鐵路冷藏運輸載運裝備選型策略研究

劉啟鋼，紀(jì)若婷，宮薇薇，王慧婷

(中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司 運輸及經(jīng)濟研究所，北京 100081)

1 鐵路冷藏運輸載運裝備現(xiàn)狀

我國鐵路冷藏運輸發(fā)展大致經(jīng)歷了緩慢興起、快速發(fā)展、持續(xù)衰落3個階段。從1953年開辦冷藏運輸至1980年近30年間，鐵路冷藏運輸從無到有，年運量增長到758萬t；1980—1991年期間，是鐵路冷藏運輸迅猛發(fā)展的階段，1991年運量達到了近1 700萬t的歷史最高水平；自1991年之后，鐵路冷藏運輸運量一路下滑，至2014年不足40萬t。近3年來，鐵路冷藏運輸運量略有增長。從發(fā)展歷程來看，鐵路冷藏運輸?shù)陌l(fā)展跌宕起伏，雖然與市場需求、市場競爭、國家政策等外部環(huán)境有一定關(guān)系，但最重要的影響因素，是鐵路裝備技術(shù)能否適應(yīng)市場需求變化[1-3]。為此，從冷鏈專業(yè)化物流發(fā)展視角，審視鐵路冷藏運輸裝備存在的問題，借鑒發(fā)達國家鐵路冷藏運輸裝備技術(shù)發(fā)展經(jīng)驗，提出我國鐵路冷藏運輸裝備發(fā)展思路和選型策略。

鐵路傳統(tǒng)冷藏運輸裝備主要有加冰冷藏車、機械冷藏車、冷板冷藏車、液氮冷藏(試驗)車、保溫隔熱車及冷藏集裝箱專用平車。目前，我國主要使用的是機械冷藏車和冷藏集裝箱專用平車，具體包括B22型機械冷藏車組、BX1K型冷藏集裝箱專用平車組，其他冷藏車都已淘汰為代棚車使用。

B22型機械冷藏車組是從德國引進，采用“4+1”成組運行模式，1輛工作車外加4輛冷藏貨車，目前共有200組1 000輛，其中發(fā)電車200輛、貨車800輛[4]。BX1K型冷藏集裝箱專用平車組配合無電源冷藏集裝箱使用，采用“8+1”成組運行模式，即8輛平車加輛工作車，組成BX1K型冷藏集裝箱專用平車組。BX1K型冷藏集裝箱專用平車組于2016年投入使用，共計50組，2017年中國鐵路總公司又劃撥了799輛X1K型平車給中鐵特貨運輸有限公司，用于改造BX1K專用平車，部分已經(jīng)投入使用。

從近20年鐵路冷藏運輸實際經(jīng)營效果來看，鐵路冷藏載運裝備對于冷鏈物流市場的適配度不高，裝備數(shù)量、冷藏運量均有持續(xù)下滑趨勢[5]。2005年鐵路冷藏運輸裝備數(shù)量處于歷史最高水平，達到7 463輛，其中5 000輛為加冰冷藏車，然而從1991—2005年，鐵路冷藏運量由1 669萬t下降至482.8萬t。在2006年全部淘汰加冰冷藏車以后，機械冷藏車數(shù)量保持在不到2 000輛的水平，鐵路冷藏運量繼續(xù)從447.6萬t下滑至40萬t，說明傳統(tǒng)鐵路冷藏運輸裝備不適應(yīng)冷鏈物流市場的需求。裝備適應(yīng)性不足導(dǎo)致運量下降，運量下滑影響鐵路進行裝備升級的積極性，形成惡性循環(huán)。

