0 引言
近年來，隨著城市軌道交通的不斷發(fā)展，各城市軌道交通線網(wǎng)不斷完善，為城市物流配送提供了新的思路。截至2018年，我國軌道交通運(yùn)營里程達(dá)5 761km[1]。根據(jù)對(duì)已運(yùn)營線路客流量的統(tǒng)計(jì)分析，各城市軌道交通線路普遍存在高峰時(shí)段和平峰時(shí)段客流不均衡，以及平峰時(shí)段客流量不足、運(yùn)能虛糜的現(xiàn)象。因此，從運(yùn)輸能力角度考慮，利用城市軌道交通平峰期進(jìn)行
物流運(yùn)輸具有一定的可行性。本文對(duì)城市軌道交通物流系統(tǒng)規(guī)劃進(jìn)行綜合研究，旨在探索城市物流配送新方式、創(chuàng)新地鐵營收模式、優(yōu)化社會(huì)資源配置。
1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
1.1 國外研究現(xiàn)狀
國外研究成果主要集中于地下專用軌道物流系統(tǒng)方向，具有代表性的包括德國CargoCap、英國Mole和瑞士CST地下物流系統(tǒng)。
1.1.1 德國CargoCap地下
物流系統(tǒng)
德國波鴻魯爾大學(xué)構(gòu)建的地下物流系統(tǒng)位于地下2.8 m的管道上，采用全自動(dòng)無人駕駛技術(shù)，車輛運(yùn)行于固定軌道中，同時(shí)在側(cè)面通過導(dǎo)向輪控制運(yùn)行方向，車輛可根據(jù)貨物運(yùn)輸需求實(shí)現(xiàn)靈活編組，可實(shí)現(xiàn)以36 km/h的速度運(yùn)行，具備安全、準(zhǔn)時(shí)、無污染、低成本等優(yōu)勢(shì)。
1.1.2 英國Mole地下物流系統(tǒng)
英國MoleSolutions公司將磁懸浮技術(shù)應(yīng)用于地下物流，整個(gè)物流系統(tǒng)車輛采用直線電機(jī)發(fā)射的電磁波作為動(dòng)力，運(yùn)行于2.4 m直徑的地下管道中，同時(shí)管道與城市物流配送中心連接，完成貨物的配送，該系統(tǒng)已于2015年在英國北安普頓物流中心試運(yùn)行。
1.1.3 瑞士CST地下物流系統(tǒng)
瑞士CST地下物流系統(tǒng)是為了緩解城市道路和鐵路系統(tǒng)的貨運(yùn)負(fù)擔(dān)，在地下50 m的深度建設(shè)地下隧道、運(yùn)輸托盤、集裝箱、零散物品等，滿足城市物流運(yùn)輸需求，采用全自動(dòng)無人駕駛系統(tǒng)運(yùn)行在6 m寬的隧道內(nèi)，貨運(yùn)車輛以速度為30 km/h運(yùn)行在三條車道上。此外，在隧道頂部，可運(yùn)行3個(gè)運(yùn)輸機(jī)，用以運(yùn)送小件物品，速度可達(dá)60 km/h。
1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
我國地下物流方面的研究起步較晚，2002年以后才逐漸涉及該領(lǐng)域的研究。錢七虎院士在研究中提出，地下物流系統(tǒng)是緩解道路擁堵、環(huán)境污染等“城市病”的新方向[2]。目前我國地下物流系統(tǒng)的應(yīng)用研究正全面開展，并逐漸拓展至軌道物流系統(tǒng)的研究，雄安新區(qū)正積極研究軌道物流系統(tǒng)的應(yīng)用。
雄安新區(qū)軌道交通車輛和站臺(tái)在設(shè)計(jì)中預(yù)留了貨運(yùn)空間，可以在平峰期加掛物流車廂或開行物流專列，承擔(dān)城市物流配送的功能。以新區(qū)軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃為依托，根據(jù)對(duì)新區(qū)物流運(yùn)輸需求、貨運(yùn)量預(yù)測(cè)，構(gòu)建了由三級(jí)配送節(jié)點(diǎn)和三級(jí)物流通道共同組成的雄安新區(qū)軌道物流系統(tǒng)，如圖1所示。
1.3 研究現(xiàn)狀分析
國內(nèi)外研究成果主要集中于建設(shè)地下專用的物流系統(tǒng)，解決城市物流配送，缺乏對(duì)利用城市軌道交通進(jìn)行物流配送的研究。目前，隨著現(xiàn)代物流、城市軌道交通等技術(shù)的不斷發(fā)展，軌道物流將成為軌道交通規(guī)劃中的一個(gè)重要方向。本文依托雄安新區(qū)對(duì)城市軌道交通智能物流系統(tǒng)規(guī)劃進(jìn)行研究。
