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摘要：地下物流作为一种全新的物流模式近年来越来越受到关注，在世界上许多发达国家已经对其展开了研究。开发城市地下物流系统能够在一定程度上缓解城市用地紧张的矛盾，并且能够改善城市交通、保护城市环境，促进城市可持续发展。本文对在北京城市中心区开发地下物流系统进行了需求分析和可行性研究，重点分析计算了建设该系统的经济可行性。
关键词：地下物流；北京；中心区；需求分析；可行性研究
1 引言
城市地下物流系统是指运用自动导向车(AGV)和两用卡车（DMT）等承载工具，通过大直径地下管道、隧道等运输通路，对固体货物实行输送的一种全新概念的运输和供应系统（图1、图2）。２０世纪９０年代以来，利用地下物流系统进行货物运输的研究受到了西方发达国家的高度重视，并作为未来可持续发展的高新技术领域。
图1 德国CargoCap地下物流系统概念图
图2 日本地下物流系统（DMT）概念图
在北京开发地下物流系统具有极大的意义。城市尤其是城市中心区的发展面临着用地紧张的矛盾，继续向高空发展或采用向郊区外延扩张等办法往往造成城市环境进一步恶化，建设城市地下物流系统将使这一矛盾得以缓和。城市地面交通拥挤严重影响现代化城市的运转，城市地面交通开拓已无多大潜力可以挖掘，车与路的矛盾几乎是困扰所有大城市交通发展的头等难题，地下物流系统的建立，可以有效地缓解城市交通拥挤的现状，提高运输效率。此外开发使用地下物流系统能够很大程度改善城市环境，其运输工具主要使用清洁高效的电能，避免了尾气污染，同时地下运输消除了噪声对市民生活和工作的影响。
2 北京开发地下物流系统的需求分析
2.1 缓解北京交通拥堵现象
有关机构曾预测，到2010年，北京将拥有机动车200万辆，实际上2003年2月便突破了这一数字。机动车数量迅速增加，并且随着人民生活水平提高和出行距离增长，市民追求更加舒适、灵活、方便的私人出行方式。另一方面，北京货运量迅速增长。1980年北京市汽车货运量达到1.06亿吨，到了2000年，北京货运总量约为3亿吨，其中汽车货运承担绝大部分，约占91.2%，约为2.74亿吨，其余货运量由铁路和其它运输方式承担。在2.74吨货运量中，其中市区与郊区的各占50%，即1.37亿吨，市区大、小货运汽车10万辆，包括郊区在内，全市货运汽车20万辆左右，目前约占全市机动车总量10%。但应当强调指出的是，货运汽车的运营里程所占的比重远远不止10%。
把大量的货物运输转向地下，可以极大地缓解交通拥挤问题，降低交通事故率，给私人小汽车的发展留下巨大的发展空间。荷兰相关研究表明，在荷兰全境建设地下物流系统可以分担其国内货物运输总量的30%，即每年2.45亿吨；在日本东京中心地区建设300公里的地下物流系统，同样可以承担目前该中心地区卡车运输量的30%。在北京规划建设地下物流系统，按上述比例估计，以2000年为例，北京货运总量约为3亿吨，其中公路承担约占91.2%，铁路约占8.5%，其它运输方式所占比例约为0.3%。若市区内部的货运量按货运总量的50%计算，其数量接近0.5亿吨，达到了减少货运卡车数量的目的，从而为缓解北京交通拥堵起到极大的促进作用。
2.2 改善环境
根据北京市环保监测中心公布的数据，1998年全市空气污染指数4级以上有23周，占全年的42.2％，其中达到严重污染的5级有2周。3级轻度污染为21周、其中二氧化硫超过世界卫生组织标准的5倍。北京的大气污染属于典型煤烟型污染和汽车尾气污染并重的复合型污染。2000年市区建成区噪声为53.9dB，比1995年下降3.2dB，低于国家标准。道路交通噪声7年来稳定在71dB并略有下降。但城区有22%的居民在65dB环境中，78%的居民生活在85dB环境中，噪声干扰严重威胁居民的生产与生活，城区和三环路主要居民区局部环境空间辐射强度已超过国际安全标准。