在目前鐵路缺乏冷庫設(shè)施的情況下，鐵路冷藏車、冷藏箱專業(yè)化水平不高，并且采用成組運行模式，導(dǎo)致以下問題。一是鐵路沒有配套冷庫設(shè)施，缺乏市場調(diào)蓄功能，導(dǎo)致大批量運輸沖擊到達地冷鏈?zhǔn)袌?。二是成組運行要求貨源有充足保障，在鐵路營銷能力建設(shè)不足的情況下，鐵路冷藏運輸?shù)募洉r間較長，影響了冷鏈物流的時效。三是鐵路現(xiàn)有載運裝備老化，技術(shù)狀態(tài)不佳，導(dǎo)致運輸過程燃耗較大，運輸成本高；溫控效果不佳，容易出現(xiàn)貨物腐爛變質(zhì)等問題。四是加掛工作車需要人工值乘，既浪費鐵路運輸能力，又增加人工成本。五是冷藏車無法實現(xiàn)“門到門”運輸，不利于多式聯(lián)運，增加2次裝卸、短倒作業(yè)，導(dǎo)致全程物流成本高。六是信息化、智能化技術(shù)運用不足，無法實現(xiàn)對運輸過程的有效監(jiān)控和貨物狀態(tài)信息的實時發(fā)布。

2 美國鐵路冷藏運輸裝備技術(shù)發(fā)展趨勢

美國作為冷藏運輸?shù)陌l(fā)源地，在冷藏運輸裝備發(fā)展方面具有豐富的經(jīng)驗，代表了國際鐵路冷藏運輸裝備技術(shù)的發(fā)展方向。美國鐵路冷藏運輸，在不同歷史時期，受政府鼓勵興建鐵路、興建高速公路、放松鐵路管制及重視環(huán)保等政策導(dǎo)向影響，鐵路冷藏運輸經(jīng)歷了興起并快速發(fā)展、逐步衰退和復(fù)蘇發(fā)展3個階段。尤其是進入復(fù)蘇發(fā)展階段，美國鐵路冷藏運輸裝備進行了大量技術(shù)創(chuàng)新，以美國聯(lián)合太平洋鐵路公司為例，主要通過冷藏車、冷藏箱、拖車運輸裝備的大型化、單元化、智能化[6]，較好地適應(yīng)了冷鏈物流市場的需求。

2.1 鐵路冷藏車技術(shù)發(fā)展趨勢

UP鐵路公司依托自有或合作冷鏈物流基地，開展內(nèi)陸冷藏運輸業(yè)務(wù)。為適應(yīng)市場需求變化，不斷加快裝備技術(shù)的創(chuàng)新，加速舊車型的淘汰進程[7]。目前，擁有5 186輛機械冷藏車，包括375輛72 ft、1 480輛64 ft、2 498輛50 ft (7000系列)、833輛50 ft(9000系列)等5類機械冷藏車，UP鐵路公司冷藏車類型及技術(shù)參數(shù)如表1所示。以72 ft機械冷藏車為例，該車型于2013年購置引進，其載運量是公路冷藏汽車的4倍，運輸成本比公路要低5% ～ 15%。72 ft機械冷藏車主要技術(shù)特征如下：一是大型化，能夠降低單位運輸成本；二是單元化，具有自發(fā)電設(shè)備，能夠單車運行，提高了車輛使用靈活度；三是智能化，使用GPS和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)定位追蹤、遠(yuǎn)程監(jiān)控和無人值乘，更好地滿足冷鏈物流市場對時效性和成本方面的要求。

表1 UP鐵路公司冷藏車類型及技術(shù)參數(shù)Tab.1 The types and technical parameters of UP railway company’s refrigerated cars

