地下物流系統(tǒng)課件

城市地下物流系統(tǒng)發(fā)展研究地下物流系統(tǒng)目錄城市地下物流系統(tǒng)概述1國外地下物流系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀2發(fā)展地下物流系統(tǒng)存在的問題及建議5城市地下物流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)3城市地下物流系統(tǒng)發(fā)展前景4地下物流系統(tǒng)城市地下物流系統(tǒng)概述城市地下物流系統(tǒng)的概念城市地下物流系統(tǒng)的構(gòu)成城市地下物流系統(tǒng)的分類典型載運(yùn)工具地下物流系統(tǒng)城市地下物流系統(tǒng)的概念當(dāng)前各國關(guān)于城市地下物流系統(tǒng)的概念并不統(tǒng)一，美國稱城市地下物流系統(tǒng)為地下管道貨運(yùn)系統(tǒng)（freighttransportbyundergroundpipelineortubetransport），荷蘭稱為城市地下物流系統(tǒng)（undergroundlogisticsystem），德國以運(yùn)載工具命名為Cargocap系統(tǒng)，而在日本則稱為地下貨運(yùn)系統(tǒng)（undergroundfreighttransportsystem）。其中荷蘭的地下物流系統(tǒng)概念是個比較全面的定義，定義如下：城市地下物流系統(tǒng)，又稱城市地下貨運(yùn)系統(tǒng)，是基于區(qū)分城內(nèi)運(yùn)輸和城外運(yùn)輸?shù)母拍钕?，通過管道或隧道等形式，采用具有較高自動化控制水平的運(yùn)載工具，把城外的貨物通過鐵路、公路、水路和航空運(yùn)輸?shù)匠鞘羞吘壧幍奈锪鲌@區(qū)(CLP)，經(jīng)處理后由CLP通過地下物流系統(tǒng)配送到各個終端，這些終端包括超市、工廠和中轉(zhuǎn)站。城內(nèi)向城外運(yùn)送貨物的反向物流類似城市地下物流系統(tǒng)作為一種具有廣闊應(yīng)用前景的新型城市物流系統(tǒng)，具有速度快、自動化程度高、準(zhǔn)確性高、污染少、能耗低等特點(diǎn)，是解決城市交通擁堵、減少環(huán)境污染、提高城市貨運(yùn)通達(dá)性和質(zhì)量的有效途徑。地下物流系統(tǒng)城市地下物流系統(tǒng)的構(gòu)成近年來，隨著計算機(jī)科學(xué)和信息技術(shù)的發(fā)展和完善，發(fā)展具有高度智能化、自動化、高效率的信息控制系統(tǒng)來有效管理和控制物流運(yùn)輸，就成為必然選擇，也是當(dāng)前城市地下物流系統(tǒng)極其重要的組成部分。因此根據(jù)構(gòu)成功能的不同，城市地下物流系統(tǒng)可以劃分為實(shí)體部分和控制部分，實(shí)體部分主要包括城市地下物流系統(tǒng)的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)載工具、動力設(shè)施、運(yùn)輸終端、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)等具體實(shí)物，控制部分主要包括城市地下物流系統(tǒng)的信息管理、信息控制、導(dǎo)航系統(tǒng)、維護(hù)管理等軟件。地下物流系統(tǒng)城市地下物流系統(tǒng)的分類管道形式地下物流系統(tǒng)管道運(yùn)輸出現(xiàn)的時間較早，可以追溯到19世紀(jì)的城市地下排水管道，現(xiàn)在城市里的煤氣、暖氣、天然氣、排污管道、自來水等也可以看做管道形式地下物流的雛形，這些管道運(yùn)輸共同的特點(diǎn)是只能輸送連續(xù)介質(zhì)的氣體或液體，而城市地下物流系統(tǒng)則是能夠輸送大件固體貨物的運(yùn)輸管道。隧道形式地下物流系統(tǒng)目前研究開發(fā)的隧道形式的地下物流系統(tǒng)，多為軌道形式，運(yùn)輸工具有自動導(dǎo)向車、兩用卡車、CargoCap等，主要以電力驅(qū)動，并具有自動導(dǎo)航功能，最高時速可達(dá)100km/h，能夠運(yùn)送固、液、氣各種形態(tài)的貨物，如美國休斯頓地下物流系統(tǒng)項(xiàng)目和日本東京地下貨物運(yùn)輸系統(tǒng)項(xiàng)目。隧道式地下物流是目前城市地下物流系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)，也是未來城市地下物流系統(tǒng)發(fā)展的方向。地下物流系統(tǒng)以氣體作為傳播介質(zhì),通過氣體的高速流動來攜帶顆粒狀或粉末狀的物質(zhì)?？奢斔偷奈镔|(zhì)種類通常有煤炭和其他礦物、水泥、谷物、粉煤灰以及其他固體廢物等。管道式漿體輸送艙體輸送氣力輸送將顆粒狀的固體物質(zhì)與液體輸送介質(zhì)混合，采用泵送運(yùn)輸，并在目的地將其分離出來。輸送介質(zhì)通常采用清水。以空氣或水作為輸送介質(zhì)，艙體作為載貨工具來運(yùn)輸貨物，根據(jù)介質(zhì)的不同分為水力艙體運(yùn)輸管線(hydrauliccapsulepipeline)和氣力艙體運(yùn)輸管線(pneumaticcapsulepipeline)，即HCP和PCP管道形式地下物流系統(tǒng)地下物流系統(tǒng)荷蘭日本德國自動導(dǎo)向車（AGV）兩用卡車(DMT)CargoCap典型載運(yùn)工具地下物流系統(tǒng)國外地下物流發(fā)展現(xiàn)狀

