w e d ”i th a s b e e nf o u n dt h a ts i m p l yr e l y i n go nt h ee x p a n s i o no fr o a dc a p a c i t yi sd i f f i c u l tt om e e t t h en e e do ff a s t g r o w i n gu r b a nt r a f f i c i ti sat o p - s e e k i n gi s s u eo fc i t i e st of i n dt h en e wp a r a d i g m & p a t h w a yo fu r b a n h e i g h tt r a n s p o r t ，i 1 1t h i sc o n t e x t ，t h et h e o r yo fu r b a nu n d e r g r o u n dl o g i s t i c ss y s t e m 0i l s li st oe m e r g e u l sp r o v i d e san e w & e f f i c i e n ts o l u t i o nt os o l v et h eu r b a nt r a f f i c p r o b l e m ，w h i c hh a st h ea d v a n t a g e st h a tt r a d i t i o n a ll o g i s t i c sc a l l tc o n t a i n a tf i r s t ，t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h ec o n c e p t ，c o m p o s i t i o n , c l a s s i f i c a t i o n ，f u n c t i o n s a n dr e s e a r c hs t a t u so fu l s a n dt h e n , i te s t a b l i s h e st h er i s ka s s e s s m e n ts y s t e mb y a n a l y s i so ft h ec o n s t r u c t i o nr i s k so fu l s ，a n db u i l d si n t e g r a t e de v a l u a t i o nm o d e l a p p l y i n go fa h p & c o m p r e h e n s i v es c o r i n gs y s t e m , e v a l u a t e st h ei n v e s t m e n tr i s k su l s f a c e d t h e n , t h i st h e s i sa n a l y z e st h ea d v a n t a g e s & p r o b l e m so fu l s o f f e r ss o m e s u g g e s t i o n sf o rt h ed e v e l o p m e n to fu l sc o m i n gu pw i t l lt h ep r o b l e m s f i n a l l y , t h e a u t h o rg i v e sab r i e fa n a l y s i so fp r o s p e c t so nu l s ，c o m i n gt oac o n c l u s i o n ：a l t h o u g h u l si ss t i l li i lt h et h e o r e t i c a lr e s e a r c hs t a g e ，b u tw i t ha l a r g ee n o u g hd e m a n df o ru l s ， u n d e rt h ep r e m i s eo ft h ed e v e l o p m e n tc o n d i t i o n so fu l sm o r ea n dm o r ec o m p l e t e ，t h e u l sw i l ls u r e l yh a v ev a s tp o t e n t i a lf o rf u t u r ed e v e l o p m e n t k e yw o r d s ：u l s ；r i s ka s s e s s m e n t ；f u t u r ep r o s p e c t sr e s e a r c h 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成博硕士学位论文：逝丛丛魄最孟：玩风谢辫玺医盏逝亟。