陳佳怡

（中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司，湖北 武漢 430061）

1 引言

近年來，隨著中國經(jīng)濟的快速增長，城市家庭車輛和社會車輛日益增多，給交通環(huán)境和安全造成了越來越大的壓力。據(jù)高德“全國361城+高速公路”的2018年大數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國一線及省會大城市的交通健康指數(shù)均處于亞健康狀態(tài)；高峰時段全國361個城市中有74%城市處于擁堵或緩行狀態(tài)，交通擁堵已占據(jù)我國主要較大型城市40%以上的交通時間，其中數(shù)量龐大的貨運物流車輛已成為造成擁堵的重要因素。為了緩解城市交通壓力，利用城市軌道交通進行貨物運輸逐漸引起了社會各界的關(guān)注。截至2018年末，我國城軌交通系統(tǒng)累計建設(shè)里程5 766.6km。其中地鐵建設(shè)里程為4 511.3km，占城軌系統(tǒng)線網(wǎng)總長的78.23%[1]。合理高效的利用地鐵進行貨物的運輸，對于解決城市運輸瓶頸、減少城市污染、提高運輸效率具有重要作用[2]。

國外對于地鐵物流的探索與實踐為我們的研究提供了寶貴的經(jīng)驗。2007年阿姆斯特丹城市貨運公司利用城市內(nèi)的四條地鐵線路進行貨物運輸,系統(tǒng)可24h作業(yè)，交貨快，每天可免去2 500輛卡車運輸需要，減少16%的廢氣排放[3]。20世紀90年代開始日本對于地鐵物流進行了較為深入的理論研究和實踐，有效的解決了城市內(nèi)集配中心與長途貨運中心之間運輸?shù)膯栴}[4]。相比于國外，國內(nèi)地鐵物流的研究尚處于理論階段，許多學(xué)者從如何充分利用既有線網(wǎng)、改善城市陸上交通、促進可持續(xù)發(fā)展等角度對我國城市地鐵物流系統(tǒng)構(gòu)建進行了探討。為了有效推進地鐵物流的實施，2017年11月交通運輸部提出《關(guān)于全面深入推進綠色交通發(fā)展的意見》和2019年9月國家發(fā)布的《交通強國建設(shè)綱要》，為城市地下物流系統(tǒng)的建設(shè)提供了有力的政策支持。

2 地鐵物流的開行模式綜述

地鐵物流是利用既有的地鐵資源作為運輸通路，通過對地鐵資源的優(yōu)化配置，實現(xiàn)對貨物實時輸送的一種運輸形式[5]。地鐵物流可利用軌道交通既有車輛或掛貨車的方式，將地鐵納入地下貨運網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)布局之中，地鐵物流最大的優(yōu)勢是可以利用已有的地鐵資源，從而減少建設(shè)投資。運輸組織方面，地鐵物流可以采用開行貨運專列、客貨列車混跑的模式以及客貨同列（帶貨）運行模式。其中如果采用客貨列車混跑的模式，則地鐵車輛應(yīng)設(shè)置少量專用的貨運空間，在客運停站的同時，辦理物流貨運裝卸作業(yè)，既不影響線路能力，也不存在客貨混行的問題；該方式的問題是貨運空間設(shè)置不宜過大，否則會造成列車定員下降，影響列車的輸送能力，同時貨物裝卸量過大，會增加列車的停站時間。利用平峰時段開行貨運專列的模式，其物流輸送能力大，但采用站站停模式運行，客貨列車混行，會對線路的通過能力產(chǎn)生較大影響。如果采用夜間利用天窗運行貨運列車模式，雖然技術(shù)上可行，但是城市軌道交通夜間天窗時間是系統(tǒng)檢修、養(yǎng)護的集中時段，運行貨運列車，系統(tǒng)的維修養(yǎng)護具有一定影響，可供開行貨運列車的時間有限。此外，針對幾種不同的運行模式從裝載量、作業(yè)時間、運輸組織等方面進行了指標(biāo)分析和計算，具體見表1。