英國1927年，在英國的倫敦建成了一個名為“MailRail”的皇家地下郵件運(yùn)輸系統(tǒng)，用于運(yùn)送并處理倫敦市區(qū)內(nèi)的包裹和郵件，每天大約處理五百萬件左右的郵件和包裹，現(xiàn)在他們計劃利用該系統(tǒng)向牛津街上的大商店配送貨物。另外，在倫敦還有一條新的自動化地下管道運(yùn)輸系統(tǒng)，管道的內(nèi)徑為2.74米，每輛運(yùn)輸車的運(yùn)輸能力為1噸，行駛速度可達(dá)60km/h。英國在管道運(yùn)輸系統(tǒng)方面的研究開始得最早，也是迄今為止應(yīng)用得最好的國家之一，其主要特點(diǎn)是充分利用管道系統(tǒng)，包括氣力管道系統(tǒng)（PCP）和水力管道系統(tǒng)（HCP）。地下物流系統(tǒng)國外地下物流發(fā)展現(xiàn)狀荷蘭在荷蘭首都阿姆斯特丹有著世界上最大的花卉供應(yīng)市場，往返在機(jī)場和花卉市場，貨物供應(yīng)與配送完全依靠公路，擁擠的公路交通是巨大的威脅，供應(yīng)和配送的滯期會嚴(yán)重影響貨物的質(zhì)量（鮮花耽擱一天貶值15%）。1995年開始，荷蘭組織了100多名專家學(xué)者對OLS-ASH項(xiàng)目（連接Aalsmeer花卉市場、阿姆斯特丹Schiphol機(jī)場和Hoofddorp火車站的地下物流系統(tǒng)）進(jìn)行了可行性研究和經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析，并得出了初步設(shè)計方案。將世界最大的花卉市場、機(jī)場、火車站通過城市地下物流網(wǎng)絡(luò)連在一起，鮮花完全在城市地下物流網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)送，只在到達(dá)目的地才露出地面，以實(shí)現(xiàn)安全、快捷的運(yùn)輸鮮花等時效性強(qiáng)的物品。地下物流系統(tǒng)國外地下物流發(fā)展現(xiàn)狀德國1865年，德國柏林建立了第一個大直徑氣力管道運(yùn)輸系統(tǒng)，用來運(yùn)送和處理城市內(nèi)的郵件，該系統(tǒng)內(nèi)徑為0.65m，全長290多km，由于經(jīng)濟(jì)原因該系統(tǒng)最終于1981年停運(yùn)。從1998年開始，德國進(jìn)行了一項(xiàng)名為“地下交通和供應(yīng)系統(tǒng)”的聯(lián)合研究，計劃在魯爾區(qū)修建一條從科隆到多特蒙德，長約80km的地下貨運(yùn)系統(tǒng)，并提出了CargoCap的概念，該系統(tǒng)采用三相交流電動機(jī)驅(qū)動，管道直徑2米，以36km/h的速度恒定運(yùn)行，而且通過雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)無污染、低能耗、高效率、智能化運(yùn)輸。地下物流系統(tǒng)國外地下物流發(fā)展現(xiàn)狀日本日本的氣力管道系統(tǒng)(PCP)和水力管道系統(tǒng)(HCP)技術(shù)世界領(lǐng)先，目前已經(jīng)有2個PCP系統(tǒng)成功用于商業(yè)運(yùn)輸，一個用于每年從礦井運(yùn)送200萬噸的礦石到水泥廠，該系統(tǒng)全長3.2km；另一個用于隧道挖掘，每小時可以運(yùn)送100m3的隧道沙石，全長約5km。20世紀(jì)80年代以來，日本的建設(shè)省、公共工程研究院對城市地下物流系統(tǒng)進(jìn)行了廣泛研究，設(shè)計開發(fā)了兩用卡車（DMT），這種新型卡車既可以在地下管道的特定導(dǎo)軌上通過外部供電自動導(dǎo)航、無人駕駛，在地面也可以通過電池實(shí)現(xiàn)人工駕駛，其標(biāo)準(zhǔn)載荷為2噸。