2.2 鐵路冷藏箱技術(shù)發(fā)展趨勢

美國鐵路為適應(yīng)國際聯(lián)運和內(nèi)陸冷藏運輸需求，主要采用國際標(biāo)準(zhǔn)箱、內(nèi)陸大型箱和高端小型箱(俗稱冷盒) 3個系列冷藏箱。此外，冷藏拖車也可以視為一種特殊的內(nèi)陸冷藏箱。國際標(biāo)準(zhǔn)箱和內(nèi)陸大型箱采用可拆卸發(fā)電設(shè)備(TRU)，在運輸過程中無法外接電源時，可以實現(xiàn)自供電。美國冷藏集裝箱類型及技術(shù)參數(shù)如表2所示。美國冷藏集裝箱技術(shù)發(fā)展具有以下特點：一是自帶制冷裝置，機械式制冷機冷藏箱正逐步取代帶冷風(fēng)接口的隔熱集裝箱；二是40 ft (1AA型)標(biāo)準(zhǔn)箱數(shù)量增長放緩， 40 ft高箱(1AAA型)增長更快，主要原因在于成本相當(dāng)、容積更大；三是內(nèi)陸冷藏箱演化出45 ft，48 ft，53 ft，71 ft特大型箱；四是小型冷藏箱提供精確的溫控服務(wù)，以及24 h實時跟蹤和監(jiān)視服務(wù)，較好適應(yīng)了小批量、高端冷鏈物流市場需求[8]。

表2 美國冷藏集裝箱類型及技術(shù)參數(shù)Tab.2 The types and technical parameters of US refrigerated containers

2.3 載運裝備單元化供電技術(shù)發(fā)展趨勢

為了適應(yīng)載運裝備單元化運輸需求，需要解決冷藏箱供電的問題。美國冷鏈設(shè)備制造企業(yè)通過模塊化設(shè)計，實現(xiàn)柴油發(fā)電機的通用化，研發(fā)了單元化的柴油發(fā)電機(TRU)，有效推動了冷藏運輸多式聯(lián)運發(fā)展。目前，主要有2種應(yīng)用形式，一是直接外掛在集裝箱、拖車的端部，冷藏集裝箱外掛柴油發(fā)電機如圖1所示；另一種是固定在汽車拖車底架上，拖車外掛柴油發(fā)電機如圖2所示。柴油發(fā)電機(TRU)技術(shù)發(fā)展趨勢，是通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)鐵路冷藏箱的遠(yuǎn)程智能化控制，不需要乘務(wù)人員值守，大大降低了人力成本。

總體來看，美國鐵路冷藏裝備技術(shù)發(fā)展，在大型化、單元化、智能化方面的經(jīng)驗值得我國鐵路借鑒。尤其是在推動鐵水聯(lián)運、鐵公聯(lián)運發(fā)展方面，通過研發(fā)、運用可拆卸柴油發(fā)電機組TRU，可以較好解決多式聯(lián)運不斷鏈冷藏運輸?shù)膯栴}。

圖1 冷藏集裝箱外掛柴油發(fā)電機Fig.1 Plug-in diesel generators on refrigerated containers

圖2 拖車外掛柴油發(fā)電機Fig.2 Plug-in diesel generators on trailers

3 我國鐵路冷藏運輸載運裝備發(fā)展對策

鐵路冷藏運輸作為社會冷鏈物流體系的有機組成部分，應(yīng)抓住裝備技術(shù)創(chuàng)新這個核心關(guān)鍵，借鑒國外鐵路冷藏運輸技術(shù)發(fā)展經(jīng)驗，調(diào)整和優(yōu)化鐵路冷藏運輸裝備體系，主動適應(yīng)冷鏈物流市場發(fā)展趨勢，提升鐵路冷藏運輸市場競爭力，為我國鐵路冷藏運輸量大幅增長提供技術(shù)支撐。

3.1 冷鏈物流對載運裝備的要求

冷鏈物流需要全程溫控作業(yè)，但凡有控溫運輸?shù)呢浳铮菍儆诶滏溛锪髫浽?。冷鏈物流貨源組成非常復(fù)雜，農(nóng)牧漁產(chǎn)品、加工食品屬于傳統(tǒng)冷藏運輸貨源。隨著經(jīng)濟社會發(fā)展和生活水平提升，高端電子元器件、血漿、生物制藥、鮮花等產(chǎn)品的跨區(qū)域運輸需求迅猛增長，也成為冷鏈物流貨源。為準(zhǔn)確分析冷鏈物流市場需求，需要對冷鏈物流貨源結(jié)構(gòu)進行劃分。結(jié)合鐵路冷藏運輸組織特點，可以按照運輸批量大小，將冷鏈物流市場劃分為批量、零散和小件快運3類市場。

