：随着城市化水平快速提升，城市人口数持续不断的增加，城市发展面临着交通拥堵、空气污染日益严峻、物流费用总额居高不下等一系列问题，而作为一种新型的城市运输方式，地下物流可以有效解决以上问题。本文首先介绍了地下物流系统在国内外的发展概况，对于专利申请在时间、地域的分布情况及主要申请人进行了统计分析，随后通过阐述重要专利的研究内容，全面介绍了地下物流系统的发展历史及未来应用趋势。

  电子商务的蓬勃发展，极大促进了我国快递行业的加快速度进行发展，快递业务量迅速扩大。在行业加快速度进行发展的同时也产生一系列问题，企业间的同质化竞争、配送路径的高度重复、配送中心的杂乱布设等因素导致城市配送系统的集约化程度较低，且物流配送速度无法跟上电子商务的成交速度，配送时间长，中转停留等多个因素导致物流速度慢，客户满意程度降低，阻碍电子商务发展。此外，伴随而来的交通拥堵、交通安全以及环境脏乱等问题愈发严重。

  据研究发现，物流车辆占据大量的地面交通资源，而采用地下物流系统来进行城市内的货物运输不仅仅可以减少城市交通拥堵与环境污染，还能够提高城市内货物运输的通达性与便利性。面对快递业务的持续快速地增长，为构建集约、高效的城市公共物流系统，改善物流系统与城市环境的融合度，探索地下物流系统的建设模式具备极其重大意义[1][2]。

  地下物流系统（Underground Logistics system，ULS） 是指在城市内部及城市间，通过地下管道或隧道等封闭空间来自动化运输货物，是符合未来城市发展需要的一种全新概念的运输和供应系统[3]。发展ULS符合国家重大战略需求和“创新、协调、绿色、开放、共享” 新发展理念。地下物流系统以其便捷性、准时性、安全性以及灵活性等特点，是一个集高科技为一体的现代物流运输系统，有利于从根本上解决电子商务的物流“瓶颈”问题，具有广阔的应用前景和巨大的社会效益和环境效益。

  本文主要从专利的角度分析地下物流系统的发展历史及未来趋势，地下物流系统具有多学科交叉的特点，除包括物流技术外，还涉及土木工程、交通车辆等学科。因此，在国际专利分类表（IPC）中，地下物流系统相关的分类号比较分散，涉及G06Q10/08（物流）、E02D29/045（地下结构物）、B65G（输送）、B61B（铁路系统）、B61D（铁路车辆）等分类号，不便于通过分类号进行检索。本文主要是采用关键词进行检索，包括地下、物流、货运、管廊、管道、运输等关键词，采用标题、摘要及权利要求为检索入口，简单同族合并后得到相关专利申请230余件，并以此进行分析。

  国外对于地下物流系统的研究起步较早，但总体申请量并不大，且近五年的研究热情并不高。国内2006年首次出现相关申请，随着《中华人民共和国国民经济与社会持续健康发展第十二个五年（ 2011—2015 年） 规划纲要》提出的“提高土地保有成本，盘活存量建设用地，加大闲置土地清理处置力度，鼓励深度开发利用地上地下空间”政策导向 [4]，且电商物流也逐渐兴起，从而促进了“十二五”以来相关技术探讨研究的缓慢发展，慢慢的出现少量申请。

  在经过十年的缓慢发展及技术积累后，国内申请量在2016年后开始爆发式增长，见图1所示。2016年起，国家自然科学基金立项重点项目《新型城镇化导向下的城市地下物流系统集成与管理研究》，政策上的支持再加上电商物流的快速的提升，极大促进了地下物流系统有关技术的研究热情，在2020年达到高峰，开始引领全球地下物流系统技术的发展。

  地下物流系统的相关专利申请主要集中于中国与日本，这与人口密度大、土地成本高及地面交通压力大有较大关系，同时物流业的加快速度进行发展也带动了地下物流系统的较高研究热情；德国与美国因技术优势申请量也比较靠前，但是研究热情并不高，如图2所示。

  图3显示出申请量排名前十的申请人。能够准确的看出，地下物流系统的主要申请人比较分散，高校科研院所与企业的数量各占一半，高校的申请量要大于企业的申请量，企业类型以涉及物流、地下工程的相关企业为主，这与地下物流系统具有多学科交叉的特点紧密关联。焦作大学的申请量居于首位，在该领域具有较强的科研实力。

  申请人-福原雨果于2002年申请了一种空运货物运输系统（申请号USA），其公开了通过安装地下空运货物输送机构来将机场航站楼内部存放区域与飞机停放区域连接，将货物从地下进行传输，见图4所示。地下空运货物输送机构，能够使用牵引车牵引集装箱/托盘台车沿着引导线运行的形式或者采用输送带的输送形式。

