基于太原地鐵的城市地下物流系統(tǒng)可行性分析

趙嬈 李彩

【摘 要】伴隨著城市交通量的不斷上升，地面交通壓力越來越大，能源危機(jī)、環(huán)境污染等問題也越來越嚴(yán)重。如何緩解市內(nèi)交通擁堵問題，降低能耗，已經(jīng)是近十年來持續(xù)的熱門話題。城市地下物流系統(tǒng)作為緩解城市交通擁堵問題的新思路、新領(lǐng)域，逐漸成為學(xué)者們的研究熱點(diǎn)。文章針對(duì)太原市地鐵仍處于在修待運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，從定性和定量的角度，采用層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法分析基于太原地鐵的城市地下物流系統(tǒng)構(gòu)建的可行性，并給出定量的結(jié)果，旨在提高太原市城市交通整體效率，改善環(huán)境污染現(xiàn)狀。

【關(guān)鍵詞】地下物流系統(tǒng);地鐵;層次分析法;模糊綜合評(píng)價(jià)法

【中圖分類號(hào)】U121 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2020）09-0056-03

1 城市地下物流系統(tǒng)

地下物流系統(tǒng)（Underground Logistics System，ULS）是一種新興的運(yùn)輸和供應(yīng)系統(tǒng)，相對(duì)于傳統(tǒng)的公路、鐵路、航空及水路運(yùn)輸方式而言起步較晚，但由于其在緩解城市交通壓力、降低交通事故率、改善生態(tài)緩解、保護(hù)文化遺產(chǎn)等方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，被國內(nèi)外學(xué)者所青睞，并進(jìn)行理論和實(shí)證研究。

目前，從國內(nèi)外學(xué)者研究來看，地下物流系統(tǒng)發(fā)展模式大致可以歸納為3類：一是基于地鐵、隧道等軌道交通系統(tǒng)，采用客貨同列、按廂分載的運(yùn)作方式，將地鐵客運(yùn)資源充分利用起來;二是基于管道艙體形式，比如氣力運(yùn)輸管道、漿體運(yùn)輸管道和艙體運(yùn)輸管道;三是基于車輛形式，采用具有自動(dòng)導(dǎo)航功能的特殊車輛完成地下貨物運(yùn)輸。2018年8月，“京東”在河北雄安新區(qū)成立城市智能物流研究院，從頂層設(shè)計(jì)上將包含地下物流的智能物流體系納入城市規(guī)劃中。

然而，從建設(shè)周期、投資回報(bào)期及工程難易程度來看，基于地鐵等現(xiàn)有軌道交通系統(tǒng)的地下物流系統(tǒng)更容易構(gòu)建并實(shí)施。本文基于太原地鐵的進(jìn)展情況，預(yù)測(cè)分析其可能的經(jīng)濟(jì)特征，首先從定性的角度分析其實(shí)施的可行性和必要性，然后構(gòu)建影響該系統(tǒng)的指標(biāo)體系，并運(yùn)用層次分析法定量地分析指標(biāo)體系中各個(gè)層級(jí)指標(biāo)的權(quán)重，最后采用模糊綜合評(píng)價(jià)法定量地給出該體系構(gòu)建的可行性。

2 基于太原地鐵的ULS可行性和必要性

2.1 可行性

太原市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃共8條線路，目前正在建設(shè)的2號(hào)線一期工程預(yù)計(jì)2020年底通車試運(yùn)行。根據(jù)太原軌道交通“1231”發(fā)展戰(zhàn)略，太原地鐵將帶動(dòng)引領(lǐng)城市發(fā)展，優(yōu)化城市功能布局，改善城市環(huán)境，并走以市場(chǎng)化手段為主的軌道交通可持續(xù)發(fā)展道路。從營(yíng)運(yùn)特征上看，地鐵客運(yùn)具有典型的高峰特性。工作日早晚高峰時(shí)段客流量巨大，但其他時(shí)段，存在資源利用率低的現(xiàn)象，如若在客流量小的時(shí)段增大發(fā)車間隔將降低乘客的出行體驗(yàn)，地鐵快速便捷的出行特征將大打折扣。同時(shí)，地鐵夜間停運(yùn)主要用于車輛檢修，而檢修以外的時(shí)間均為閑置狀態(tài)。因此，充分利用現(xiàn)有資源，合理安排中小件貨物的城市運(yùn)輸，客貨同運(yùn)、客貨錯(cuò)峰運(yùn)輸將是未來城市地鐵市場(chǎng)化經(jīng)營(yíng)的新方向。

