-
世界管道物流运输的发展趋势
摘
要
:
在目前
的信息化时代，传统的交通运输方式已经阻碍了社会的发展，城
市的交通拥堵、环境污染
以及电子商务
(e-business)
的物流瓶颈等也都是困
扰
大城市的首要问题。为此，许多国家正在研究管道物流系统，特别是城市地下
管道物流运输系统，更是一个十分新颖的研究领域。本文介绍了国外管道物流
的发展历史及研究现状，分析了地下管道物流研究要解决的关键问题主要集中
在工程
规划建设和相关技术、自动化传输和监控技术和成本效益分析三个方面。
本世纪大力发展
和全面推动城市地下管道物流系统建设的技术条件已基本成熟，
地下管道物流将是一个具
有划时代意义的研究与发展领域。
关键词
:
地下管道
;
物流运输
;
发展现状
;
关键技术
1
概述
在城市
,
配
送物流是保证城市正常运转的重要组成部分
,
配送内容包括机关
单位物
资供应、市民消费品配送、对商场店铺的货物配送以及各类商务办公物品的流
转等。配送方式主要是通过各类车辆。但是，在目前的信息化时代，这些传统
的交通运输方式在工业发达的地区和一些大城市早已超过了其所能承受的最大
极
限，从而也给仍然依赖于传统的交通运输方式的城市物流配送体系带来很大
影响。
据
ADAC(
全德汽车俱乐部
)
的资料，由交通问题
导致目前德国每年的经济损失
约为
1000
亿欧元。在中国，城市的交通拥堵、环境污染以及电子商务
(e-busin
ess)
的物流瓶颈等也都是困扰大城市的首要问题。以地面车辆为主
要方式的城
市配送物流是造成城市交通拥挤和大气污染的主要根源。而且在网上购物和电
子商务日益普及的今天
,
原始的上门配
送方式无论从速度上还是形式上
,
都显得有
些不合时宜。
发展城市地下
物流以及管道物流是一个新的思路
,
把管道物流从今天只能配送
液
体、气体等物质向配送固体物质
(
包
括日用品的运输供应和城市垃圾的外运等
)
延伸
,
把地面上以车辆配送为主要形式的物流转向地下和管道中
,
是一个具有划时
代意义的研究与发展领域。通过实施地下
管道物流
,
可以极大地减少城市环境污
染
,
给人们留下明媚的阳光、清洁的空气和宽敞的空间
;
还可以大大提高物流配
送速度和运行效率<
/p>
,
适应电子商务和网上购物发展的要求
,
改善人们的生活质量。
2
世界管道物流运输的发展现状
采用管道运输和分送固、液、气体的构想已经有几百年的历史
了，现有的城市
自来水、暖气、煤气、石油和天然气输送管道、排污管道可以看作管道物
流的
原始形式。但这些管道输送的都是连续介质，而本文所讨论的则是固体货物的
输送管道，这类管道物流运输形式可分为气力输送管道
(Pneuma
tic Pipeline)
、
浆体输送管道
< br>(Slurry Pipeline/ Hydraulic Transport)
、囊体运输管道
(Capsule
Pi
peline)
。
2.1
气力输送管道
(PneumaticPipeline)
<
/p>
在
20
世纪，开始通过管道采用气力或水
力的方法来运输颗粒状的大批量货物，
气力管道输送是利用气体为传输介质，通过气体的
高速流动来携带颗粒状或粉
末状的物质。可输送的物质种类通常有煤炭和其它矿物、水泥
、谷物、粉煤灰
以及其它固体废物等等。第一个气力管道输送系统是
1853
年在英国伦敦建立
的城市管道邮政系统；随后，
在
1865
年，由
Siemens &
Halske Company
在
柏林建立了德国第一个管道
邮政网，管道直径为
65mm
，该系统在其全盛时期
的管道总长度为
297km
，使用达
100
余年，在西柏林该系统一直运行到
1971
年，在东柏林直到
1981
才停止使用
。近年来，管道气力输送开拓了一个新的
应用领域
——