  上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司于2011年申请了一种连接城市垃圾中转站的地下环境物流系统（申请号CN3.8）。本系统采用5吨以上压缩式标准集装箱进行货物运输，运载工具既可选用国外的运载工具，如荷兰AGV（自动导向车）、日本DMT（两用卡车）、德国CARGOCAP、美国PCP等运载工具，也能选用如图5所示的新式运载工具，其在混凝土轨道基床101上设有轨道102，轨道102上配置有运输一个标准长度的集装箱运输舱体103，运输舱体103底部设有车轮，该车轮位于轨道102内，其动力利用线性感应电机并采用舱体磁浮的方式。

  韩国申请人工业科学技术研究所于2011年申请了一种货物处理装置（申请号KR57），见图6所示。货物1可以由货物运输小车30从左侧的第一位置1进行运输，在货物运输小车中设置有货物容纳空间，并安装在地面以下以沿着轨道移动。第一提升单元120在获取到由地面上的运输输送机20输送过来的用于承载货物1的支撑托盘10后启动下降，以便将货物1直接卸载到货物运输小车中，第二提升单元140用于将货物运输小车30运送过来的货物进行卸载并提升到地面。该装置提高了地下和地面物流系统之间的货物转运效率。

  王硕于2015年申请了一种城际管道物流输送系统（申请号CN7.7），见图7所示。该系统应用于城市之间或城市内各区间的快递、小件物流输送。主管道3.3内安装有承载小车的运行轨道3.5和驱动小车的输电轨道3.6，输电轨道3.6由轨道供电系统3.7供电，小车在主管道上行驶，运行轨道3.5上安装有站点识别传感器3.2和车辆智能识别系统3.8，智能系统实时识别小车的位置，并控制小车自动驶入小车目的地对应的分岔管道上的主集散站或主管道上分站点。

  中车长江车辆有限公司于2017年申请了一种管道运输系统（申请号CN8.6），见图8所示。该系统包括：椭圆形或方形管道1、管道1内设置两个走行轨组3、物流运输车2、供电组件4及转接系统5。管道1埋设在地下，连通多个装卸货站点；走行轨组固定在地下管道的内壁中，并排设置两个走行轨组3能轻松实现物流运输车的同向并排运行或双向运行，来提升整个地下管道运输系统的运输能力。

  中国航天科工飞航技术研究院（中国航天海鹰机电技术研究院）于2019年申请了一种应用于地下管廊物流系统的磁悬浮物流车（申请号CN9.9），包括容纳货物箱11的车厢1，车厢1与悬浮架2固定相连，悬浮架2与导轨组件3可滑动连接[见图9（a）]，导轨组件3固定设置在地下管廊内；悬浮架2上设置有悬浮电磁铁26，导轨组件3包括悬浮轨34，悬浮电磁铁26与悬浮轨34之间设置有间隙[见图9（b）]，悬浮电磁铁通电后与悬浮轨相吸引从而使车厢悬浮；悬浮架上还设置有直线电机绕组，直线电机绕组通电产生推进力和制动力，就可以实现磁悬浮物流车的运行。本发明采用电力驱动，绿色、环保且噪音低，符合绿色物流发展理念。

  焦作大学于2020年申请了一种地下胶囊物流运输枢纽站（申请号CN4.3），包括环形闭合的运输管道1，运输管道1内设有两条沿其长度方向呈上下对称分布的截面为U型的轨道3，运输管道1内设有胶囊运输车2[见图10（a）]。胶囊运输车2包括位于中间的车厢5、位于车厢5左右两侧的箱式的车头6；车头6内均设有竖向的伸缩轴7、电机45及控制器8[见图10（b）]，电机45驱动伸缩轴转动，伸缩轴伸长时会将动力通过第二伞齿轮18、第一伞齿轮15及第一转轴11传递给第一车轮12[见图10（c）]，第一车轮在轨道3上行走从而带动胶囊运输车运动。当胶囊运输车2即将进入物流枢纽站有必要进行制动时，伸缩轴7停止转动并收缩，同时位于车厢5上方的电动伸缩杆32逐渐伸长，通过连接架31带动第二框体25及第二转轴22随之向上移动，使得位于第二转轴22端部的第二车轮与位于运输管道1内的轨道3的接触，胶囊运输车2的移动惯性驱动第二车轮转动，并通过缠绕在第二车轮上的弹力绳来积蓄能量并进行减速。本发明采用第一车轮12作为行驶轮，采用位于车厢5上方的第二车轮作为制动轮，且结合伸缩轴7及电动伸缩杆32的调节，在控制器8的控制下对第一车轮12、第二车轮进行切换，从而使得整个胶囊运输车2的使用更加自动化。胶囊运输车的自动化程度高，节省能源，能有效提升物流速度，备受物流电商企业的青睐。

