蓄冷式智能冷链装备及系统解决方案的应用探索

文/童山虎

中国中车股份有限公司是全球规模领先、品种齐全、技术一流的轨道交通装备供应商。始建于1905年的中车石家庄车辆有限公司是国家级高新技术企业，近年来大力发展高端装备制造产业，形成集铁路货车、轨道装备空调、城轨车辆、新能源汽车、环保新材料、冷链物流装备等于一体的多元化发展新格局。近年来，致力于冷链物流多式联运领域的技术研发、装备制造和资本运营服务，研制出先进的蓄冷式智能冷链装备，并开展公路、公铁联运、周转冷库等多方面的运营业务，打造全程冷链示范工程。本文主要对蓄冷式智能冷链装备及系统解决方案的研发应用情况进行介绍。

一、项目背景

1.冷链市场规模及发展趋势

来自中物联冷链委的数据显示，我国冷链物流市场规模连续多年呈现两位数增长率，2021年预计突破5000亿元；同时冷链物流行业将进入“3.0时代”，即全民冷链需求爆发、基础设施体系日益完善、新技术对产业驱动强劲。

在新时期，中央部门和地方政府相继出台多项产业政策并配套财政资金予以冷链行业的发展，使产业环境不断优化；随着国家和人民消费意识提升，对冷链的重视程度也在增加； 劳动成本越来越高，冷链企业不能一味靠人员来降低成本，自动化、智能化至关重要，冷链装备亟待升级。

目前，冷链行业发展备受重视，仅2020年国家层面出台的冷链相关政策、规划就超过56项，从多维度指导部署推动冷链物流行业健康发展。其中，农产品冷链物流体系建设更是关注的焦点。近几年的“中央一号”文件都包含冷链相关内容，2021年的“中央一号”文件尤其注重对农村物流体系的建设，要求加快推进田头小型仓储保鲜冷链设施等基础设施建设，助力释放乡村消费潜力。

初芯A25蓄冷式智能保温箱（CA25LNA）

MD1型移动式充冷站（MD9022A型）

2.冷链现状及问题

我国是农产品大国，2019年全国的果蔬、肉制品、水产品、乳制品总产量突破13亿吨，在采摘、运输、储存等物流环节上的损失率高达27%左右，每年由此产生的经济损失超过千亿元。而发达国家的果蔬损失率则控制在5%以下，美国蔬菜水果可实现全程冷链，损耗率仅有1%～2%。此外，我国综合冷链运输率仅为30%左右，发达国家在95%以上。

3.冷链装备现状

在冷链物流装备和基础设施方面，我国目前依然存在诸多不足之处：

中车芯冷云平台

首次公路干线批量运用

（1）冷藏车/箱市场“山寨工厂”多，二手箱充斥市场，能耗高、污染重、无追溯；行业标准及监管不严，“假冷链、土保温”等问题被公路时效所掩盖。

（2）氨库爆炸隐患多，安全事故频发；库内大多人工操作，无法实现自动运行；大量氨库有待改造；能耗成本高，万吨冷库年运营成本高达1400万元以上。

（3）2019年全国冷库总量超6000万吨；但分布不均，其中东部地区占比大，西部严重紧缺；华东地区更是占比达40%。全国库温也分布不均，其中低温库占比71.8%，中温库占比12.7%，高温库占比10.5%。

（4）原有规划中的铁路冷链基地尚未建成；铁路冷链装备B10、B22等车型数量少、状态差，加上信息化程度差，造成人工成本极高；难以满足冷链碎片化的运输需求，较难实现冷链门到门。

基于以上问题，尤其是针对铁路冷链存在的短板，中车石家庄车辆有限公司推出蓄冷式智能冷链装备——初芯A25保温箱+MD1充冷站。

因为铁路上的货运车无法使用油和电直接制冷，所以选择蓄冷方式，并主要由充冷装备和蓄冷箱两部分组成。简单说，就是利用制冷机组和载冷剂，在制冷后通过热交换对蓄冷箱进行充冷；蓄冷箱顶部铺设有蓄冷装置，可实现自然释冷，从而满足铁路干线运输、公铁联运等过程中的低温运行。也就是通过“前置充冷+无源释冷”，实现恒温恒湿、一箱到底。

