案例背景
集装箱港口依城而建、集疏运系统与城市交通系统高度重叠是大多数港口城市的共同特征，如上海港、天津港、洛杉矶长滩港等。随着大型集装箱港口吞吐量的不断增加，以陆运为主的集疏运系统大量占用有限的城市道路资源，严重增加了城市道路交通负担。传统集卡运输不仅极大地影响了城市道路的服务水平和通行能力，其噪声、排放污染也加剧了港口城市生活环境日益恶化。在此情况下，有必要探索发展更加高效、绿色、节能的港口集疏运模式，提高港口从根本上解决城市货运带来的负面问题。
随着经济和技术的飞速发展，美国、荷兰、日本、德国和我国的相关政府部门或学术机构，都针对港口、机场等交通枢纽提出了建设地下物流系统的可行性研究。地下物流系统是绿色、节能的运输方式之一，它是利用深层地下空间（地下40-50米），通过隧道或大直径的管道联结各主要地下货物转运站，并连接到货物终端处置场所，采用自动化控制方式，实现全天候、大运量、稳定、高效、节能、环保的货物运输。发展城市地下物流系统，尤其对于港口城市，建设地下集装箱专用运输系统，形成港城协调的集疏运新模式，对减少卡车货运尾气排放，缓解城市交通拥堵，改善城市环境等具有重要意义。
地下集装箱物流系统具有以下的优势：
1.减轻快速增长的运输所产生的压力，实现运输多样化。
2.提高货物的运行速度和运行效率，提高物流服务质量。
3.减少城市交通所占城市用地面积，提高城市发展潜力。
4.减轻对石油能源的依赖，提高清洁能源的使用量。
5.缓解城市交通压力，减少资源浪费。
6.改善城市生态环境与城市景观，提高居民生活舒适度。
7.促进电子商务的发展，缩减交易时间和交易成本。
上海海事大学在分析港城集疏运问题的基础上，提出了基于地下集装箱物流系统的“点—线”港口集疏运新模式和多层框架的城市地下集装箱物流系统，并设计了深层与浅层地下集装箱物流系统的装卸工艺流程及装卸终端布局。在此基础上分析了地下集装箱物流系统的运输组织及优化，并将地下物流集装箱系统的装卸工艺流程和运输组织在仿真系统里实现模拟运营，验证了设计方案和运输组织方案的有效性。该系统通过地下通道将港口、铁路终端、物流园区等城市内各个物流节点相互连接，实现集装箱的多式联运并提高各个区域堆场利用率从而提高城市物流整体作业效率。
案例特点
1.提出集装箱港口集疏运新模式：基于地下集装箱物流的“点—线”集疏运新模式
该模式通过“港口作业区的外延”，降低港口集疏运交通带来的拥堵、环境等不利影响，实现高效率、规模化运输。
2.提出多层框架的城市地下物流系统：深浅层地下集装箱物流系统和城市地下物流配送系统
深层地下集装箱物流系统承担海港与城郊外物流园区之间的集装箱运输，浅层地下集装箱物流系统承担海港与海港、海港与铁路场站之间的集装箱运输，城区地下物流配送系统承担郊外物流园区与各城区配送中心之间的货物运输。
3.设计地下集装箱物流系统的运输组织方案：装卸工艺流程及装卸终端布局
设计了地下集装箱物流系统的港口、物流园区、铁路终端、地下通道、竖井口等的终端布局以及装卸工艺流程分析。
4.地下集装箱物流系统运输组织优化
研究了地下集装箱物流系统中的场桥作业分配研究、AGV调度、城市地下集装箱物流运输计划的两阶段模型、碳交易下地下集装箱物流系统运输网络分析以及地下物流系统对集装箱运输网络的影响分析。
5.建立了地下集装箱物流系统仿真系统
建立地下集装箱物流系统仿真系统，以验证地下集装箱物流港口集疏运的合理性，优化集疏运的组织方式，评价了新型方案的计划和调度。
破题思路
