地下物流系統

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地下物流系統(Underground Logistics System，ULS)——建設節約型社會的選擇

　　地下物流系統也稱地下貨運系統(Underground Freight Transport System，UFTS)，是指運用自動導向車(AGV)和兩用卡車（DMT）等承載工具，通過大直徑地下管道、隧道等運輸通路，對固體貨物實行輸送的一種全新概念的運輸和供應系統。20世紀90年代以來，利用地下物流系統進行貨物運輸的研究受到了西方發達國家的高度重視，並作為未來可持續發展的高新技術領域。

　　地下物流系統是一種具有革新意義的物流模式，世界上的一些發達國家，包括美國、德國、荷蘭、日本等針對該系統的可行性、網路規劃、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。地下物流系統能夠滿足迴圈經濟的發展模式，符合資源節約型社會的發展要求，是我國城市可持續發展的必要選擇。目前，國內外對其研究剛剛起步。

　　由於目前發展地下物流系統可以採用較高的自動化水平，並能通過自動導航系統對各種設備、設施進行控制和管理，信息的控制在其中具有極其重要的地位。地下物流系統可以分為硬體和軟體兩部分。硬體部分主要對應系統的運輸網路實體，即地下物流網路，軟體部分主要對應物流系統的信息控制和管理維護部門。可用圖表示。

　　1、緩解城市交通壓力。據統計，地面上60％的車輛從事貨物運輸，交通不暢給社會經濟生活帶來諸多不便。因此若能使用地下物流系統，成功地將物流部分從地面交通中分離開來，必將極大地緩解城市地面交通的擁擠狀況。

　　2、降低城市交通事故率。行人和自行車與機動車爭搶過馬路是造成城市擁堵的重要原因，也是交通事故的主要誘因。地下物流系統使貨物直接從地下走，減少了城市機動車的流量，安全隱患大大降低。

　　3、優化城市經濟結構。物流被視為企業“第三方利潤源”，運輸費用和庫存費用是物流成本的重要組成部分。地下物流系統自成一體，它與其他地面運輸互不影響，也不受氣候和天氣的影響，可實現高效、智能化、無中斷物流運輸，同時也在實現零庫存方面起著積極的作用。地下物流是提高城市貨物運輸通達性和質量的有效途徑，能帶動其他相關經濟領域的發展，實現整個城市經濟結構的優化。

　　4、改善城市生態環境。市區內的物流運輸多採用大噸位卡車作為運輸工具，燃料不完全燃燒所產生的碳、硫、磷的氧化物是“酸雨”形成的罪魁；此外，車輛運行過程中的噪音、粉塵也破壞了城市生態環境。地下物流系統的運輸工具由於採用了電力驅動，在地下運行，可以實現污染物零排放，沒有雜訊污染，還能將原來用於交通運輸的部分地表還原成城市綠化帶，改善城市生態環境。

　　5. 保護文化遺產。為緩解交通擁擠需對現有地表交通網路進行擴張，很多時候摧毀了原本應受到保護的古建築。建設地下物流系統能很好地解決這個難題，因此引入地下物流系統的城市規劃必將大大促進文化遺產保護工作。

　　同時，地下物流系統也極大地支持了電子商務對物流的要求，特別是對一些生鮮食品、冷凍商品等對時間要求較高的貨物運輸提供了一個很好的解決方案。

　　從土建施工技術和信息控制技術方面來講，我國已初步具備了建設地下物流系統的條件。從地下物流系統的造價(計算拆遷費和土地費)來看，比修建地鐵和地面高架路費用要低。因此說，地下物流系統是未來一種可行的綠色物流方式。

　　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。由於國外一些國家，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、擴大系統應用範圍等方面。其他國家的地下物流系統規劃和建設起步較晚，主要關註於軌道運輸，結合地鐵的軌道運輸有很大的發展空間。

　　現在國外，如荷蘭，又出現了一些有創新性的地下物流系統實施方案和概念。如：

　　1、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。採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。

　　2、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也出現了一些新的特點：

　　1) 開始使用捲桶型集裝箱和托盤；

　　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。

　　綜上所述，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。

　　近年來，發達國家對地下物流系統研究和發展的興趣激增，發展較快的是荷蘭和德國。現代管道和隧道貨物運輸系統仍在發展之中，是一個長遠發展項目，初期可小規模應用該系統，並逐步形成城市地下物流系統網路。一般可以應用於如下四個領域:

　　(l)在城市地區，作為郵局、零售商、食品商、辦公和消費者等貨運供給系統，這類系統主要是小型的貨運單元。荷蘭的烏得勒支、萊頓和提爾堡，日本的東京以及英國的倫敦都己進行了相關的可行性研究。

