基于全寿命周期费用的城轨道交通工程设备选择

1、基于全寿命周期费用的城市轨道交通工程设 备选择摘要：城市 轨道交通工程是现代土建、设备一体化的复杂系统工程, 以提供大运量、快捷、平安、舒适的城市公共交通效劳为目的,设备 是主体.城市轨道交通工程设备由车辆、信号等十多个子系统组成, 投资大、技术难、要求高、系统复杂、预备周期长、与运营关系紧密. 从轨道交通工程建设投资内容划分,设备投资约占总投资的35溢右, 是工程一次性投资的最大组成部份；从轨道交通工程运营角度考虑, 设备利用费用占运营费用的大部份.设备的全寿命周期费用由设备投 资和设备利用费用组成.要使中国的城市轨道交通工程维持良好的进 展态势,既要重视一次性投资操纵,更要重视全寿命周期费

2、用的操纵, 设备选择的全寿命周期费用操纵是其重点.关键词：全寿命周期费用城市轨道交通设备一、城市轨道交通工程设备特点城市轨道交通工程设备投资大、 技术难、要求高、系统复杂、预备周 期长、与运营关系紧密.设备系统要紧有车辆、信号、供电、通信、通风空调、给排水及消防、防灾报警、环境监控、自动售检票、自动 扶梯及电梯、车辆基地设备等.设备投资约占工程总投资的35溢右, 是工程一次性投资的最大组成部份,设备利用费用也占运营费用的大 部份.车辆作为城市轨道交通的旅客载运工具,必需保证运营平安、正点、 快速,提供良好的效劳条件,注意与城市景观、环境的和谐.现代城 市轨道交通车辆均为电动车组编列运行,采取动

3、车和拖车组合.车辆 别离由车体、转向架、牵引缓冲装置、制动装置、受流装置、车辆内 部设备、车辆电气系统等部份组成.车辆是城市轨道交通的核心设备, 它技术含量高,接口复杂,生产周期长,投资约占设备系统总投资的 46溢右,利用费用也占设备系统利用费用一半左右.信号系统是保证车辆运行平安和提升线路通过水平的重要设备.现代 化的城市轨道交通一样配置列车自动操纵系统简称AT.,要紧包括列车自动监控系统简称AT0、列车自动爱惜系统简称AT0、列车 自动运行系统简称AT.三个子系统.信号系统作为保证列车平安、 快速、短距离运行的中枢神经,具有技术要求高、操作方式复杂、内 外接口多、非通用非定型等特点,投资约

4、占设备系统总投资的10溢右.供电系统为城市轨道交通提供必需的能源, 平安、经济的供应电力是 所有设备正常运行的前提条件.城市轨道交通的供电系统由主变电所、 牵引降压变电所、牵引电网、电缆与接地、动力与照明、供电系统治 理自动化等组成,投资约占设备系统总投资的 18溢右.通信系统为城市轨道交通提供互换语音、图像、数据信息的靠得住便 利效劳,一样由传输、公事、专用、无线通信、闭路电视监视、播送、时钟、通信电源及接地等组成,投资约占设备系统总投资的6溢右.通风空调系统为城市轨道交通提供知足运营和乘客需求的人工气候环境,在地下空间一样分为开式系统、闭式系统和屏蔽门系统,依照 利用处所又分为车站、区间隧

5、道和设备治理用房空调系统,一样由冷 水机组、通风机组、空调机组、冷却塔、水泵、风阀、消声器及屏蔽 门等组成,投资约占设备系统总投资的2溢右,利用费用中的电耗比 例较高.给排水及消防系统是指城市轨道交通中生产、 生活、消防利用的给水 系统、污水排放系统及水灭火、气体灭火装置,投资约占设备系统总 投资的2溢右.防灾报警系统简称FA0是指城市轨道交通中具有防止火灾、水淹 等灾害的自动报警与监控装置,技术要求高,投资不大,约占设备系 统总投资的1%左右.环境监控系统简称BAS是指对车站、区间的通风空调、给排水、 照明、电扶梯等设备进行优化操纵,实现平安、方便、节能的现代化 治理,它一样包括中央操纵、车