圖1 雄安新區(qū)軌道物流系統(tǒng)規(guī)劃 下載原圖
2 軌道交通物流系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究
2.1 軌道物流系統(tǒng)的特點(diǎn)
城市軌道物流系統(tǒng)是利用軌道交通平峰期富余運(yùn)能進(jìn)行貨物運(yùn)輸，其既需要滿足旅客運(yùn)輸需求，也需要滿足物流運(yùn)輸?shù)男枨蟆Ｒ虼耍撓到y(tǒng)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①客運(yùn)為主兼顧貨運(yùn)；②避免二次裝卸、減少倒運(yùn)次數(shù)；③貨運(yùn)不影響旅客列車停站時(shí)間。
2.2 軌道物流系統(tǒng)功能定位研究
城市軌道物流系統(tǒng)應(yīng)與地面配送系統(tǒng)配合，共同組成立體的城市物流系統(tǒng)。從貨物運(yùn)輸?shù)牧鞒躺戏治觯谲壍牢锪飨到y(tǒng)中，車站可兼作配送中心，其配送流程如圖2所示，物流園區(qū)至分撥中心通過公路或鐵路運(yùn)輸方式完成，而配送中心至消費(fèi)者之間“最后一公里”需要依托更為靈活的地面交通方式。因此，軌道物流系統(tǒng)可承擔(dān)的配送環(huán)節(jié)為分撥中心至配送中心的運(yùn)輸。
圖2 城市物流運(yùn)輸流程分析圖 下載原圖
從運(yùn)送的貨物品類上分析，由于城市軌道交通安檢較為嚴(yán)格，且在運(yùn)輸貨物的同時(shí)需要滿足旅客運(yùn)輸組織的需求，因此對(duì)可運(yùn)送的貨物品類具有一定的限制。例如危險(xiǎn)品、大件貨物、冷鏈物流等均無法采用軌道物流系統(tǒng)運(yùn)輸。
綜上所述，從配送流程、貨物運(yùn)輸品類角度綜合分析，軌道物流系統(tǒng)的功能定位是與城市物流系統(tǒng)互為補(bǔ)充、相輔相成的關(guān)系，共同完成城市物流的配送。
2.3 軌道物流系統(tǒng)車輛設(shè)計(jì)
考慮物流運(yùn)輸?shù)奶厥庑枨螅枰獙?duì)貨運(yùn)車輛進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，采用較大的車門開度，同時(shí)提高響應(yīng)速度和可靠度，滿足自動(dòng)化運(yùn)輸裝置進(jìn)行裝卸作業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)化載運(yùn)工具運(yùn)輸?shù)男枨蟆?/div>
在車門寬度方面，常規(guī)軌道交通車輛一般約為1 300 mm[3]，軌道貨運(yùn)車輛需要以標(biāo)準(zhǔn)化載運(yùn)工具寬度為設(shè)計(jì)單元確定車門寬度。在滿足車輛結(jié)構(gòu)、動(dòng)力學(xué)性能、車門氣密性等要求的前提下，采用較大的車門寬度。車門的開閉方式可采用常規(guī)軌道交通的內(nèi)藏嵌入式移門或塞拉門，從中間向兩端開啟；此外，從加快貨物作業(yè)、減少對(duì)旅客列車停站時(shí)間等影響的角度考慮，可采用上、下開門的方式。
2.4 運(yùn)輸組織方案研究
2.4.1 列車編組方案
列車編組方案主要包括靈活編組和開行專列兩種形式。以雄安新區(qū)軌道物流系統(tǒng)為例，雄安城市軌道交通在設(shè)計(jì)時(shí)按8節(jié)編組預(yù)留土建規(guī)模，考慮客流預(yù)測(cè)、服務(wù)水平等因素，平峰期至少需要保證6節(jié)編組旅客列車，預(yù)留2節(jié)編組貨運(yùn)站臺(tái)空間。本文以此為基礎(chǔ)進(jìn)行列車編組方案分析。
1）靈活編組方案
平峰期列車采用靈活編組方案，客運(yùn)車廂按6節(jié)固定編組，根據(jù)實(shí)際物流需求在車輛段或停車線上組織靈活加掛物流車廂，物流車廂最多可加掛2節(jié)。
2）專列方案
物流專列方案可以有2節(jié)物流專列和8節(jié)物流專列兩種。其中，2節(jié)物流專列方案，貨運(yùn)車輛僅停靠在預(yù)留的物流站臺(tái)區(qū)域；8節(jié)物流專列方案，需要根據(jù)物流需求預(yù)測(cè)，在沿線物流量較大的車站設(shè)置物流裝卸線，停靠物流專列，將旅客和貨物分離，保證運(yùn)營安全。
