A Visionary Concept for the Integration of Transportation and Logistics Distribution in a Future City: "Way +" Smart City Underground Logistics System

随着现代商业模式的发展，物流已成为人们必须的基础性服务，当人们大部分的生活资料、生产资料都来自于城市配送服务时，物流也成为一种能源流，就像供水、供电、供气一样维持着现代快节奏城市生活的高速运转，成为交通能源融合的重点发展板块与亟待解决的核心问题。

2023年，中国快递业务量突破1320.7亿件，同比增长19.4%，快递业务收入达到12074亿元，同比增长14.3%，已居世界榜首。电子商务的迅猛发展导致快递行业还会保持持续的增速。如果再加上同城配送、外卖、B2C仓储直销，路面交通情况将更加严峻。

物流集装箱车、城市箱式货车、面包车、电动三轮车等，已经对路面交通形成重压力，成为新的城市道路景观^[1]。平时在生活中也会有很多物品交接的情景：采购生产、生活资料、送取物品等，很多客车的出行也只是解决物流的目的，但却让人们在路途耗费大量时间与精力。这都是还未精确统计但却更加需要解放的部分。

人们更趋向于采用地铁出行^[2]，除了人流入地，电、燃气、蒸汽、水、信息通讯等也纷纷入地，城市已经出现了地上地下立体发展的格局^[3]。地下空间的开发为城市赢得宝贵的发展空间^[4-5]。

文章设计了一种将城市客运、货运分层运输的模式，将目前混乱和分散的城市配送由路面转为地下，增加专项集约化的物流路径，形成高效的地下物流管线，继而发展为地下物流输送网，解决道路拥堵问题，将地面环境与时间留给人类，这将会对城市综合发展带来巨大的收益，不仅能减少交通事故，减小路面交通压力，降低温室效应，更能降低物流成本，提升物流运输效率，协同新零售发展^[6-8]。

自动物流系统在很多场景下^[9-11]，显得尤为重要：例如在疫情期间，人们在物理空间上被隔离，快递员配送受到限制的情况中；在夜间或传统节假日需要急速配送，缺少快递员的情况中；在老年人康养中心、医院等客户行动不便的情况中；在高端豪宅对私密性与生活便捷性要求高的情况中，等等，自动物流系统能够快速完成无人、24 h的配送任务。

自1999年首届国际地下物流会议召开至今，来自世界各地的专家学者们持续的推动地下物流研究不断深入和发展，加快技术的转化和应用。

城市地下物流系统是指在城市内部或者城市之间，通过地下交通实现物流自动化，如通过地下管道或隧道等。它将是未来城市的一种新的交通和能源流系统。发展城市地下物流系统符合国家重大战略需求。北京、上海等地已尝试将其列入城市地下空间规划纲要^[12-13]。近年来，城市地下物流系统已成为国家自然科学基金重点资助领域，多家科研院所、企业在该领域做了大量工作，城市地下物流系统在我国已受到关注与重视^[14-16]。

地下物流或可借助城市市政工程建设的春风，整合社会资源，打造城市基础设施物流的共同配送平台。

目前，城市地下物流系统在全世界范围内得到广泛的研究和应用。2016年开始，瑞士开展了CST项目，该项目规划了一条用于运输包裹和货运托盘的地下物流隧道，全长450 km，目前已获得第一轮融资，有望成为首个现代城市地下物流系统。除此以外，近20年来，法国、意大利、英国和比利时等国也持续开展了相关研究，包括地下磁悬浮轨道运输技术、地下真空管道技术以及地下无人轨道运输技术等。中国的城市地下物流系统也得到广泛的研究，包括上海市的连接港区和物流园区的地下集装箱专线，雄安新区的综合管廊，北京副中心的地下货运系统，青岛城区结合既有人防设施的城市地下物流系统以及覆盖苏南地区的城际集装箱运输专线。

目前地下物流相关研究论文不断涌现，而且近几年急速增长。图1为1980－2020年地下物流领域的相关论文情况。

Figure 1.  Trend chart of underground logistics and underground transportation related papers

