圖片來源：《上海市地下空間概念規劃》

2、ULS工程復雜且風險巨大

城市地下物流系統作為物聯網、大數據等IT技術和城市管理、地下工程技術等結合的產物，涉及工程、學科領域較多，例如交通工程、物流工程、電子信息、地下工程等學科。

其不僅需要考慮城市規劃、物流管理、工程建設、運輸安全、自動控制等多個方面，還需要與其他城市基礎設施之間相互配套對接，這導致建設城市地下物流系統工程的復雜程度極高。

此外，城市地下物流系統建設時隧道施工、起重吊裝作業、懸空作業等風險巨大，易出現坍塌以及地下管線的斷裂等嚴重情況，施工之中還存在機械傷害、觸電、噪聲污染等安全隱患。

3、ULS資金投入多且回收期長

城市地下物流系統前期造價較高，邊際效益模糊且缺少投資主體。

ULS需要修建隧道、軌道、自動化運載工具、機械化裝卸平臺等硬件設備，搭建物流系統的信息管理、調度系統、信息控制、導航系統等軟件系統，硬件、軟件兩方面的投入使得建設ULS需要耗費大量資金。

此外，城市地下物流系統作為可持續使用的項目，投入運營時成本極高，需要考慮機械設備的維修、軟件系統升級等諸多費用。該系統在前期未大規模投入使用時，利潤率較低，資金回收期長。

二.城市地下物流系統與地鐵聯合運作優勢分析

考慮到現階段建設城市地下物流系統的困難，近年有學者如：Kikuta等（2012）、 Dampier等（2015）、彭玫貞等（2017）、王小林等（2019）、劉蘊博等（2019）提出了地鐵與城市地下物流系統結合而成的地鐵物流系統。

地鐵物流系統充分利用現有的地下空間設備，減少資金投入，最大程度地克服建設城市地下物流系統的困難，達到理想的效果，其優勢分析如下: 

1、現有地鐵軌道“一物兩用”

城市地下物流系統與地鐵具有相似的運載工具，使得地鐵物流系統能夠利用現有的地鐵軌道，以地鐵客運車廂加掛貨運車廂的方式實現中小型貨物的成組運輸。

城市地下物流系統需要CargoCap、AGV和 DMT等自動化運載工具，地鐵依靠列車進行運輸。

雖然地鐵的車廂需要扶手、座椅等設施以滿足乘客需求，但通過圖 2德國CargoCap智能系統運輸集裝箱工具、圖 3地鐵列車對比，可以看出兩者的運載工具在外觀以及牽引方式方面高度相似，這使得地鐵物流系統充分利用現有的地鐵軌道成為可能。

圖 2  CargoCap智能系統運輸集裝箱工具

圖 3 上海地鐵

圖片來源：上海地鐵官網

2、充分運用網狀線路布局

城市地下物流系統的最終發展目標是成為一個連接物流中心與配送終端的城市地下物流運輸網絡，我國地鐵的設計策略與ULS發展目標類似，即追求網絡化建設以各線路之間相互統籌協作。

圖4上海市軌道交通線路圖，其已具備高度網絡化的的特點，地鐵物流可以以此為參照，進行線路規劃。

此外，二者均需要聯合其他交通系統以實現“最后一公里”運輸。

目前，地鐵運輸網已經緊密聯合公交等其他交通運輸系統，地鐵物流系統也能運用現有的交通規劃，配套對接其他城市基礎設施，高效完成物流作業。

因此，從結構布局方面來看，二者具有高度相似性，聯合運作能夠最大程度的發揮現有交通網絡的優勢。

圖 4 上海市軌道交通線路圖

圖片來源：上海地鐵官網

3、資金投入低且收益穩定

與建設全新的地下物流系統相比，地鐵物流系統無需重新挖掘隧道，前期投資只需集中在擴建地鐵站、增設機械化裝卸貨設備等方面，能夠減少相應的資金投入。 

此外，地鐵作為政府補貼運營的公共性產品，目前仍處于虧損狀態。

根據21世紀經濟報道對28個城市的不完全統計顯示：

2018年僅杭州、青島、深圳、北京等4座城市實現地鐵運營收支平衡，包括上海在內的其余24座城市處于虧本狀態，2018年運營收支比僅為78%。

如果采用地鐵物流系統，雖然前期仍需投入資金，但在政府的宣傳與引導以及相關部門合理規劃和利用下，該系統潛在收益巨大且穩定,能在一定程度上增加公共交通部門的額外收入。

