基于全壽命周期費用的城市軌道交通工程設備選擇

摘要： 城市 軌道交通工程是現代土建、設備一體化的復雜系統工程，以提供大運量、快捷、安全、舒適的城市公共交通服務(wù)為目的，設備是主體。城市軌道交通工程設備由車(chē)輛、信號等十多個(gè)子系統組成，投資大、技術(shù)難、要求高、系統復雜、準備周期長(cháng)、與運營(yíng)關(guān)系密切。從軌道交通工程建設投資內容劃分，設備投資約占總投資的35%左右，是項目一次性投資的最大組成部分；從軌道交通工程運營(yíng)角度考慮，設備使用費用占運營(yíng)費用的大部分。設備的全壽命周期費用由設備投資和設備使用費用組成。要使中國的城市軌道交通工程保持良好的發(fā)展態(tài)勢，既要重視一次性投資控制，更要重視全壽命周期費用的控制，設備選擇的全壽命周期費用控制是其重點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：全壽命周期費用城市 軌道交通 設備 一、城市軌道交通工程設備特點(diǎn) 城市軌道交通工程設備投資大、技術(shù)難、要求高、系統復雜、準備周期長(cháng)、與運營(yíng)關(guān)系密切。設備系統主要有車(chē)輛、信號、供電、通信、通風(fēng)空調、給排水及消防、防災報警、環(huán)境監控、自動(dòng)售檢票、自動(dòng)扶梯及電梯、車(chē)輛基地設備等。設備投資約占項目總投資的35%左右，是項目一次性投資的最大組成部分，設備使用費用也占運營(yíng)費用的大部分。 車(chē)輛作為城市軌道交通的旅客載運工具，必須保證運營(yíng)安全、正點(diǎn)、快速，提供良好的服務(wù)條件，注意與城市景觀(guān)、環(huán)境的協(xié)調?，F代城市軌道交通車(chē)輛均為電動(dòng)車(chē)組編列運行，采取動(dòng)車(chē)和拖車(chē)組合。車(chē)輛分別由車(chē)體、轉向架、牽引緩沖裝置、制動(dòng)裝置、受流裝置、車(chē)輛內部設備、車(chē)輛電氣系統等部分組成。車(chē)輛是城市軌道交通的核心設備，它技術(shù)含量高，接口復雜，生產(chǎn)周期長(cháng)，投資約占設備系統總投資的46%左右，使用費用也占設備系統使用費用一半左右。 信號系統是保證車(chē)輛運行安全和提高線(xiàn)路通過(guò)能力的重要設備?，F代化的城市軌道交通一般配置列車(chē)自動(dòng)控制系統（簡(jiǎn)稱(chēng)ATC），主要包括列車(chē)自動(dòng)監控系統（簡(jiǎn)稱(chēng)ATS）、列車(chē)自動(dòng)保護系統（簡(jiǎn)稱(chēng)ATS）、列車(chē)自動(dòng)運行系統（簡(jiǎn)稱(chēng)ATO）三個(gè)子系統。信號系統作為確保列車(chē)安全、快速、短間隔運行的中樞神經(jīng)，具有技術(shù)要求高、操作方式復雜、內外接口多、非通用非定型等特點(diǎn)，投資約占設備系統總投資的10%左右。 供電系統為城市軌道交通提供必需的能源，安全、經(jīng)濟的供給電力是所有設備正常運行的前提條件。城市軌道交通的供電系統由主變電所、牽引降壓變電所、牽引電網(wǎng)、電纜與接地、動(dòng)力與照明、供電系統管理自動(dòng)化等組成，投資約占設備系統總投資的18%左右。 通信系統為城市軌道交通提供交換語(yǔ)音、圖像、數據信息的可靠便捷服務(wù)，一般由傳輸、公務(wù)電話(huà)、專(zhuān)用電話(huà)、無(wú)線(xiàn)通信、閉路電視監視、廣播、時(shí)鐘、通信電源及接地等組成，投資約占設備系統總投資的6%左右。 