铁路冷藏运输载运装备选型策略研究

刘启钢，纪若婷，宫薇薇，王慧婷

(中国铁道科学研究院集团有限公司 运输及经济研究所，北京 100081)

1 铁路冷藏运输载运装备现状

我国铁路冷藏运输发展大致经历了缓慢兴起、快速发展、持续衰落3个阶段。从1953年开办冷藏运输至1980年近30年间，铁路冷藏运输从无到有，年运量增长到758万t；1980—1991年期间，是铁路冷藏运输迅猛发展的阶段，1991年运量达到了近1 700万t的历史最高水平；自1991年之后，铁路冷藏运输运量一路下滑，至2014年不足40万t。近3年来，铁路冷藏运输运量略有增长。从发展历程来看，铁路冷藏运输的发展跌宕起伏，虽然与市场需求、市场竞争、国家政策等外部环境有一定关系，但最重要的影响因素，是铁路装备技术能否适应市场需求变化[1-3]。为此，从冷链专业化物流发展视角，审视铁路冷藏运输装备存在的问题，借鉴发达国家铁路冷藏运输装备技术发展经验，提出我国铁路冷藏运输装备发展思路和选型策略。

铁路传统冷藏运输装备主要有加冰冷藏车、机械冷藏车、冷板冷藏车、液氮冷藏(试验)车、保温隔热车及冷藏集装箱专用平车。目前，我国主要使用的是机械冷藏车和冷藏集装箱专用平车，具体包括B22型机械冷藏车组、BX1K型冷藏集装箱专用平车组，其他冷藏车都已淘汰为代棚车使用。

B22型机械冷藏车组是从德国引进，采用“4+1”成组运行模式，1辆工作车外加4辆冷藏货车，目前共有200组1 000辆，其中发电车200辆、货车800辆[4]。BX1K型冷藏集装箱专用平车组配合无电源冷藏集装箱使用，采用“8+1”成组运行模式，即8辆平车加辆工作车，组成BX1K型冷藏集装箱专用平车组。BX1K型冷藏集装箱专用平车组于2016年投入使用，共计50组，2017年中国铁路总公司又划拨了799辆X1K型平车给中铁特货运输有限公司，用于改造BX1K专用平车，部分已经投入使用。

从近20年铁路冷藏运输实际经营效果来看，铁路冷藏载运装备对于冷链物流市场的适配度不高，装备数量、冷藏运量均有持续下滑趋势[5]。2005年铁路冷藏运输装备数量处于历史最高水平，达到7 463辆，其中5 000辆为加冰冷藏车，然而从1991—2005年，铁路冷藏运量由1 669万t下降至482.8万t。在2006年全部淘汰加冰冷藏车以后，机械冷藏车数量保持在不到2 000辆的水平，铁路冷藏运量继续从447.6万t下滑至40万t，说明传统铁路冷藏运输装备不适应冷链物流市场的需求。装备适应性不足导致运量下降，运量下滑影响铁路进行装备升级的积极性，形成恶性循环。

在目前铁路缺乏冷库设施的情况下，铁路冷藏车、冷藏箱专业化水平不高，并且采用成组运行模式，导致以下问题。一是铁路没有配套冷库设施，缺乏市场调蓄功能，导致大批量运输冲击到达地冷链市场。二是成组运行要求货源有充足保障，在铁路营销能力建设不足的情况下，铁路冷藏运输的集货时间较长，影响了冷链物流的时效。三是铁路现有载运装备老化，技术状态不佳，导致运输过程燃耗较大，运输成本高；温控效果不佳，容易出现货物腐烂变质等问题。四是加挂工作车需要人工值乘，既浪费铁路运输能力，又增加人工成本。五是冷藏车无法实现“门到门”运输，不利于多式联运，增加2次装卸、短倒作业，导致全程物流成本高。六是信息化、智能化技术运用不足，无法实现对运输过程的有效监控和货物状态信息的实时发布。