綜上，地鐵物流在運行模式方面具備較大的可實施性和研究的必要性。

表1 地鐵物流開行模式的指標(biāo)分析

3 武漢市地鐵物流運輸組織研究

地鐵站站點附近區(qū)域一般建筑密集，人員車輛流動量大[6]，因此研究與周邊大型樞紐、物流節(jié)點相結(jié)合的綜合地鐵物流模式需要根據(jù)物流需求、運輸能力以及對周邊環(huán)境影響情況進行分析，從而對地鐵站物流區(qū)與客流區(qū)進行合理規(guī)劃，以便形成契合市場需求的物流模式。

3.1 地鐵物流定位和服務(wù)貨類分析

根據(jù)國內(nèi)外案例及研究，地鐵物流主要以服務(wù)城市生活、消費物資為主，貨物時效性要求較高、附加值較大，服務(wù)于城市內(nèi)部配送物流以及往返于遠郊—城市中心、城市中心共同配送體系，主要承擔(dān)的貨運品類為冷鏈、城市倉配、快遞郵件（含國際物流）等，具體見表2。

表2 各國地鐵物流歸類分析表

3.2 武漢市地鐵物流需求量預(yù)測

武漢市的地鐵物流需求預(yù)測是根據(jù)武漢市的人口，結(jié)合人均需求水平進行測算的。同時根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2018年我國人均快遞量36件/人/y，人均冷鏈物流需求量為0.129t/人/y，城市倉配物流人均需求量為1t/人/y（避免重復(fù)計算，去除了冷鏈、快遞物流等）。結(jié)合各貨類的增長趨勢可以確定遠期各貨類人均物流需求量。結(jié)合人口分布數(shù)據(jù)可計算得到遠期武漢城市物流的需求量，再運用Logit模型可以計算得到近、遠期武漢地鐵物流需求量。之后結(jié)合分擔(dān)率計算得到近、遠期武漢市地鐵物流需求量。如圖1所示。

圖1 武漢市地鐵物流需求量預(yù)測技術(shù)路線圖

3.2.1 武漢人口和城市物流量預(yù)測。表3為2015-2035年武漢市人口現(xiàn)狀和預(yù)測情況，根據(jù)增長率法對武漢市人口進行測算，2025年武漢市人口將達到1 215.8萬人，2030年武漢市人口將達到1 306萬人，2035年武漢市人口將達到1 406.3萬人，具體見表3。

表3 2015-2035年武漢市人口現(xiàn)狀和預(yù)測表

根據(jù)2018年人均物流量統(tǒng)計數(shù)據(jù)，結(jié)合增長趨勢，確定近遠期物流量，最終算得2025年、2030年、2035年武漢市物流量將達到2 120.5萬t、2 982.6萬t、4 103.4萬t，具體見表4。

3.2.2 地鐵物流分擔(dān)率確定。運用Logit模型[7-9]對地鐵物流分擔(dān)率進行計算，確定地鐵物流在城市配送中可承擔(dān)的比例。

其中：

Pi為運輸方式i的貨運分擔(dān)率；

Ui為運輸方式i的廣義費用；

U為各種運輸方式廣義費用均值；

n為可供選擇的運輸方式種類；

Vi為運輸方式i的速度；

Gi為運輸方式i的運價；

D為運輸距離，研究中地鐵物流運輸適宜100km運輸；

F為貨物的運輸時間附加值（由于貨類一定，因此研究中各種運輸方式的運輸附加值均不變，F(xiàn)的取值參照論文中取15元/h）；

θi為運輸方式i的權(quán)重。

城市內(nèi)的貨運通常末端運輸僅有公路，運距在100km以內(nèi)，如果引入地鐵物流，末端運輸將由公路、地鐵共同承擔(dān)。由上述公式對兩種運輸方式進行分擔(dān)率計算得到，在末端運輸體系中，公路、地鐵貨運分擔(dān)率將分別為58%、42%。

3.2.3 近、遠期武漢市地鐵物流需求量預(yù)測。根據(jù)預(yù)測，2025年武漢市地鐵物流承擔(dān)總貨運量達890.7萬t，其中城市倉配、快遞物流、冷鏈物流運量分別為720萬t、43萬t、127.7萬t。2035年武漢市地鐵物流承擔(dān)總貨運量達1 723.4萬t，其中城市倉配、快遞物流、冷鏈物流運量分別為1 352.6萬t、93.2萬t、277.6萬t。具體見表5。