二、示范运用

1.产品参数

中车蓄冷式智能冷链装备主要包括保温箱和充冷站，并配合中车芯冷云平台使用。其中，初芯A25蓄冷式智能保温箱（CA25LNA）采用45英尺标准公铁联运集装箱；箱型尺寸为13.716×2550×2896米；采用0℃～5℃的设计使用温区；可满足环境温度在-40℃～80℃下使用；标准工况下保温时长为120小时。

MD1型移动式充冷站（MD9022A型）为可移动式充冷站，是直充式快速充冷装备，额定功率为90kw，规格尺寸为20英尺。

中车芯冷云平台采用北斗和GPS的双定位系统，定位精准、可视管理，运营维护；可实时温度状态及货品监测；具有蓄冷时长预测、充冷规划服务。

2.蓄冷装备运用情况（表1）

表1 蓄冷装备运用汇总（截至2021年2月10日）

截至今年2月初，中车蓄冷式智能冷链装备累计运用里程达到30万公里，其中铁路运输在6万公里以上，运输的货物种类包括水果、蔬菜、鲜切花等等。运用情况相关数据，见表1。

(1) 首次公铁联运

2018年11月，首次实现在公铁联运中应用，并通过品质检测，从而证明中车蓄冷式智能冷链装备适用于铁路轨道运输的需求。

(2) 首次公路干线批量运用

2019年6月15日至10月15日，开展基于8台初芯A25蓄冷箱和1台充冷装备的小批量示范运用，系统运用里程累计约18万公里，主要承担来自永辉超市、顺丰冷链、养乐多等客户的葡萄、火龙果、荔枝、乳制品等生鲜品运输任务，货运量超过1500吨，货物价值超过2000万元。

其中，蓄冷装备恒温恒湿的优势得到永辉超市的高度认可——葡萄运输有效消除2%干耗失重，减少2000元货品价值损失（单箱总重2 0吨，单价5元/k g），并且新鲜挂霜，品相上佳。因此，在当年7月20日开启的全国大促活动中，指定中车蓄冷箱作为葡萄专用装备。

(3) 首次实现无源的全程冷链

2020年疫情期间，承担云南至湖北的生鲜品运送任务，主要通过铁路运输和公铁联运方式，在疫情期间发挥出民生保障和应急物流作用，并且首次实现“最后一公里”直达，充分发挥出无源、环保优势，以箱代储、落地成库。

(4) 首次实现鲜花的铁路长干线运输

2020年2月18～21日，自昆明斗南花卉市场，经王家营西站（昆）至咸宁站（武），装载鲜花8t，保温运输65小时。

由于鲜花对温湿度要求极高，现有机械式冷藏装备无法实现长时间或长运距的公路或者铁路运输。利用中车蓄冷箱首次实现鲜花品类的长干线铁路运输、公铁联运后，蓄冷技术优势得到昆明斗南花卉市场货主认可。

(5) 首次实现蓄冷箱批量落地成库

在南京某批发市场真正实现落地成库，通过将蓄冷箱进行排列，从而变成批发市场的周转冷库，可以随着商户档口变动而迁移，不仅场地灵活，而且安全可靠，可避免批发市场内供冷时的电力铺设及用电安全问题；此外，通过集中制冷，机组效率高，并利用峰谷电价差，可实现节能降本。

以此为延伸，利用中车蓄冷箱可做到“以箱代库”，用作田间地头共享流动冷库、铁路货场内集外配的临时冷库。

三、系统优势

1.基于储能技术的节能环保特点

以沃柑的冷链运输为例，将风冷式与蓄冷式的冷藏箱进行对比，如表2。

表2 风冷式与蓄冷式方式比较

2.基于相变蓄冷的恒温保鲜优势

从温度波动度、箱内相对湿度、干耗、保存期等方面，将机械式与蓄冷式的冷藏箱进行对比，如表3。

表3 机械式与蓄冷式方式比较

农产品物流研究领域权威机构通过果品采样和检测，对油麦菜、芒果、红树莓、草莓等品类通过蓄冷箱运输前后的各项指标进行对比，结果证明大多指标无显著差异。

这里以鲜花储运效果为例，在长途运输方面，从昆明至上海采用蓄冷式移动冷库通过铁路运输96小时，灰霉病斑未见明显扩散；而采用机械式冷链车通过公路运输36小时，灰霉病斑扩散严重，甚至会出现腐烂状态。在长期存储方面，采用蓄冷技术可将瓶插期延长至15天到30天，从而可促使鲜花物流和供应链模式发生巨大改变。