除 论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己 在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已 经公开发表或未公开发表的成果。本声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：健丕矛 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解大连海事大学有关保留、使用研究生学 位论文的规定，即：大连海事大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论 文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士 学位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论文全 文数据库( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式出版发 行和提供信息服务。保密的论文在解密后遵守此规定。 本学位论文属于：保密口左年解密后适用本授权书。 不保密a ( 请在以上方框内打“ ) 夕 论文作者签名：僻乃乃 导师签名：萄暨哆 城市地下物流系统风险评价及发展前景研究 1 1 研究背景、目的及意义 第1 章绪论 1 1 1 研究背景 目前，世界范围内的大城市都遇到了交通拥堵现象，由此带来的交通事故频 繁、能源浪费、噪声污染、环境污染加剧等问题，严重影响了城市居民的生活质 量和生存环境的安全，迫切需要一种能创造性地解决上述问题的措施。但是，由 于交通问题的复杂性与持续性，很多城市一直都未能跳出“交通拥挤一建设新路 一车辆增加一再度拥挤 的怪圈，单纯靠道路容量扩张的传统模式，实践证明很 难满足城市交通快速增长的需求【1 】。 货运交通是城市交通的重要组成部分，也是促进城市发展与城市经济增长的 重要因素。据统计，城市路面上6 0 多的车辆时用来运送货物的。城市货运交通 的良性发展能够给城市经济的发展带来很大的促进作用；反之，则就会阻碍城市 的可持续发展。目前对城市交通问题的研究，基本上都是以城市客运交通为主， 而对城市货运交通，国内外的研究相对来说则较为缺乏。但我们应当意识到，城 市交通系统是由城市客运和货运交通系统共同组成，但由于城市货运与客运相比 具有很多不同的特点，在某些方面，货运交通的问题甚至比客运交通严重，对城 市交通可持续发展的负面影响更为严重： ( 1 ) 货运市场混乱，市场机制不健全，远未达到规范化与法制化。 ( 2 ) 货运车辆利用率低，车辆装载率低，空驶率高。 ( 3 ) 对城市客运交通的干扰较大，降低了整个城市交通运行的效率。 ( 4 ) 交通拥堵、交通事故率居高不下，严重危害城市居民的身心健康。 ( 5 ) 交通环境恶化，机动车辆的废气和噪声已经成为大中城市环境污染的主 要来源。 ( 6 ) 交通运输在能源消耗中所占比例不断增加，进一步加剧了我国能源供给 的结构性矛盾。 ( 7 ) 城市可利用土地资源日益紧张，城市的人文景观和历史古迹已遭到破坏。 为了缓解城市交通问题，缓和城市交通、城市社会、空间资源和城市环境之 绪论 间的矛盾，促进城市交通的可持续发展，就需要能很好的协调它们之间的关系， 寻求恰当的解决方式。 在这样的背景下，国际学者们正在积极研究城市货运交通的未来发展趋势， 试图发展一种全新的设计方案，它可以满足现代城市快速发展要求，解决以上城 市交通难题，以构建最理想的未来城市。这些研究涉及一些很新颖的概念，比如 管道舱体运输( t u b e c a p s u l es y s t e m ) 、真空管道运输( e v a c u a t e dt u b e t r a n s p o r t a t i o n ) 、悬挂运输带( “o v e r h e a d c o n v e y o r s ) 、“p c p 、“c a r g o c a p 、 d m t ( 两用卡车) 等等。地下物流系统是指上述概念中全部j 戋主体部分在地下的 货物运输系统。尽管地下物流系统只是众多设计选择中的一种，但它可能是最具 有可行性的发展方案。目前作为现有或新建地面交通的一种补充，共同构成城市 物流系统，在未来则可能替代现有以卡车为主的城市物流配送系统。 