近10 年来，地下物流相关的专利数量逐年递增，特别是中国，近年来相关专利成倍数增长。图2为主要国家地下物流专利数趋势图。

Figure 2.  Trend chart of patent number of underground logistics in major countries

文章提出一种地下智慧物流配送系统——“路+”，该系统基于地下市政基础设施，引入信息技术、规划理论与现代智能制造技术，建设货运专用的高速智能交通网，以实现货物的自动化传送。

“路+”是指把物流输送与地下交通等结合起来，形成新的生命线，物流网。对路网的升级与增值，是城市市政基础设施使用模式的升级与增值，也是物流经营模式的升级与增值。“路+”地下智慧物流系统是一个集运输、配送与仓储的共配平台，在这个平台上打通物流信息网络，实现物流信息共享，让整个物流过程更加智能、经济。整个物流过程通过大数据等信息技术监测控制，预判商品的存量和提前备货，地下运输网承担流动仓储的功能，减小库存。

“路+”智慧物流配送系统在城市内将分为三级配送，如图3所示。

Figure 3.  Distribution diagram of automatic logistics system

主干配送：指区集散点之间的主干输送，如从一个区集散点到另一区集散点，包括从港口、火车站、机场到各城区的主干道配送。

支线配送：指经由次干道，从区集散点到附近各社区或各建筑物的输送。

末端配送：与社区管廊、建筑物结合，送达快递柜或通过楼宇自动化完成到户到家的终极目标。

末端配送还可设想为在一个园区或居住小区内独立完成，园区内的营配+仓储房通过自动物流系统与各楼栋各户相连，形成一个闭环的自动物流配送系统，完成生活资料的配送，如图4所示。

Figure 4.  Topology of urban automatic logistics system

未来城市地下物流网愿景——以深圳为例，如图5所示。

Figure 5.  Vision-future urban underground logistics network

1）地下空间规划与建设。利用先进的地质勘探与工程技术，在不影响地面城市功能的前提下，科学规划并建设地下货运通道，包括隧道、管道等多种形式。

2）智能调度与控制系统。基于AI算法和大数据分析，实现货物的智能路径规划、车辆调度、交通流量优化，确保物流效率最大化。

3）自动化装载/卸载/分拣技术。采用机器人、自动化传送带等智能设备，实现货物的快速、精准装卸与分拣，减少人工干预，提高作业效率。

4）绿色能源与环保技术。利用太阳能、风能、地热能等新能源为系统供电，同时采用低噪音、低排放的运输工具，减少对环境的影响。

5）物联网与大数据平台。构建全面的物联网网络，实时监控货物运输状态、交通流量、设备状态等关键数据，为决策提供科学依据。

1）需求分析与规划。深入调研城市物流需求，结合城市规划，制定“路+”系统建设规划。

2）技术研发与试点。开展关键技术攻关，建设示范项目，验证系统可行性与效果。

3）基础设施建设。根据规划方案，分阶段推进地下货运通道、智能站点等基础设施建设。

4）系统集成与调试。完成各子系统建设后，进行系统集成与联合调试，确保系统稳定运行。

5）运营优化与推广。正式投入运营后，持续收集数据，优化系统性能，并逐步向其他城市推广。

1）促进交通与能源融合与协同，提升物流整体效率。通过升级的新型交通体系完成人类的生活资料、生产资料等能源输送，减少地面交通拥堵，缩短货物运输时间，提高物流整体效率。

2）降低环境污染。采用绿色能源和环保技术，减少碳排放和噪音污染。

3）节约土地资源。有效利用地下空间，缓解城市用地紧张问题。

4）促进产业升级。推动物流行业向智能化、绿色化转型，带动相关产业发展。

5）提升城市品质。减少地面货运车辆，提升城市形象，改善居民生活环境。

雄安新区开展地下物流系统的示范性建设。在总体的城市立体交通网络规划中，雄安新区将客运车辆与货运车辆通过物理空间进行安全有效的隔离，客运车辆主要运行于地上公路网络，城市货运车辆则运行于地下物流网络。

