基于Logit模型的武汉地铁物流系统货物运输组织

陈佳怡

（中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北 武汉 430061）

1 引言

近年来，随着中国经济的快速增长，城市家庭车辆和社会车辆日益增多，给交通环境和安全造成了越来越大的压力。据高德“全国361城+高速公路”的2018年大数据统计，我国一线及省会大城市的交通健康指数均处于亚健康状态；高峰时段全国361个城市中有74%城市处于拥堵或缓行状态，交通拥堵已占据我国主要较大型城市40%以上的交通时间，其中数量庞大的货运物流车辆已成为造成拥堵的重要因素。为了缓解城市交通压力，利用城市轨道交通进行货物运输逐渐引起了社会各界的关注。截至2018年末，我国城轨交通系统累计建设里程5 766.6km。其中地铁建设里程为4 511.3km，占城轨系统线网总长的78.23%[1]。合理高效的利用地铁进行货物的运输，对于解决城市运输瓶颈、减少城市污染、提高运输效率具有重要作用[2]。

国外对于地铁物流的探索与实践为我们的研究提供了宝贵的经验。2007年阿姆斯特丹城市货运公司利用城市内的四条地铁线路进行货物运输,系统可24h作业，交货快，每天可免去2 500辆卡车运输需要，减少16%的废气排放[3]。20世纪90年代开始日本对于地铁物流进行了较为深入的理论研究和实践，有效的解决了城市内集配中心与长途货运中心之间运输的问题[4]。相比于国外，国内地铁物流的研究尚处于理论阶段，许多学者从如何充分利用既有线网、改善城市陆上交通、促进可持续发展等角度对我国城市地铁物流系统构建进行了探讨。为了有效推进地铁物流的实施，2017年11月交通运输部提出《关于全面深入推进绿色交通发展的意见》和2019年9月国家发布的《交通强国建设纲要》，为城市地下物流系统的建设提供了有力的政策支持。

2 地铁物流的开行模式综述

地铁物流是利用既有的地铁资源作为运输通路，通过对地铁资源的优化配置，实现对货物实时输送的一种运输形式[5]。地铁物流可利用轨道交通既有车辆或挂货车的方式，将地铁纳入地下货运网络的建设布局之中，地铁物流最大的优势是可以利用已有的地铁资源，从而减少建设投资。运输组织方面，地铁物流可以采用开行货运专列、客货列车混跑的模式以及客货同列（带货）运行模式。其中如果采用客货列车混跑的模式，则地铁车辆应设置少量专用的货运空间，在客运停站的同时，办理物流货运装卸作业，既不影响线路能力，也不存在客货混行的问题；该方式的问题是货运空间设置不宜过大，否则会造成列车定员下降，影响列车的输送能力，同时货物装卸量过大，会增加列车的停站时间。利用平峰时段开行货运专列的模式，其物流输送能力大，但采用站站停模式运行，客货列车混行，会对线路的通过能力产生较大影响。如果采用夜间利用天窗运行货运列车模式，虽然技术上可行，但是城市轨道交通夜间天窗时间是系统检修、养护的集中时段，运行货运列车，系统的维修养护具有一定影响，可供开行货运列车的时间有限。此外，针对几种不同的运行模式从装载量、作业时间、运输组织等方面进行了指标分析和计算，具体见表1。

综上，地铁物流在运行模式方面具备较大的可实施性和研究的必要性。

表1 地铁物流开行模式的指标分析

3 武汉市地铁物流运输组织研究

地铁站站点附近区域一般建筑密集，人员车辆流动量大[6]，因此研究与周边大型枢纽、物流节点相结合的综合地铁物流模式需要根据物流需求、运输能力以及对周边环境影响情况进行分析，从而对地铁站物流区与客流区进行合理规划，以便形成契合市场需求的物流模式。

3.1 地铁物流定位和服务货类分析

根据国内外案例及研究，地铁物流主要以服务城市生活、消费物资为主，货物时效性要求较高、附加值较大，服务于城市内部配送物流以及往返于远郊—城市中心、城市中心共同配送体系，主要承担的货运品类为冷链、城市仓配、快递邮件（含国际物流）等，具体见表2。

表2 各国地铁物流归类分析表

3.2 武汉市地铁物流需求量预测

武汉市的地铁物流需求预测是根据武汉市的人口，结合人均需求水平进行测算的。同时根据统计数据，2018年我国人均快递量36件/人/y，人均冷链物流需求量为0.129t/人/y，城市仓配物流人均需求量为1t/人/y（避免重复计算，去除了冷链、快递物流等）。结合各货类的增长趋势可以确定远期各货类人均物流需求量。结合人口分布数据可计算得到远期武汉城市物流的需求量，再运用Logit模型可以计算得到近、远期武汉地铁物流需求量。之后结合分担率计算得到近、远期武汉市地铁物流需求量。如图1所示。

图1 武汉市地铁物流需求量预测技术路线图

3.2.1 武汉人口和城市物流量预测。表3为2015-2035年武汉市人口现状和预测情况，根据增长率法对武汉市人口进行测算，2025年武汉市人口将达到1 215.8万人，2030年武汉市人口将达到1 306万人，2035年武汉市人口将达到1 406.3万人，具体见表3。