3.3 武漢市地鐵物流運輸組織模式研究

3.3.1 武漢市地鐵物流布局和運輸組織開行方案研究。目前武漢市外部已經(jīng)形成“一空港三貨場九園區(qū)若干配送中心”的格局（如圖2所示）。其中，天河空港物流園在空港，臨近2號線。陽邏物流中心臨近新港線、21號線。朱家灣物流中心臨近2號線。舵落口鐵路物流基地臨近1號線、6號線。大花嶺鐵路物流基地臨近7號線。地鐵站每500-1 000m會設(shè)置一個站點，建議干線通道運輸可結(jié)合地鐵站區(qū)域外的大型物流基地、貨場進行布設(shè)，利用地鐵天窗期/低峰期、直達的模式運送到武漢市三環(huán)內(nèi)地鐵周邊的配送中心站點，配送中心需要配備貨物的存儲區(qū)、分揀安檢區(qū)域和運輸通道。末端配送建議采用客車捎帶、站站停的模式，因此配送點為地鐵線各個站點，各節(jié)點輻射半徑約為500-1 000m。末端配送點需要配備貨物暫存區(qū)域、智能快遞柜（如需要完全不干擾客流，建議各站點均預(yù)留貨物專門運輸通道）。

截至2020年1月，武漢市已建成運營的線路有1、2、3、4、6、7、8、11、21號線，在建、規(guī)劃的線路為5、9、12、16、19和新港線共15條地鐵線。根據(jù)2019年地鐵開行時刻表，平日各地鐵首末班車的運營時間均為6：00、23：00，周末運營時間為6：30、23：00。根據(jù)初步測算，武漢市每條地鐵每天低峰期開行的對數(shù)為167/144對。具體見表6。

表4 近、遠期武漢城市物流的需求量表

表5 近、遠期武漢地鐵物流量的需求表

表6 武漢地鐵開行時間分析表

結(jié)合上述分析，建議開行方案見表7。

表7 武漢地鐵開行方案研究

圖2 武漢貨運樞紐布局圖

此外，目前我國地鐵在開行模式上尚不能進行共線及跨線運營，如果開行地鐵貨運列車后建議在線路物理相互連通的基礎(chǔ)上，線路、車站、車輛、信號設(shè)備等硬件設(shè)備兼容的條件下，通過能力富裕區(qū)段內(nèi)考慮采用共線及跨線運營組織，以充分利用區(qū)段通過能力，緩解線路終端換乘站的換乘壓力，最大限度提高直達比例，減少換乘次數(shù)。

3.3.2 武漢市地鐵物流供給能力研究。結(jié)合上述開行方案，經(jīng)過測算武漢每條地鐵線每年可承載的貨運量為92萬t（見表8），2030年預(yù)計武漢地鐵將有12條線開通，可承載1 140萬t貨運需求。2035年若線路全部開通，可承載1 380萬t貨運需求，基本滿足市場需求。后續(xù)如果貨運需求增長較快，可考慮在低峰期增加整列開行貨運班列的密度。

表8 地鐵承載貨運量表

經(jīng)測算，如引入地鐵物流，2030年武漢市地面貨運物流車輛周轉(zhuǎn)次數(shù)將減少228萬輛次（見表9），將緩解武漢市38%的城市交通擁堵。

表9 2030年不同運營模式周轉(zhuǎn)情況表

4 結(jié)束語

以上研究結(jié)果表明，武漢地鐵基于現(xiàn)狀的開行頻次，如果在客運低峰期采用地鐵客車整節(jié)運貨模式、客運空置期采用整列貨車模式以及天窗整列開行貨運專列模式，基本可以滿足武漢市居民和社會單位對城市貨運物流服務(wù)的需求，不僅可以緩解38%的城市交通擁堵，有效解決武漢三環(huán)禁貨等帶來的交通壓力，而且對于減少空氣污染具有重要意義。

綜上所述，充分利用城市地鐵資源發(fā)展地鐵物流，不僅可以有效解決由于經(jīng)濟發(fā)展帶來的大城市交通擁堵、環(huán)境污染以及能源緊張等問題，而且還能夠極大地提高物流效率，促進社會經(jīng)濟高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。