從長遠來看，建設地鐵物流是十分具有優勢的。

4、節約能源、減少環境污染以及城市問題

物流量急劇增長所帶來的環境惡化、交通擁堵以及資源緊張，都是現今傳統物流自身無法避免的弊端，出行困難、物流效率低下勢必影響經濟的健康發展，而地鐵物流系統可以利用自身的優點針對性解決傳統物流存在的問題。

地鐵物流系統在地下進行運輸，可以減輕地面道路的交通壓力、減少噪音污染，并且地鐵依靠電力驅動，能夠有效減少城市污染，改善生態環境。

此外，地鐵運輸不受天氣等外界條件干擾，可以保證運輸更可靠和高效。

更重要的是，地鐵物流系統充分利用已有資源，符合資源節約型社會的發展要求，是城市可持續發展的必要選擇。

三.城市地下物流系統與地鐵物流差異性分析

1、地鐵與城市地下物流系統的運輸方式不完全相同

根據運輸通路類型不同，可以將城市地下物流系統劃分為管道式貨運系統和隧道式貨運系統，而地鐵運輸屬于隧道式客運系統。

因此，地鐵物流系統只能進行中小型貨物成組運輸，依靠管道的氣力輸送、漿體輸送和艙體輸送并不能通過地鐵物流系統完成。

2、地鐵與城市地下物流系統對載客、載貨量和運輸安全性要求不同

如果利用現有的地鐵軌道進行貨物運輸，首先要考慮軌道的承載能力以及磨損程度，這使得與客運地鐵列車共線的地鐵物流系統只能用運送中小型貨物。

其次，地鐵需要保證乘客的生命安全，而速度較快的貨運列車只需保證貨物的質量安全。

由此可見，相比城市地下物流系統，地鐵物流系統需要降速行駛，犧牲部分貨運周轉量以保證乘客的安全。

3、城市地下物流系統作業時間與地鐵載客間隔時間不一致

地鐵停站停靠時間十分短暫，依靠傳統的人力勞動并不能滿足物流作業需求。

若不進行合理規劃，無法達到乘客和卸貨的雙重要求，必定會降低客戶服務水平和物流作業程度。

因此，為了加快物流作業速度，地鐵物流系統需要增設自動化卸貨設備，這也在一定程度上增加了運營成本。

4、缺少機械化裝卸工具和設備

現有的地鐵站并無機械化裝卸工具和設備，這十分不利于大批量貨物的流轉，需要對有貨運需求的地鐵站進行改造。

可以設置自動化傳送設備，例如通過自動搬運機將貨物送至指定車廂門口，再通過傳送帶自動送至卸貨平臺，最后利用垂直貨梯將貨物運送至地面。

5、無法實現“最后一公里”配送

地鐵系統缺乏“門到門”的運輸能力，無法直接將貨物運送給顧客，需要依靠輕型箱式貨車將貨物從地鐵站運至快遞網點，再由快遞網點的工作人員配送到客戶手中。

因此，地鐵物流系統無法獨立完成全程配送，在“最后一公里配送”環節，需要配套對接其他城市基礎設施。這將增加系統復雜性和運輸費用，并對時效性貨物的運輸產生影響。

四.地鐵物流系統運作模式分析

地鐵物流系統在運作模式上可以分為客貨分線和客貨共線兩類，由于客貨分線模式的施工量遠大于客貨共線模式，其更適用于正在修建或計劃修建的地鐵系統。

針對已經存在的地鐵網絡，客貨共線模式下實現中小型貨物運輸更為優越。

以下將以客貨共線運作模式為重點，對地鐵物流系統的運作模式進行具體分析：

1、客貨分線模式

如圖5所示，客貨分線模式即每條線路上有兩條軌道，分別負責客運和貨運。

該模式需新建軌道以及貨運專用列車，充分考慮大斷面隧道施工、客貨列車載重和速度不同產生壓力差等技術問題，貨物裝卸環節與乘客上下列車共用站臺的安全問題，并根據不同種類的貨物安排不同的車型。