本方案主要从理论研究、工艺设计、规划调度、仿真验证四个方面开展地下集装箱物流系统运输组织仿真优化关键技术研究。在分析港城集疏运问题的基础上，提出了基于地下集装箱物流系统的“点—线”港口集疏运新模式，并给出地下集装箱物流系统通道与枢纽的规划布局方案。在此基础上，提出了多层框架的城市地下集装箱物流系统，并将该系统在仿真系统里实现模拟运营，验证了设计方案和运输组织方案的有效性。该系统通过地下通道将港口、铁路终端、物流园区等城市内各个物流节点相互连接，实现集装箱的多式联运并提高各个区域堆场利用率从而提高城市物流整体作业效率。总体技术方案如下图所示：
1.地下集装箱物流系统的“点—线”港口集疏运新模式
为解决港城矛盾，本方案提出了“点—线”模式的新型集疏模式。“点—线”模式的新型集疏模式——港城地下物流，支撑设施由枢纽点（物流枢纽）、专用通道及港区组成，枢纽点与港区之间通过大容量、高效率的专用货运通道连接。图1反映出“点—线”集疏运的内涵，即将原先分散进入港口的货物，首先集中在外围物流枢纽，再通过专用货运通道集约化转运到港口，实现高效率、规模化运输。
2.地下集装箱物流系统终端布局及装卸工艺流程设计
根据“点—线”港口集疏运新模式，提出了多层框架的城市地下物流系统：海港到城郊外物流园区的深层地下集装箱物流系统、海港到铁路场站的浅层地下集装箱物流系统、郊外物流园区到各城区配送中心的城区地下物流配送系统。
城市地下物流系统的多层框架结构
其中，深层地下集装箱物流系统主要连接海港群与城郊外的物流园区，浅层地下集装箱物流系统主要连接港口与港口、港口与铁路场站。城区地下物流配送系统分为地下干线配送和地下支线配送，主要连接城郊外物流中心和城区内配送中心。
3.地下集装箱物流系统仿真系统开发
在对港口集疏运与港口地下物流集疏运系统进行充分调研的情况下，应用Plant Simulation软件对其进行仿真建模。
地下物流仿真建模总体布局图
港口模块建模
下图为港口A平面简图，港口A将港口A或港口B需要进口的货物运输到物流园区或者铁路终端，将物流园区需要出口的货物运输到港口A或港口B，港口A连通铁路终端、物流园区以及港口B。
港口A布局简图
港口A有约2978个工作台对象和85个运动对象构建。道路、岸桥和场桥的轨道、箱区内的箱位、等待区等由工作台对象构建。AGV，场桥等均由运动对象构成。
铁路模块建模
下图为铁路终端的平面简图，铁路终端设置两条铁轨，分别装载单层集装箱与双层集装箱。铁路终端设有堆场（堆场长度按50个40尺集装箱长度计算，共四个场桥负责50个箱位）、2条集卡车道、两条铁轨、四条AGV车道（内侧两条装卸车道，外侧两条运输车道），铁路终端火车设置50节车厢配置4台场桥进行装卸作业。
铁路终端的平面简图
物流园区模块建模
下图为物流园区模块的平面简图，物流园区主要是由一个堆场和一个三联排组成，作用是链接内陆和港口，与城市驿站连接，分拣货物。
物流园区模块布局简图
地下通道建模
一是深层地下通道设计建模。下图为深层地下通道的平面简图，深层地下通道包括2个1km的斜坡，在斜坡上设置缓冲区，1个8km的地下通道深层通道。
深层地下通道布局简图
二是浅层地下通道设计建模。下图为浅层地下通道的平面简图，浅层通道布局在两个港口之间并连接铁路终端，地下通道的连接点为地下环岛。浅层地下通道主要解决环岛到铁路闸口的编组环节问题。本次仿真采取在环岛出口设置传感器来进行编组活动以及在浅层出口同样设置传感器来减速后面的车辆来进行解组活动的方法。
浅层地下通道布局简图
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