  济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司于2021年申请了一种智慧管廊物流方法及系统（申请号CN0.7），见图11所示。管廊1内部设有轨道4和运行于轨道4上的物流车2，物流车采用无人防爆物流车，包括牵引车头和物流箱6，在牵引车头位置加装Y字型轨道定向轮5，通过Y字型定向轮导引物流车进入轨道并沿轨道运行。工作时，根据物流车2出发信号控制物流车进入升降台从而将物流车由地面送到地下管廊1内，根据入轨条件控制物流车进入轨道4；根据相邻两辆物流车的行驶速度和位置控制相邻距离处于安全距离内；根据物流车行驶过程中采集的管廊1内部图像对管廊进行安全监测；获取物流车终点信号，控制物流车进入升降台从而由地下升到地面，以使物流车返回物流仓库。本发明将地下综合管廊的预留通道内设置物流通道，同时通过物流车实现对已建管廊的监控，既解决现有地下综合管廊利用率的问题，也避免在地下综合管廊内单独设置监控装置。

  由以上展示的地下物流系统的货物运输载体的发展历史可知，地下物流系统的货物运输载体由输送带向高速小车的变迁，使得输送速度由低速向快速地发展；运输小车由单向往复运输转向并列的双向运输的布局方式，使得输送效率慢慢地提高；传感器、监控设备和智能控制的应用，使得地下物流系统向安全、高效的智能化方向发展；磁悬浮等节能技术的使用，促进了地下物流的绿色化发展。

  三菱重工于2002年申请了一种城市地下物流系统（申请号JP2002105572A），见图12所示。在商业街A周边的道路B和公园等的地下设置物流基地设施，其具备能够从地面进出车辆的地下停车场和进行货物配送的配送中心，设置地下物流设备，采用输送台车100与地下输送路线组成，用于进行货物配送中心与商业街内的多个商店的货物配送，使承运人和来客无需直接将车辆驶入商业街中的道路即可搬出行李、购物等，可以极大减少进入商业街的车辆，消除交通混乱，同时能在极短的时间内将货物搬送到目的地。

  重庆微轨科技有限公司于2016年申请了一种地下管廊物流自动输送系统（申请号CN3.1），见图13所示。由地下公共廊道3、给排水与热力管道4、电力与通信线和自动运载系统组成。它既可自动化地输送生活垃圾、轻质物品和物流快递配送，也可作为工程项目施工和维保作业中自动化的运送管道、线路、设备和工作人员，减轻地面道路的交通压力和环境污染。

  西南交通大学于2018年申请了一种城市地下物流系统（申请号CN9.4），见图14所示。包括客运站台520，在客运站台520两侧的地下主轨道上运行客运列车52，地下主轨道两侧的地下支轨道上运行货运列车51[见图14（a）]，地下主轨道供货运列车与客运列车交叉运行；在货运列车51旁侧设有地下货物转运站6，在货物流通通道4内有运行的胶囊车44[见图14（b）]，货物流通通道4包括主通道以及由主通道分支出的三个分通道41、42、43，分别通往各个居民小区的区域物流中心45。本发明结合城市地下客运轨道与地下物流系统，不仅大幅度的提升了城市地下客运轨道的利用率，同时将货物通过地下运输，也在很大程度上降低了交通拥堵和环境污染，提高了货物运输效率。

  上海海事大学于2018年申请了一种与地下物流系统结合的港口物流园区（申请号CN8.X），包括临时堆场1、装锁作业区2、卸锁作业区3、地下物流道口4、龙门吊5、集卡6、地下来货装卸区14等[见图15（a）]。地下来货装卸区设有地面和地上两个部分，地面上方设置有临时堆场1和地下物流道口4，地下物流道口4上方设有龙门吊5，四周设置有集卡6；地下来货装卸区14地面下方设有深层地下物流通道33[见图15（b）]。工作时，港口集装箱通过深层地下物流通道运输至物流园区地下，地下物流道口4上方的龙门吊5通过吊钩挂好地下的集装箱27，将其吊升并放置于地面集卡6上。集卡6将集装箱27运送至卸锁作业区3进行卸锁，卸锁完后将货物根据自身的需求运输至仓库进行储存或者运输至分拣区进行分拣。本发明通过地下来货装卸区设有地面和地上两个部分，实现地上与地下作业紧密结合，也实现了港口与物流园区之间线路的有效衔接，通过多通道结合运输可实现港口物流园区与港口、城区之间的有效衔接和多式联运。