2.2 必要性

（1）緩解城市地面交通壓力。據(jù)《中國統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù)顯示，2018年山西省公路貨運(yùn)量為126 214萬t，貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量為1 907.75萬噸公里，載貨汽車為70.25萬輛，較2017年分別增長(zhǎng)了9.87%、8.48%、9.87%。逐年遞增的貨車數(shù)量和貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量對(duì)城市地面交通的通暢都是極大的挑戰(zhàn)，尤其是近幾年新零售的提出和發(fā)展，城市貨運(yùn)作為城市交通的重要組成部分，實(shí)行快速分流，準(zhǔn)確高效地運(yùn)轉(zhuǎn)都將變得尤為重要。通過現(xiàn)有資源的充分利用，城市地鐵錯(cuò)峰時(shí)段的貨物運(yùn)輸將在一定程度上降低地面貨運(yùn)量，緩解城市地面交通壓力。

（2）彌補(bǔ)客運(yùn)低強(qiáng)度。根據(jù)國家發(fā)展改革委員會(huì)在2015年1月發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)城市軌道交通規(guī)劃建設(shè)管理的通知》要求，“擬建地鐵初期負(fù)荷強(qiáng)度應(yīng)不低于每日每公里0.7萬人次”。然而，據(jù)“21數(shù)據(jù)新聞實(shí)驗(yàn)室”的不完全統(tǒng)計(jì)，全國29個(gè)城市在2019年4月的地鐵客運(yùn)中，昆明、寧波、廈門、東莞、貴陽、烏魯木齊6個(gè)城市地鐵客運(yùn)強(qiáng)度分別為0.66、0.5、0.48、0.37、0.39、0.22萬人次/日公里。不符合每日每公里0.7萬人次的最低要求。2014年以后新開通地鐵的10個(gè)城市GDP數(shù)據(jù)及其客運(yùn)強(qiáng)度如圖1所示。

從圖1中可以看出，2014年后新開通地鐵的10個(gè)城市的客運(yùn)強(qiáng)度與GDP數(shù)據(jù)基本吻合。太原市2014年的GDP為3 382.18億元，介于烏魯木齊市和貴陽市之間，因此粗略估算太原地鐵在運(yùn)行初期的客運(yùn)強(qiáng)度不高。同時(shí)，根據(jù)2019年10月的車輛采購項(xiàng)目中標(biāo)公示文件，太原軌道交通2號(hào)線預(yù)計(jì)采購列車數(shù)量為144輛，并采用A型車6輛編組，4動(dòng)2拖，高強(qiáng)度、輕量化、大斷面的鼓形鋁合金車體總長(zhǎng)140 m，車寬3 m，最大載客量為2 520人，是目前市場(chǎng)上載客量最大的車型。因此，通過錯(cuò)峰時(shí)段城市中小件普通貨物的運(yùn)輸，將大大提升地鐵的運(yùn)行效益，提高資源的有效利用率。

3 基于層次分析法的評(píng)價(jià)指標(biāo)選擇及權(quán)重確定

綜合考慮城市地鐵的ULS實(shí)施影響因素眾多，通過現(xiàn)有文獻(xiàn)查找、相似項(xiàng)目類比（港口地下集裝箱運(yùn)輸系統(tǒng)、高鐵貨物運(yùn)輸組織系統(tǒng)等）和國外案例總結(jié)，羅列出所有可能相關(guān)的影響因素。結(jié)合城市地鐵ULS的特點(diǎn)，通過調(diào)查問卷，采用五點(diǎn)量表式，按照重要程度對(duì)所列舉的所有指標(biāo)賦值為“非常重要”“重要”“一般”“不重要”“非常不重要”5個(gè)等級(jí)，并進(jìn)行Delphi打分。經(jīng)整理，篩選出影響較大的6個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)（技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全、綜合交通效益、環(huán)境效益、運(yùn)營(yíng)管理）和18個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是對(duì)定性問題進(jìn)行定量分析的一種簡(jiǎn)便、靈活而又實(shí)用的決策方法，采用專家評(píng)分確定各層指標(biāo)的權(quán)重。根據(jù)AHP的基本原理，目標(biāo)層為基于太原地鐵的ULS評(píng)價(jià)體系，準(zhǔn)則層為6個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，指標(biāo)層為18個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)（如圖2所示）。

通過調(diào)查問卷的形式，采用1-9標(biāo)度法分別對(duì)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)和二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行兩兩對(duì)比，構(gòu)造判斷矩陣A，B1，B2，B3，B4，B5，B6。

A=? 1? ? 5? 1? ? 5? ? ? 4? ?31/5? ? 1? ?1/8? ?3? ? 1/3 3? 1? ? 8? 1? ? 5? ? ? 6? ?71/5 1/3 1/5? ?1? ? ? 1? ?21/4? ?3? ? ?1/6? ?1? ? ? 1? ?21/3 1/3? ?1/7 1/2 1/2 1B1=? 1? 1/5? 2? 5? ? 1? ?51/2 1/5 1

B2=? ?1? ? ? 2? ? 21/2 1? 1/21/2? 2? ? 1B3=? 1? ? 1/3? ? ?1? 3? ? 1? 31/2 1/3? ? ?1B4=1 1 1/31 1 1/33 3? ? ?1B5=? 1? ? 21/2 1B6=? 1? ? 1 2 1/3? 1? ? 1 1 1/21/2 1 1 1/2? 3? ?2 2? ?1