表3 2015-2035年武汉市人口现状和预测表

根据2018年人均物流量统计数据，结合增长趋势，确定近远期物流量，最终算得2025年、2030年、2035年武汉市物流量将达到2 120.5万t、2 982.6万t、4 103.4万t，具体见表4。

3.2.2 地铁物流分担率确定。运用Logit模型[7-9]对地铁物流分担率进行计算，确定地铁物流在城市配送中可承担的比例。

其中：

Pi为运输方式i的货运分担率；

Ui为运输方式i的广义费用；

U为各种运输方式广义费用均值；

n为可供选择的运输方式种类；

Vi为运输方式i的速度；

Gi为运输方式i的运价；

D为运输距离，研究中地铁物流运输适宜100km运输；

F为货物的运输时间附加值（由于货类一定，因此研究中各种运输方式的运输附加值均不变，F的取值参照论文中取15元/h）；

θi为运输方式i的权重。

城市内的货运通常末端运输仅有公路，运距在100km以内，如果引入地铁物流，末端运输将由公路、地铁共同承担。由上述公式对两种运输方式进行分担率计算得到，在末端运输体系中，公路、地铁货运分担率将分别为58%、42%。

3.2.3 近、远期武汉市地铁物流需求量预测。根据预测，2025年武汉市地铁物流承担总货运量达890.7万t，其中城市仓配、快递物流、冷链物流运量分别为720万t、43万t、127.7万t。2035年武汉市地铁物流承担总货运量达1 723.4万t，其中城市仓配、快递物流、冷链物流运量分别为1 352.6万t、93.2万t、277.6万t。具体见表5。

3.3 武汉市地铁物流运输组织模式研究

3.3.1 武汉市地铁物流布局和运输组织开行方案研究。目前武汉市外部已经形成“一空港三货场九园区若干配送中心”的格局（如图2所示）。其中，天河空港物流园在空港，临近2号线。阳逻物流中心临近新港线、21号线。朱家湾物流中心临近2号线。舵落口铁路物流基地临近1号线、6号线。大花岭铁路物流基地临近7号线。地铁站每500-1 000m会设置一个站点，建议干线通道运输可结合地铁站区域外的大型物流基地、货场进行布设，利用地铁天窗期/低峰期、直达的模式运送到武汉市三环内地铁周边的配送中心站点，配送中心需要配备货物的存储区、分拣安检区域和运输通道。末端配送建议采用客车捎带、站站停的模式，因此配送点为地铁线各个站点，各节点辐射半径约为500-1 000m。末端配送点需要配备货物暂存区域、智能快递柜（如需要完全不干扰客流，建议各站点均预留货物专门运输通道）。

截至2020年1月，武汉市已建成运营的线路有1、2、3、4、6、7、8、11、21号线，在建、规划的线路为5、9、12、16、19和新港线共15条地铁线。根据2019年地铁开行时刻表，平日各地铁首末班车的运营时间均为6：00、23：00，周末运营时间为6：30、23：00。根据初步测算，武汉市每条地铁每天低峰期开行的对数为167/144对。具体见表6。

表4 近、远期武汉城市物流的需求量表

表5 近、远期武汉地铁物流量的需求表

表6 武汉地铁开行时间分析表

结合上述分析，建议开行方案见表7。

表7 武汉地铁开行方案研究

图2 武汉货运枢纽布局图

此外，目前我国地铁在开行模式上尚不能进行共线及跨线运营，如果开行地铁货运列车后建议在线路物理相互连通的基础上，线路、车站、车辆、信号设备等硬件设备兼容的条件下，通过能力富裕区段内考虑采用共线及跨线运营组织，以充分利用区段通过能力，缓解线路终端换乘站的换乘压力，最大限度提高直达比例，减少换乘次数。

3.3.2 武汉市地铁物流供给能力研究。结合上述开行方案，经过测算武汉每条地铁线每年可承载的货运量为92万t（见表8），2030年预计武汉地铁将有12条线开通，可承载1 140万t货运需求。2035年若线路全部开通，可承载1 380万t货运需求，基本满足市场需求。后续如果货运需求增长较快，可考虑在低峰期增加整列开行货运班列的密度。

表8 地铁承载货运量表

经测算，如引入地铁物流，2030年武汉市地面货运物流车辆周转次数将减少228万辆次（见表9），将缓解武汉市38%的城市交通拥堵。

表9 2030年不同运营模式周转情况表

4 结束语

以上研究结果表明，武汉地铁基于现状的开行频次，如果在客运低峰期采用地铁客车整节运货模式、客运空置期采用整列货车模式以及天窗整列开行货运专列模式，基本可以满足武汉市居民和社会单位对城市货运物流服务的需求，不仅可以缓解38%的城市交通拥堵，有效解决武汉三环禁货等带来的交通压力，而且对于减少空气污染具有重要意义。

综上所述，充分利用城市地铁资源发展地铁物流，不仅可以有效解决由于经济发展带来的大城市交通拥堵、环境污染以及能源紧张等问题，而且还能够极大地提高物流效率，促进社会经济高质量可持续发展。