摘 要

近年来，城市交通拥堵问题变得越来越严重，并且已逐渐成为各大城市急需解决的难题。英国、德国、荷兰为了有效解决这些城市日渐严峻的城市物流运输问题，已经将眼光投向地下，设想出建设城市地下物流系统的方案，将地上大多数货物的运输、储存、分拣、加工等过程转移到地下，来有效释放城市地面物流运输的压力，减少环境污染。而建设城市地下物流系统需考虑多方面因素，这些因素共同制约着物流网络全部的构架和布局，也直接影响着城市地下物流系统的建设总成本以及服务水平。

本文研究建设城市地下物流系统的影响因素，借鉴了城市物流、公交和城市轨道交通站点建设的相关研究，以城市地下物流系统网络的经济、效率、便捷、协同为方针，基于解释结构模型分析各影响因素间的关系，构建了影响因素的多级递阶结构模型。研究结论能够揭示建设城市地下物流系统的一般规律并为进一步研究提供理论依据。

关键词：交通拥堵问题；城市地下物流系统；解释结构模型；多级递阶结构模型

Abstract

In recent decades, urban traffic congestion has become increasingly serious, and has gradually become a major city urgent problem to be solved. In order to effectively solve the increasingly severe problems of urban logistics transportation in these cities, Britain, Germany and the Netherlands have put their eyes on the underground, conceived the scheme of constructing urban underground logistics system, and transferred the transportation, storage, sorting and processing of most goods above ground to the underground, in order to effectively release the pressure of urban ground Logistics transportation and reduce environmental pollution. The construction of urban underground logistics system needs to consider many factors, which together restrict the overall structure and layout of the logistics network, but also directly affect the total cost of urban underground logistics system construction and service level.

This paper studies the influencing factors of the construction of urban underground logistics system, draws on the relevant research of urban logistics, bus and urban rail transit station construction, takes the economy, efficiency, convenience and coordination of urban underground logistics system network as the guideline, and builds the multi-level hierarchical structure model of influencing factors based on the analysis of the relationship among the influencing factors by the interpretative structure model. The conclusion can reveal the general law of urban underground logistics system construction and provide theoretical basis for further research.

Key words：Traffic Congestion Problem; Urban Underground Logistics System; Interpretative Structural Model; Multilevel Hierarchical Structural Model

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景、目的及意义 1

1.1.1 研究背景 1

1.1.2 研究目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 国内研究现状 1

1.2.2 国外研究现状 2

1.3 研究内容 3

1.4 研究技术路线 4

第2章 城市地下物流建设发展现状及影响因素 6

2.1 发展现状 6

2.2 城市地下物流系统研究动态及发展趋势 8

2.3 城市地下物流系统建设的影响因素 10

第3章 构建解释结构模型 13

3.1 解释结构模型介绍 13

3.2 模型的构建 14

3.2.1 影响因素相互关系分析并建立邻接矩阵 14

3.2.2 建立可达矩阵 15

3.2.3 分解可达矩阵 17

3.2.4 多层递阶结构图 20

3.3 ISM结果分析 22

第4章 基于解释结构模型的城市地下物流系统建设意见 24

4.1 表层因素相关建议 24

4.2 中层因素相关建议 24

4.3 深层因素相关建议 25

第5章 结论与展望 26

5.1 研究结论 26

5.2 研究展望 27

参考文献 28

致 谢 30

绪论

研究背景、目的及意义

1.1.1研究背景

近几十年来，部分城市格局的持续扩张，导致了这些城市的工业强度和人口密度的不断提高，城市物流压力也在不断升高。城市物流压力过大也造成了一连串的难题，如地面交通拥堵、施工用地短缺、居民出行困难、环境资源破坏等。而我国倡导的环境友好型社会与资源节约型社会的发展方针，与这些社会难题显得格格不入，这些城市问题影响着生态城市的发展。尤其是严峻的交通拥堵现象，是许多国家城市正在面临的一个难以攻克的世界难题。城市物流是经济活动和人民需求的枢纽，为了保证经济的良好持续发展以及满足人民群众的日常生活需求，城市物流系统应该承担更多的责任与义务。因此，大部分城市都采取了修补、延长城市道路的方法，并全力发展城市地铁、轨道交通来缓解目前严峻的交通与物流压力。然而这些方案大都只是对现有的客运流量进行疏通，对目前的货运流量实施约束，并没有考虑到经济发展与人民需求所带来的客货流的增长。虽然在短期内缓解了一些城市的交通拥堵压力，但从长远来看，这些方案与措施还存在着潜在的缺陷与不足。此外，生态环境的破坏与燃料能源的消耗都使得这些方案难以满足现存的城市物流问题。实践表明，传统路网面积的增大并不能完全改善城市的交通拥堵状况和物流运输压力，只有寻找新的研究思路才能彻底解决这些问题。

