CN110223014A - 一种基于地下轨道货运的多式联运物流系统 - Google Patents
一种基于地下轨道货运的多式联运物流系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提出一种基于地下轨道货运的多式联运物流系统,包括地铁多式联运衔接站、地铁物流节点、货运站台、按照区域划分的各个区域配送中心、客货同运式地铁列车和地铁物流调度系统,地铁多式联运衔接站通过货梯升降机与地铁物流节点对接,货运站台通过货梯与地铁物流节点对接,区域配送中心通过收发货车与地铁多式联运对接站衔接,客货同运式地铁列车为在首尾两端增设两节货运车厢的客运地铁列车,地铁物流调度系统根据货物优先级和车货匹配度,制定出物流箱运载方案。本发明通过改造现有城市地下交通系统,将地铁物流融合进多式联运之中,针对城市物流运输,提出了一种新的多式联运运输方式,能有效改善物流运营环节,缓解交通拥堵,减少环境污染,提高货物运输效率。
Description
技术领域
本发明属于物流运输的技术领域,尤其涉及一种基于地下轨道货运的多式联运物流系统。
背景技术
随着城市物流交通规模迅速扩大,面临不断増长的货运需求压力,现有的城市道路基础 设施难以应对,道路拥挤和交通堵塞等使得物流末端配送延误、风险增加、配送效率低下、 配送成本提高,并进一步影响到物流服务水平,为了解决这些问题,大多数城市采取了扩建 城市道路,疏导客货流量,限制市内物流的措施,虽然有一定效果,但是很容易陷入扩建— —增长——恶化——扩建的循环中,实践证明,一味增加路网容量和物流限制并不能从根本 上有效解决不断增长的城市物流交通发展问题。
地下物流货运系统作为未来可持续发展的、具有核心竞争力的高新技术之一,近年来受 到欧洲、美国等发达国家的高度重视,目前,国内外学者都在积极探索该领域并已有一定应 用,如德国的地下管道运输系统(CargoCap)、美国的水力囊体管道运输系统(HCP)、瑞士的 CST地下物流系统等等。从目前中国大城市面临的实际拥堵问题来看,已具备发展城市地下 物流系统的初步条件。但是上述地下物流系统都存在建设工程量巨大,周期长,前期投入成 本高,不能与现有地下轨道网络兼容等问题,难以实现。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题,提供一种基于地下轨道货运的多 式联运物流系统,针对物流园区处需要运输到市内各配送中心的物流配送活动以及市内各配 送中心需要聚集到物流园区再发送到市外的物流活动,将地铁货运加入到现有的多式联运运 输体系中。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种基于地下轨道货运的多式联运物流 系统,其特征在于,包括位于地面上的地铁多式联运衔接站、位于地下一层的地铁物流节点、 位于地下二层的货运站台、按照区域划分的各个区域配送中心、客货同运式地铁列车和地铁 物流调度系统,所述地铁多式联运衔接站通过货梯升降机与所述地铁物流节点对接,所述货 运站台通过货梯与地铁物流节点对接,所述区域配送中心通过收发货车与地铁多式联运对接 站衔接,所述客货同运式地铁列车为在首尾两端增设两节货运车厢的客运地铁列车,所述地 铁物流调度系统通过地铁综合控制系统进行物流调度,地铁多式联运衔接站设于地铁站的各 个进出口旁,地铁物流节点设于地下一层的客运站厅两旁,货运站台设于地下二层的客运站 台两旁。
按上述方案,所述地铁物流调度系统包含信息集成系统、智能调度算法计算中心、以及 自动化机械控制系统、应急报警系统,通过地铁综合控制体系对货物数量、车辆顺序、装卸 行为进行约束,根据货物优先级和车货匹配度,制定出各物流箱对应的运载编号。
按上述方案,所述货运车厢内划分多个物流格,每个物流格对应一个智能物流箱,所述 智能物流箱内安设有源RFID标签。