批量冷藏運輸一般按照整車或整箱運輸，實現(xiàn)生鮮冷凍產(chǎn)品從產(chǎn)地集中調(diào)運至消費地，表現(xiàn)為冷庫到冷庫的運輸，如凍肉、瓜果蔬菜、乳制品、糧食等。零散冷藏運輸一單托運量較少，無法按照整車、整箱托運，需要物流企業(yè)集零為整，通過整車或者整箱運輸后進行配送，一般表現(xiàn)為高附加值貨物“門到門”運輸，如高端水果、海鮮、鮮花、電子元器件等貨物。小件冷藏快運主要服務(wù)于電商企業(yè)的終端業(yè)務(wù)，采用“小型保溫箱+相變材料”方式進行調(diào)溫，一般是面向血漿、疫苗、芯片等高端市場。分市場層次冷藏運輸需求特點如表3所示。

從表3可以看出，不同層次的物流市場對于鐵路運輸裝備有不同的要求。鐵路批量冷藏運輸市場需求主要表現(xiàn)在：對時效要求較高，不宜長時間集貨，要求干線運輸速度快；對價格較敏感，需要盡量壓縮運輸成本；對物流過程尤其是貨物狀態(tài)信息服務(wù)要求較高，需要提供貨物的節(jié)點位置追蹤和溫度狀態(tài)。零散冷藏運輸市場需求主要表現(xiàn)在：對時效要求高，需要實現(xiàn)快速集散和運輸，集裝化配送需求明顯；對價格敏感性較低，具有較強的價格承受能力；對貨物狀態(tài)信息實時發(fā)布有較強需求。小件冷藏快運市場需求主要表現(xiàn)在：對于時效要求極高，需要滿足快遞的時效要求；對于價格不敏感，承受能力極強；要求信息實時透明。

3.2 鐵路冷藏運輸裝備發(fā)展思路

為適應(yīng)冷鏈物流市場差異化發(fā)展趨勢，應(yīng)以更高的時效、更低的成本、更好的品質(zhì)為目標(biāo)，創(chuàng)新鐵路冷藏運輸技術(shù)裝備體系，滿足批量冷藏運輸、零散冷藏運輸和小件冷藏快運等不同市場層次的需求。根據(jù)對市場需求特點的分析，系統(tǒng)提出鐵路冷藏運輸載運裝備專業(yè)化、單元化、智能化的發(fā)展思路。

（1）提升裝備專業(yè)化水平。依據(jù)批量冷藏運輸、零散冷藏運輸、小件冷藏快運的不同需求特點，研發(fā)專用冷藏車或者冷藏箱，尤其應(yīng)該關(guān)注零散冷藏運輸、小件冷藏快運市場的集裝化裝備研發(fā)，實現(xiàn)不同市場層次的譜系化覆蓋，完善鐵路冷藏運輸裝備體系。

（2）研發(fā)單元化載運裝備。針對鐵路冷藏車、冷藏箱集中供電，導(dǎo)致運輸組織不靈活的問題，研發(fā)單元化供電載運裝備。在先期鐵路冷庫設(shè)施不足的條件下，重點研發(fā)自供電冷藏集裝箱，實現(xiàn)“門到門”運輸；后期在冷庫設(shè)施逐步成網(wǎng)條件下，同時發(fā)展自供電冷藏車，實現(xiàn)庫到庫大節(jié)點運輸。

（3）提升裝備智能化水平。針對鐵路冷藏載運裝備智能化不足，導(dǎo)致人工成本高、信息服務(wù)能力不足和服務(wù)品質(zhì)不高的問題，大力推廣應(yīng)用北斗定位、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，提升鐵路冷藏載運裝備的遠(yuǎn)程監(jiān)控水平，減少人工值乘成本，提升信息服務(wù)水平。