6、站操纵和当场操纵装置三部份组成, 对调控环境舒适度和设备运行的节能有较大意义,投资约占设备系统 总投资的1%左右.自动售检票系统简称AFQ是现代化城市轨道交通知足各类运营模 式下乘客快速购票进出站的重要设备,一样由中央运算机系统、车站 运算机系统、车站终端、票卡等组成,技术难度大,投资约占设备系 统总投资的7溢右.自动扶梯与电梯是为方便乘客、提升效劳水平而设置的提升设备,一 样在车站站厅层和出入口设置自动扶梯,为残疾人及设备运输设置电 梯,投资约占设备系统总投资的3溢右.车辆基地及维修设备主假设是为车辆和各类设备提供停放、保养、修理 等效劳的,一样包括列车清洗机、固定架车机、数控不落轮铺床、内

7、 燃机车、接触网作业车、起重机、空压机及各类维修工艺设备,品种 有几百种之多,投资约占设备系统总投资的 3溢右.城市轨道交通工程设备有以下特点.一是投资庞大,设备投资约占总 投资的35溢右,车辆、信号、供电又占了其中的75溢右；二是技术 先进,各设备系统运用了大量的高新技术,技术含量高；三是系统复 杂,设备系统由十多个子系统组成,接口繁复,彼此之间联系制约多； 四是国产化要求高,较高的国产化率对降低费用作用明显；五是缺乏 统一的标准,设备必需依照用户的特定需求进行选型定型、 招标采购, 产品生产周期长,选择随意性大；六是设备与运营关系紧密,平安靠 得住的设备是运营成功的保证；七是设备的功能定位

8、与费用操纵紧密 相联；八是设备的一次投资费用与设备利用费用密不可分,设备的全 寿命周期费用研究应取得足够重视.二、设备全寿命周期费用分析城市轨道交通工程设备全寿命周期费用包括设备投资和设备利用费用.设备投资包括设备供货价钱、安装费等,设备利用费包括维修保养、动力燃料、人员工资等.设备的全寿命周期包括物理寿命、折旧 寿命、技术寿命、经济寿命等.咱们讨论的全寿命周期,更多的是考 虑经济寿命,即指设备从开始利用到再继续利用在经济上已不合理为 止的全数时刻.在城市轨道交通工程中,咱们可用价值工程为主分析设备选择的全寿 命周期费用问题.价值工程是着重功能分析,力求以最低的全寿命周期费用,靠得住地 实现对

9、象的必要功能的有组织的制造性活动.价值工程的大体表达式为V=F/C,在设备全寿命周期价彳1工程分析中,其中 V代表全寿命价 值,F代表全寿命功能,C代表全寿命周期费用. 轨道交通工程设备 选择的价值取向应是合理的全寿命功能实现、经济的全寿命周期费用 下全寿命价值的提升.其提升价值的大体途径是：维持功能不变,使 实现功能的费用有所下降；维持费用不变,使功能有所提升；尽管费 用有所提升,但功能大幅度提升；少量降低功能指标或次要功能,费 用有较大降低；既提升功能,又降低费用.考虑到城市轨道交通设备一次投资的限定性、 利用费用的长期性、系 统组成的复杂性,各系统设备选择的全寿命价值工程分析要有所区别,

10、 但要紧思路应放在确信全寿命周期功能合理与匹配,追求全寿命周期 费用降低上.设备选择与全寿命周期费用分析要紧考虑以下方面.一是分析整个设备系统全寿命周期费用结构和操纵重点.要从整个设 备系统的工程结构中分析其全寿命费用的组成,了解各系统设备全寿 命费用的大小,确信整个设备系统全寿命周期费用的比例结构.依照费用比重分析法也称AB0析法的原理,结合城市轨道交通工程 设备的特点,整个设备系统10a20%勺设备其费用占总费用的比例很 高,可定位为A类,作为重点操纵考虑,其余可定位为 B类和C类, 作为次要和一样操纵考虑.某一设备的一次投资费用和利用费用的比 例也有专门大不同,可考虑将不同设备的建设期或