城市地下物流系统用于运送货物的运输工具是由电力这一清洁能源驱动的，不会产生废气，且其在地下运行还避免了噪音污染，环境问题得以彻底解决，提高了城市生活质量。在日本东京建设的300KM地下物流系统评估中，NOx和CO2分别减少了10%和18%，能源消耗减少18%，运输速度提高了24%。参照此标准，建设地下物流系统对北京改善环境、实现可持续发展无疑具有重要意义。
2.3促进北京电子商务的发展
电子商务是21世纪的主流商务模式，而在电子商务如火如荼的今天，货物送达依然是电子商务发展的瓶颈。在电子商务环境下，配送速度已经上升成为物流业最主要的竞争手段之一。物流系统要提高满足客户对产品可得性要求的能力，在仓库、配送中心等物流结点设施布局已经确定的情况下，运输将是起决定作用的。由于运输活动的复杂性，运输信息共享的基本要求就是：运输单据的格式标准化和传输电子化。由于基本的ＥＤＩ标准难以适应各种不同的运输服务要求，且容易被仿效，以至现在已经不能作为物流系统的竞争优势所在，所以在物流系统内必须发展专用的ＥＤＩ能力才能获取整合的战略优势。
专用的ＥＤＩ能力实际上是要在供应链的基础上发展“增值网”ＶＡＮ，相当于是在供应链企业内部使用的“标准密码”，通过管理交易、翻译通信标准和减少通信联接数目来使供应链运作增值，从而在物流联盟企业之间建立稳定的制式渠道关系。物流系统需要在相关通讯设施和信息处理系统方面进行先期的开发，如电子通关、条形码技术、在线货运信息系统、卫星跟踪系统等。因此，电子商务对物流运输带来的最大影响就是，如何提高运输速度，去添补客户在网络中产生的产品虚拟可得性与实际产品可得性之间的差距。
城市地下物流系统具有低成本、准时、可靠的特点，可以很好的解决制约北京电子商务发展的“物流瓶颈”。如在城市范围内合理规划建设一些货物中转站，并与地下物流系统相连。消费者在网上订购商品，生产商接到订单后按要求生产产品后，将产品运到城市物流园区，城市物流园区将货物集中装在自动导向车上，通过地下通道就可以配送到中转站，再由中转站直接送到消费者手中。
3 可行性研究
3.1 地质条件
从北京市工程地质分析可知，北京市区主要是洪冲积台地，主要为大小河流的洪冲积阶地，地面坡度多小于1%,主要为厚层粘性土，局部下层为卵砾石层，前第四纪基岩较深，一般均在50米以下。第四纪土层由西南向东北方向逐渐变厚，西北部多为砂砾土层，东部上部土层有较厚的粘土层。工程地质分区如图3所示。
从图1可以得知北京市区不同地域的工程地质条件，其工程的适宜性如下：
地基条件Ⅰ类区，是工程建设的良好地基，但往往受到地形或坡度的限制，大多不适宜一般的工程建设，而适宜于地下工程建设和矿产资源开发，在开发与建设中应注意地面塌陷等环境岩土工程问题。
地基条件Ⅱ类区是工程建设较好的地基，也是目前或将来工程建设的重要场地，是工程建设的适宜区。其中ⅡA地基岩性上部为粘性土，下部为砂卵石；ⅡB地基岩性主要为粘性土。在工程建设中，应注意如下问题：开挖边坡要采取轻度防护措施，避免边坡失稳问题；建筑物的基础最好选在砂卵石层；一般冲沟发育，在工程勘察中，要注意对冲沟的调查与评价。
地基条件Ⅲ类区，是工程地质条件相对较差的地域。其中Ⅲ1地形坡度较大，高差显著，局部土质不均；Ⅲ2、Ⅲ3地区的地下水位较高、地基条件较差；Ⅲ4主要为人工填土，土质不均。这些地区适宜于中小型工程建设，如果工程重大，则需要治理针对负荷来说相对低的承载力，做好地基处理工作。对高层建筑需做桩基或保证一定基础的埋深，选择基础持力层，最好是在砂砾石层。
综合上述，北京市地质条件与南京、上海等南方城市相比，工程地质条件良好，更适合地下物流系统的建设。
3.2 技术条件
城市地下物流系统成败的关键问题之一是施工问题。施工方法的选择应根据工程性质、规模、土岩层条件、环境条件、施工设备、工期要求等要素，经技术、经济比较后确定。应选用安全、适用，技术上可行，经济上合理的施工方法。
对埋置较浅的工程，在条件许可时，应优先采用造价低、工期短的明挖法施工；根据地质条件和周围环境情况，明挖法可用敞口开挖，钢板桩或工字钢侧壁支护；近年常采用“地下连续墙”，盖挖逆筑法施工，可避免打桩的噪声与振动，减少明挖法对地面的影响；
