一种基于地铁的城市地下货运系统的制作方法

本发明涉及地下空间开发与应用及交通运输工程领域，涉及一种利用地铁开展货运的城市地下货运系统。

背景技术：

交通拥堵是许多大型城市都遇到的“困局”之一，其伴生的能源消耗、环境污染与安全等问题已引起整个社会的广泛关注，严重阻碍了现代城市的可持续发展。研究和发展第五类运输和供应系统—“地下物流系统(undergroundlogisticssystem,uls)”已受到世界范围内的广泛关注。城市地下物流系统是指城市内部及城市间通过地下管道、隧道等运输固体货物的一种全新概念的自动运输和供应系统。

当前阶段，地下物流系统的效益和技术可行性是研究的热点，发展地下物流作为城市新型交通体系的重要补充伴有良好的综合效益，促进城市整体物流效率提高的同时有利于全社会福利的增进。

然而，巨额的建造成本和高投资风险始终阻碍着地下物流系统进一步面向实施。“依托城市地铁网络开展地下货运(地铁货运,metro-baseduls)”的观点为解决地下物流的高成本提供了新的思路。一般意义上的地铁货运系统通常指代客货混载模式和客货分载模式，而客货混载一般为地铁后挂货运车厢的制式，该模式对货与人的协同性要求较高，技术可行性较低。

故目前的现状是，因城市交通的不顺达性等多方面的障碍，使得货物流通准时、高效的要求难以得到满足。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的为提供一种能够融入当下的城市地铁交通中的地下货运系统。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明可采用以下技术方案：

一种基于地铁的城市地下货运系统，包括：地铁站点及轨道；其特征在于，所述地铁站点包括货运站点及客运站点，所述客运站点包括地铁客运站台及位于地铁客运站台上方的地铁客运站厅；货运站点包括地铁货运站台及位于地铁货运站台上方的货运站厅；所述地铁货运站台位于地铁客运站台的两侧，且地铁货运站台与地铁客运站台之间为轨道通过的空间；

地铁货运站台设置竖井，所述货运站厅同样位于地铁客运站厅的两侧，且货运站厅设置的竖井接口位置与地铁货运站台的竖井对应。

进一步的，地铁货运站台分成装卸货平台、临时堆存区、agv停靠点、agv通道、逆向物流作业区、升降竖井、控制中心、车辆调度区；装卸货过程通过自动导向车完成，同时设置逆向物流作业区来处理退货和托盘的回收，换乘货运站台另设有转运区、综合服务区和一个专门用于换乘转运的升降竖井。

进一步的，所述轨道设置为客货共线模式或者客货分线模式；客货共线为客运地铁与货运地铁共用同一条轨道，客货分线为同一条隧道中的配置两条轨道分别提供客运和货运服务；

进一步的，客货共线模式的隧道尺寸取为内径5.5米、外径5.8米，客货分线模式的隧道内径为8米，外径为8.3米；货运机车顶部宽度设计为2.5米；顶部至地面的垂直距离为4.2米；轮距为1450毫米；客运地铁采用第三轨供电，而货运机车采用三轨供电并辅用直线电机为备用动力。

进一步的，机车内部货运载体设计为主托盘和子托盘联合搭载的形式，利用不同规格的子托盘承载货物，能够由agv直接跨运。车厢横截面积为2200mm×2400mm。

进一步的，客货共线模式采用“双轨变四轨”的形式，客、货机车在进入站点之前实现分离；客货分线采用“四轨变六轨”的形式，货运专用轨道在进入站点之前分离，客运轨道保持不变。

进一步的，货运站厅层对外部进入的以及站台层输送上来的货物进行分拣、编码、装箱、仓储、配送操作；客、货站厅在空间上分隔，具有两个物流出口和两个物流入口；货运站厅；左右两侧分别为进货区和出货区，上下两侧配有自动化立体仓储系统和连接物流出入口的转运车辆通道；靠近物流出口处为配送准备区，每个自动化立体仓储系统的仓储区前配有起升托盘；整个货运站厅层的中部为自动化分拣运输系统，由多个回路的传输带和分拣节点构成；分拣系统将进货区与出货区相连接，其中对接的部分安装若干自动射频设备用于识别托盘化后的货物条形码，并根据条形码上的信息选择传输至仓储货架或是通过升降竖井进入下层站台；综合服务区、订单处理中心、管理控制室和办公室分别位于货运站厅的四个角落。

有益效果：本发明依托地铁网络提出一种新型多式联运系统，通过将货物放入地下，缓解因长距离地面运输造成的交通拥堵、环境污染、安全等问题；同时针对地铁货运设计合理的运作模式和节点布局，利用地铁隧道的富余通行能力，实现低成本、高效率、信息化整合配送。为推动完善新型城镇化导向下的综合物流体系提供指导。

附图说明

图1为客货共线模式隧道横断面设计；

图2为客货分线模式隧道横断面设计；

图3为客货共线模式站台层平面布局设计；

图4为客货分线模式站台层平面布局设计；

图5为地铁货运站厅层平面布局设计；

图6为客货共线模式节点立体布局设计。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明做进一步的描述。

1.物流操作步骤

请结合图1、图2及图6所示，地铁货运系统提供了从城市物流园区至客户的双向流通解决方案，能够将来自多个不同物流园区的货物发送至分布于城市各个位置的配送站，地下货运机车的运行模式与地铁类似，在起点站装满货物，以直线或环线驶向终点站，期间只能在被设为货运节点的地铁站点停靠。