1.1.2 研究目的及意义

目前，国内外的研究学者正努力探求解决城市交通问题的有效途径，并研讨着接下来几十年城市交通的发展走势。这些学者们试图设计一种全新的物流模式，并提出了城市立体交通的构想，将一些原本在地面上运输的货物转移到地下，通过减少地面物流运输的流量来改善目前的城市物流状况。他们希望建设一个现代化、智能化的城市地下物流系统，构建理想的未来城市交通系统。总体上，地下物流运输是一种创新的环保物流模式，可以有效地取代城市与城市之间或者城市内部的短途货物运输，是一种值得推行和建设的物流模式。

1.2国内外研究现状

1.2.1国内研究现状

王祥东等(2011)^[1]通过结构、能源、环保等出发点，以自动运输为引导方案，深度解析了使用托盘在地下物流运输系统中的作用与优点，并通过实例模型构建了以托盘为核心的物流运输体系，希望能为其他方向的研究提供一个参考。

杨涛等(2002)^[2]开始发表分析国外研究城市地下物流系统的文献。

聂博文、张新明(2003)^[3]介绍了地下物流的概念及城市地下物流系统的运作流程。

李鹏(2004)^[4]首次明确指出可以将城市地下物流系统应用于城市交通拥堵的问题上，讲述了国外地下物流系统的发展历程并结合上海货运的实际情况分析了地下物流系统的作用。

张明聚，钱七虎等(2005)^[5]明确提出在我国城市建设城市地下物流系统是一个前途不可限量的决策，是解决未来城市交通问题的有效途径。

胡玮康等(2007)^[6]描述了在构造可持续发展的社会体系、缓解资源过度消耗的能源问题、提高城市经济效率的方案中，城市地下物流系统所发挥的重要作用。此外他还分析了当前地下物流系统建设可能会遇到的一些技术难题与实施挑战，并根据这些困难一一阐述了相应的解决办法，这标志着城市地下物流系统的应用研究在我国已全面展开。

郭玉峰(2004)^[7]描述了一些城市地下物流系统的网络布局规划与设计方案。

刘贤子(2005)^[8]通过系统布局规划法对城市地下物流系统的节点进行合理选址，并根据选址结果来确定项目实施的可行性与合理性，最后根据专家讨论的结果方案来完成规划，大大提高地下物流系统的运行效率。

孙俊琪，毛熠(2008)^[9]构建了基于主成分分析方法的城市地下物流系统的节点选址模型。

陈蕾宇(2010)^[10]构建了基于层次分析法的地下物流系统模型，并通过计算机模拟出该物流系统，通过运算发现，基于层次分析法构建的地下物流系统具有良好的可行性，并且大大提高了运行效率，节省了能源的消耗，为生态城市的发展做出了巨大贡献。

简相如(2012)^[11]以我国物流运输量大的城市为原点，建立了网状地下物流系统格局规划，通过遗传算法进行仿真处理，推算出了上海市地下物流系统的最优规划布局，并成功构建出相应模型。

周庆芬等(2012)^[12]研究分析了上海市开发城市地下物流系统的优势与研发价值，并认为发展城市地下物流系统将大大改善城市现存的物流问题。

1.2.2国外研究现状

J.C. Rajendra amp; B.A. Pelage (1998)^[13]通过对轨道交通运输的研究模拟出了地下物流系统的构造与布局，并提出以轨道交通为基础的运输通道，完成了运输载具与运输通道之间的完美契合。

Joseph V. Winfield, Herbert H. Einstein (2002)^[14]提出了将轨道技术应用于地下物流系统的设计当中，并通过运输动力的不同将地下运输归为三大类，分别根据这三类的性质进行了优缺点评估，得出最优方案。

Bert Veniamin (2004)^[15]规划了由佐治亚理工学院提出的磁悬式轨道舱体概念模型并根据该模型做出了相应实物来分析磁选应用在城市地下物流中的可行性。

Dietrich Stein等(2008)^[16]提出了将轨道交通技术运用到地下物流系统的想法，分析轨道交通与地下物流系统的相同点与不同点，从而进一步规划地下物流系统的网路布局与实施方案。

Keitai He (2007)^[17]设计了以集装箱为运载工具的地下物流系统，并通过分析其他运载工具的特点得出相对应的结论，最后得出将集装箱应用在运输货物相对统一的物流系统中效率最高，并且运行更为顺畅。

Henry Liu等(2007)^[18]针对全安南特口岸逐年增长的运输货物量和来往货物的方式，构建了以城市中心为起点，口岸为终点的地下物流路线，改路线可以完美契合口岸的进出口贸易与市场商贸流通。

Charles Leano (2000)^[19]研究了由蒸汽驱动的主要运输铁矿及其废弃物的轨道运输系统，并根据运输载具与运输动力的不同规划出最节能的运输方案。

Henry Liu等(2001)^[20]研发了以托盘为运载工具、电为运载动力的地下物流系统，并根据该系统特点进行人员的配备与规划。

Montgomery (2004)^[21]完成了在休斯敦市地下运输系统的网状布局图，以市中心为原点向各个方向延长的城市地下物流系统，并在沿途路径上设立对应站点，站点的服务范围根据需求量而定。