雄安新区的地下综合管廊物流通道层主体结构已经建设完成（图6），采用分舱建设形式，最上面是物流通道层，计划通过车辆无人驾驶技术，利用5G信号，自动在停靠点卸货、装货。

Figure 6.  Schematic diagram of Xiongan underground pipe gallery

瑞士国家委员会已批准Cargo Sous Terrain （CST）地下物流项目的建设，预计2032年建成首条从哈金根-尼德比普（Hrkingen-Niederbipp）到苏黎世的隧道。隧道全长约70 km，将位于地下40～80 m，自动驾驶舱将以30 km/h（18.6 mph）的速度沿着三条车道行驶。项目目标是：预计到2045年，在博登湖和日内瓦湖之间建立一个总长500 km的网络，分支到巴塞尔、卢塞恩和图恩，如图7所示^[19]。

Figure 7.  Schematic diagram of underground logistics in Switzerland

总部位于以色列的物流创企Fabric（原名为CommonSense Robotics）是一家致力于研发微型订单履行配送中心技术的公司。该公司曾推出世界上最小的微型物流中心。Fabric在以色列第二大城市特拉维夫的繁华区域罗斯柴尔德大道（Rothschild Boulevard）街区的沙洛姆梅厄大厦（Shalom MeirTower）下方的停车场内部署了世界上第一个地下自动化配送中心。近日，Fabric宣布该配送中心正式投入使用，如图8所示^[20]。

Figure 8.  Underground distribution diagram of Fabric, an Israeli logistics startup

该空间面积约为1672 m²，平均高度约3.35 m。在这样一个空间内，Fabric部署了一整套自动化设备，当收到订单后，货物分拣机器人会从货架中取出存放商品的料箱，并交给地面上的AGV，AGV再将料箱运送到工作站，工作人员按照订单数量对商品进行打包，从而完成订单的快速分拣。这个微型配送中心还设置了多个温度区，可以存储冷藏或冷冻的物品。

它最大的特点是：规模小，仓库空间、面积小；与大型物流中心一样高度自动化；但它可以在现有的零售空间内部搭建；可建设在城市市中心接近消费者的地方。

2023年8月18日，深圳市地铁集团与顺丰速运公司签署合作协议，旨在合作建设深圳首个空铁轨联运的示范型物流项目，推进轨道交通与物流产业的融合与发展，为探索共享复用型的轨道物流网络体系建设的可行性，以提高城市轨道交通运力资源的利用效率。该示范项目采用了“枢纽到站”的建设模式，构建了横跨福田枢纽、碧海湾地铁站，以及深圳顺丰机场的地下空间物流联合运输。具体而言，在福田枢纽建立一体化空间，实现货物到发、装卸传输、安检分拣一体化的处理，在碧海湾地铁站重点建立支持货物中转的空间，最终实现现代轨道交通与新型物流空间融合复用的新型物流模式^[21]。

2023年9月23日起，北京地铁部分线路实现在非高峰时段运输快递，在不影响乘客乘坐地铁出行的情况下，利用现有的地铁线路和设置的情况下实现客货两用。该事件是全国首个利用城市地下轨道交通开展快递运输的试点工程，标志着地下物流结合地铁配送翻开了开创性的篇章^[22]。

“路+”交能融合智慧物流配送系统是一种创新性的物流解决方案，通过整合地下空间资源、融合先进技术，构建高效、环保、智能的地下货运网络。该系统的实施将显著提升物流效率，降低环境污染，促进城市可持续发展，具有重要的社会意义和经济价值。

建设地下物流工程涉及到政策支持、商业运营、物流管理、信息技术、设备研发等多方面因素^[23]。建议将地下物流、地下仓储、集散中心等纳入城市地下空间开发体系，并与城市地下轨道交通与地下市政管线等基础设施共同规划设计，在新型智慧城市、智能建筑中示范试点，节省投资造价。可从点到线，也可以线带点，逐步建设，逐步连通。借助国家发展城市市政设施建设，推动地下物流工程落地^[24]。