地下物流系統(tǒng)國外地下物流發(fā)展現(xiàn)狀美國在美國芝加哥城市街道下面40英尺的地方,從1906年就運(yùn)行著一個長60英里的地下貨物運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò),以電力驅(qū)動,以四輪機(jī)為單位,運(yùn)輸城市垃圾和煤,1959年停用。2000年美國德克薩斯的TexasA&M大學(xué)（TAMU）和荷蘭的代夫特技術(shù)大學(xué)（TUDelft）的專家學(xué)者利用自動導(dǎo)向車為運(yùn)載工具，對建設(shè)美國休斯頓地下物流系統(tǒng)的可行性做出了詳細(xì)論證，并提出了初步的設(shè)計方案。目前，美國正與日本合作開發(fā)基于氣力管道系統(tǒng)(PCP)和水力管道系統(tǒng)(HCP)的城市地下物流技術(shù)，并考慮在紐約嘗試實(shí)際應(yīng)用。地下物流系統(tǒng)城市地下物流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)概念地下物流網(wǎng)絡(luò)是指有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和線路所構(gòu)成的體系,主要完成貨物的運(yùn)輸、存儲、配送等功能。在城市地下物流活動中，城市地下物流網(wǎng)絡(luò)作為貨運(yùn)物資在城市空間流動的一種時空結(jié)構(gòu)形態(tài)，是實(shí)現(xiàn)城市地下物流系統(tǒng)功能的承載體，不僅表現(xiàn)在城市地下物流的地域聯(lián)系，還表現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)這種地域聯(lián)系的各種依托，其中包括各種物流信息網(wǎng)絡(luò)、物流節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)、物流路線網(wǎng)絡(luò)、物流組織網(wǎng)絡(luò)等等一系列實(shí)現(xiàn)城市地下物流功能的各種網(wǎng)絡(luò)要素的集合，物流系統(tǒng)的管理操控、存儲保管以及運(yùn)輸配送等功能都要通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的支撐而得以實(shí)現(xiàn)。地下物流系統(tǒng)分為軟件部分和硬件部分,這里主要介紹硬件部分的物流實(shí)體網(wǎng)絡(luò)部分。地下物流系統(tǒng)城市地下物流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)按照“圖論”的網(wǎng)絡(luò)表達(dá)方式，將地下物流網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)加以抽象,以網(wǎng)絡(luò)圖論的符號進(jìn)行描述，地下物流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)定義為:U=｛N，V，W｝式中：U--地下物流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)N--物流節(jié)點(diǎn)V--網(wǎng)絡(luò)路線W--路線的權(quán)重因此,從組成結(jié)構(gòu)上,地下物流網(wǎng)絡(luò)可以分為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)線路,而物流節(jié)點(diǎn)一般可分為物流中心和配送中心。