地下货物运输至少有2 0 0 多年的历史。最初，地下客运和地下货运同时被提 出，而且前，地下客运在世界上绝大部分大城市已经通过地铁实现，而地下货运 在少量城市的实现主要是利用地下管道运输气体和液体。2 0 世纪9 0 年代以来， 利用地下运输固体货物城市地下物流系统的研究受到了西方发达国家的高度 重视，已被列入未来可持续发展高新技术领域之一。 城市地下物流系统能够全面解决上述交通问题，从而引起了国际发达国家的 重视。目前国际上已经召开了五届国际研讨会，分别为1 9 9 9 年9 月在美国的密苏 里大学、2 0 0 0 年9 月在荷兰的代夫特、2 0 0 2 年9 月在德国的波鸿、2 0 0 5 年1 0 月 在我国的上海、2 0 0 8 年3 月在美国的德克萨斯。 1 1 2 研究目的及意义 ( 1 ) 研究目的 我国是一个人口众多的大国，面临着日益增加的资源和环境等多种压力。我 国自然资源虽然不少，但人均占有量在世界排名位次较后，与交通发展有关的耕 地、水资源、能源、城市发展空间和污染控制等对我国交通发展的制约越来越明 显，与发达国家相比，这种制约则显得更为突出。在有限的土地资源、能源、水 资源、环境资源下，如何使交通运输系统满足不断增长的城市交通需求，实现城 市的可持续发展，是我国未来城市的交通发展必须解决的重大问题。 城市地下物流系统风险评价及发展前景研究 ( 2 ) 研究意义 地下物流系统的发展及研究虽然还处在初级阶段，但随着人们对它特点、发 展前景研究的深入，发现它的确是对解决城市复杂的交通问题最富有远见的一种 解决方案。随着城市和经济的快速发展，城市的交通问题将成为阻碍其发展的制 约因素。而城市地下物流系统具有传统物流无法比拟的优势，对于城市交通拥堵、 交通事故、汽车尾气及噪声污染，资源消耗加剧等问题都能够很好的解决。因此， 根据我国城市的实际状况，借鉴国外先进的研究经验，进行城市地下物流系统深 入研究，找出适合我国国情的城市地下物流系统，进而能为未来解决我国城市交 通难题提供有效的策略方案。 1 2 主要研究内容 本文主要进行以下几个方面的研究： ( 1 ) 界定了城市地下物流系统理论概念，对国内外城市地下物流系统的发展 现状、研究概况及应用做了详细的介绍。 ( 2 ) 分析了城市地下物流系统所面临的风险，并建立了风险评价指标体系， 采用层次分析法和综合评分法对其风险进行评估，结合实际案例，得出城市地下 物流系统所处的风险等级，进而得出建设城市地下物流系统具有一定的可行性。 ( 3 ) 对发展城市地下物流系统的有利条件及发展障碍进行了全面的分析，针 对所存在的问题，提出了发展城市地下物流系统的具体建议，并对其发展前景进 行了预测分析。 ( 4 ) 文章最后得出结论，以及论文研究中的一些不足之处以及有待进一步研 究的问题。 1 3 研究框架 本文的研究框架如图1 1 ： 绪论 城市地下物流系统理论概述 及国内外研究现状 城市地下物流系统的风险分析il 发展城市地下物流系统的有利 及风险评价体系的确立 条件及发展障碍分析 结合郑州实例对城市地下物流ll 提出发展城市地下物流系统相 系统风险进行评价 关建议 得出城市地下物流系统所处的ll 对城市地下物流系统发展前景 风险等级进行分析及预测 得出结论以及论文有待迸一步 解决的问题 图1 1 研究框架 f i g 1 1r e s e a r c hf r a m e w o r k 4 城市地下物流系统风险评价及发展前景研究 第2 章城市地下物流系统综述 随着城市经济的快速发展，城市货运量不断地增加，引起了严重的城市交通 问题，车与路的矛盾越来越突出，城市交通安全、交通拥堵、汽车尾气污染、噪 声、城市空间拥挤、能源消耗增加等，已经成为制约城市社会经济发展的主要问 题，并直接影响到城市居民的生活环境和出行质量，严重影响了城市居民的身心 健康。在此背景下，找出城市货运交通发展的新思路和新途径成为众多城市重点 寻求的问题，因此，城市地下物流系统理论应运而生。 2 1 城市地下物流系统概述 2 1 1 城市地下物流系统概念 目前世界上各国对地下物流系统的概念和标准还不统一，如荷兰称为地下物 流系统( u l s ) 或地下货运系统( u f t s ) ，即u n d e r g r o u n dl o g i s t i cs y s t e m 或 u n d e r g r o u n df r e i g h tt r a n s p o r ts y s t e m ，其运载工具为自动导向车( a g v - a u t o m a t e g u i d e dv e h i c l e ) ；美国称为地下管道货物运输( f r e i g h tt r a n s p o r tb yu n d e r g r o u n d p i p e l i n eo rt u b et r a n s p o r t ) ；德国称为“c a r g o 系统；在日本称为地下货运系统 ( u f t s ) ，运输工具为两用卡车( d m t - d u a lm o d et r u c k ) 。 