继祥：城市地下的智慧物流配送系统
技术与应用
说明：本文在大量网络资料和会议资料基础上编辑整理完成的。文中引用了中国物流产品网、中国国际地下物流学术论坛论文集及报道资料、百度百科关于地下物流系统介绍的资料，同时也引用了网络中关于地下物流系统的视频演示资料。在此一并向资料提供者表示致谢。地下物流配送系统是绿色环保的先进物流系统，中国目前正在进行雄安新区的规划与建设，在这样具有千年大计的示范新区，发展和建设地下物流系统具有重要意义和示范效果。让我们大家一起建议、推进，争取在雄安新区高标准建设地下智慧物流配送信息，促进中国地下物流配送系统跨越式发展。
本文较长，且含有较长的地下物流配送系统演示视频，可以下载收藏后慢慢阅读。同时欢迎大家多多转发和点赞。
下面为文章正文：
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。
地下物流系统示意图
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：
二、智能的地下物流配送系统视频演示
1、地下物流系统概念设计视频演示
（△地下物流演示动画）
2、地下物流系统应用场景视频演示
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。
地下物流专业委员会是由上海市政总院牵头联合解放军理工大学、北京交通大学、上海海事大学及同济大学共同发起成立。专委会旨在团结广大地下物流科技工作者，吸纳行业相关专业资源，打造引领行业发展、成为地下物流领域的研究创新、行业技术交流、专业技术人才培养的专业服务平台。
中国工程院院士钱七虎任地下物流专业委员会名誉主任，上海市政总院资深总师俞明健任常务副主任委员，上海市政总院城交地下院总师范益群任秘书长。同时，为实现地下物流行业创新，推动地下物流从理论研究向产业转化，成立中国地下物流创新与产业化联盟。首批联盟成员由上海市政总院、解放军理工大学、北京交通大学、上海海事大学、同济大学、上海隧道工程有限公司、美国德克萨斯大学阿灵顿分校、荷兰Delft理工大学、新加坡南洋理工大学、英国Mole公司、香港奥雅纳工程顾问公司等11家单位组成。
参会部分代表合影
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。
延伸阅读：来听听院士专家们谈地下物流系统
中国工程院院士 钱七虎
城市地下物流系统发展的紧迫性、可行性和方向：面对国内城市交通拥堵、环境污染等问题的紧迫性，地下物流在中国突破的可能性比较。首先政策可行，“十三五”提出五大理念，创新、协调、绿色、共享，发展地下物流系统正好与战略需求符合，此外中长期的科学技术发展规划、新兴城镇化规划、物流业发展重要的规划、发展的重点都是适合于发展地下物流系统。其次，网络化、信息化、智能化，提供了地下物流系统的实施可行性。
提出了地下物流三个发展方向：1）当前通过上海市政总院和其他单位研究结果，最有突破的可能性是建设地下集装箱物流运输系统，创新港口集疏运模式；2）针对会展中心、机场，货运密集度比较高，建设区域性地下物流运输系统；3）利用地下物流系统解决城市垃圾运输。
上海海事大学校长 黄有方
上海物流业的发展机遇与对策 — 集装箱地下物流的发展前景分析：上海的物流近年来发展情况：产业规模平稳增长，质量效率持续提升，制度功能突破，设施网络日趋完善，市场主体集聚越来越大。也存在着一些问题：物流产业支撑能力还有所欠缺，供应链管理水平与国际还有差距，信息化和标准化还有短板。
地下物流发展：一、完善集疏运体系，缓解港城一体化发展中的主要矛盾。二、物流的模式应该是多样的。地下物流作为地上物流补充，形成立体物流网络非常有必要。
国际地下物流协会主席 Johan Visser
通过胶囊车及其他管道形式的地下物流系统：从19世纪英国地下的管道邮政系统，到当今美国特斯拉公司的Musk提出的超级高铁项目（Hyperloop），地下物流发展经历漫长历程。荷兰1974年就提出速地下运输的开发概念。未来全球货运进一步发展，货运面临更大挑战，发展地下物流一方面需要技术突破，另一方面需要向公众展示，增强公众认知，推进第一条项目落地。
香港奥雅纳工程顾问公司基础设施部部长
Mark Wallace