按上述方案,所述货运站台设有RFID阅读器,感应RFID标签的信号,所述RFID阅读器 与所述地铁物流调度系统相联,传输智能物流箱内货物的转运信息。
按上述方案,所述智能物流箱内通过隔板划分多个尺寸不同的隔层,与不同规格的物流 包裹相配置。
按上述方案,所述智能物流箱通过AGV小车在货梯及货运车厢之间运载。
按上述方案,所述地铁物流节点包括分拣中心和收货中心。
本发明的有益效果是:提供一种基于地下轨道货运的多式联运物流系统,优化了传统物 流运输环节,用地铁实现货物运输,仅进行一次分拣活动,将运输流程简化为物流园区—— 地铁物流节点——区域配送中心——客户的直达式多式联运网络,提高了物流分拣效率同时 提高了地下轨道交通空间利用率;以智能物流箱作为小型运输单元,货物打包后直接由集散 地连接区域配送中心,减少了城市内货车和物流中心的数量,降低了物流成本;采用客货同 运的地下物流系统可实现在白天客运的同时运输货物,不受市内陆运的载货区域与时间限制, 并可与航空、铁路、公路等高效连接组成物流多式联运网络;地铁作为一种绿色公共交通方 式,采用节能环保动力系统,运输过程基本没有任何有害气体排放,本地下物流系统使用地 铁为货运载体可显著减少运输过程中的燃料消耗和有害气体排放,符合绿色配送的理念,有 助于城市构建绿色环保的交通体系;长远来看,未来智慧城市建设时期,本多式联运系统在 在统筹城市交通与城市土地使用、引导城市合理的空间布局方面可起到一定作用。
附图说明
图1为本发明一个实施例的地铁站地下二层的分布图。
图2为本发明一个实施例的货运站台的具体配置示意图。
图3为本发明一个实施例的地铁站建筑分布结构示意图。
图4为本发明一个实施例的地铁多式联运衔接站的位置分布图。
图5为本发明一个实施例的地铁多式联运衔接站到相应区域配送中心的多式联运过程示 意图。
其中:1-地铁多式联运衔接站,2-地铁物流节点,3-货运站台,4-区域配送中心,5-货 运车厢,6-货梯升降机,7-货梯,8-收发货车,9-智能物流箱,10-有源RFID标签,11-RFID阅读器,12-AGV小车。
具体实施方式
为更好地理解本发明,下面结合附图和实施例对本发明进一步的描述。
如图1-图5所示,一种基于地下轨道货运的多式联运物流系统,包括位于地面上的地铁 多式联运衔接站1、位于地下一层的地铁物流节点2、位于地下二层的货运站台3、按照区域 划分的各个区域配送中心4、客货同运式地铁列车和地铁物流调度系统,地铁多式联运衔接 站通过货梯升降机6与地铁物流节点对接,货运站台通过货梯7与地铁物流节点对接,区域 配送中心通过收发货车8与地铁多式联运对接站衔接,可将对应区域配送中心的收发货车整 体运至位于地下一层的地铁物流节点内,从而实现货物的快速装卸,利用区域配送中心的高 覆盖度提高物流运输的时效性降低物流运输成本,客货同运式地铁列车为在首尾两端增设两 节货运车厢5的客运地铁列车,地铁物流调度系统通过地铁综合控制系统进行物流调度,地 铁多式联运衔接站设于地铁站的各个进出口旁,地铁物流节点设于地下一层的客运站厅两旁, 货运站台设于地下二层的客运站台两旁。
地铁物流调度系统包含信息集成系统、智能调度算法计算中心、以及自动化机械控制系 统、应急报警系统,通过地铁综合控制体系对货物数量、车辆顺序、装卸行为进行约束,根 据货物优先级和车货匹配度,制定出各物流箱对应的运载编号。
货运车厢内划分多个物流格,每个物流格对应一个智能物流箱,所述智能物流箱内安设 有源RFID标签10。货运站台设有RFID阅读器11,感应RFID标签的信号,RFID阅读器与 所述地铁物流调度系统相联,传输智能物流箱9内货物的转运信息。
智能物流箱内通过隔板划分多个尺寸不同的隔层,与不同规格的物流包裹相配置。智能 物流箱通过AGV小车12在货梯及货运车厢之间运载。