可以看出，各国所采用的的概念都只是从本国的实际情况来定义的，像美国 所采用的地下管道货运运输的概念，管道运输应该只是地下物流系统运输的一种 方式，或者只是根据所采用的交通工具来定义，如德国的c a r g o 系统，因此，都 具有一定的片面性。而荷兰的地下物流系统概念是个比较全面的定义，本文采用 此概念，并对其进行更加深入全面的界定。定义如下： 城市地下物流系统，又称城市地下货运系统，是基于区分城内运输和城外运 输的概念下，通过管道或隧道等形式，采用具有较高自动化控制水平的运载工具， 如a g v 、d m t 等，把城外的货物通过铁路、公路、水路和航空运输到城市边缘 处的物流园区( c l p ) ，经处理后由c l p 通过地下物流系统配送到各个终端，这 些终端包括超市、工厂和中转站。城内向城外运送货物的反向物流类似1 1 】城市地 下物流系统作为一种具有广阔应用前景的新型城市物流系统，具有速度快、自动 化程度高、准确性高、污染少、能耗低等特点，是解决城市交通拥堵、减少环境 城市地下物流系统综述 污染、提高城市货运通达性和质量的有效途径。 2 1 2 城市地下物流系统的组成 由于目前发展地下物流系统可以采用较高的自动化水平，并能通过自动导航 系统对各种设备、设施进行控制和管理，信息的控制在其中具有极其重要的地位。 地下物流系统可以分为硬件和软件两部分。硬件部分主要对应系统的运输网络实 体，即地下物流网络，软件部分主要对应物流系统的信息控制和管理维护部门。 可用图1 1 表示。 图2 1 地= 物流系统的组成 f i g 2 1c o m p o n e n t so fu l s 2 1 3 地下物流系统的分类 综合各国城市地下物流系统的发展及研究现状，可以将城市地下物流系统分 为两大类： ( 1 ) 管道形式地下物流系统 这类管道运输形式可以分为气力输送管道( p n e u m a t i cp i p e l i n e ) ，浆体输送管 道( s l u r r yp i p e l i n e h y d r a u l i ct r a n s p o r t ) 以及舱体输送管道( c a p s u l ep i p e l i n e ) 等 形式。 气力输送管道形式：在2 0 世纪，开始采用气力或水力的方法运用管道来运输 颗粒状大批量的货物，以气体作为传播介质，通过气体的高速流动来携带颗粒状 或粉末状的物质。可输送的物质种类通常有煤炭和其他矿物、水泥、谷物、粉煤 灰以及其他固体废物等1 2 。 在气力管道运输中，最重要的是需要较高的气流速度来吹动固体颗粒，尤其 城市地下物流系统风险评价及发展前景研究 是对直径或密度较大的固体颗粒时。并且在输送过程中，管道的磨损和能量消耗 也是很高的。因此，气力管道运输适用于经济、实用的短距离运输，一般都不超 过1 虹。但在特殊情况下，可以采用长的气力输送管道，如美国在建造胡佛大坝 和大古力水坝是就采用了大约2j 皿长的管道来运送水泥1 3 1 。 气力输送管道多见于港口、码头和大型工厂等，用于装卸大批量的固体颗粒 货物。美国土木工程师学会( a s c e ) 在报告中预测：在2 1 世纪，废物的管道气 力运输系统将成为许多建筑物包括家庭、医院、公寓和办公场所等常规管道系统 的一部分，可取代卡车，将垃圾通过管道直接输送到处理【2 】。 浆体输送管道形式：浆体输送是将颗粒状的固体物质与液体输送介质混合， 采用泵送运输，并在目的地将其分离出来。输送介质通常采用清水。 浆体管道根据运输颗粒的可分为粗颗粒浆体管道和细颗粒浆体管道两种，前 者借助于液体的紊流使得较粗的固体颗粒在浆体中呈悬浮状态并通过管道进行输 送，而后者输送到较细颗粒一般为粉末状，有时可均匀的浮于浆体中。和气力输 送相类似，粗颗粒浆体管道的能耗以及对管道的磨损都较大，通常只适用于特殊 材料( 如卵石或混凝土) 的短距离输送；而细颗粒浆体管道由于能耗低、磨损小， 在运输距离超过10 0k m 时其经济性比较好。如美国的b l a c km e s a 煤浆输送管道长 4 3 8 虹，管道直径为4 5 6 蛔，每年从亚利桑那州的一个煤矿运输4 6 万吨煤到内华 达州的一个发电厂，该管道系统从1 9 7 0 年一直运行到现在【1 】。 