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        基于Logit模型的武漢地鐵物流系統(tǒng)貨物運(yùn)輸組織

        2020-06-02 03:56:10陳佳怡
        物流技術(shù) 2020年4期
        關(guān)鍵詞:武漢市貨運(yùn)武漢

        陳佳怡

        (中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,湖北 武漢 430061)

        1 引言

        近年來,隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng),城市家庭車輛和社會(huì)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(jì),我國一線及省會(huì)大城市的交通健康指數(shù)均處于亞健康狀態(tài);高峰時(shí)段全國361個(gè)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(shí)間,其中數(shù)量龐大的貨運(yùn)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(jìn)行貨物運(yùn)輸逐漸引起了社會(huì)各界的關(guān)注。截至2018年末,我國城軌交通系統(tǒng)累計(jì)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(zhǎng)的78.23%[1]。合理高效的利用地鐵進(jìn)行貨物的運(yùn)輸,對(duì)于解決城市運(yùn)輸瓶頸、減少城市污染、提高運(yùn)輸效率具有重要作用[2]。

        國外對(duì)于地鐵物流的探索與實(shí)踐為我們的研究提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。2007年阿姆斯特丹城市貨運(yùn)公司利用城市內(nèi)的四條地鐵線路進(jìn)行貨物運(yùn)輸,系統(tǒng)可24h作業(yè),交貨快,每天可免去2 500輛卡車運(yùn)輸需要,減少16%的廢氣排放[3]。20世紀(jì)90年代開始日本對(duì)于地鐵物流進(jìn)行了較為深入的理論研究和實(shí)踐,有效的解決了城市內(nèi)集配中心與長(zhǎng)途貨運(yùn)中心之間運(yùn)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(jìn)可持續(xù)發(fā)展等角度對(duì)我國城市地鐵物流系統(tǒng)構(gòu)建進(jìn)行了探討。為了有效推進(jìn)地鐵物流的實(shí)施,2017年11月交通運(yùn)輸部提出《關(guān)于全面深入推進(jìn)綠色交通發(fā)展的意見》和2019年9月國家發(fā)布的《交通強(qiáng)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(yùn)輸通路,通過對(duì)地鐵資源的優(yōu)化配置,實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物實(shí)時(shí)輸送的一種運(yùn)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(yùn)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)布局之中,地鐵物流最大的優(yōu)勢(shì)是可以利用已有的地鐵資源,從而減少建設(shè)投資。運(yùn)輸組織方面,地鐵物流可以采用開行貨運(yùn)專列、客貨列車混跑的模式以及客貨同列(帶貨)運(yùn)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(yùn)空間,在客運(yùn)停站的同時(shí),辦理物流貨運(yùn)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(yùn)空間設(shè)置不宜過大,否則會(huì)造成列車定員下降,影響列車的輸送能力,同時(shí)貨物裝卸量過大,會(huì)增加列車的停站時(shí)間。利用平峰時(shí)段開行貨運(yùn)專列的模式,其物流輸送能力大,但采用站站停模式運(yùn)行,客貨列車混行,會(huì)對(duì)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(yùn)行貨運(yùn)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(shí)間是系統(tǒng)檢修、養(yǎng)護(hù)的集中時(shí)段,運(yùn)行貨運(yùn)列車,系統(tǒng)的維修養(yǎng)護(hù)具有一定影響,可供開行貨運(yùn)列車的時(shí)間有限。此外,針對(duì)幾種不同的運(yùn)行模式從裝載量、作業(yè)時(shí)間、運(yùn)輸組織等方面進(jìn)行了指標(biāo)分析和計(jì)算,具體見表1。

        綜上,地鐵物流在運(yùn)行模式方面具備較大的可實(shí)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(yùn)輸組織研究

        地鐵站站點(diǎn)附近區(qū)域一般建筑密集,人員車輛流動(dòng)量大[6],因此研究與周邊大型樞紐、物流節(jié)點(diǎn)相結(jié)合的綜合地鐵物流模式需要根據(jù)物流需求、運(yùn)輸能力以及對(duì)周邊環(huán)境影響情況進(jìn)行分析,從而對(duì)地鐵站物流區(qū)與客流區(qū)進(jìn)行合理規(guī)劃,以便形成契合市場(chǎng)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(fèi)物資為主,貨物時(shí)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(yuǎn)郊—城市中心、城市中心共同配送體系,主要承擔(dān)的貨運(yùn)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(cè)

        武漢市的地鐵物流需求預(yù)測(cè)是根據(jù)武漢市的人口,結(jié)合人均需求水平進(jìn)行測(cè)算的。同時(shí)根據(jù)統(tǒng)計(jì)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(jì)算,去除了冷鏈、快遞物流等)。結(jié)合各貨類的增長(zhǎng)趨勢(shì)可以確定遠(yuǎn)期各貨類人均物流需求量。結(jié)合人口分布數(shù)據(jù)可計(jì)算得到遠(yuǎn)期武漢城市物流的需求量,再運(yùn)用Logit模型可以計(jì)算得到近、遠(yuǎn)期武漢地鐵物流需求量。之后結(jié)合分擔(dān)率計(jì)算得到近、遠(yuǎn)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(cè)技術(shù)路線圖