2 美国铁路冷藏运输装备技术发展趋势

美国作为冷藏运输的发源地，在冷藏运输装备发展方面具有丰富的经验，代表了国际铁路冷藏运输装备技术的发展方向。美国铁路冷藏运输，在不同历史时期，受政府鼓励兴建铁路、兴建高速公路、放松铁路管制及重视环保等政策导向影响，铁路冷藏运输经历了兴起并快速发展、逐步衰退和复苏发展3个阶段。尤其是进入复苏发展阶段，美国铁路冷藏运输装备进行了大量技术创新，以美国联合太平洋铁路公司为例，主要通过冷藏车、冷藏箱、拖车运输装备的大型化、单元化、智能化[6]，较好地适应了冷链物流市场的需求。

2.1 铁路冷藏车技术发展趋势

UP铁路公司依托自有或合作冷链物流基地，开展内陆冷藏运输业务。为适应市场需求变化，不断加快装备技术的创新，加速旧车型的淘汰进程[7]。目前，拥有5 186辆机械冷藏车，包括375辆72 ft、1 480辆64 ft、2 498辆50 ft (7000系列)、833辆50 ft(9000系列)等5类机械冷藏车，UP铁路公司冷藏车类型及技术参数如表1所示。以72 ft机械冷藏车为例，该车型于2013年购置引进，其载运量是公路冷藏汽车的4倍，运输成本比公路要低5% ～ 15%。72 ft机械冷藏车主要技术特征如下：一是大型化，能够降低单位运输成本；二是单元化，具有自发电设备，能够单车运行，提高了车辆使用灵活度；三是智能化，使用GPS和物联网技术，实现定位追踪、远程监控和无人值乘，更好地满足冷链物流市场对时效性和成本方面的要求。

表1 UP铁路公司冷藏车类型及技术参数Tab.1 The types and technical parameters of UP railway company’s refrigerated cars

2.2 铁路冷藏箱技术发展趋势

美国铁路为适应国际联运和内陆冷藏运输需求，主要采用国际标准箱、内陆大型箱和高端小型箱(俗称冷盒) 3个系列冷藏箱。此外，冷藏拖车也可以视为一种特殊的内陆冷藏箱。国际标准箱和内陆大型箱采用可拆卸发电设备(TRU)，在运输过程中无法外接电源时，可以实现自供电。美国冷藏集装箱类型及技术参数如表2所示。美国冷藏集装箱技术发展具有以下特点：一是自带制冷装置，机械式制冷机冷藏箱正逐步取代带冷风接口的隔热集装箱；二是40 ft (1AA型)标准箱数量增长放缓， 40 ft高箱(1AAA型)增长更快，主要原因在于成本相当、容积更大；三是内陆冷藏箱演化出45 ft，48 ft，53 ft，71 ft特大型箱；四是小型冷藏箱提供精确的温控服务，以及24 h实时跟踪和监视服务，较好适应了小批量、高端冷链物流市场需求[8]。

表2 美国冷藏集装箱类型及技术参数Tab.2 The types and technical parameters of US refrigerated containers

2.3 载运装备单元化供电技术发展趋势

为了适应载运装备单元化运输需求，需要解决冷藏箱供电的问题。美国冷链设备制造企业通过模块化设计，实现柴油发电机的通用化，研发了单元化的柴油发电机(TRU)，有效推动了冷藏运输多式联运发展。目前，主要有2种应用形式，一是直接外挂在集装箱、拖车的端部，冷藏集装箱外挂柴油发电机如图1所示；另一种是固定在汽车拖车底架上，拖车外挂柴油发电机如图2所示。柴油发电机(TRU)技术发展趋势，是通过物联网技术，实现铁路冷藏箱的远程智能化控制，不需要乘务人员值守，大大降低了人力成本。