美国土木工程师学会预测，这种方法将来可应用于自来水厂或污水处理厂向 污泥处理厂或污泥填埋场输送污泥。这方面的应用虽然目前还没有，但将来会变 得很普遍。 舱体输送管道：分为水力舱体运输管线( h y d r a u l i cc a p s u l ep i p e l i n e ) 和气力舱 体运输管线( p n e u m a t i cc a p s u l ep i p e l i n e ) ，即h c p 和p c p 。 h c p 主要用来做长距离运输。根据美国能源部对距离小于3 0 0h 的h c p 输煤 与煤浆管道作比较得出结论h c p 具有良好的经济性。其输煤成本较汽车低好几 倍，在大多数情况下也比火车低。h c p 技术用于输送固体废弃物和输送谷物及农 产品均极有开发的前景。 p c p 以空气作为输送介质，舱体作为载货工具。由于空气远比水轻很多，舱 城市地f 物流系统综述 体不可能浮在管道中，为了在大直径管道中运输较重的货物，必须采用带轮的运 输舱体，如图2 2 和23 。p c p 系统中的舱体运行速度( 】0k i n s ) 远高于h c p 系 统( 2k s ) 。所以，p c p 系统更适台于需要快速运输的货物如包裹或邮件、新鲜 蔬菜、水果等。而h c p 系统在运输成本方面比p c p 系统更具有竞争力，适用于 运输固体废物等不需要即时运输的大批量货物。 囤2 2p c p 圆形系统 f i g2 2r o u n ds y s t e mo f p c p 圈23p c p 方形系统 f i g 2 3s q u a r es y s t e mo f p c p 除了上述两种舱体运输管道外，美国舱体管道物流研究中心( c p r c ) 还发 明了一种运煤的管道c l p 。c l p 是一种使用压水作为载体，将压制成的圆柱 状的煤棒作为长距离运输的管道输煤系统。c l p 技术输煤的单位价格约为采用没 将管道输送时的一半，而其的输煤量可比煤浆管道提高2 3 倍。 ( 2 ) 隧道形式地下物流系统 早期的隧道形式货运系统多为轨道形式。如芝加哥和伦敦地下货运系统。目 前发展隧道形式的地下物流系统运输工具多使用电力，并具有自动导航等功能， 如两用卡车( d u a l m o d e t r u c k ) 和自动导向车( a u t o m a t e d g u i d e d v e h i c l eo r a g v ) 城市地下物流系统风险评价及发展前景研究 等如图l4 和15 。是高速可达1 0 0k m h ，管道直径一般为1 3 m 。目前这类运输 技术已经成熟，可烈运输不同介质货物，如鲜花、包裹等，具有自动导航系统， 是目前该领域研究的热点，正考虑实际应用。 2 14 地下物流系统的功能 图25a g v 地下物流系统 f i g2 5 a g v 城市地下物流系统在城市范围内具有配送功能尤其对多品种、少批量、多 用户的配送有较大的优势，其货物以通过或转运为主。比传统的地面物流系统更 加快捷稳定。其功能可概括为储存保管、流通行销、分拣配送、流通加工及信息 提供的功能峨 ( 1 ) 稳定快捷的运输功能 城市地下物流系统综述 城市地面货物运输由于交通拥挤，对于时间性要求很强的货物是一个巨大的 威胁。城市地下物流系统由于受外界的影响较小，能够保证货物运输的及时准确。 ( 2 ) 储存保管功能 城市地下物流系统主要以通过或转运为主，但由于不可能保证系统中商品全 部迅速的有终端直接运送到顾客手中，所以在其终端一般都有库存保管的储存区。 ( 3 ) 分拣配送功能 为了满足即时配送、大量的轻量小件搬运等任务，城市地下物流系统必须根 据客户的要求进行分拣配货作业，并以最快的速度或在指定时间内送到客户手中。 ( 4 ) 流通行销功能 流通行销是地下物流系统的另一个重要功能，直销经营者可以利用地下物流 系统、配送中心，通过有线电视或互联网等配合进行商品行销。这种商品行销方 式可以大大降低购买成本。 ( 5 ) 信息提供功能 城市地下物流系统出具有运输、行销、配送、存储保管等功能外，更能为各 级政府和上下游企业提供各式各样的信息情报，为政府与企业制定物流网络、商 品路线开发政策提供参考。 2 1 5 地下物流系统的优势 发展城市地下物流系统，构建无障碍的城市物流体系，对实现城市可持续发 展、创建和谐社会大有裨益。概括来说，具有以下几点优势： ( 1 ) 能够有效缓解城市交通拥堵，减少城市交通事故 城市拥堵、交通事故频繁一直是困扰着世界各地城市的老难题。据统计，地 面上6 0 的车辆时运送货物的，我国每年大约有9 万人死于交通事故1 4 】，采用城 市地下物流系统，把地面上的部分或全部物流分流到地下，可以有效缓解城市地 面交通拥堵现象、减少城市交通事故的发生率5 1 。 ( 2 ) 改善城市生态环境，降低城市环境污染 现有城市道路交通引起的振动、噪声以及机动车尾气是城市环境的主要污染 源。据w h o 新标准，大约6 0 的城市居民生活在被污染的环境中6 。随着人们环 保意识的增强和“以人为本 思想的觉醒，减少城市环境污染、提高生活质量成 城市地下物流系统风险评价及发展前景研究 为亟待解决的社会问题。城市地下物流系统主要采用电力驱动方式，几乎不会产 生废气，且在地下运行能够隔绝振动和噪音的干扰，可以有效解决环境污染问题， 提高城市居民的生活质量。 ( 3 ) 节约城市地面土地资源，保护城市人文景观 随着城市经济建设的快速发展和人口的迅速膨胀，对土地的需求量也与日俱 增，城市中可利用的土地资源已日趋紧张。发展城市地下物流系统可以充分利用 地下空间，能够大大节约城市路面用地。而且也减少了对城市地面景观的影响， 有利于历史文化古迹的保护。 ( 4 ) 提高城市物流效率，促进电子商务的发展 随着电子商务的出现，交易速度加快、交易成本降低，但物流效率低下。城 市地下物流系统具备自动、快速、准时、安全等特点，可以增强城市物流配送的 快速反应能力，提高城市物流效率和服务水平，有效解决了电子商务发展的“物 流瓶颈问题【羽。 2 1 6 地下物流系统的应用领域 近年来，发达国家对地下物流系统研究和发展的兴趣激增，发展较快的是荷 兰和德国。现代管道和隧道货物运输系统仍在发展之中，是一个长远发展项目， 初期可小规模应用该系统，并逐步形成城市地下物流系统网络。一般可以应用于 如下四个领域【l 】： ( 1 ) 在城市地区，作为邮局、零售商、食品商、办公和消费者等货运供给系 统，这类系统主要是小型的货运单元。荷兰的乌得勒支、莱顿和提尔堡，日本的 东京以及英国的伦敦都已进行了相关的可行性研究。 ( 2 ) 在工业区、物流中心、交通枢纽、飞机场、港口等内部或相互之间作为 联系系统，这类系统主要是小型的货运单元、海运集装箱以及飞机货件等。如荷 兰的s e h i p h o l 的o l s 工程。在荷兰的g e l e e n 工业电厂也进行了相关的可行性研 究。 ( 3 ) 作为农产品、矿石和固体废物长距离供应和收集系统。在该应用领域， 一般主要是利用舱体运输管线，在日本、美国和前苏联等国家得到了应用和发展。 ( 4 ) 作为内陆与海港之间的集装箱运输，在美国、德国、比利时等国家开展 城市地下物流系统综述 了相关的研究，不过现在还没应用。 也有人提出该系统可发展成为继公路、铁路、水运和空运之后的第5 种运输 方式。在国外，一些未来学家甚至考虑的更超前。将来隧道运输系统将进行长距 离的货运和客运。这些概念基于大直径的隧道( 直径约为5 m ) 和更高的运输速 度( 在3 0 0 - - - , 5 0 0j 皿1 1 之间) 。另方面，水、天然气、暖气和污水处理网已经进 入家庭、商业和工业企业，以城市地下物流系统为基础形成物流网络的形式，也 可把工厂、超市、社区和家庭都连接起来，直接将货物运送到千家万户，从而使 电子购物的理想变成现实f 9 】。 2 2 地下物流系统网络 地下物流网络是指有网络节点和线路所构成的体系，主要完成货物的运输、 存储、配送等功能。地下物流系统的网络形态直接影响着整个系统的货运效率， 甚至直接影响城市交通结构布局的合理性和工程投资以及工程建设的经济效益和 社会效益。城市在建设的第一条地下物流系统之前，首先应考虑城市未来的城市 的发展状况和城市布局结构，以及据此将要形成的网络构架，这样才能适应未来 的城市发展要求。 2 2 1 地下物流系统网络概念 地下物流系统网络是实现整个地下物流系统功能的承载体，物流系统的管理 操控、存储保管以及运输配送等功能都要通过网络系统的支撑而得以实现。地下 物流系统分为软件部分和硬件部分，本文主要介绍硬件部分的物流实体网络部分。 按照“图论 的网络表达方式，将物流网络结构加以抽象，以网络图论的符 号进行描述，地下物流系统网络定义为： u = ，y ，缈) ( 1 1 ) 式中：u 地下物流系统网络； 物流节点： y 网络路线； 形路线的权重。 由此，地下物流系统网络是一个赋了权值的有向图，由物流结点与有向的网 城市地下物流系统风险评价及发展前景研究 络路线构成。因此，从组成结构上，地下物流网络可以分为网络节点和网络线路， 而物流节点一般可分为物流中心和配送中心。 物流中心是物流网络的枢纽，是地下物流系统管理操控的中枢，可以分为地 上部分和地下部分。作为物流网络的出发点和集结点，物流中心的主要功能是负 责货物的运输，对物流的操作与管理，对运载工具的控制与维护以及对整个系统 安全的保障等1 0 , 1 1 】。 配送中心就是地下物流网络的节点，它的功能与物流中心相似，但其组成和 运作都要比物流中心简单的多。 