　　(2)在工業區、物流中心、交通樞紐、飛機場、港口等內部或相互之間作為聯繫系統，這類系統主要是小型的貨運單元、海運集裝箱以及飛機貨件等。如荷蘭的SchiPhol的OLS工程。在荷蘭的Geleen工業電廠也進行了相關的可行性研 究。

　　(3)作為農產品、礦石和固體廢物長距離供應和收集系統。在該應用領域，一般主要是利用艙體運輸管線，在日本、美國和前蘇聯等國家得到了應用和發展。

　　(4)作為內陸與海港之間的集裝箱運輸，在美國、德國、比利時等國家開展了相關的研究，不過現在還沒應用。

　　也有人提出該系統可發展成為繼公路、鐵路、水運和空運之後的第5種運輸方式。在國外，一些未來學家甚至考慮的更超前。將來隧道運輸系統將進行長距離的貨運和客運。這些概念基於大直徑的隧道(直徑約為5m)和更高的運輸速度(在300-500km/h之間)。另一方面，水、天然氣、暖氣和污水處理網已經進入家庭、商業和工業企業，以城市地下物流系統為基礎形成物流網路的形式，也可把工廠、超市、社區和家庭都連接起來，直接將貨物運送到千家萬戶，從而使電子購物的理想變成現實。

　　*地下物流系統——促進城市可持續發展的物流模式

　　21世紀，中國城市將不可避免地遭遇到環境與發展的巨大挑戰: 人口三大高峰(人口總量、就業人口總量、老齡人口總量)相繼來臨的壓力、自然資源的超常規利用、生態環境的日益惡化、工業化城市化及現代化的急速推進、區域的不平衡加劇等，都將成為未來城市發展的制約瓶頸。城市研究專家指出，按照世界發展進程的一般規律，當一個國家和地區的人均GDP處於1000美元至 3000美元的發展階段，往往對應著人口、資源、環境等瓶頸約束最為嚴重的時期，同時往往也是經濟容易失調、社會容易失序、心理容易失衡、社會倫理需要調整重建的關鍵時期。在這一背景下成功實施城市可持續發展戰略，不但在中國能有效地剋服發展路徑上的障礙，而且能給整個世界的發展進程提供光輝的範例，毫無疑問這也將是中國對人類的偉大貢獻。

　　交通是城市功能中最活躍的因素，是城市可持續發展的關鍵。在許多大城市，交通擁堵嚴重、運輸效率低下已成為阻礙城市進一步發展的突出問題，而由於地面空間開發已趨於飽和，依靠傳統的修、拓城市道路的方法已經難以解決。當地面交通發展受限時，我們只有兩種選擇：一種是向空中發展，建設高架快速路；一種是向地下發展。實踐證明，開發利用地下空間資源能夠有效的緩解城市發展與土地資源緊缺的矛盾，提高土地利用率、擴大城市生存和發展空間，加強城市基礎設施建設，緩解城市交通矛盾，改善城市生態環境，提高城市綜合防災能力。中國工程院錢七虎院士指出，地下物流系統具有速度快、成本低、全自動化、準確性高等優勢，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。

　　一、地下物流系統是城市可持續發展的選擇

　　1、可持續發展觀念在我國的發展

　　可持續發展觀念的形成既包含了古代文明的哲理精華，又富蘊著現代城市活動的實踐總結，是對“人與自然關係”、“人與人關係”兩大關係正確認識的完整綜合，它始終貫穿著“人與自然的平衡、人與人的和諧”這兩大主線。1987年在世界環境與發展委員會的報告《我們共同的未來（Our Common Future）》中，全面地闡述了這兩大主線的內在統一，“可持續發展”的概念正式提出。至此，標志著可持續發展的理論和實踐進入到一個全新的歷史時期。它向世人昭示：城市可持續發展必須是“發展度、協調度、持續度”的綜合反映和內在統一，三者互為鼎足缺一不可。

　　出於對世界未來發展走向的充分把握和對中國國情的深刻分析，在國內國際總體發展趨勢的大背景下，1992年6月，中國政府在巴西里約熱內盧世界首腦會議上莊嚴簽署了環境與發展宣言；其後又在全世界率先制定了《21世紀議程》，提出了適合本國發展的行動綱領；併在1996年正式把可持續發展作為國家的基本發展戰略，直至2003年提出了“全面、協調、可持續”的科學發展觀，引起了國際社會的巨大反響。與此相應，我國的理論界也針對中國城市發展的特點，不斷地豐富和完善在城市實施可持續發展的內涵，逐漸形成了比較完整的、具有鮮明中國學派的理論體系和實踐方案，為有中國特色的城市化道路，奠定了科學的基礎。