信息集成系统:在原有列车监督系统中设置ATLS信息反馈系统。在每个地铁站点处安 装若干个阅读器,并且将它们通过通信线路与地铁监控中心的计算机进行数据交换,同时在 每个智能物流箱内安置RFID电子标签,当地铁到站时,阅读器即会感应到信号,并上传到监 控中心处,读写出物流箱内部物件的种类、数量、规划路径,箱体转运等具体信息,从而进 行信息监控和数据存档;自动化机械控制系统:通过地铁物流调度系统的中控系统计算得出 的调度决策,通过以太网接口从通信出口发往载货车厢左侧或者右侧的站点控制器,控制器 接收到开启车厢信息的同时AGV小车启动,开始装卸货物;应急报警系统:可同地铁运营共 用报警系统,提前检测评估运营状况,当设备出现报警信息,则主控系统发出指令到控制器 控制机器停止运转以进行检修,并反馈给地铁物流调度系统,调整故障处的优先级,进而不 影响整体运营。
智能调度算法计算中心的优先级算法包括如下内容:
(1):系统功能
(2):系统流程
(3):参数定义
(4):决策变量
(5):目标函数
(6):约束条件
(1)具体包括:地铁物流调度系统综合考虑货物的时效性、数量累计效应,在空间利 用率达到最大的情况下对货物数量、车辆顺序、装卸行为进行约束,根据货物优先级和车货 匹配度,制定出每个货物对应的运载列车编号,即完成了一次运输方案。
(2)具体包括:单次列车最大可载物流箱16个,智能物流箱体积、装载能力已考虑自 身承重和地铁运力要求。以单个货物等待时间和该货物对应站点货物总量、客户特殊需求性 为评价参数建立优先级,优先级高的货物先运输。以空间利用率为目标函数,对货物数量、 车辆优先级、装卸行为进行约束,采用单目标粒子群优化算法进行优化求解,输出具体运输 方案,达到信息实时采集,实时规划,在装车时执行调度的效果,减小货物的累计效应,增 强时效性。
(3)具体包括:
a、b:单向地铁编号(a=1,2...,N,a≤A;b=1,2...,N,b≤B);
z:表示抉择周期内一个配送中心与地铁物流中心之间流通的同类型货物编号(z=1,2...,N,z≤Z);
i:列车线路编号(i=1,2...,N,i≤I);
j:站点编号(j=1,2...,N);
f:地铁的货位编号(f=1,2...,F,F=16);
Qi:i号线沿线站点数目(Qi=1,2...,N);
Ti:i号线的平均发车时间;
T:经由传送机构将货物搬运到库存区的时间;
从物流中心发出由i号线的编号为a的地铁运至第j站的一类货物;
从物流中心发出由i号线的编号为b的地铁运至第j站的一类货物;
从第j站发出经由i号线的编号为a的地铁运至物流中心的一类货物;
从第j站发出经由i号线的编号为a的地铁运至物流中心的一类货物;
优先级函数:h(r)=Tr(z)+kSr,j
其中,h(r)表示r类货物中编号为z的货物的优先级,h(r)值大者优先级
高,Tr(z)表示编号为z的r类货物的已等待时间,Sr,j为该货物对应站点的货物总量,k为比化 系数,优先级函数为实时性函数,实时信息统计,实时计算更新,可通过RFID系统实现,并 且当系统检测到货物有特殊的客户需求性时可直接将优先级定义到最高,以满足特殊客户的 特殊需求。
(4)具体包括:(以单向干线为例,另一向干线相似)
或1,1表示第z个物流箱由i号线编号为a的地铁从地铁中心配送到j站点, 否则为0;
或1,1表示第z个物流箱由i号线编号为a的地铁从j站点汇集到地铁中心, 否则为0;
或1,第i号线上编号为a的地铁在第j-1和第j站之间检测时,第f个货位有货 为1,无货为0;
或1,第i号线上编号为a的地铁第f个货位有货为1,无货为0;
(5)具体包括:
目标函数:
上式表示空间利用率的最大化,两个物流中心的地铁是双向发行的,为简化模型,分开 计算,列车编号每经过物流中心一次便累计更新一次, 分别代表双线上的货运厢空间利用率。
(6)具体包括:
货物数量约束
上式表示每辆列车的运载上限为F个物流箱;