  李伟超于2020年申请了一种基于城市干道雨水下水道的快速管道物流系统（申请号CN0.8），见图16所示。雨水通道3处于下水道仓1内，物流通道4处于下水道仓1的底部仓体一侧内或下水道仓盖2内，垃圾清理小车6处于雨水通道内，并沿雨水通道运动清理雨水通道内的垃圾。运输工具5在物流通道4内并在物流通道4内来回运动，运输工具5为有轨单元车，有轨单元车配套轨道7铺设在物流通道4底部，轨道7为磁悬浮轨道或有轨轨道，运输工具5两侧有电缆和电刷9并配合有导向轮5-1，所述导向轮5-1与物流通道4内壁接触。本发明将雨水通道和物流通道进行整合，降低了地下物流系统的建设成本，并使雨水下水道兼具雨水排泄功能和物流运输功能。

  由上面的重点专利分析可知，地下物流系统具有较广的应用场景，既能够适用于综合管廊内，也能够适用于下水道中，利用现有管廊构建物流通道以节省成本；既能够适用于商场运输货物，也能够适用于机场、港口、客运站及火车站中，与飞机、货轮、地铁、火车等交通工具对接实现货物的高效转移及输送并减轻交通拥堵。

  中国地质大学（武汉）于2006年申请了一种城市地下环状管道网络物流运输系统（申请号CN3.3），见图17所示。其由多个环状网络通过中转站5连接起来，环状网络根据物流量和覆盖区域的大小分为一级环状网络1、二级环状网络2、三级环状网络3；不同覆盖区域和物流量的多个二级环状网络通过中转站5与环绕整个城市的一级环状网络1连接，构成城市地下管道网络物流运输系统的基础网络；中转站5作为和地面交互的接口，运输工具通过中转站来实现不同回路之间的货物运输。该系统还包括负责整个城市地下管道物流系统的货物发送安排、物流量分配、编制运行图的运行控制中心，以及用来对单个环状网络的运输单元进行监控的环路控制管理系统。本发明具有诸多优点，如地下物流运输安全、高效，便于调整物流量，易于扩展，可实现总系统的优化控制，以及便于管理者和用户了解货物的运输线的说明书附图

  浙江理工大学于2017年申请了一种基于遗传算法的地下物流路径规划方法（申请号CN2.3），其包括染色体编码、适应度计算以及遗传操作，在路径规划过程中既考虑整体造价最低，又引入抗风险能力权重比，使地下物流系统建设过程中尽可能减少相关成本又保障地下物流系统具有一定的抗风险能力。

  中冶京诚工程技术有限公司于2018年申请了一种基于AI的管廊物流运营系统及方法（申请号CN5.4），见图18所示，包括管廊人工智能管理平台101，与其通信连接的管廊运维系统102、智能终端103及智能机器人104。其中，管廊运维系统102包括：管廊物流中心105及管廊物流分拣站106，管廊物流中心105通过地下通道107与各管廊物流分拣站106连通。管廊人工智能管理平台101根据智能终端发送的下单成功信息生成其对应的公钥和私钥下发给智能终端103，并接收智能终端在快件到达管廊物流中心之后上传的收件信息，之后判断公钥与用户身份信息是否匹配；如果是，根据收件地点选择管廊物流分拣站，再根据管廊物流分拣站位置服务信息选择智能机器人；借由管廊物流分拣站的位置服务信息、公钥及收件信息，控制智能机器人进行派件。本发明通过将物流快递与综合管廊及人工智能三者结合，基于现有的综合管廊的硬件基础结合智能机器人进行派件，具有改善道路及城市景观环境、降低物流成本以及提高物流运输效率的有益效果。

  由以上重点专利可知，地下物流系统在路径规划方面也进行了较多研究，以使物流系统的运行更合理、高效及智能。

  本文在简要介绍地下物流系统发展背景的基础上，通过分类号及关键词对地下物流系统相关专利进行了检索，统计分析了关于地下物流系统国内外的专利申请在时间、地域的分布情况及国内申请量位居前十的申请人；通过介绍地下物流系统重要专利研究内容，展现货物运输载体的智能化发展、多维应用场景以及地下物流系统的科学路径规划。随着电子商务、物流行业发展，地下物流系统以其便捷性、准时性、安全性以及灵活性等特点，将是未来很长一段时间物流行业的发展趋势，其更环保、更高效的货物载体的驱动方式、更灵活及更广泛的应用形式，以及更智能、更高效的路径规划，将成为未来的研究热点。

  参考文献:[1]钱七虎.建设特大城市地下快速路和地下物流系统——解决中国特大城市交通问题的新思路[J].科技导报,2004,22(4):3-6.

  [2]李少杰,俞明健,罗建晖,等.城市地下物流专用通道与综合管廊的共建模式研究[J],地下空间与工程学报,2021,17(2):319-324.

  [3]上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司,上海海事大学地下物流技术研究中心．城市地下物流发展报告[C],中国仓储与配送协会,2022年中国仓储配送行业发展报告,2022,174-187.