网络路线：是指将网络节点相连接的线路，可与传统的地面运输路线相连通， 以便最终将货物运送至目的地。根据实际需要，部分地下物流系统的网络路线也 可在地面上进行规戈l j 1 2 】。 2 2 2 网络布局 根据网络路线与物流中心和配送中心的连接形式，物流网络的布局主要可以 分为线状布局结构、环状布局结构、栅格状布局结构、树状布局结构以及混合状 布局结构。 ( 1 ) 线状布局结构 线状布局是指网络路线主要以单一的线型连接网络的各个节点，该布局中连 接的节点相对较少，投资费用和开发难度也比较小，对于节点的选择性比较大， 但其连通能力和运输容量相对较低【1 2 】，如图1 7 所示。 bs a ) ( 2 ) 环状布局结构 图2 7 线状布局结构图 f i g 2 7l i n e a ll a y o u tc h a r t b ) 城市地下物流系统综述 这种布局是指网络节点之间以简单的线型连接，构成环形网络。这种布局只 连接了环线上的节点，由于节点数量较少，所以费用和开发难度不高。但由于呈 环状连接中的每一条路线都十分关键，任意一条出问题都会影响整个网络的连通， 如图1 8 所示。 o 口 ( 3 ) 栅格状布局结构 a )b ) 图2 8 环状布局结构图 f i g 2 8a n n u l a rl a y o u tc h a r t 此种布局是指网络中的若干线路相互交叉，构成的网络多为比较规整的多变 形结构。连接的节点较多，其运输容量和连通度比较高，但费用和开发难度相对 较大，如图1 9 所示。 ( 4 ) 树状布局结构 图2 9 栅格状布局结构图 f i g 2 9g r i d l i k el a y o u tc h a r t 这种布局的网络路线呈树状分布，可以连接到较多的节点，不过路线对节点 有一定的选择性，不构成类似环状布局的回路，连通度较之栅格状网络布局更低， 如图1 1 0 所示。 城市地下物流系统风险评价及发展前景研究 图2 1 0 树状布局结构图 f i g 2 10t r e e l i k el a y o u tc h a r t ( 5 ) 混合布局结构 将以上的两种或多种布局结构有机的结合在一起，构成一个完整的网络结构 形式称为混合型布局结构。此种结构连接的节点较多，网络的连通性较好，其投 资费用和开发难度较高，如图1 1 1 所示。 图2 1 1 混合布局结构图 f i g 2 11m i x e dl a y o u tc h a r t 网络结构的选择只有充分的结合城市的特点，综合利用不同的布局模式的优 点，因地制宜的规划城市地下物流系统的网络布局结构，才能达到预期的效果。 2 3 城市地下物流系统发展概况 从某种意义上说，城市地下物流系统并不是一个新生事物，它已经有几百年 的历史了，主要在欧洲的一些发达城市中出现，不过最初主要是以管道运输系统 的形式出现的，主要用来分送固、液、气体，现有的城市中的自来水、暖气、煤 气、石油和天然气输送管道、排污管道运输系统都可以看作地下物流的原始形式。 2 3 1 国外城市地下物流系统研究和发展状况 城市地下物流系统综述 地下物流系统很早就在欧洲一些城市出现。巴黎在1 8 3 2 年建造的大型地下排 水系统，后来逐渐延长，发展至今已有1 5 0 0k m l l3 1 。此外，英国、美国、日本、 荷兰等也是早期发展城市地下物流系统的国家。早期的地下物流系统是以电力的 轨道运输方式和以气力或水力的管道运输方式，由于当时的科技水平发展程度不 高，自动化控制水平不高，而且都不备自动导航的功能，其应用情况如表1 1 【1 4 1 5 1 。 表2 1 早期城市地下物流系统在各国的应用 t a b 2 1a p p l i c a t i o no fu l si nc o u n t r i e si nt h ee a r l yd a y s 国家城市应用情况 在美国芝加哥城市街道下面4 0 英尺的地方，从1 9 0 6 年就运行着一个长 美国芝加哥达6 0 英里的地下货物运输网络，以电力驱动，以四轮机为单位，运输城 市垃圾和煤，1 9 5 9 年停用。 1 8 6 5 年，s i e m e n s & h a l s k ec o m p a n y 在柏林建立了德国第一个管道邮政 柏林网，管道直径为0 6 5 m ，该系统在其鼎盛时期管道总长为2 9 7 虹，使用达 1 0 0 余年，在西柏林一直运行到1 9 7 7 年，在东柏林1 9 8 1 年才停止使用。 德国 1 9 6 2 年，德国汉堡利用气力管道运输邮件，主要运行在火车站与重要邮 汉堡政局之间。其密封舱长1 6 m ，管道直径为0 4 5 m ，在1 8l 皿长的管道内运 行，速度为3 6h l l 。