2.4.2 運(yùn)輸組織模式
根據(jù)平峰期旅客列車開行對(duì)數(shù)，在旅客列車間加開物流專列，8節(jié)編組專列僅停靠在沿線物流運(yùn)輸需求較大的物流集散點(diǎn)，2節(jié)物流專列運(yùn)輸組織可采取站站停模式，或按運(yùn)送貨物的到達(dá)站，采取交錯(cuò)停車模式，在提高物流配送效率的同時(shí)，節(jié)約運(yùn)營成本，運(yùn)輸組織模式如圖3所示。
2.5 土建工程方案研究
2.5.1 車站站臺(tái)形式分析
軌道交通車站需要滿足客運(yùn)及貨物運(yùn)輸?shù)男枨螅九_(tái)形式分為兩種：方案一如圖4所示，站臺(tái)兩端均設(shè)置物流區(qū)域，上、下行列車分別在不同站臺(tái)區(qū)域進(jìn)行物流作業(yè)[4]；方案二如圖5所示，集中在站臺(tái)一端設(shè)置物流區(qū)域，上、下行列車在相同站臺(tái)區(qū)域進(jìn)行物流作業(yè)。
圖5 方案二：軌道物流系統(tǒng)車站站臺(tái)形式 下載原圖
方案一適用于采用“燈泡線”折返或環(huán)線的運(yùn)輸組織，列車通過環(huán)形折返線運(yùn)行實(shí)現(xiàn)換線和調(diào)頭過程。該方案優(yōu)點(diǎn)為上、下行貨物列車在不同區(qū)域進(jìn)行貨物作業(yè)，貨物流線清晰，站臺(tái)能力較大；缺點(diǎn)是增加了站臺(tái)的長度，土建工程量較大，增加工程投資。
方案二適用于采用常規(guī)站前或站后折返形式的運(yùn)輸組織，列車通過折返線實(shí)現(xiàn)換線和調(diào)頭的過程。該方案優(yōu)點(diǎn)為車站站臺(tái)規(guī)模較小，土建工程投資較省，貨運(yùn)作業(yè)集中；缺點(diǎn)是上、下行貨物列車在同一區(qū)域作業(yè)，貨物流線交織嚴(yán)重，將影響貨物作業(yè)效率，車站運(yùn)輸組織難度較大。
2.5.2 車站流線組織設(shè)計(jì)
車站流線設(shè)計(jì)如圖6所示。站臺(tái)層為貨物傳送區(qū)，站廳層為貨物分揀區(qū)，貨物從列車上通過自動(dòng)化裝卸設(shè)備運(yùn)送至站臺(tái)層，采用AGV智能機(jī)器人為運(yùn)載工具，自動(dòng)識(shí)別路徑，通過垂直電梯將貨物運(yùn)送至站廳層貨物分揀區(qū)，貨物經(jīng)分揀后，根據(jù)去向，通過智能物流車、機(jī)器人、無人機(jī)等末端配送方式送至消費(fèi)者手中，完成貨物的配送。
圖6 車站貨物流線示意圖 下載原圖
3 結(jié)論
利用軌道交通富余運(yùn)能開展物流運(yùn)輸屬于國內(nèi)外新興課題，隨著現(xiàn)代物流、城市軌道交通、5G、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，軌道物流系統(tǒng)正逐漸從理論走向現(xiàn)實(shí)。本文以雄安新區(qū)軌道物流系統(tǒng)為例，對(duì)軌道物流系統(tǒng)車輛設(shè)計(jì)、運(yùn)輸組織方案、土建工程方案等進(jìn)行了綜合研究，得出以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：
1）從軌道交通運(yùn)能、結(jié)合軌道交通車輛、運(yùn)營組織方案、土建工程等方面研究，建設(shè)軌道交通物流系統(tǒng)是可行的[5]。利用軌道交通進(jìn)行物流運(yùn)輸，不僅可以支撐城市建設(shè)軌道交通，同時(shí)可以創(chuàng)新地鐵營收模式，減少運(yùn)營虧損，開拓軌道交通與城市物流協(xié)同運(yùn)輸?shù)男路椒ǎ瑯?gòu)建城市立體物流系統(tǒng)。
2）在規(guī)劃建設(shè)軌道物流系統(tǒng)時(shí)，為合理利用城市地下空間資源，避免重復(fù)建設(shè)，構(gòu)建完善的城市物流體系，應(yīng)將軌道物流與城市物流系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)研究，統(tǒng)籌考慮，實(shí)現(xiàn)兩者的有效銜接，提高城市物流配送效率。
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