总体来看，美国铁路冷藏装备技术发展，在大型化、单元化、智能化方面的经验值得我国铁路借鉴。尤其是在推动铁水联运、铁公联运发展方面，通过研发、运用可拆卸柴油发电机组TRU，可以较好解决多式联运不断链冷藏运输的问题。

图1 冷藏集装箱外挂柴油发电机Fig.1 Plug-in diesel generators on refrigerated containers

图2 拖车外挂柴油发电机Fig.2 Plug-in diesel generators on trailers

3 我国铁路冷藏运输载运装备发展对策

铁路冷藏运输作为社会冷链物流体系的有机组成部分，应抓住装备技术创新这个核心关键，借鉴国外铁路冷藏运输技术发展经验，调整和优化铁路冷藏运输装备体系，主动适应冷链物流市场发展趋势，提升铁路冷藏运输市场竞争力，为我国铁路冷藏运输量大幅增长提供技术支撑。

3.1 冷链物流对载运装备的要求

冷链物流需要全程温控作业，但凡有控温运输的货物，均是属于冷链物流货源。冷链物流货源组成非常复杂，农牧渔产品、加工食品属于传统冷藏运输货源。随着经济社会发展和生活水平提升，高端电子元器件、血浆、生物制药、鲜花等产品的跨区域运输需求迅猛增长，也成为冷链物流货源。为准确分析冷链物流市场需求，需要对冷链物流货源结构进行划分。结合铁路冷藏运输组织特点，可以按照运输批量大小，将冷链物流市场划分为批量、零散和小件快运3类市场。

批量冷藏运输一般按照整车或整箱运输，实现生鲜冷冻产品从产地集中调运至消费地，表现为冷库到冷库的运输，如冻肉、瓜果蔬菜、乳制品、粮食等。零散冷藏运输一单托运量较少，无法按照整车、整箱托运，需要物流企业集零为整，通过整车或者整箱运输后进行配送，一般表现为高附加值货物“门到门”运输，如高端水果、海鲜、鲜花、电子元器件等货物。小件冷藏快运主要服务于电商企业的终端业务，采用“小型保温箱+相变材料”方式进行调温，一般是面向血浆、疫苗、芯片等高端市场。分市场层次冷藏运输需求特点如表3所示。

从表3可以看出，不同层次的物流市场对于铁路运输装备有不同的要求。铁路批量冷藏运输市场需求主要表现在：对时效要求较高，不宜长时间集货，要求干线运输速度快；对价格较敏感，需要尽量压缩运输成本；对物流过程尤其是货物状态信息服务要求较高，需要提供货物的节点位置追踪和温度状态。零散冷藏运输市场需求主要表现在：对时效要求高，需要实现快速集散和运输，集装化配送需求明显；对价格敏感性较低，具有较强的价格承受能力；对货物状态信息实时发布有较强需求。小件冷藏快运市场需求主要表现在：对于时效要求极高，需要满足快递的时效要求；对于价格不敏感，承受能力极强；要求信息实时透明。

3.2 铁路冷藏运输装备发展思路

为适应冷链物流市场差异化发展趋势，应以更高的时效、更低的成本、更好的品质为目标，创新铁路冷藏运输技术装备体系，满足批量冷藏运输、零散冷藏运输和小件冷藏快运等不同市场层次的需求。根据对市场需求特点的分析，系统提出铁路冷藏运输载运装备专业化、单元化、智能化的发展思路。

（1）提升装备专业化水平。依据批量冷藏运输、零散冷藏运输、小件冷藏快运的不同需求特点，研发专用冷藏车或者冷藏箱，尤其应该关注零散冷藏运输、小件冷藏快运市场的集装化装备研发，实现不同市场层次的谱系化覆盖，完善铁路冷藏运输装备体系。