物流中心是地下物流系統(tǒng)管理操控的中樞，其主要功能是負(fù)責(zé)貨物的運(yùn)輸,對物流的操作與管理,對運(yùn)載工具的控制與維護(hù)以及對整個系統(tǒng)安全的保障等。

配送中心就是地下物流網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn),它的功能與物流中心相似,但其組成和運(yùn)作都要比物流中心簡單的多。

網(wǎng)絡(luò)路線:是指將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)相連接的線路,可與傳統(tǒng)的地面運(yùn)輸路線相連通,以便最終將貨物運(yùn)送至目的地。地下物流系統(tǒng)環(huán)狀布局結(jié)構(gòu)柵格狀布局結(jié)樹狀布局結(jié)構(gòu)線狀布局結(jié)構(gòu)混合布局結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)布局

城市地下物流系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)線狀布局是指網(wǎng)絡(luò)路線主要以單一的線型連接網(wǎng)絡(luò)的各個節(jié)點(diǎn),該布局中連接的節(jié)點(diǎn)相對較少,投資費(fèi)用和開發(fā)難度也比較小,對于節(jié)點(diǎn)的選擇性比較大,但其連通能力和運(yùn)輸容量相對較低。如下圖：指網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間以簡單的線型連接,構(gòu)成環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。這種布局只連接了環(huán)線上的節(jié)點(diǎn),由于節(jié)點(diǎn)數(shù)量較少,所以費(fèi)用和開發(fā)難度不高。但由于呈環(huán)狀連接中的每一條路線都十分關(guān)鍵,任意一條出問題都會影響整個網(wǎng)絡(luò)的連通,如下圖：此種布局是指網(wǎng)絡(luò)中的若干線路相互交叉，構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)多為比較規(guī)整的多變形結(jié)構(gòu)。連接的節(jié)點(diǎn)較多,其運(yùn)輸容量和連通度比較高,但費(fèi)用和開發(fā)難度相對較大,如下圖所示：這種布局的網(wǎng)絡(luò)路線呈樹狀分布,可以連接到較多的節(jié)點(diǎn),不過路線對節(jié)點(diǎn)有一定的選擇性，不構(gòu)成類似環(huán)狀布局的回路，連通度較之柵格狀網(wǎng)絡(luò)布局更低,如下圖所示：將以上的兩種或多種布局結(jié)構(gòu)有機(jī)的結(jié)合在一起,構(gòu)成一個完整的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式稱為混合型布局結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)連接的節(jié)點(diǎn)較多，絡(luò)的連通性較好,其投資費(fèi)用和開發(fā)難度較高，如下圖所示：地下物流系統(tǒng)城市地下物流系統(tǒng)發(fā)展前景ProductCProductAProductA能夠有效緩解城市交通擁堵,減少城市交通事故改善城市生態(tài)環(huán)境,降低城市環(huán)境污染節(jié)約城市地面土地資源,保護(hù)城市人文景觀提高城市物流效率,促進(jìn)電子商務(wù)的發(fā)展地下物流系統(tǒng)的優(yōu)勢地下物流系統(tǒng)城市地下物流系統(tǒng)發(fā)展前景城市地下物流系統(tǒng)發(fā)展前景發(fā)展城市地下物流系統(tǒng)有利條件技術(shù)可行性城市地鐵的建設(shè)無論從技術(shù)、資金、安全等方面都要比城市地下物流系統(tǒng)復(fù)雜的多，而城市地鐵的建設(shè)成功以及運(yùn)行良好可以說明建設(shè)城市地下物流系統(tǒng)在工程技術(shù)方面絕度不用擔(dān)心。經(jīng)濟(jì)可行性根據(jù)相關(guān)資料，城市地下物流系統(tǒng)與城市地鐵類似，其社會效益與環(huán)境效益等間接效益大于直接效益。而且，與地鐵相比其造價比較低。目前歐美國家，基于PCP技術(shù)和AGV的地下物流系統(tǒng)都己獲得經(jīng)濟(jì)可行性。地下物流系統(tǒng)城市地下物流系統(tǒng)發(fā)展前景、人均道路面積低交通需求增長快電子商務(wù)對現(xiàn)代物流的客觀要求發(fā)展地下物流系統(tǒng)的需求分析2008年武漢市人均道路面積是9.75m2，2009年這一數(shù)據(jù)是11.05m2，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家20—40m2的平均水平，僅為發(fā)達(dá)國家平均水平的1/4~1/2。