通風(fēng)空調系統為城市軌道交通提供滿(mǎn)足運營(yíng)和乘客需求的人工氣候環(huán)境，在地下空間一般分為開(kāi)式系統、閉式系統和屏蔽門(mén)系統，根據使用場(chǎng)所又分為車(chē)站、區間隧道和設備管理用房空調系統，一般由冷水機組、通風(fēng)機組、空調機組、冷卻塔、水泵、風(fēng)閥、消聲器及屏蔽門(mén)等組成，投資約占設備系統總投資的2%左右，使用費用中的電耗比例較高。 給排水及消防系統是指城市軌道交通中生產(chǎn)、生活、消防使用的給水系統、污水排放系統及水滅火、氣體滅火裝置，投資約占設備系統總投資的2%左右。 防災報警系統（簡(jiǎn)稱(chēng)FAS）是指城市軌道交通中具有防止火災、水淹等災害的自動(dòng)報警與監控裝置，技術(shù)要求高，投資不大，約占設備系統總投資的1%左右。 環(huán)境監控系統（簡(jiǎn)稱(chēng)BAS）是指對車(chē)站、區間的通風(fēng)空調、給排水、照明、電扶梯等設備進(jìn)行優(yōu)化控制，實(shí)現安全、方便、節能的現代化管理，它一般包括中央控制、車(chē)站控制和就地控制裝置三部分組成，對調控環(huán)境舒適度和設備運行的節能有較大意義，投資約占設備系統總投資的1%左右。 自動(dòng)售檢票系統（簡(jiǎn)稱(chēng)AFC）是現代化城市軌道交通滿(mǎn)足各種運營(yíng)模式下乘客快速購票進(jìn)出站的重要設備，一般由中央計算機系統、車(chē)站計算機系統、車(chē)站終端、票卡等組成，技術(shù)難度大，投資約占設備系統總投資的7%左右。 自動(dòng)扶梯與電梯是為方便乘客、提高服務(wù)水平而設置的提升設備，一般在車(chē)站站廳層和出入口設置自動(dòng)扶梯，為殘疾人及設備運輸設置電梯，投資約占設備系統總投資的3%左右。 車(chē)輛基地及維修設備主要是為車(chē)輛和各種設備提供停放、保養、修理等服務(wù)的，一般包括列車(chē)清洗機、固定架車(chē)機、數控不落輪鏇床、內燃機車(chē)、接觸網(wǎng)作業(yè)車(chē)、起重機、空壓機及各種維修工藝設備，品種有幾百種之多，投資約占設備系統總投資的3%左右。 城市軌道交通工程設備有以下特點(diǎn)。一是投資巨大，設備投資約占總投資的35%左右，車(chē)輛、信號、供電又占了其中的75%左右；二是技術(shù)先進(jìn)，各設備系統運用了大量的高新技術(shù)，技術(shù)含量高；三是系統復雜，設備系統由十多個(gè)子系統組成，接口繁復，相互之間聯(lián)系制約多；四是國產(chǎn)化要求高，較高的國產(chǎn)化率對降低費用作用明顯；五是缺乏統一的標準，設備必須根據用戶(hù)的特定需求進(jìn)行選型定型、招標采購，產(chǎn)品生產(chǎn)周期長(cháng)，選擇隨意性大；六是設備與運營(yíng)關(guān)系密切，安全可靠的設備是運營(yíng)成功的保證；七是設備的功能定位與費用控制緊密相聯(lián)；八是設備的一次投資費用與設備使用費用密不可分，設備的全壽命周期費用研究應得到足夠重視。 二、設備全壽命周期費用分析 城市軌道交通工程設備全壽命周期費用包括設備投資和設備使用費用。設備投資包括設備供貨價(jià)格、安裝費等，設備使用費包括維修保養、動(dòng)力燃料、人員工資等。設備的全壽命周期包含物理壽命、折舊壽命、技術(shù)壽命、經(jīng)濟壽命等。