（2）研发单元化载运装备。针对铁路冷藏车、冷藏箱集中供电，导致运输组织不灵活的问题，研发单元化供电载运装备。在先期铁路冷库设施不足的条件下，重点研发自供电冷藏集装箱，实现“门到门”运输；后期在冷库设施逐步成网条件下，同时发展自供电冷藏车，实现库到库大节点运输。

（3）提升装备智能化水平。针对铁路冷藏载运装备智能化不足，导致人工成本高、信息服务能力不足和服务品质不高的问题，大力推广应用北斗定位、物联网技术，提升铁路冷藏载运装备的远程监控水平，减少人工值乘成本，提升信息服务水平。

3.3 铁路冷藏运输装备选型策略

（1）冷藏车单元化、智能化、大型化策略。铁路冷藏车技术创新，既应有利于发挥其大运量优势，也应保证一定的运用灵活性和较高的服务质量。单元化是为了提高运用灵活性，减少集货时间和线路能力占用，降低对目的地市场的冲击；智能化是为例降低发电车值乘的人工成本和信息服务的透明化；大型化是为了提升单车载重，降低单位货运成本。既有B22型冷藏车组，车组自重205.8 t、全长107.7 m、有效容积420 m3、有效载重182 t，平均到车组4辆货车，平均自重51.16 t、车长26.9 m、有效容积105 m3、有效载重45.5 t。相比美国铁路冷藏车，不配置工作车，采用智能化技术，其单车有效容积、载重指标明更优，经济效益明显。例如，最小的50 ft冷藏车，有效载重62 t、有效容积120 m3；最大72 ft冷藏车，有效载重88 t、有效容积217 m3。因此，建议冷藏车技术发展方向为：一是配置单元化发电、制冷机组，取消工作车；二是引入北斗定位、物联网等远程监控技术，发展无人值乘冷藏、信息实时发布的冷藏车；三是提高冷藏车有效容积，向120 m3，150 m3甚至更大容积发展；四是提高冷藏车构造速度，研发速度140 km/h，160 km/h的冷藏车。

表3 分市场层次冷藏运输需求特点Tab.3 Characteristics of the multi-leveled market demand for refrigerated transportation

（2）冷藏箱一体化、背包化、智能化策略。冷藏箱技术创新，在保证冷藏箱运用灵活性的基础上，重点要解决“门到门”全程供电和全程监控的问题。油电一体化是将动力集成在冷藏集装箱上，实现全程不断电；背包化是利用标准化可拆卸发电机组，为类似海运箱等不带电源的冷藏箱、拖车提供不间断电源；智能化是实现冷藏集装箱发电、制冷设备的远程监控和货物在途信息的实时发布。将来可以考虑研发45 ft，53 ft甚至更大尺寸的油电混动冷藏集装箱，或者研发背包式冷藏集装箱，打通铁水联运、铁公联运的装备障碍。此外，也可以考虑改造X1K型集装箱专用平车，在车板底架上加装柴油发电机，或者研发新型端式专用平车，提升冷藏箱运输平车的专业化水平。

（3）小型箱专业化、智能化策略。小型箱技术创新，重点是解决集货、配送的灵活性，以及全程监控的问题。专业化是根据市场需求开发1 t，2 t，5 t小型保温箱，以及适用于小件快运公斤级的小型保温箱；智能化是为了实现货物在途信息的实时发布。目前，市面上已经出现相应的技术，但还需要根据铁路运输组织特性进行适应性改造。

4 结束语

我国铁路冷藏运输近30年来的发展历程，充分说明装备是限制铁路冷藏运输业务发展的关键因素。研究我国铁路冷藏运输装备专业化、单元化、智能化的发展思路，提出批量冷藏运输、零散冷藏运输和小件冷藏快运3个市场层次的装备选型策略，为促进我国铁路冷藏运输业务发展，解决冷藏运输装备不适应市场需求的问题提供技术支撑。为此，还需要进一步深入研究冷藏运输装备的操作策略、定期维护、制冷机组匹配、能耗管理等技术革新。