Henry Liu等(2006)^[22]研究了地下物流系统运输在休斯敦实施的可行性，并做了相应的经济性评估与综合评估，得出结论为休斯顿良好的地理地质条件为城市地下物流系统提供了便利的环境。

Delft, Texas (2006)^[23]通过仿真模拟了花鸟市场和火车站之间的城市地下物流规划路线，并对该路线可能造成的居民出行问题提出了相应的解决方案。

Luo Liang等(2008)^[24]构建了基于线性选址分配模型的地下物流系统模型，并用Vissim软件对结果做出了相应评价。

McAndrew Heerden, Avian Hasten (2001)^[25]通过计算机软件构造出地下物流系统的最佳规模与布局，并通过实体抗压检测得出对应评分，最后确定了地下物流系统的最有规模与规划。

1.3研究内容

本文基于解释结构模型，对城市地下物流系统的建设进行了相关分析与讨论，界定了城市地下物流系统的概念，并介绍了当前国内外关于城市地下物流系统的研究现状和具体实施状况。熟悉了城市地下物流系统建设的要求，确定地下物流系统建设的影响因素，并采用解释结构模型分析建设城市地下物流系统的影响因素及各影响因素之间的关系，形成影响因素间的多级递阶结构图，为进一步研究提供理论依据。最后，文章得出相关研究结论以及有待进一步研究解决的问题。主要内容如下：

（1）详述城市地下物流系统的发展现状、研究动态和发展趋势，并探讨影响城市地下物流系统建设的因素。

（2）介绍解释结构模型，并根据相关影响因素构建邻接矩阵。按照步骤建立并分解可达矩阵，得到多层递阶结构图。最后根据解释结构模型结果进行分析。

（3）基于多层递阶结构图和解释结构模型结果，提出关于建设城市地下物流系统的建议与方案。

1.4研究技术路线

本文借鉴国内外成熟的研究成果，得出具体技术路线如图1：

结论与建议

图1技术路线

城市地下物流系统建设发展现状及影响因素

2.1发展现状

早在19世纪，荷兰、美国、英国就已经建成了用于运送邮件的地下邮件运输系统，但出于各种原因，这些系统已被停运。随着城市化带来的影响越来越严峻，地下货物运输系统的研究又重新回到了学者的视野。由于国外对于地下货运的研究有着深厚的基础，国外学者研究的侧重点是对运输载体、运输轨道、运输方式和运输动力的升级和改进，以及城市地下物流系统在具体城市的可行性研究。

紧跟全球城市化与物流技术不断前进的步伐，我国也开始将眼光投向地下物流系统的应用。2005年，我国研究者成功运用地下物流系统运输大批量的货物，完成了城市地下物流系统在我国的首次亮相。2015 年，我国自主研发出了LuGuo物流系统，该系统可以将地下轨道物流与地面轨道物流完整衔接起来，形成地面与地下物流的一个综合体。智能高效的完成由地面到地下的货物运输。2016年8月19日，杨涛等多名研究者表明未来几十年城市地下物流的开发建设可以在地下120米的空间完成，并提出地理地质与土地情况的硬性条件将不再阻碍某些地下物流系统的建设，高科技技术将为地下物流的发展提供巨大的帮助。

2.1.1国外地下物流系统的研究与应用

19世纪初期，英国就建设了简易的地下物流系统。英国学者利用带轮的气力运输管线输送邮件，运输邮件的速度可以达到40英里每小时，轨道宽度为25英寸。在1862-1870年之间，伦敦又建设了多条轨道，然而该系统在1875年停运。此后，在英国伦敦其街道20米以下又重新建设了一个地下邮件轨道系统。该系统1928年开始运行，连接London和Cambridge之间5.8英里轨道铁路上的8个地区。其中隧道的直径长2.75米，有50节车厢，每节车厢长8.45米，重4吨，最高时速可以达到60英里每小时。

美国从1900年开始建设城市地下物流系统。1905年在纽约城市街道下面50英尺的地方就运行着一个长达70英里的城市地下物流运输系统，以电为运输动力，以Cargo Cap为运载车辆，运输城市每日产生的生活垃圾，在1958年该系统由于效率原因被停运。2002年，由Georgia University of Technology和Texas University of Austin两所大学的教授对奥斯汀中心城区的地下物流系统的可行性进行了初步研究和详细规划。同时美国学者还研发了叫做“Sub Trans”的密封轨道运输系统，并进行了可行性研究。

1995年12月，荷兰建立了专业的地下物流系统。100多名研究人员完成了连接阿姆斯特丹机场、Hoarder铁路中转站和Aslwmeer花卉市场的地下物流系统的可行性分析。该花卉运输物流系统在1995年开始动工，在2005年正式完工。

2.1.2国内城市地下物流系统的研究与应用