管道废物输送，在欧洲和日本的许多大型建筑系统，都装备了这
种自动化
的垃圾处理管道，位于美国奥兰多的迪斯尼世界乐园也采用了这种气
力管道系统，用于搜
集所产生的垃圾。
在管道气力输
送中，最重要的是吹动固体颗粒需要较高的气流速度，特别是固
体颗粒直径或密度较大时
就更是如此。在气力输送中，管道的磨损和能量消耗
也是较高的。因此，管道气力输送的
经济、实用的输送距离通常是很短的，一
般不超过
1km
。在特殊情况下，如美国在建造胡佛大坝和大古力水坝时，就采
用了大
约
2km
长的气力管道来输送水泥，这是相当长的气力输送管道
。气力输
送管道多见于港口、车站、码头和大型工厂等，用于装卸大批量的货物。美国<
/p>
土木工程师学会
(ASCE)
在报告中预
测
:
在
21
世纪，废物的管道气力输送系统将
成为许多建筑物
(
包括家庭、医院、公寓和办公场所等
)
常规管道
系统的一部分，
可取代卡车，将垃圾通过管道直接输送到处理厂。这种新型的垃圾输送方
法有
望成为一个快速增长的产业。
2.2
浆体输送管道
(Slurry
Pipeline)
浆体输送是
将颗粒状的固体物质与液体输送介质混合，采用泵送的方法运输，
并在目的地将其分离出
来。输送介质通常采用清水。浆体管道一般可分为两种
类型，即粗颗粒浆体管道和细颗粒
浆体管道，前者借助于液体的紊流使得较粗
的固体颗粒在浆体中成悬浮状态并通过管道进
行输送，而后者输送的较细颗粒
一般为粉末状，有时可均匀悬浮于浆体中。和气力输送类
似，粗颗粒浆体管道
的能耗和对管道的磨损都较大，通常只适用于特殊材料
(
如卵石或混凝土
)
的短<
/p>
距离输送；而细颗粒浆体管道则相反，由于能耗低、磨损小，在运输距离超过
100km
时，其经济性也比较好。如美国的
B
l a c k Mesa
煤浆输送管道总长
43
8km
，管道直径为
456mm
，每年从亚利桑那州的一个煤矿运输
460
万吨的煤<
/p>
到内华达州的一个发电厂，该管道系统从
1970
年一直成功地运行到现在。
美国土木工程师学会预测，这种方法将来可应用于从自来水厂或污水处理厂向
污泥处
理厂或污泥填埋场输送污泥，这方面的应用虽然目前还没有，但将来可
能会变得非常普遍
。
2.3
囊体运输管道
(Capsule
Pipeline)
囊体运输管
道
(CapsulePipeline)
又可分为气力囊体运输
管道
(Pneumatic Capsul
e
Pipeline-
PCP)
和水力囊体运输管道
(Hydraulic
Capsule Pipeline-HCP)
两类。
PCP<
/p>
利用空气作为驱动介质，囊状体作为货物的运载工具。由于空气远比水轻，
囊体不可能悬浮在管道中，为了在大直径管道中运输较重的货物，必须采用带
轮
的运输囊体
(
如图
1
和
2)
。
PCP
系统中的囊体运行速度
(10m/s)
远高于
HCP
系统
(2m/s)
< br>，所以，
PCP
系统更适合于需要快速输送的货物
(
如邮件或包裹、新
鲜的蔬菜、水果等
);
而
HCP
系
统在运输成本上则比
PCP
系统更有竞争力，适
合于输送如固体废物等不需要即时运输的大批量货物。
大部分气力管道系统是在
19
世纪的
下半叶到
20
世纪的上半叶兴建并投入运行
的，这里值得一提的是
20
世纪
6
0
年代初德国汉堡的大直径管道邮政系统，其
管道直径为
450mm
，由于运输工具的尺寸和重量较大，其下部安装有滚轮，运
输速度为
36km/h
。从技术上来
看，该系统运行一直非常良好，但是由于该系
统的时代性，终于在
1976
年经历了
16
年之后由于经
济原因而关闭。英国伦敦
在
1927
年
建成了一个被称为
“Mail
Rail”
的地下运输系统，用于在伦敦市区的邮