　　2、地下物流系統符合城市可持續發展戰略

　　在2005 中國可持續發展研究報告中，中科院研究組擬訂了中國城市可持續發展戰略設計的七項原則，其中包括：在城市系統的外部結構中，通過城鄉之間的物質流、能量流、信息流、人口流、資金流等的互相作用、互相影響、互相制約，特別是通過城鄉的物質代謝過程、能量傳遞過程、信息反饋過程和優化配置過程，去培育區域的自組織、自學習、自適應能力；在系統的內部環境與外部環境的關係中，既要考慮區域承載力對於城市需求的制約，又要考慮城市發展對於外部環境的影響力、擴散力、帶動力。

　　城市地下物流系統作為一種可持續發展的運輸方式，能夠符合上述原則。國際上對地下物流系統已經開展了大量的研究和實踐，並且取得了一定的成果。近年來該領域的研究越來越受到重視，其中以美國、荷蘭、日本和德國等為代表的國家，正在進行相關工程的可行性研究或建設。研究和實踐表明，地下物流系統主要具有如下特點：

　　（1）充分利用地下空間資源，緩和城市用地緊張的矛盾；不破壞人文景觀和歷史風貌，不影響地面客運交通和行人步行；分流貨運，能有效地緩解城市交通擁堵；

　　（2）系統設施及運載工具主要使用電能這一清潔能源，減少了環境污染並且節省能源；

　　（3）運載工具在專用的道路上行駛，可以防止道路沿線的雜訊危害；運載工具能夠自動駕駛，節省人力，具有較高的自動化水平；系統能夠進行常規的裝卸作業，並具備倉儲保管和配送功能；

　　（4）避免在交通高峰期以及暴風、雨雪和大霧等氣象災害條件下的道路擁堵，能提供比現有卡車為主的城市貨運系統更高水平的服務，提高運輸的時效性和安全性。

　　鑒於上述特點，地下物流系統是滿足中國城市可持續發展戰略的運輸模式。

　　二、開發地下物流系統是建設節約型城市的需要

　　1、地下物流系統滿足迴圈經濟的發展模式

　　發展迴圈經濟是人類實現可持續發展的一種全新的經濟運行模式。它倡導的是一種與環境和諧的經濟發展模式，以實現資源使用的減量化、產品的反覆使用和廢棄物的資源化為目的，強調“清潔生產”，是一個“資源—產品—再生資源”的閉環反饋式迴圈過程，最終實現“最優生產，最適消費，最少廢棄”。迴圈經濟遵循“減量化”（Reduce）、“資源化”（Reuse）和“無害化”（Recycle）原則，以資源投入最小化、廢物利用最大化、污染排放最小化為目標。對區域生態經濟系統的整體優化運行具有極其重要的戰略性指導作用，發展迴圈經濟將成為區域可持續發展向生態化建設高速邁進的有效實現途徑。

　　按照迴圈經濟原理來重組區域產業結構，優先鼓勵環保型高新技術產業和功能型第三產業的發展，逐步調整淘汰傳統產業。組建資源閉路自迴圈的產業生態園區，加大對環境無害化技術的聯合攻關，逐步實現生態要素價格市場化，建立環境資源的生態補償制度，通過區域迴圈經濟的構建，提升國家或地區的綜合競爭力。長期以來，我國一直都在探索如何能將區域的環境與發展有機鏈接起來並形成有效的互動體系，使其既能剋服二者之間所產生的矛盾，又能利用二者之間所存在的互補關係，達到既要高速發展經濟，又要大力改善環境，形成一種健康的、和諧的與平衡的發展道路。

　　地下物流系統正是實現這種鏈接的一種途徑。首先地下物流系統採用專用的運輸線路，能夠避免外界的干擾，運輸效率較高；其次，由於採用了清潔能源，減少了環境污染，加之地下運輸降低了雜訊對人們生活的影響，使得市民的生活質量得以改善。在對日本東京建設的300公裡地下物流系統評估中，大氣中的NOx和CO2含量分別減少了10%和18%。與此同時，能源消耗減少18%，運輸速度提高了24%。

　　2、地下物流系統符合資源節約型社會的發展要求

　　要加快調整不合理的經濟結構，徹底轉變粗放型的經濟增長方式，使經濟增長建立在提高人口素質、高效利用資源、減少環境污染、註重質量效益的基礎上，努力建設資源節約型、環境友好型社會。節約型社會追求的是在保證人民群眾物質文化生活水平改善和提高的前提下，最大限度的節約資源，提高資源利用效率，把對環境的損害減到最小。發展迴圈經濟與建設節約型社會密不可分，相互聯繫又相互補充、相互促進，發展迴圈經濟是手段，建設節約型社會是目的。