我們討論的全壽命周期，更多的是考慮經(jīng)濟壽命，即指設備從開(kāi)始使用到再繼續使用在經(jīng)濟上已不合理為止的全部時(shí)間。 在城市軌道交通工程中，我們可用價(jià)值工程為主分析設備選擇的全壽命周期費用問(wèn)題 。 價(jià)值工程是著(zhù)重功能分析，力求以最低的全壽命周期費用，可靠地實(shí)現對象的必要功能的有組織的創(chuàng )造性活動(dòng)。價(jià)值工程的基本表達式為V=F/C，在設備全壽命周期價(jià)值工程分析中，其中V代表全壽命價(jià)值，F代表全壽命功能，C代表全壽命周期費用。 軌道交通工程設備選擇的價(jià)值取向應是合理的全壽命功能實(shí)現、經(jīng)濟的全壽命周期費用下全壽命價(jià)值的提升。其提高價(jià)值的基本途徑是：保持功能不變，使實(shí)現功能的費用有所下降；保持費用不變，使功能有所提高；雖然費用有所提高，但功能大幅度提高；少量降低功能指標或次要功能，費用有較大降低；既提高功能，又降低費用。 考慮到城市軌道交通設備一次投資的限定性、使用費用的長(cháng)期性、系統構成的復雜性，各系統設備選擇的全壽命價(jià)值工程分析要有所區別，但主要思路應放在確定全壽命周期功能合理與匹配，追求全壽命周期費用降低上。設備選擇與全壽命周期費用分析主要考慮以下方面。 一是分析整個(gè)設備系統全壽命周期費用結構和控制重點(diǎn)。要從整個(gè)設備系統的項目結構中分析其全壽命費用的構成，了解各系統設備全壽命費用的大小，確定整個(gè)設備系統全壽命周期費用的比例結構。根據費用比重分析法（也稱(chēng)ABC分析法）的原理，結合城市軌道交通工程設備的特點(diǎn)，整個(gè)設備系統10%—20%的設備其費用占總費用的比例很高，可定位為A類(lèi)，作為重點(diǎn)控制考慮，其余可定位為B類(lèi)和C類(lèi)，作為次要和一般控制考慮。某一設備的一次投資費用和使用費用的比例也有很大差異，可考慮將不同設備的建設期或使用期作為費用控制的重點(diǎn)。設備的全壽命周期分為決策、設計、采購、安裝調試、運營(yíng)維護等過(guò)程，根據經(jīng)驗，越是項目的前期，費用節約的可能性越大，越應該成為費用控制的重點(diǎn)。 二是分析各系統設備的功能定位與匹配關(guān)系。尤其是功能定位要全面反映設備滿(mǎn)足城市軌道交通規定和潛在的需要，這種需要應該包括特性、實(shí)用性、可信性、安全性、環(huán)境要求、經(jīng)濟性、美觀(guān)性等諸多方面，需要應是合理的，這種滿(mǎn)足應貫穿設備的整個(gè)壽命周期，滿(mǎn)足應是適度的。要注意功能的匹配，保持功能結構的合理。要著(zhù)重對設備基本功能、輔助功能、外觀(guān)功能等進(jìn)行分類(lèi)、整理、評價(jià)、定位，保證設備選擇的功能前提是正確的。 三是分析各系統設備的費用結構和組成。要從各系統設備及單一設備的全壽命周期中分析一次投資和使用費用之間的比例關(guān)系，在功能分析指導下尋找合理的結合點(diǎn)，確定各系統設備全壽命周期費用的縱向結構。 四是分析各系統設備一次性投資降低的內容、方法、手段和措施。要重視招標采購的公開(kāi)、公平、公正和充分競爭。要充分利用強有力的組織措施、技術(shù)措施、經(jīng)濟措施、合同措施來(lái)降低費用。 五是分析各系統設備使用費用降低的內容、方法、手段和措施等。要研究不同的運營(yíng)維護和設備維修模式，考慮社會(huì )化、專(zhuān)業(yè)化服務(wù)對降低費用的作用。