管道运输在物流中的运用

1.引言

自从上世纪70年代末，我国开始从国外引进现代物流管理理念，至今已经取得很大的进步。随着我国科技进步和经济的快速增长,物流业也得到了迅速发展。但是在服务能力和服务质量上还远不能满足现代物流业发展的需求，尤其是物流效率和节能环保等方面。虽然我国的运输、仓储、包装等行业已有长时间的发展,然而作为将几种功能有机结合的物流产业还尚处于形成的初级阶段。

目前我国物流行业基本上还是高投入大物流、低投入小物流模式，大部分国内企业都只重生产轻管理，重工艺轻物流［1］。这种传统的物流模式具有能耗大、效率低、对环境污染大等缺点。为了降低物流业对环佛山到金昌物流境的污染和减少资源消耗，提高物流效率，一种融合了环保观念的低投入、大物流的物流模式――绿色物流应运而生。绿色物流具有物流效率高、资源消耗

低、环境污染小等优点。随着我国经济的飞速发展，绿色物流将成为我国物流发展的趋势。

2.管道运输模型

随着科技的进步，企业生产环节的成本大幅下降，而物流环节的成本比重越来越大，并且在生产过程中制造加工时间仅约为总时间的10%，而物流环节几乎占总时间的90%，因此物流环节成为降低成本的关键［1］。运输作为物流业中最主要的环节之一，它将对物流业的发展产生巨大的影响。所以本文将管道运输引入现代物流系统，以此达到降低物流业的运输成本的目的，从而提高物流效率，降低企业成本。

通过运输环节来提高物流效率的唯一办法就是提高运输速度。但是实践经验表明，在地表稠密大气层中运行的高韶关到克拉玛依物流速交通工具,由于受到大气层空气阻力的因素，其最高经济速度一般不超过400km/h［2］。并且现阶段的公路和铁路运输受天气因素影响较大，2008年年初的雪灾对南方各省的运输产生了严重的影响，尤其是贯通我国南北的运输大动脉京珠线，由于受到大雪的影响，京珠高速公路处于完全瘫痪状态，供给物质无法及时运到受灾地区，从而对我国经济发展和人民生活造成严重的影响。为了减少恶劣气候和天气对物流运输的影响，我们尝试采用一种新型的运输方式――管道运输。

管道运输是一种新型的运输方式，它的基本工作原理是，在地下或地表（高空）建设大型双向管道，管道中铺设磁悬浮列轨道，让列车在管道中不受天气的影响而高速运转［3］。它与公路、轨道（铁路）、水路和航空运输并称为五大运输方式［4］。目前我国管道运输还是主要应用于液体和气体物质的运输，例如石油和天然气的运输。而将管道运输方式应用于固体物质运输这方面，全球还处于发展的初级阶段，目前只有瑞士的真空隧道高速列车采取这种运输方式。虽然我国管道运输起步较晚，但发展较快。我国学者在管道运输中作了大量研究，并得出了很多研究成果，对管道运输的发展和推广做出了巨大的贡献。尤其是西南交通大学张耀平教授［3,5,6］。

国内外一些学者在其研究中设计的管道运输系统一般都是由两根并排的管道组成，采取的是双向运行方式，在车站出口处设置副通道，供磁悬浮列车进出站时使用，如图1所示。这个模型的一个主要特点是在管道运输系统整个运行过程中，有一半行程是用来加速，另一半是减速过程［5］。

3.管道运输在物流中运用的可行性分析

3.1 我国已具备投资建设管道运输系统的基本条件。

管道运输系统主要是由大型管道、磁悬浮列轨道、磁悬浮列车（运输车辆）和电子控制系统等组成。随着科技的进步，我国已具备提供投资建设管道运输系统所需要所有设备的能力［5］。我国上海现建有磁悬浮列轨道，磁悬浮列装备可以由自己建设或者与发达国家合作提供，随着计算机在我国的普及和高速发展，控制和调配系统中运行车辆的计算机操作系统业已成熟。

3.2 管道运输的模型分析。

针对管道运输模型中一半行程加速，另一半减速的特点，本文作者在原模型的基础上提出了一种新模型，如图2所示。这个模型主要是由四个部分组成。第一部分为AB段，这是一个加速过程，在此段距离中，列车按照相同的加速度作匀加速运动；第二部分为BC段，这是匀速行驶阶段，在此过程中，列车匀速运行；第三部分为CD段，这过程是减速段，在这段行程中，列车以相同的加速度作匀减速运动。在CD段中，我们也可以根据CD的长度和CD与平行线的夹角，调整列车在C点的速度，使得列车在CD段不需要采取手动减速制动；第四部分为DE段，这部分是车站，在车站要设置副通道分流，到站列车进入副通道卸货，运输完成。过路车辆不进入副通道继续在主通道行驶，重复上面四个过程，直到到达本次货物运输的终点停车卸货。

图2中，当列车行驶在CD段时，对列车进行受力分析，如图3所示，列车在CD段共受到重力Mg、地面的支持力N和轨道对其的摩擦力f这三个力的作用，根据牛顿第二定律，我们可以计算出列车在CD段加速度为α=-g(sinα+μcosα)。其中μ为列车与轨道之间的摩擦系数。假设到达D点速度恰好为零时，已知CD段距离SCD、加速度α、VD=0，我们可以求出C的速度VC，用公式表示为VC=2g(sinα+μcosα)SCD。所以根据系统中CD的长度SCD，我们可以通过计算机系统调节列车的运行速度，使得列车在减速过程中不必采取手动刹车制动。同理我们也可以通过对AB段进行分析来确定列车速度。