式(1)确保了一个货物本体只能由一个列车运输,(A,B是列车的数目)
式(2)(3)确保了车辆运行时检测各物流格到达j站的物流箱数量,确保单个车体配 送到j站的物流箱个数在0-F之间,即一列车可以从物流中心或者小站运输同类型的多个货 物;
车辆优先级约束
表示干线上较前列车所载货物的优先级至少都比较后列车所载货物的优先级高。
装卸行为约束
表示在i号线上双向行驶的每条线(总线数是2)上,到达j站货缷出后可以装货或者 不装货;并且有需要卸货到站必须卸货;
附加装卸时间约束2·T<dTi·ξ,表示同一货位卸货和装货同时进行时,所需总时间 必须小于两车间隔时间,d为间隔列车数,ξ为时间修正系数,Ti·ξ表示实际相邻两车间隔时 间。
地铁物流节点包括分拣中心和收货中心。收货中心在地铁站点一层接受客户散件并整合 进智能物流箱发送,而对于固定大量的企业物流可直接将装载好的智能物流箱通过地铁多式 联运衔接站运载至地铁物流节点进而直接进入地下物流系统。
本物流系统的整个工作流程为:客运站台与货运站台之间的地下轨道上运行客货同运式 地铁列车,当货运车厢上的货物卸下之后通过AGV小车及货梯进入地下一层的地铁物流节点, 地铁物流节点的货物经过货物分拣中心按照对应区域配送中心不同进行分拣分类并等待配送 中心前来取货,配送中心相应货车通过地铁多式联运衔接站的货梯升降机进入物流节点之后 通过货物流通平台将货物装载到货车内,随后货车返回区域配送中心进行最后一级配送。
以上的仅为本发明的较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依 本发明申请专利范围所做的等效变化,仍属本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于地下轨道货运的多式联运物流系统,其特征在于,包括位于地面上的地铁多式联运衔接站、位于地下一层的地铁物流节点、位于地下二层的货运站台、按照区域划分的各个区域配送中心、客货同运式地铁列车和地铁物流调度系统,所述地铁多式联运衔接站通过货梯升降机与所述地铁物流节点对接,所述货运站台通过货梯与地铁物流节点对接,所述区域配送中心通过收发货车与地铁多式联运对接站衔接,所述客货同运式地铁列车为在首尾两端增设两节货运车厢的客运地铁列车,所述地铁物流调度系统通过地铁综合控制系统进行物流调度,地铁多式联运衔接站设于地铁站的各个进出口旁,地铁物流节点设于地下一层的客运站厅两旁,货运站台设于地下二层的客运站台两旁。
2.根据权利要求1所述的一种基于地下轨道货运的多式联运物流系统,其特征在于,所述地铁物流调度系统包含信息集成系统、智能调度算法计算中心、以及自动化机械控制系统、应急报警系统,通过地铁综合控制体系对货物数量、车辆顺序、装卸行为进行约束,根据货物优先级和车货匹配度,制定出各物流箱对应的运载编号。
3.根据权利要求2所述的一种基于地下轨道货运的多式联运物流系统,其特征在于,所述货运车厢内划分多个物流格,每个物流格对应一个智能物流箱,所述智能物流箱内安设有源RFID标签。
4.根据权利要求3所述的一种基于地下轨道货运的多式联运物流系统,其特征在于,所述货运站台设有RFID阅读器,感应RFID标签的信号,所述RFID阅读器与所述地铁物流调度系统相联,传输智能物流箱内货物的转运信息。
5.根据权利要求3所述的一种基于地下轨道货运的多式联运物流系统,其特征在于,所述智能物流箱内通过隔板划分多个尺寸不同的隔层,与不同规格的物流包裹相配置。
6.根据权利要求3所述的一种基于地下轨道货运的多式联运物流系统,其特征在于,所述智能物流箱通过AGV小车在货梯及货运车厢之间运载。
7.根据权利要求2所述的一种基于地下轨道货运的多式联运物流系统,其特征在于,所述地铁物流节点包括分拣中心和收货中心。
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