该系统一直运行良好，由于经济原因在1 9 7 6 年关闭。 1 9 1 5 年，日本东京车站与东京中央邮局之间建设了地下邮件系统，长度 日本东京 约数百米。 伦敦利用有轮的气力运输管线( 3 0 x 3 3 英寸) 运输邮件，轨道规格为2 4 英寸，运输速到可达4 0 英里每小时。在1 8 6 3 18 6 9 年之间，建设了多条 线路。1 8 9 7 年，该系统停止运行。 伦敦皇家邮件系统，在伦敦地下街道2 0 m 下，自1 9 2 7 年开始运行，连接 英国伦敦 p a d d i n g t o n 和w h i t e c h a p e l 之间的1 0 5 虹双轨线上的9 个州，每天处理 4 0 0 多万件的信件和包裹。1 9 2 2 年开始研究将该系统扩展升级，延长约7 b ，考虑向牛津街上的大商店配送货物，其隧道直径为2 7 4 m ，有5 0 列 火车，每列长8 2 5 m ，重5 吨( 载货1 吨) ，最高时速可达6 0h 。 城市地下物流系统风险评价及发展前景研究 近年来，由于经济和技术的飞速发展，城市规模不断扩大和城市人口急剧膨 胀，城市交面临着严重问题，如交通堵塞，城市用地紧张，生存空间拥挤，环境 恶化等，严重障碍了现代城市的可持续发展。因此，城市地下物流系统的研究越 来越受到重视。其中以美国、荷兰、日本和德国等为主要代表，正在进行相关工 程的可行性研究或建设。与早期的地下物流系统相比最大的区别是现代城市地下 物流系统使用自动导向车、两用卡车等作为运输承载工具，通过自动导航系统来 控制和管理各种设备和设施，具有极高的自动化水平和精确性。以美、德、日、 荷兰等发达国家为代表所开展的研究和应用见表1 2 【1 4 1 。 表2 2 目前各国城市地下物流系统的应用和研究 t a b 2 2a p p l i c a t i o n & r e s e a r c ho fu l si nc o u n t r i e sr e c e n t l y 国家应用情况 2 0 0 1 年始，由d e l f tu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y 和t e x a sa & mu n i v e r s i t yg a l v e s t o n 两 美国 所大学的专家学者对休斯顿的地下物流系统的可行性进行了详细论证和初步设计。 从1 9 9 8 年开始研究地下物流配送系统，计划在德国的鲁尔工业区修建一条从多特蒙 德国 德到杜伊斯堡长约8 0l 皿的地下物流配送系统。 1 9 9 4 年，邮政通讯部计划在东京的深部地下空间( 5 0 - - 一7 0 m ) 修建一个“t o k y ol n e t ” 系统，为双车道，管线内部直径3 7 m ，用来连接东京中心的邮政局并运送商品，包 括报纸、杂志和食品等。 日本 2 0 0 0 年，日本东京正式研究建设货物运输专用的地下物流系统，利用两用卡车为运 输工具、该卡车以电力驱动，在地面通过人的驾驶、地下无人驾驶、自动导航，由 于电池动力的限制，载重不超过2 吨。 从1 9 9 6 年1 月，1 0 0 多个研究者完成了连接阿姆斯特丹s c h i p h o l 机场、a a l s m e e r 花卉市场( 世界上最大的花卉市场，每年交易额高达1 0 亿欧元) 和h o o f d d o r p 铁路 中转站的地下物流系统可行性研究。最近实施了o l s - a s h ( 连接a a l s m e e rs c h i p h o l 荷兰 h o o f d d o r p 三地的地下物流系统) 试点工程，将鲜花市场a a l s m e e r 、s c h i p h o l 机场、 h o o f d d o r p 铁路中转站三个不同的地点，通过自动地下运输系统连接起来，以运输 鲜花等时效性强的物品。 城市地下物流系统综述 2 3 2 我国城市地下物流系统研究和发展状况 2 0 0 2 年，出现了第一篇介绍地下物流方面的文章，目前正逐步进行应用方面 的研究和探讨。其相关文献和事件按时间顺序排列如下： 2 0 0 2 年1 月，杨涛、杨东援、何永占在国外城市规划上发表第一篇介绍 关于地下物流方面的文章新型城市地下货运交通系统一文，介绍了日本 t a m i g u c h i 教授等人对日本东京1 1 区建设地下物流系统的成本效益评估的方法和 结果。 2 0 0 2 年，张耀平、王大庆在技术经济杂志第七期上发表城市地下管道 物流发展前景及研究内容初探，主要对i s u f t2 0 0 0 的会议内容等方面进行了介 绍。 2 0 0 3 年9 月