　　三、開發地下物流系統能夠促進物流行業進一步發展

　　1、提高運輸的安全性與時效性

　　隨著我國城市居民生活水平的提高，造成私人汽車保有量和出行量不斷增加；另一方面由於我國城市經濟和建設的高速發展，物資需求量不斷攀升，導致貨物運輸量急劇增加；再加上受土地資源、環境保護等約束條件的限制，城市路面交通面臨發展的極限，車與路的矛盾幾乎是困擾所有大城市交通發展的頭等難題。以北京為例， 2002年，市區高峰時段嚴重擁擠的路口和路段近100個，占20%以上。市區平面交叉道路（除快速路外）高峰平均行程速度僅為9~14公裡/小時，其中二環以內不到10公裡/小時。市區範圍內公交方式出行的平均時間為58分鐘，平均出行距離為9.9公裡，平均出行速度為10.2公裡/小時。相關數據表明，全市60%的線路滿載率在80%以上，而貨運車輛占用了近40%的道路資源。

　　通過開發地下物流系統，能夠對地面貨運交通進行分流，促進了貨物運輸的通暢性，降低了交通事故率，同時也給私人小汽車的發展留下巨大的發展空間。荷蘭相關研究表明，在荷蘭全境建設地下物流系統可以分擔其國內貨物運輸總量的30%，即每年可輸送2.45億噸的物資；在日本東京中心地區的地下物流系統，同樣可以承擔目前該中心地區卡車運輸量的30%。此外，城市地下物流系統還具有很好的防災特性。城市的發展在一定程度上受到各種災害的制約，包括地質災害、氣象災害、環境災害、火災以及爆炸等。而地下物流系統繼承了地下空間優良的防災特性，對於防止地震、冰雹、大霧、沙塵暴、熱島效應、低溫冷害等具有一定的作用，為保障應急物資儲備與供應提供了優良的平臺。

　　2、促進電子商務的發展

　　目前，電子商務正逐漸成為運輸和物流無法迴避的第一選擇，根據馬薩諸塞大學公佈的數據，在國際貿易所有物流成本的構成中，以1萬億美元為標準，其中1280 億美元花費在海運，1960億美元花費在道路運輸，3000億美元花費在港口、倉儲等相關聯的基礎操作，3880億美元花費在信息、單據處理和相關聯的管理費用，電子商務的出現，可以在總成本中節省40%的支出費用。在電子商務環境下，配送速度已經上升成為物流業最主要的競爭手段之一。物流系統要提高滿足客戶對產品可得性要求的能力，在倉庫、配送中心等物流結點設施佈局已經確定的情況下，運輸將是起決定作用的。現代企業要在競爭中取勝，不僅需要生產適銷對路的產品、採取正確的營銷策略、以及強有力的資金支持，更需要加強“品質經營”，即強調“時效性”，其核心在於服務的及時性、產品的及時性、信息的及時性和決策反饋的及時性，這些都必須以強有力的物流能力作為保證。

　　對城市地下物流系統而言，“即時配送”是這個系統的核心特征。地下物流系統使用專用的運輸通道，極大的提高了運輸效率，具有低成本、準時、可靠的特點，可以很好的解決制約電子商務發展的“物流瓶頸”。如在城市範圍內合理規劃建設一些貨物中轉站，並與地下物流系統相連。消費者在網上訂購商品，生產商接到訂單後按要求生產產品後，將產品運到城市物流園區，城市物流園區將貨物集中裝在自動導向車上，通過地下通道就可以配送到中轉站，再由中轉站直接送到消費者手中。物流配送是我國發展電子商務的一大制約因素，我們在關註電子商務的同時，要以更大的精力建設與電子商務配套的地下物流服務系統。

　　四、前景展望

　　城市可持續發展要沿著經濟學、社會學、生態學和系統學方向不斷完善，同時，城市可持續發展的研究還涉及到自然環境的加速變化、自然環境的社會效應、自然環境的人化痕跡、城際與城鄉之間發展的相對均衡、發展效率發展質量與發展公平的有機統一等，力圖把當代與後代、區域與全球、空間與時間、結構與功能等有效地統籌起來。在中國實施可持續發展戰略，必須制定符合中國實際的戰略目標和發展途徑。地下物流系統作為新興的物流方式，能夠滿足迴圈經濟的發展模式，符合資源節約型社會的發展要求，開發建設地下物流系統將是我國城市實施可持續發展戰略的必要選擇。