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浅谈管廊功能拓展:城市地下的智慧物流配送系统技术与应用

发布日期:2019-04-17 作者: 点击:

浅谈管廊功能拓展:城市地下的智慧物流配送系统技术与应用


一、城市地下物流配送系统介绍

地下物流系统是一种新兴的运输和供应系统,是现代物流创新发展的新技术,是一种具有革新意义的物流配送模式。在城市道路日益拥挤,拥堵越来越严重的情况下,地下物流系统具有巨大优越性。

目前世界上的一些发达国家,包括美国、德国、荷兰、日本等在地下物流系统的可行性、网络规划、工程技术等方面展开了大量的研究和实践工作。研究表明,地下物流系统不仅具有速度快、准确性高等优势,而且是解决城市交通拥堵、减少环境污染、提高城市货物运输的通达性和质量的重要有效途径,符合资源节约型社会的发展要求,是城市可持续发展的必要选择。

地下物流系统是指运用自动导向车和两用卡车等承载工具,通过大直径地下管道、隧道等运输通路,对固体货物实行运输及分拣配送的一种全新概念物流系统。在城市,地下物流系统与物流配送中心和大型零售企业结合在一起,实现网络相互衔接,客户在网上下订单以后,物流中心接到订单后,迅速在物流中心进行高速分拣,通过地管道物流智能运输系统和分拣配送系统进行运输或配送。也可以与城市商超结合,建立商超地下物流配送。

地下物流系统末端配送可以与居民小区建筑运输管道物相连,最终发展成一个连接城市各居民楼或生活小区的地下管道物流运输网络,并达到高度智能化。当这一地下物流系统建成后,人们购买任何商品都只需点一下鼠标。所购商品就像自来水一样通过地下管道很快地“流入”家中。具体请看下面的视频演示:

三、城市地下物流配送系统发展现状

早在19 世纪末期,人们已经开始利用气力管道系统(PCP)和水力管道系统(HCP)来运输颗粒状的货物,这可以作为地下物流系统的初级形式。早期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。

英国是迄今为止最早研究地下物流系统的国家之一。20世纪初,由于工业化的快速发展,伦敦街头变得拥堵不堪,邮件递送业务经常受到影响,因此地下邮局被引入。1927年,英国伦敦街头地下的“邮局地铁”首次开通,全长37公里,曾被视为“工程学奇迹”,在最繁忙的时候,它每年可递送14亿封信件。

随着经济和技术的飞速发展,城市面临着交通拥堵、用地紧张、生存空间拥挤、境恶化等问题。自20世纪末以来,地下物流系统的研究越来越受到重视。其中以英国、美国、荷兰、日本和德国等为主要代表的相关政府部门及学术机构,针对港口、机场等交通枢纽提出了建设地下物流系统的可行性研究。此外,西门子等一些高科技公司开始对地下物流系统的自动化的货运车辆及设备投入了大量研究。目前国际学术组织已连续召开了6届地下物流的国际会议。

在概念设计方案方面,代表性的成果有:纽约、休士顿、新加坡、东京、比利时等国际性大都市,为提升港口国际综合竞争力,针对公路运输带来的港城发展困境,提出了建设地下集装箱专用的变革捷运系统概念方案。荷兰进行了连接阿姆斯特丹Schiphol机场、Aalsmeer花卉市场和Hoofddorp铁路中转站的地下物流系统可行性研究。

与早期的地下物流系统相比,现代地下物流统通过自动导航的AGV搬运机器人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,实现了绿色节能,运输能力大,更能满足现代大运量的货运要求,这是地下物流系统的主要发展趋势。

随着城市化的发展和物流技术的进步,我国对地下物流系统也进行了积极的探索。2000年开始,钱七虎院士最早在我国倡导地下物流研究,2004年我国对地下物流开始了最早的应用,当时广州从瑞典引进技术,规划建设地下垃圾管道输送系统,使垃圾通过封闭的管道到达回收站等待处理,让小区里的垃圾变得无影无踪。2014年,由我国自主研发的“LuGuo种子输送分类贮藏智慧系统”面市,这一系统可以将不同种类的种子袋准确无误地送达指定地点。“LuGuo系统”实际是针对城市物流“最后一公里”的一个解决方案,其地上轨道物流完全可以流畅衔接地下管道物流,可实现智能配送、精准分流,非人力自动送达入户,相比传统物流可节能90%。

近年来,我国很多科学家在地下物流基础理论研究以及实践探索方面都做了大量工作。2015年上海市科委启动社会发展领域重大科研项目《城市地下物流系统规划关键技术研究》;2016年国家自然科学基金启动重点项目《新型城镇化导向下的城市地下物流系统集成与管理研究》。上海、深圳等相关城市管理部门也开始了对地下物流系统工程的可行性研究,这些说明城市地下物流在我国已受到开始密切重视。