在图1模型中，当列车行驶在减速的过程中，列车要采取刹车制动使得到站列车速度为0，但刹车制动过程中都会伴随着剧烈的噪音，对周围环境造成严重的噪音污染。与此同时，还要消耗很多能量并会缩短列车的使用寿命。而作者提出的模型（图2）是采取上坡自动减速的方式，新模型减少了手动刹车制动的过程，从而消除了噪音污染并且提高了列车的使用寿命，同时还减少了能源消耗，从而充分的利用能源。相较于原始模型，新模型（图2）对周边环境的负面影响大大减小，从而达到了现阶段绿色物流倡导的节能环保目的。

3.3 管道运输系统的特点。

就应用价值而言，管道运输系统与其他几种主要运输方式相比，具有很多优点：

3.3.1 节约土地资源。现阶段，由于我国人口不断上升，人均耕地面积急剧下降，土地资源越来越稀缺，这一点限制了高速公路和铁路的继续扩张建设。管道运输系统是采用地铁模式，在地下或地上（高空）建设大型双向管道。这是运输方式在空间上的伸展，节约更多的土地资源。

3.3.2 投资少。运营费和建设费、维护费都相当便宜。据国内外专家计算铺设管道及相应设施的投资相比铁路低50%~70%，一条管道磁浮交通线路造价为一条四车道的州际公路的一半，日常维护费用不到公路的20%［5］。

3.3.3 安全便捷，受外界环境影响小。因为系统是在完全封闭的环境中运行，不会因不良天气和恶劣气候而终止运行。整个管道运输系统受计算机操作系统控制，排除了车辆在管道中相撞的可能性。而且管道运输系统是采用连续运行的方式，可以在任何时候装载、搭乘，没有固定的时刻表，没有延迟与停止，不受时间的影响。

3.3.4 高效、节能环保。管道运输系统使用可再生能源，对周围环境造成的污染小，其对环境造成的损害相对于公路运输减少了95%，另外该系统对环境的温室效应不到飞机和小汽车的2%，对湿地、沼泽地的影响也较小，不会破坏自然水体和蓄水层［6］。在通过比较管道运输系统每个单元的耗油量和公路运输中同等距离的耗油量，可知管道运输系统相较于其他几种运输方式具有明显的节能效果［7］。

3.3.5 便于控制。这是管道运输最重要的一个优点。管道运输系统是由计算机操作系统控制，通过计算机控制系统我们可以及时了解被运输货物的基本情况，很好的解决了传统物流中双方都对在途货物不了解的缺点。另外，通过上述图2、图3的分析，我们还可以控制管道中运行列车的速度，从而避免管道内列车碰撞。这是其他运输方式无法比拟的优点。

管道运输是一种新型的运输方式，它本身所具有的优点使得它成为现代运输方式发展和改革的方向，随着科技的进步和社会发展的需求，管道运输将在21世纪将掀起一股交通运输改革的风暴。

3.4 管道运输系统的外部影响条件。

管道运输能否在现实中快速发展，从而发展为一种更有效的物流运输方式，除了其自身具有的一些特征外，还受周围环境的影响。影响管道运输发展的外部因素主要有以下几点：

3.4.1 社会的认同。管道运输具有前面所说的优点，但是到目前为止还处于起步阶段，这主要就是由于这种运输方式的理念还不为社会所接受。历史上每一次交通运输方式的改进都是经过漫长的时间才被大众接受，并每次都对世界格局产生剧烈的影响。

由于人类对新鲜事物的接受是一个逐步和漫长的过程，要想让这种新型的运输方式快速的发展，从而改变现今的物流运输格局，我们可以利用政府等权威部门对管道运输系统进行大肆宣传和投资。研究部门提供建造技术，政府提高物力和财力修建一条管道试运行。为了提高用户对管道运输系统的使用率，政深圳到长春物流府可以采取一些优惠政策。

3.4.2 对周围环境的影响。随着全球环境的日益恶化，环境保护成为社会的重要目标。为了拯救人类赖以生存的地球，确保人类的生活质量和经济的可持续发展，资源合理利用、减少废弃物排放成为考察项目的重要指标。

管道运输系统是建设在地下或地上（高空），它是运输方式空间上的发展和延伸，节约了大量的耕地资源。管道运输采用的是可再生能源，对周围环境造成的负面影响小。

相对于其他四种运输方式，管道运输系统对周围环境的负面影响要小的多，这样符合当前节能环保的历史要求。

3.4.3 同行业的竞争。行业竞争是决定其能否在行业中发展的关键。管道运输与其他四种运输方式相比，具有投资成本低、安全性高、不受恶劣天气影响、节能环保、便于控制等优点，它的上述优点决定了它在同行业竞争中处于绝对领先优势地位。相信在不久的将来，管道运输将超过其他四种运输方式，成为引领物流运输行业发展的新型运输方式。

通过上述分析，管道运输系统已完全可以在现代物流运输系统中运用。目前，我国已具备投资建设管道运输系统的基本条件。管道运输引入现代物流运输系统将会拉开新一轮物流运输业的革命。

4.结论

本文作者将管道运输引入现代物流运输系统中，通过对管道运输在物流运输系统中的应用进

行可行性分析，相对于现行物流运输系统来说，管道运输在物流效率和节能环保等方面具有很大的优势。通过分析研究，我们发现管道运输更加符合现阶段我国物流业的发展要求。我们认为，管道运输是现代物流运输业发展的必然选择。