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        淺談管廊功能拓展:城市地下的智慧物流配送系統技術與應用

        發布日期:2019-04-17 作者: 點擊:

        淺談管廊功能拓展:城市地下的智慧物流配送系統技術與應用


        一、城市地下物流配送系統介紹

        地下物流系統是一種新興的運輸和供應系統,是現代物流創新發展的新技術,是一種具有革新意義的物流配送模式。在城市道路日益擁擠,擁堵越來越嚴重的情況下,地下物流系統具有巨大優越性。

        目前世界上的一些發達國家,包括美國、德國、荷蘭、日本等在地下物流系統的可行性、網絡規劃、工程技術等方面展開了大量的研究和實踐工作。研究表明,地下物流系統不僅具有速度快、準確性高等優勢,而且是解決城市交通擁堵、減少環境污染、提高城市貨物運輸的通達性和質量的重要有效途徑,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。

        地下物流系統是指運用自動導向車和兩用卡車等承載工具,通過大直徑地下管道、隧道等運輸通路,對固體貨物實行運輸及分揀配送的一種全新概念物流系統。在城市,地下物流系統與物流配送中心和大型零售企業結合在一起,實現網絡相互銜接,客戶在網上下訂單以后,物流中心接到訂單后,迅速在物流中心進行高速分揀,通過地管道物流智能運輸系統和分揀配送系統進行運輸或配送。也可以與城市商超結合,建立商超地下物流配送。

        地下物流系統末端配送可以與居民小區建筑運輸管道物相連,最終發展成一個連接城市各居民樓或生活小區的地下管道物流運輸網絡,并達到高度智能化。當這一地下物流系統建成后,人們購買任何商品都只需點一下鼠標。所購商品就像自來水一樣通過地下管道很快地“流入”家中。具體請看下面的視頻演示:

        三、城市地下物流配送系統發展現狀

        早在19 世紀末期,人們已經開始利用氣力管道系統(PCP)和水力管道系統(HCP)來運輸顆粒狀的貨物,這可以作為地下物流系統的初級形式。早期系統是以電力的軌道運輸方式和以氣力或水力的管道運輸方式,由于當時科技水平發展程度不高,自動化控制水平不高,而且都不備自動導航的功能。

        英國是迄今為止最早研究地下物流系統的國家之一。20世紀初,由于工業化的快速發展,倫敦街頭變得擁堵不堪,郵件遞送業務經常受到影響,因此地下郵局被引入。1927年,英國倫敦街頭地下的“郵局地鐵”首次開通,全長37公里,曾被視為“工程學奇跡”,在最繁忙的時候,它每年可遞送14億封信件。

        隨著經濟和技術的飛速發展,城市面臨著交通擁堵、用地緊張、生存空間擁擠、境惡化等問題。自20世紀末以來,地下物流系統的研究越來越受到重視。其中以英國、美國、荷蘭、日本和德國等為主要代表的相關政府部門及學術機構,針對港口、機場等交通樞紐提出了建設地下物流系統的可行性研究。此外,西門子等一些高科技公司開始對地下物流系統的自動化的貨運車輛及設備投入了大量研究。目前國際學術組織已連續召開了6屆地下物流的國際會議。

        在概念設計方案方面,代表性的成果有:紐約、休士頓、新加坡、東京、比利時等國際性大都市,為提升港口國際綜合競爭力,針對公路運輸帶來的港城發展困境,提出了建設地下集裝箱專用的變革捷運系統概念方案。荷蘭進行了連接阿姆斯特丹Schiphol機場、Aalsmeer花卉市場和Hoofddorp鐵路中轉站的地下物流系統可行性研究。

        與早期的地下物流系統相比,現代地下物流統通過自動導航的AGV搬運機器人系統來控制和管理各種設備和設施,具有極高的自動化水平和精確性,實現了綠色節能,運輸能力大,更能滿足現代大運量的貨運要求,這是地下物流系統的主要發展趨勢。

        隨著城市化的發展和物流技術的進步,我國對地下物流系統也進行了積極的探索。2000年開始,錢七虎院士最早在我國倡導地下物流研究,2004年我國對地下物流開始了最早的應用,當時廣州從瑞典引進技術,規劃建設地下垃圾管道輸送系統,使垃圾通過封閉的管道到達回收站等待處理,讓小區里的垃圾變得無影無蹤。2014年,由我國自主研發的“LuGuo種子輸送分類貯藏智慧系統”面市,這一系統可以將不同種類的種子袋準確無誤地送達指定地點?!癓uGuo系統”實際是針對城市物流“最后一公里”的一個解決方案,其地上軌道物流完全可以流暢銜接地下管道物流,可實現智能配送、精準分流,非人力自動送達入戶,相比傳統物流可節能90%。

        近年來,我國很多科學家在地下物流基礎理論研究以及實踐探索方面都做了大量工作。2015年上海市科委啟動社會發展領域重大科研項目《城市地下物流系統規劃關鍵技術研究》;2016年國家自然科學基金啟動重點項目《新型城鎮化導向下的城市地下物流系統集成與管理研究》。上海、深圳等相關城市管理部門也開始了對地下物流系統工程的可行性研究,這些說明城市地下物流在我國已受到開始密切重視。