首次实现蓄冷箱批量落地成库

3.基于蓄冷智能物联网的网信安全

为了对在途运输和储存过程中的蓄冷箱状态进行跟踪监控，特别引入物联网相关技术，如应用基于北斗+5G的物联网技术，并自主研发智能算法、通信协议以及数据库，全面掌握“源代码”及核心数据，突破国外制冷设备品牌对信息源代码的垄断，保障冷链信息安全和国家安全。

借助物联网技术，可为“最初一公里”和“最后一公里”的全程冷链提供安全透明可追溯的信息数据库，彻底解决各环节参与者的后顾之忧；物联网能量管理系统，可为装备在冷链全环节、全流程中的运用，提供最佳经济性、适用性的整体解决方案。

四、项目进展及发展愿景

1.将蓄冷箱应用在“最初一公里”，打造流动共享冷库

在田间地头推广应用蓄冷箱，可补齐产地“最初一公里”冷链短板，促进全程冷链建设，助力“乡村振兴”。主要可达到以下效果：调节冷链设施需求随果蔬等成熟期呈季节性、区域性，及库温、库容变动的供需平衡；无需土建等基础设施建设，“最初一公里”冷链设施“零成本”增加；延长保鲜时间和品质，解决农产品成熟期“低价”和“滞销”等农民痛点；助力乡村振兴建设，保障农民利益。

图 应用蓄冷“温控+能源”解决方案打造全程冷链

2.蓄冷式冷库及运营方案

（1）以“蓄冷—温控—储能”为核心的恒温恒湿库建设。

因在鲜花储运方面应用效果很好，所以目前正与花企合作建设鲜花专用库，保证温控范围为2±1℃，湿度为70%～90%，能耗降低超20%

（2）以公铁联运冷链基地为重要节点，促进“能源流”与物流传统四流融合。

以蓄冷冷库为中心，建立蓄冷装备运用闭环；移动冷库与固定冷库互为补充，柔性调节；充冷设施布局，促进蓄冷装备规模化应用；“冷随货走”不断链，能源集约化管理。

3.助力“一带一路”建设

积极参与国家“一带一路”建设，充分发挥中国中车高端装备制造和科技创新优势针对中欧班列运距长、环境恶劣的运输条件，开展中欧班列关键技术课题的研究，以解决现有装备故障率高、温控效果差的问题，从而适应中欧班列维保困难、回程高附加值货物运输等实际需求。

4.蓄冷新能源城配方案

将中车新能源车产业与蓄冷技术相结合，打造蓄冷新能源城配方案：保温箱体+蓄冷模块，蓄冷模块标准化、互换性；通过换装蓄冷箱体，充分利用现有城配车辆资源；解决新能源冷链车里程焦虑问题。

运用方案是建立城配车辆枢纽，统一调度管理；以中央厨房、冷链分拣中心、冷库为枢纽或节点，集中充冷、换冷；并可释放冷库机组能力，降低系统成本。

5.蓄冷冷链零担方案

航空运输时效快，但也存在费用高、易断链、周转次数多等问题。结合蓄冷技术可实现全程蓄冷保证生鲜品质、同时一定程度降低制冷能耗。

通过高铁货运与蓄冷技术相结合，实现各类货物混装、生鲜不断链，充分发挥高铁优势。

为方便铁路快递业务开展，可通过蓄冷集装单元+快运魔方系统，使货物像乘客一样沿着铁路线随站随下随上，提高周转率，实现冷链零担货物多式联运的需求。

最终的发展愿景是，通过科技赋能和各方协作，将蓄冷“温控+能源”解决方案更广泛地推广应用，从而助推产业升级。