当货运机车进入货运站台后，待命的自动导向车(agv)把需要在此站卸载的货物取下，并将需要发往后续站点的货物装上。取下后的货物经过升降竖井到达上层货运站厅进行处理，之后由人工驾驶的货运车辆离开地下，并将货物配送给各个顾客或末端物流点。

同样的，末端配送站在确认客户订单后，将零散的货物运送至临近的地铁货运节点在那里进行托盘化编码、分拣后，输入地铁系统。

2.隧道截面尺寸

客货共线模式的隧道尺寸参考一般地铁隧道的直径，给出的设计案例取为内径5.5米、外径5.8米。货运机车的横截面尺寸参考a型地铁机车，顶部宽度设计为2.5米；顶部至地面的垂直距离为4.2米；轮距为1450毫米。驱动形式为第三轨供电，每节车厢内部配有标准化地铁货运托盘，该托盘上陈放2200mm×2400mm截面大小的货物。为了方便货物归类和转运，每个地铁货运托盘可以分成若干不同规格的子托盘，子托盘的尺寸可依据所承载的货物类别而调整，以1100mm×1100mm的子托盘为例，一个标准化地铁货运托盘可在横向放置两个此类的子托盘。子托盘的规格也要考虑agv运输的便捷性，不同长度的车厢可以根据货运情形在纵向上进行组合，因此本发明未特别规定机车的长度。

客货分线具有更大的隧道直径，案例中所设计的内径为8米，外径为8.3米。相比于客货共线地下隧道的建设成本更高。客、货两条轨道以不对称的形式排列在隧道中(客运机车占据较大的空间)。在能源驱动方面，客运地铁采用第三轨供电，而货运机车由于其构造的不同，应用三轨供电为主要动力，辅用直线电机(lim)为备用动力。客、货机车的间隔不宜过小，以免在行驶过程中产生影响。

3.货运站台层布局

具有货运功能的地铁站台层为双向“双侧岛式”四线(六线)布局(客货分线模式下为六线布局)，“中岛”为客运站台，“两侧”为货运站台。如图3所示，普通货运站台可分成装卸货平台、临时堆存区、agv停靠点、agv通道、逆向物流作业区、升降竖井、控制中心、车辆调度区的8个模块。装卸货过程由自动导向车(agv)完成，可根据控制中心的命令将标准化子托盘运送至升降竖井，返回上层站厅层进行分拣和入库。同样的，从站厅层下来的子托盘被运送至临时堆存区等待目标机车到达，从而进行货物填充操作。逆向物流作业区的目的是为了处理退货和托盘的回收，同时分摊一部分临时堆存区的压力。换乘货运站台另设有转运区、综合服务区和一个专门用于换乘转运的升降竖井，如图4所示。

在轨道布局方面，客货共线模式采用“双轨变四轨”的形式，如图3所示，客、货机车在进入站点之前实现分离。这样的好处是可以按照客运峰值灵活调度货运机车发车班次，能够保证客运服务效率；不足之处在于当客运处于高峰期时，货运机车处于停滞的状态，对系统最大服务能力有所损耗。更值得注意的是，由于客货上下车时长的差异性且货运机车不是每一站都停靠的，会出现后一班货车到达时，前一班货车和地铁机车均在相应停靠点的情况。因此当客运挤压货运空间时，该模式无法避免货运机车在隧道中“时走时停”的情况。

客货分线采用的是“四轨变六轨”的形式，如图4所示，货运专用轨道在进入站点之前分离，客运轨道保持不变。该模式中的客、货运业务完全分隔，不会对彼此产生影响。地铁货运系统可以在每天的大部分时间里保持最高效率，服务能力得到巨大提升。

4.货运站厅层布局

货运站厅层对外部进入的以及站台层输送上来的货物进行分拣、编码、装箱、仓储、配送等一系列操作。整体布局如图5所示，客、货站厅在空间上分隔，具有两个物流出口和两个物流入口。货运站厅内部的竖井接口位置与站台层的竖井对应，左右两侧分别为进货区和出货区，上下两侧配有自动化立体仓储系统(as/rs)和连接物流出入口的转运车辆通道。靠近物流出口处为配送准备区，每个as/rs仓储区前配有起升托盘。整个货运站厅层的中部为自动化分拣运输系统，由多个回路的传输带和分拣节点构成。分拣系统将进货区与出货区相连接，其中对接的部分安装若干自动射频设备(rfid)用于识别托盘化后的货物条形码，并根据条形码上的信息选择传输至仓储货架或是通过升降竖井进入下层站台。综合服务区、订单处理中心、管理控制室和办公室分别位于货运站厅的四个角落。此功能区布局在紧凑的空间下，将货物的流入过程与流出过程相分离，同时共用一个自动化运输分拣系统和仓储系统，使得配送与发货之间不相互干扰，优化共同配送效率。