当埋深超过一定限度后，常采用暗挖法施工，暗挖最初多用传统的矿山法，20世纪中叶创造了新奥法，该法是尽量利用周围围岩的自承能力，用柔性支护控制围岩的变形及应力重分布，使其达到新的平衡后再进行永久支护，目前应用较广；对于松软含水地层可采用泥水加压或土压平衡式盾构施工；有时亦可采用顶管法施工，同时针对洪水、低的承载力和砂土液化等，需要采取中等或高级防护措施；修建水底隧道除采用盾构法外，还可采用沉埋法，此法主要工序在地面进行，避免了水下作业，优点显著，应用日益广泛；在坚硬的岩层中可以用掘进机施工。
3.3 经济分析
地下物流系统的效益分为直接受益于间接效益，间接效益可分为社会效益和环境效益，具体内容可以通过如下框图表示(图4)：
地下物流系统的费用主要包括维护费用，建设费用和运行费用三部分。由于目前各国地下物流系统的形式、标准各不相同，其造价也存着较大差异。通过对国外典型的地下物流系统的费用进行分析计算，得出：双向管线PCP系统建设费用为每公里2.482335百万美元，折合人民币约为0.21亿元；AGV系统建设费用为每公里11.67338百万美元，折合人民币0.91亿元，DMT系统建设费用为每公里465.751244亿日元，折合人民币37.3亿元。
结合北京的具体情况，考虑建设AGV系统，取每公里建设费用为1亿元人民币，略高于0.91亿元。假定北京从2010年始建设地下物流系统，建设长度为100公里，施工年限按4年考虑，并且采取每五年为一期的建设方案。建设后预测使用年限为40年，其间进行3次大规模的维护。根据预测，2010年北京货运量约为450000万吨•公里；根据相关数据，短途货物运价约为0.75元/吨•公里，将北京城市内部运输价格按0.8元/吨•公里计算，影子价格系数取为1.0。由于国内还没有地下物流系统经济评价办法的相关规定，参照1998年6月颁布的交通部《公路建设项目经济评价办法》，取社会折现率为10%。通过计算，得到现金流量图（图5）以及经济评价指标如下：
图5 现金流量图
财务净现值（NPV）=23.48亿元>0，财务效益费用比（B/C）=205.39/181.91=1.13>1。
利用“试算内插法”求内部收益率（IRR）的近似解，
当i=0.14时，NPV=1.36；
当i=0.15时，NPV=-1.99
所以
即使在财务费用增加10%的风险情况下，净现值（NPV）为5.29，内部收益为10.9%，高于10%的社会折现率。应当指出，上述结论是在考虑按2010年货运量、保守的货运价格等诸多因素的情况下计算取得的。此外，尚未考虑环境效益和社会效益等方面的间接收益，实际上，该系统能够取得更大的抗风险能力。
注：经济评价指标计算方法
式中 NPV-----财务净现值；
------第t年的现金流入量
------第t年的现金流出量
------第t年的净投资
------第t年除投资以外的现金流入量
n -------寿命年限
-------基准折现率
判别准则：若NPV≥0，项目在经济效果上可以接受；NPV<0，则项目在经济效果上不可接受。
判别准则：设基准折现率为 ,则有：若IRR≥ ,则项目在经济效果上可以接受；若IRR< ,则项目在经济效果上不可接受。
4 结论及前景展望
地下物流具有传统物流模式不可比拟的优势，有着极大的发展前景。开发建设地下物流系统面临着诸多的困难，尤其是大量的投资费用往往是制约其开发的主要因素。考虑到该系统所蕴含的社会效益和环境效益，由开发商在社会和政府部门的资助下进行建设的开发模式是可行的。从本文的分析能够得出，地下物流系统建成之后的抗风险能力是很强的。
北京作为我国的首都，在其迅速发展的城市建设中，交通拥堵、环境污染已经成为了制约性的难题，通过开发地下物流系统能够使得这一系列的难题得以解决，从而促进城市的可持续发展。
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