        3.2.1 武漢人口和城市物流量預(yù)測(cè)。表3為2015-2035年武漢市人口現(xiàn)狀和預(yù)測(cè)情況,根據(jù)增長(zhǎng)率法對(duì)武漢市人口進(jìn)行測(cè)算,2025年武漢市人口將達(dá)到1 215.8萬人,2030年武漢市人口將達(dá)到1 306萬人,2035年武漢市人口將達(dá)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(cè)表

        根據(jù)2018年人均物流量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),結(jié)合增長(zhǎng)趨勢(shì),確定近遠(yuǎn)期物流量,最終算得2025年、2030年、2035年武漢市物流量將達(dá)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(yùn)用Logit模型[7-9]對(duì)地鐵物流分擔(dān)率進(jìn)行計(jì)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(yùn)輸方式i的貨運(yùn)分擔(dān)率;

        Ui為運(yùn)輸方式i的廣義費(fèi)用;

        U為各種運(yùn)輸方式廣義費(fèi)用均值;

        n為可供選擇的運(yùn)輸方式種類;

        Vi為運(yùn)輸方式i的速度;

        Gi為運(yùn)輸方式i的運(yùn)價(jià);

        D為運(yùn)輸距離,研究中地鐵物流運(yùn)輸適宜100km運(yùn)輸;

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

        θi為運(yùn)輸方式i的權(quán)重。

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

        3.2.3 近、遠(yuǎn)期武漢市地鐵物流需求量預(yù)測(cè)。根據(jù)預(yù)測(cè),2025年武漢市地鐵物流承擔(dān)總貨運(yùn)量達(dá)890.7萬t,其中城市倉配、快遞物流、冷鏈物流運(yùn)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(yùn)量達(dá)1 723.4萬t,其中城市倉配、快遞物流、冷鏈物流運(yùn)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(yùn)輸組織模式研究

        3.3.1 武漢市地鐵物流布局和運(yùn)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(chǎng)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(hào)線。陽邏物流中心臨近新港線、21號(hào)線。朱家灣物流中心臨近2號(hào)線。舵落口鐵路物流基地臨近1號(hào)線、6號(hào)線。大花嶺鐵路物流基地臨近7號(hào)線。地鐵站每500-1 000m會(huì)設(shè)置一個(gè)站點(diǎn),建議干線通道運(yùn)輸可結(jié)合地鐵站區(qū)域外的大型物流基地、貨場(chǎng)進(jìn)行布設(shè),利用地鐵天窗期/低峰期、直達(dá)的模式運(yùn)送到武漢市三環(huán)內(nèi)地鐵周邊的配送中心站點(diǎn),配送中心需要配備貨物的存儲(chǔ)區(qū)、分揀安檢區(qū)域和運(yùn)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(diǎn)為地鐵線各個(gè)站點(diǎn),各節(jié)點(diǎn)輻射半徑約為500-1 000m。末端配送點(diǎn)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(diǎn)均預(yù)留貨物專門運(yùn)輸通道)。

        截至2020年1月,武漢市已建成運(yùn)營的線路有1、2、3、4、6、7、8、11、21號(hào)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(shí)刻表,平日各地鐵首末班車的運(yùn)營時(shí)間均為6:00、23:00,周末運(yùn)營時(shí)間為6:30、23:00。根據(jù)初步測(cè)算,武漢市每條地鐵每天低峰期開行的對(duì)數(shù)為167/144對(duì)。具體見表6。

        表4 近、遠(yuǎn)期武漢城市物流的需求量表

        表5 近、遠(yuǎn)期武漢地鐵物流量的需求表

        表6 武漢地鐵開行時(shí)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(yùn)樞紐布局圖

        此外,目前我國地鐵在開行模式上尚不能進(jìn)行共線及跨線運(yùn)營,如果開行地鐵貨運(yùn)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(hào)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(yùn)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(dá)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(cè)算武漢每條地鐵線每年可承載的貨運(yùn)量為92萬t(見表8),2030年預(yù)計(jì)武漢地鐵將有12條線開通,可承載1 140萬t貨運(yùn)需求。2035年若線路全部開通,可承載1 380萬t貨運(yùn)需求,基本滿足市場(chǎng)需求。后續(xù)如果貨運(yùn)需求增長(zhǎng)較快,可考慮在低峰期增加整列開行貨運(yùn)班列的密度。

        表8 地鐵承載貨運(yùn)量表

        經(jīng)測(cè)算,如引入地鐵物流,2030年武漢市地面貨運(yùn)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(yùn)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(yùn)低峰期采用地鐵客車整節(jié)運(yùn)貨模式、客運(yùn)空置期采用整列貨車模式以及天窗整列開行貨運(yùn)專列模式,基本可以滿足武漢市居民和社會(huì)單位對(duì)城市貨運(yùn)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(duì)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(jì)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(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。

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