經(jīng)過一致性檢驗(yàn)和歸一化處理后得到各級(jí)指標(biāo)的權(quán)重，一級(jí)指標(biāo)權(quán)重集合B={0.307，0.077，0.409，0.065，0.094，0.047}，二級(jí)指標(biāo)權(quán)重集合C={0.179，0.709，0.112，0.493，0.196，0.311，0.249，0.594，0.157，0.2，0.2，0.6，0.667，0.333，0.21，0.195，0.164，0.431}。

4 基于模糊綜合評(píng)價(jià)法的可行性分析

模糊綜合評(píng)價(jià)法（Fuzzy Comprehensive Evaluation Method，F(xiàn)CE）是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評(píng)價(jià)方法。該方法借助模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論把定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)為定量評(píng)價(jià)，用模糊數(shù)學(xué)的思想對(duì)受到多個(gè)因素影響的系統(tǒng)做出總體的評(píng)價(jià)，結(jié)果清晰，系統(tǒng)性強(qiáng)。本文針對(duì)基于太原地鐵的ULS評(píng)價(jià)體系，采用模糊綜合評(píng)價(jià)法的思路，對(duì)該體系進(jìn)行評(píng)價(jià)，并定量地判斷其可行性。

4.1 建立評(píng)價(jià)因素集

對(duì)基于太原地鐵的ULS評(píng)價(jià)體系構(gòu)建n個(gè)評(píng)價(jià)因素組成有限的集合，即U={u1，u2，…，u6}。

4.2 建立評(píng)價(jià)等級(jí)

針對(duì)6個(gè)不同的評(píng)價(jià)因素，結(jié)合太原地鐵構(gòu)建城市地下物流系統(tǒng)的可行性，給出4個(gè)評(píng)價(jià)的等級(jí)V={v1，v2，v3，v4}={非?？尚?，一般可行，可行，不可行}。

4.3 評(píng)價(jià)矩陣確定

通過對(duì)不同的二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行專家可行性預(yù)測(cè)，構(gòu)造18個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)矩陣（見表1），并計(jì)算得出各一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的評(píng)價(jià)矩陣。二級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果是由二級(jí)權(quán)重矩陣點(diǎn)乘評(píng)價(jià)矩陣，并進(jìn)行歸一化處理所得。

4.4 模糊綜合評(píng)價(jià)

根據(jù)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算得出基于太原地鐵的城市地下物流系統(tǒng)的綜合評(píng)價(jià)向量R。

R=R×L=（0.307 0.077 0.409 0.065 0.094 0.047）0.164 0.424 0.424 0.0720.244 0.399 0.288 0.0690.338 0.334 0.222 0.106? ?0.26? ? ?0.38? ? ?0.28? ? ? ?0.080.233 0.367? ? ? ?0.4? ? 00.164 0.279 0.369 0.188=（0.254? 0.37? 0.291? 0.085）

最終評(píng)價(jià)結(jié)果為25.4%的概率為非常可行，37%的概率為一般可行，29.1%的概率為可行，僅有8.5%的概率為不可行。不可行的因素多集中在認(rèn)為現(xiàn)有地鐵站改造出專用的貨運(yùn)通道較為復(fù)雜;考慮客貨同車的情況下，可運(yùn)輸?shù)呢浧贩N類比較局限;基于地鐵運(yùn)輸貨物，會(huì)造成裝卸搬運(yùn)的次數(shù)增加，從而導(dǎo)致貨損率升高;多種運(yùn)輸方式的銜接會(huì)給運(yùn)營(yíng)管理造成一定的復(fù)雜性，協(xié)同性較難把控等。

5 結(jié)語

當(dāng)前，經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速發(fā)展，國內(nèi)大多數(shù)城市均面臨著城市交通擁堵、環(huán)境污染嚴(yán)重等一系列問題。緩解地面交通壓力的地下軌道鐵路能在很大程度上分擔(dān)城市客運(yùn)壓力，有效進(jìn)行客運(yùn)分流。城市地鐵是否能夠在貨運(yùn)方面也發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)成為學(xué)者們研究的重點(diǎn)。本文綜合分析太原市城市客運(yùn)現(xiàn)狀，考慮到太原地鐵現(xiàn)仍處于在修待運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，采用層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法從定性、定量的角度分析了太原地鐵客貨同運(yùn)的可行性。結(jié)合太原地鐵未來商業(yè)化經(jīng)營(yíng)的發(fā)展目標(biāo)，建議太原地鐵整合現(xiàn)有資源，在各運(yùn)行站點(diǎn)設(shè)計(jì)專用的貨運(yùn)通道，開展有效的貨物組織管理，實(shí)現(xiàn)客貨同運(yùn)或客貨錯(cuò)峰運(yùn)輸，提高地鐵運(yùn)營(yíng)經(jīng)濟(jì)效益，減緩地面交通壓力，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，達(dá)到多贏局面。

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