3.3 鐵路冷藏運輸裝備選型策略

（1）冷藏車單元化、智能化、大型化策略。鐵路冷藏車技術(shù)創(chuàng)新，既應(yīng)有利于發(fā)揮其大運量優(yōu)勢，也應(yīng)保證一定的運用靈活性和較高的服務(wù)質(zhì)量。單元化是為了提高運用靈活性，減少集貨時間和線路能力占用，降低對目的地市場的沖擊；智能化是為例降低發(fā)電車值乘的人工成本和信息服務(wù)的透明化；大型化是為了提升單車載重，降低單位貨運成本。既有B22型冷藏車組，車組自重205.8 t、全長107.7 m、有效容積420 m3、有效載重182 t，平均到車組4輛貨車，平均自重51.16 t、車長26.9 m、有效容積105 m3、有效載重45.5 t。相比美國鐵路冷藏車，不配置工作車，采用智能化技術(shù)，其單車有效容積、載重指標(biāo)明更優(yōu)，經(jīng)濟效益明顯。例如，最小的50 ft冷藏車，有效載重62 t、有效容積120 m3；最大72 ft冷藏車，有效載重88 t、有效容積217 m3。因此，建議冷藏車技術(shù)發(fā)展方向為：一是配置單元化發(fā)電、制冷機組，取消工作車；二是引入北斗定位、物聯(lián)網(wǎng)等遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)，發(fā)展無人值乘冷藏、信息實時發(fā)布的冷藏車；三是提高冷藏車有效容積，向120 m3，150 m3甚至更大容積發(fā)展；四是提高冷藏車構(gòu)造速度，研發(fā)速度140 km/h，160 km/h的冷藏車。

表3 分市場層次冷藏運輸需求特點Tab.3 Characteristics of the multi-leveled market demand for refrigerated transportation

（2）冷藏箱一體化、背包化、智能化策略。冷藏箱技術(shù)創(chuàng)新，在保證冷藏箱運用靈活性的基礎(chǔ)上，重點要解決“門到門”全程供電和全程監(jiān)控的問題。油電一體化是將動力集成在冷藏集裝箱上，實現(xiàn)全程不斷電；背包化是利用標(biāo)準(zhǔn)化可拆卸發(fā)電機組，為類似海運箱等不帶電源的冷藏箱、拖車提供不間斷電源；智能化是實現(xiàn)冷藏集裝箱發(fā)電、制冷設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控和貨物在途信息的實時發(fā)布。將來可以考慮研發(fā)45 ft，53 ft甚至更大尺寸的油電混動冷藏集裝箱，或者研發(fā)背包式冷藏集裝箱，打通鐵水聯(lián)運、鐵公聯(lián)運的裝備障礙。此外，也可以考慮改造X1K型集裝箱專用平車，在車板底架上加裝柴油發(fā)電機，或者研發(fā)新型端式專用平車，提升冷藏箱運輸平車的專業(yè)化水平。

（3）小型箱專業(yè)化、智能化策略。小型箱技術(shù)創(chuàng)新，重點是解決集貨、配送的靈活性，以及全程監(jiān)控的問題。專業(yè)化是根據(jù)市場需求開發(fā)1 t，2 t，5 t小型保溫箱，以及適用于小件快運公斤級的小型保溫箱；智能化是為了實現(xiàn)貨物在途信息的實時發(fā)布。目前，市面上已經(jīng)出現(xiàn)相應(yīng)的技術(shù)，但還需要根據(jù)鐵路運輸組織特性進行適應(yīng)性改造。

4 結(jié)束語

我國鐵路冷藏運輸近30年來的發(fā)展歷程，充分說明裝備是限制鐵路冷藏運輸業(yè)務(wù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。研究我國鐵路冷藏運輸裝備專業(yè)化、單元化、智能化的發(fā)展思路，提出批量冷藏運輸、零散冷藏運輸和小件冷藏快運3個市場層次的裝備選型策略，為促進我國鐵路冷藏運輸業(yè)務(wù)發(fā)展，解決冷藏運輸裝備不適應(yīng)市場需求的問題提供技術(shù)支撐。為此，還需要進一步深入研究冷藏運輸裝備的操作策略、定期維護、制冷機組匹配、能耗管理等技術(shù)革新。