在概念方案研究中,代表性成果是上海市政工程设计研究总院于2005年开始跟踪国内外地下货运交通系统的研究和发展,提出的方案研究包括:上海洋山港地下货运交通系统方案;上海地下垃圾运输系统;虹桥国家会展中心地下货物运输方案;以及针对上海港,提出了构建沿海地下集装箱捷运系统方案等。

近年来,我国许多城市也越来越将地下物流作为破解城市物流配送困局、推进城市建设的举措之一。2016年11月,上海发布了《上海市城乡建设和管理“十三五”规划》,指出至2020年上海将建设100公里新型地下综合管廊,并将预留地下物流、能源输送等功能通道,以实现地下空间的集约化使用和可持续发展。

随着地下物流系统的发展,2017年6月29日,中国第一个地下物流专业委员会(中国岩石力学与工程学会地下物流专业委员)正式成立。来自国内外城市交通、物流、地下工程、装备制造等各领域专家学者,以及政府管理部门、规划设计院、高等院校代表参加了参加了成立大会,原住房和建设部部长汪光焘,工程院院士钱七虎、徐寿波、葛修润、郭重庆,国际地下物流协会主席Johan Visser,上海市住建委总工程师刘千伟,上海市交通委总工程师李俊豪,中国岩石力学与工程学会副秘书长张维,中国岩石力学与工程学会环境岩土工程分会长务副理事长王媛等莅临出席了成立仪式。

四、地下物流系统智能技术与发展前景

地下物流系统的开发技术主要包括管道和轨道两种。管道运输又分为气力管道运输和液体管道运输。由于国外一些国家,如英国、德国等已经存在了大量的地下管道设施,而且他们的管道运输技术也比较成熟,因此,在这些国家和地区,地下物流系统开发技术的侧重点放在整合原有管道系统、扩大系统应用范围等方面。其他国家的地下物流系统规划和建设起步较晚,主要关注于轨道运输,结合地铁的轨道运输有很大的发展空间。

城市地下物流(配送)系统可分为如下三个模块:

模块1::结合轨道交通完成从港口、火车站、高铁站、空港城到各城区的主干道输送。

模块2::结合综合管廊增加物流输送功能,一次开挖,共享复用,完成从区集散点经次干道至各小区各建筑物的输送。

模块3:与园区地产结合,通过楼宇自动化完成到户到家的终极目标。以上三个层次的板块,也可以反向运行。 

近年来,地下物流系统技术开始向智慧化和自动化方向发展,出现了一些新的创新模式。如荷兰出现了有创新性的地下物流系统实施方案和概念。

如:多核系统(Multi-core System):该系统是指在一个管道内放置几根小的管子和电缆,可以在其中传输不同的物质。采用这种多核系统的好处是,在该系统内增加铺设一些小的管子和电缆,不会增加太多的成本。

如:共同承运人(Common carrier):这也是一个新的组织概念,指管道由几家公司合资经营。这种方式避免了过去那种由每家公司独立经营自己的管道系统的弊端,把原来各个独立的管道连接起来,形成一个管道网,大家共同经营。

与此同时,原有的地下物流系统技术也出现了一些新的特点:

1)开始使用卷桶型集装箱和托盘;

2)实现了全自动运输和自动导航系统,包括自动转换到无轨系统;

3)管道长度扩展到50km;

4)形成一个独立的运输环境(例如地下系统,但是转入地上也运行良好)。这些新的概念和实施方案对我国的地下物流系统建设提供了很好的启示和借鉴。

地下物流系统可以有效地解决经济发展和环境污染、道路拥挤之间的矛盾,提高城市居民的生活质量,减少环境污染、道路拥挤及交通事故的发生率,保护城市的历史风貌和各级文物古迹。另外,从投资成本来看,建设地下物流系统比地铁和地上高架路的投入低,其未来收益很大。因此,地下物流系统是一种可行的、新的绿色物流方式,是可以替代中短距离道路运输的一种有发展前途的运输方式,值得推广建设。

地下物流凭借其低成本、高效、准时的优势,很好地解决了制约电子商务发展的城市物流配送最后一公里“物流瓶颈”问题。一方面,地下物流能够对地面货运交通进行分流,促进货物运输的通畅性;另一方面,地下物流不受气候和天气的影响,可以实现智能化、无中断的物流运输,使运输过程得到有效衔接。未来,地下物流系统将作为一种可行的、创新的绿色物流方式,成为物流行业进行模式创新的重要方向。

据悉,在我国雄安新区的建设中,中国地下物流系统的科学家已经提出了在雄安新区建设和运营中开始建设智能地下物流配送系统的规划方案,提出了雄安新区应用地下物流系统来解决城市物流配送带来的拥堵问题的建议,希望从雄安新区开始,探索和应用智慧的地下物流配送创新模式,让我国地下物流系统取得跨越式发展。



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