        在概念方案研究中,代表性成果是上海市政工程設計研究總院于2005年開始跟蹤國內外地下貨運交通系統的研究和發展,提出的方案研究包括:上海洋山港地下貨運交通系統方案;上海地下垃圾運輸系統;虹橋國家會展中心地下貨物運輸方案;以及針對上海港,提出了構建沿海地下集裝箱捷運系統方案等。

        近年來,我國許多城市也越來越將地下物流作為破解城市物流配送困局、推進城市建設的舉措之一。2016年11月,上海發布了《上海市城鄉建設和管理“十三五”規劃》,指出至2020年上海將建設100公里新型地下綜合管廊,并將預留地下物流、能源輸送等功能通道,以實現地下空間的集約化使用和可持續發展。

        隨著地下物流系統的發展,2017年6月29日,中國第一個地下物流專業委員會(中國巖石力學與工程學會地下物流專業委員)正式成立。來自國內外城市交通、物流、地下工程、裝備制造等各領域專家學者,以及政府管理部門、規劃設計院、高等院校代表參加了參加了成立大會,原住房和建設部部長汪光燾,工程院院士錢七虎、徐壽波、葛修潤、郭重慶,國際地下物流協會主席Johan Visser,上海市住建委總工程師劉千偉,上海市交通委總工程師李俊豪,中國巖石力學與工程學會副秘書長張維,中國巖石力學與工程學會環境巖土工程分會長務副理事長王媛等蒞臨出席了成立儀式。

        四、地下物流系統智能技術與發展前景

        地下物流系統的開發技術主要包括管道和軌道兩種。管道運輸又分為氣力管道運輸和液體管道運輸。由于國外一些國家,如英國、德國等已經存在了大量的地下管道設施,而且他們的管道運輸技術也比較成熟,因此,在這些國家和地區,地下物流系統開發技術的側重點放在整合原有管道系統、擴大系統應用范圍等方面。其他國家的地下物流系統規劃和建設起步較晚,主要關注于軌道運輸,結合地鐵的軌道運輸有很大的發展空間。

        城市地下物流(配送)系統可分為如下三個模塊:

        模塊1::結合軌道交通完成從港口、火車站、高鐵站、空港城到各城區的主干道輸送。

        模塊2::結合綜合管廊增加物流輸送功能,一次開挖,共享復用,完成從區集散點經次干道至各小區各建筑物的輸送。

        模塊3:與園區地產結合,通過樓宇自動化完成到戶到家的終極目標。以上三個層次的板塊,也可以反向運行。 

        近年來,地下物流系統技術開始向智慧化和自動化方向發展,出現了一些新的創新模式。如荷蘭出現了有創新性的地下物流系統實施方案和概念。

        如:多核系統(Multi-core System):該系統是指在一個管道內放置幾根小的管子和電纜,可以在其中傳輸不同的物質。采用這種多核系統的好處是,在該系統內增加鋪設一些小的管子和電纜,不會增加太多的成本。

        如:共同承運人(Common carrier):這也是一個新的組織概念,指管道由幾家公司合資經營。這種方式避免了過去那種由每家公司獨立經營自己的管道系統的弊端,把原來各個獨立的管道連接起來,形成一個管道網,大家共同經營。

        與此同時,原有的地下物流系統技術也出現了一些新的特點:

        1)開始使用卷桶型集裝箱和托盤;

        2)實現了全自動運輸和自動導航系統,包括自動轉換到無軌系統;

        3)管道長度擴展到50km;

        4)形成一個獨立的運輸環境(例如地下系統,但是轉入地上也運行良好)。這些新的概念和實施方案對我國的地下物流系統建設提供了很好的啟示和借鑒。

        地下物流系統可以有效地解決經濟發展和環境污染、道路擁擠之間的矛盾,提高城市居民的生活質量,減少環境污染、道路擁擠及交通事故的發生率,保護城市的歷史風貌和各級文物古跡。另外,從投資成本來看,建設地下物流系統比地鐵和地上高架路的投入低,其未來收益很大。因此,地下物流系統是一種可行的、新的綠色物流方式,是可以替代中短距離道路運輸的一種有發展前途的運輸方式,值得推廣建設。

        地下物流憑借其低成本、高效、準時的優勢,很好地解決了制約電子商務發展的城市物流配送最后一公里“物流瓶頸”問題。一方面,地下物流能夠對地面貨運交通進行分流,促進貨物運輸的通暢性;另一方面,地下物流不受氣候和天氣的影響,可以實現智能化、無中斷的物流運輸,使運輸過程得到有效銜接。未來,地下物流系統將作為一種可行的、創新的綠色物流方式,成為物流行業進行模式創新的重要方向。

        據悉,在我國雄安新區的建設中,中國地下物流系統的科學家已經提出了在雄安新區建設和運營中開始建設智能地下物流配送系統的規劃方案,提出了雄安新區應用地下物流系統來解決城市物流配送帶來的擁堵問題的建議,希望從雄安新區開始,探索和應用智慧的地下物流配送創新模式,讓我國地下物流系統取得跨越式發展。



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