鑒于客貨分線模式需要考慮的技術問題偏多，工程量浩大，該系統更適用于正在修建或計劃修建的地鐵系統。

圖 5 客貨分線的運作模式

客貨分線模式在運作時要以客運列車運行安全為根本，結合當日貨運量決定貨運列車的運營時段與開行頻次，達到效益最大化。

客貨分線后，從客運方面來看，載客列車的運行速度能夠進一步提高。

從貨運方面來看，地鐵物流系統緩解了地面交通壓力，達到了建設城市地下物流系統的目的，在客運、貨運互不影響的基礎上充分利用地下空間、減少投入成本。

2、客貨共線模式

如圖6所示，客貨共線即在同一條軌道上進行客運和貨運。

城市地下物流系統與地鐵運輸共用隧道和軌道很大程度上降低了建設成本，節約了地下空間。

該模式需要更高的調度水平和合理的規劃，以減少聯合運作對客運、貨運效率的影響。

此外，客貨共線模式下更要注意軌道的承載能力以及磨損程度，這使得該貨運系統只能運輸中小型商品。

圖 6 客貨共線的運作模式

在運營模式上，采用現有客運地鐵列車后加掛兩節貨運車廂的方式，并在站臺的兩端建設貨物裝卸區，如圖7所示，利用可移動式安全擋板將貨物裝卸區與乘客候車區分隔開，保證人員流動區域的絕對安全。

在起運點裝貨時，利用RFID技術，以不同的收貨區域為標準，完成貨物的智能化分揀。

貨運車廂內設置可移動貨架，利用圖8所示搬運機器人，依靠智能大腦自動避障，完成調度系統設定的送貨路徑，將貨物準確送至指定車廂門口，該搬運機器人類似于亞馬遜kiva機器人、京東“地狼”搬運AGV。

隨后，通過圖9所示設備，自動將貨物送至卸貨平臺，最終利用垂直貨梯將貨物運至地面。

此時，輕型箱式貨車已經在垂直貨梯旁有序等候，完成地鐵站到快遞網點的配送。整個過程示意圖如圖10所示。

同時，該系列機械化設備可以將乘客與貨物分流至不同的通道，使地鐵站秩序更加穩定，如圖11所示。

此外，還可以考慮在地鐵站設置智能快遞柜，方便乘客自取小件貨物。

在運行時間上，地鐵客流高峰期時卸除貨運車廂，非高峰期時在客運車廂后加掛貨運車廂，共同完成運輸過程。

夜間地鐵停運時，在不影響地鐵清理、維修的情況下，利用八節車廂進行貨物運輸。以此最大效率地利用地鐵停運時段，實現地鐵的附加價值，增加貨運量，降低運輸成本。

圖 7 客貨共線運作模式站臺俯視圖

圖 8 搬運機器人

圖 9 自動卸貨設備動畫圖

圖 10 客貨共線運作模式整體動畫圖

圖 11 客貨共線運作模式下客、貨運分流通道

目前，地鐵物流系統仍處于設想階段，本期提到的客貨共線、客貨分線運作模式也只是概念設計。

地鐵物流系統線路如何規劃？究竟能否投入運營？

下期，我們將以客貨共線的地鐵物流系統運作模式為基礎，以上海市地鐵2號線為例，對客貨共線的地鐵物流系統進行具體線路規劃和可行性分析。解碼地鐵物流系統，未完待續。

本文由中國港口網www.cwsn.net

特約上海海事大學焦慧昱、錢佳獨家提供

參考文獻

[1] 李春.城市地下空間分層開發模式研究［D］.上海:同濟大學，2007．