據(jù)中新網(wǎng)報道，截止2013年6月，武漢市機(jī)動車登記數(shù)達(dá)143.47萬輛，而且每月新車上牌數(shù)平均為1.2萬輛，私家車的年均增幅達(dá)20%。經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了交通需求的快速增長，市民出行量不斷增加，對城市道路交通造成巨大負(fù)荷，武漢市已經(jīng)成為國內(nèi)交通最擁堵的城市之一。根據(jù)《2011武漢交通發(fā)展年度報告》(藍(lán)皮書)顯示，2010年，武漢三環(huán)線內(nèi)道路平均時速為20公里/小時，較2009年降低了0.4公里/小時。機(jī)動車出行量的不斷增加，使市中心區(qū)交通趨于飽和。電子商務(wù)這種新經(jīng)濟(jì)形態(tài)，是由網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)和現(xiàn)代物流共同創(chuàng)造出來的，不僅時間縮短、交易速度加快，而且大大降低了交易成本。但是電子商務(wù)的物流瓶頸問題已嚴(yán)重地阻礙了其正常發(fā)展，在網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)商流活動之后，沒有一個有效的社會物流配送系統(tǒng)對實(shí)物的轉(zhuǎn)移提供低成本、適時、適量的轉(zhuǎn)移服務(wù)。城市地下物流系統(tǒng)以其便捷性、準(zhǔn)時性、安全性、以及靈活性等特點(diǎn)，將是一個集高科技為一體的現(xiàn)代物流系統(tǒng)，有利于從根本上解決電子商務(wù)的物流瓶頸問題。地下物流系統(tǒng)城市地下物流系統(tǒng)發(fā)展前景未來城市發(fā)展對地下物流系統(tǒng)有著足夠大的需求,首先,現(xiàn)代城市中嚴(yán)峻的交通現(xiàn)狀客觀上需要發(fā)展地下,物流系統(tǒng)；一其次,由城市交通所引起的噪聲、環(huán)境污染、資源浪費(fèi)等問題也對地下物流系統(tǒng)存在著一定程度的需求權(quán)，再次,電子商務(wù)的發(fā)展也要求發(fā)展一種高效、安全、可靠的物流系統(tǒng),而地下物流系統(tǒng)因其本身所具有的無可比擬的優(yōu)勢也越來越被人們意識到,因此發(fā)展城市地下物流系統(tǒng)將勢在必行。隨著城市和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,建設(shè)項(xiàng)目的技術(shù)日益更新進(jìn)步,發(fā)展城市地下物流系統(tǒng)所要具備的客觀條件也日趨完備。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展為發(fā)展城市地下物流系統(tǒng)提供了經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ),而工程建設(shè)技術(shù)、自動化技術(shù)等的進(jìn)步為發(fā)展城市地下物流系統(tǒng)提供了技術(shù)保障。因此,當(dāng)城市和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對地下物流有了足夠大的需求時,發(fā)展城市地下物流系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等條件也日趨完備的前提下,地下物流系統(tǒng)必將擁有廣闊的發(fā)展前景。地下物流系統(tǒng)運(yùn)作過程復(fù)雜受地質(zhì)條件影響大受已有地下管道系統(tǒng)限制成本較大相關(guān)法規(guī)滯后發(fā)展地下物流系統(tǒng)存在的問題及建議地下物流系統(tǒng)是一個龐大的工程，相對地鐵系統(tǒng)而言,雖然其造價較低，但其網(wǎng)絡(luò)密集度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過地鐵，因此其整體造價仍然是非常昂貴的,不容忽視的。世界上沒有建成一條正式商業(yè)運(yùn)行的城市地下物流系統(tǒng)，并且大多數(shù)正在使用的或曾經(jīng)使用的地下物流系統(tǒng)也并沒有取得經(jīng)濟(jì)效益。因此，城市地下物流系統(tǒng)面臨著由確定的巨額投資與不確定的未來收益的巨大風(fēng)險。

存在的問題

城市地下物流系統(tǒng)運(yùn)作過程也很復(fù)雜,要綜合考慮和研究不同運(yùn)輸工具的貨物裝卸方式、進(jìn)出站方式、物流管線布局方式以及自動化監(jiān)控、檢測系統(tǒng)等,雖然近年來研究發(fā)展速度很快,但基本上仍處于實(shí)驗(yàn)研究階段,可借鑒的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不多,仍然需要加大研究力度。

現(xiàn)在城市中地下管道、地下纜線，加上地鐵設(shè)施等以遍及整個地下網(wǎng)絡(luò)中，構(gòu)筑也比較復(fù)雜。而建設(shè)地