地下货运系统与地下物流仓储：采用地下运输的方式来转运货物，不仅能够缓解交通拥堵问题，节约土地资源，同时能够提高货物运输效率。提出在地下物流系统建设过程中需要考虑以下三个因素：1）在开发地下运输系统的过程中要提高自动化设备的使用情况，减少人力成本的投入，提高系统效率；2）地下物流系统的建设规划需要尽可能的减少对生态环境及居民生活产生的影响；3）地下物流系统所服务的产业仍需详细评估，危险品等不应通过地下物流系统来转运。
在考虑上述因素的基础上，仍需考虑所建地下物流系统的寿命问题，根据地下运输距离、运输物品种类等因素选择地下物流系统建设所需的开发技术及系统的设备组成。
最后，地下物流系统的建设需要政府的扶持。在未来地下物流系统的建设会进一步的节省资源。
德克萨斯州立大学阿灵顿分校地下基础设施
研究与教育中心主任Mohammad Najafi教授
德克萨斯州实施地下物流系统效益评估：美国德克萨斯州交通厅2015年专门针对地下物流立项，研究综合运输体系中发展地下物流，项目以休斯敦港口、达拉斯机场等为例，系统研究了地下物流的规划设计、建设方法、成本分析、环境影响分析以及投融资等方面。重点研究达拉斯至休斯顿长距离运输方案，系统设备上选择直线电机，通过大直径的隧道，满足集装箱运输要求。通过研究，并与高速公路等运输方式比较，地下物流运输在成本效益、环境影响方面具有综合优势。
上海振华重工（集团）股份有限公司 江华
地下集装箱物流系统有关装备关键技术问题探讨：自动化码头技术是指集装箱作业系统（生产、管理过程）在较少人的直接参与下，按照人的要求，经自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期目标的过程。自动化码头的技术为发展地下物流提供良好支撑。地下物流装备关键技术需要解决地下通道集装箱运输、自动化堆场设备以及整个管理控制系统三部分。针对地下通道运输工况，水平运输中超宽带双向测距定位是核心关键技术。在自动化堆场设备中，核心是垂直装卸设备，基于视觉识别时检测吊具，能够实现远程操控系统。实现地下物流系统的信息和控制整合，需要统一的生产管理系统。
英国MOLE公司董事 Roger Miles
地下管道物流系统在城市中应用的案例：数据表明道路上33%集卡是空车运输，增加了交通拥堵和环境堵染、道路基础设施的损坏以及交通事故。在二十一世纪，Mole公司研发利用地下管道解决货物运输。地下管道运输是解决货物运输非常经济高效的途径。运输设备可以使用简单且成熟的技术，保持低成本特点、可靠性和可维护性。由于有没有司机驾驶，所以运输成本低，且使用通过可持续的绿色电力供应，实现能源高效利用。目前，在英国有探索应用案例，用于矿业运输，解决矿车运输对城镇客运交通的影响，建立地下货运系统，客货分离，同时还可以在地面上增设自行车道美化环境。另外是中型的城镇北安普顿的案例，城市用地紧张，人口增长很快，道路拥堵情况比较严重，可以利用既有已经废的铁路，采用胶囊车系统运输将城市不同中心连接。
交通部规划研究院环境所副所长 黄全胜
中国交通运输节能减排现状与展望：中国交通运输节能减，主要思路为以节约资源、提高能效、控制排放、保护环境为目标，以交通“十百千”示范工程为主要抓手，突出政府主导、法规约束、示范引领、制度创新，加快交通运输绿色低碳发展。重点工作在于加强体制体系建设、强化市场监督、推进试点示范、深化专项行动、应对气候变化。面临形势是要求不低、基础不牢、不确定因素多、抓手不多、困难不少。一定要有充分的课题支撑，并且做到政治决心、科学认识和务实的实践三位一体。
上海市政总院资深总师 俞明健
城市地下物流发展与应用—“机遇、挑战、创新、共赢”：地下物流或成为城市基础设施建设的下一个“风口”，交通拥堵、环境污染、能耗高、配送效率低，客观上存在地下物流的市场需求。研究表明，利用城市地下物流解决港口集疏运问题，是有效可行的；电子商务时代，城市配送可否利用地下物流系统，也值得探索和进一步研究。
城市地下物流建设成本高，就企业来讲直接经济效益不明显，但社会环境等综合效益强，如何鼓励企业和社会资本参与？如何平衡和保障各方收益，以及运营中如何地下物流系统收益最大化？都需要创新的投融资和运营模式。
城市地下物流是多学科交叉融合的新事物，需要不同领域产学研各单位的横向合作，实现地下物流的技术成果突破，共享共赢。
城市地下物流需要政府、社会与企业的纵向合作，实现地下物流由技术成果向应用转化，达到政府公共服务优化、社会环境改善、企业效益提升的各方共赢。