11、利用期作为费用操 纵的重点.设备的全寿命周期分为决策、设计、采购、安装调试、运 营保护等进程,依照体会,越是工程的前期,费用节约的可能性越大, 越应该成为费用操纵的重点.二是分析各系统设备的功能定位与匹配关系. 尤其是功能定位要全面 反映设备知足城市轨道交通规定和潜在的需要,这种需要应该包括特 性、有效性、可信性、平安性、环境要求、经济性、美观性等诸多方 面,需要应是合理的,这种知足应贯穿设备的整个寿命周期,知足应 是适度的.要注意功能的匹配,维持功能结构的合理.要着重对设备 大体功能、辅助功能、外观功能等进行分类、整理、评判、定位,保 证设备选择的功能前提是正确的.三是分析各系统设备的费用结

12、构和组成.要从各系统设备及单一设备 的全寿命周期中分析一次投资和利用费用之间的比例关系,在功能分 析指导下寻觅合理的结合点,确信各系统设备全寿命周期费用的纵向 结构.四是分析各系统设备一次性投资降低的内容、 方式、手腕和方法.要 重视招标采购的公布、公平、公正和充分竞争.要充分利用强有力的组织方法、技术方法、经济方法、合同方法来降低费用.五是分析各系统设备利用费用降低的内容、方式、手腕和方法等.要 研究不同的运营保护和设备维修模式,考虑社会化、专业化效劳对降 低费用的作用. 三、基于全寿命周期费用的设备选择基于城市轨道交通工程设备特点和全寿命周期费用分析, 咱们可对城市轨道交通设备选择作如下考

13、虑.一、车辆车辆的选择是全寿命周期费用操纵的重中之重. 要从车辆选择的决策 时期开始就十分重视这项工作.车辆的功能定位是关键.车辆功能必需定位于实际客流与必然效劳水 平的需要.客流是决定车辆选择的要紧因素.建设城市轨道交通的全然目的是知 足城市日趋增加的大客流需要.不同的客流存在,提出了不同的运能 需要,决定了不同的车辆选择方案.远期单向顶峰小时方案设计客流 是决定车辆运能的全然依据,也是车辆选择方案的关键.咱们要注意 客流预测的不确信性.由于阻碍客流及阻碍客流预测的因素多,客流 预测带有专门大的不确信性.预测客流存在的问题要紧有：预测年限 与城市整体方案不一致、根底数据不完善、预测方式的局限

14、、模型参 数标定不确切、预测中对票价因素考虑不够等.目前采纳的“四时期 法预测客流往往偏高.而作为车辆选择依据的方案设计客流又考虑 了不均匀系数,一样大于预测客流量.方案设计客流可能偏高,应成 为车辆选择时重视的一个问题.咱们还要注意 客流散布的不均匀性. 城市轨道交通初期、近期、远期客流不同,每日客流很不均匀.初期、 近期、远期客流的增加要紧取决于城市规模的进展和布局的调整,每 日客流的转变要紧取决于沿线客流性质.不同城市不同线路不同时期 的客流散布不均匀系数是不同的.不均匀系数的慎重考虑应成为车辆 选择时重视的另一个问题.效劳水平与车辆选择紧密相关.舒适度、拥堵度及行车距离是效劳水 平的重

15、要指标.我国地铁车辆满载定员按6人/平方米考虑,这是舒适 度的极限值,超载定员按9人/平方米考虑,这也是拥堵度的极限值. 法国地铁车辆满载定员只按人/平方米考虑.车辆运能是依照满载定员 计算的.有人提出按适当拥堵的方式考虑车辆运能, 如按7人/平方米 的超载情形计算,虽有道理,但依据缺乏.较好的舒适度能提升效劳 水平,但必需增加车辆配置或缩短行车距离.行车距离决定了乘客的 等待时刻,缩短行车距离既能改善效劳水平,又是提升车辆运能的重 要方式.车辆选择必需符合实际客流和必然效劳水平需要的功能定位. 应提供 可变的运能知足可变的客流.要尽可能地探讨可变客流的规律,使客 流预测从不确信到比拟确信.要

16、通过城市方案、交通方案、轨道线网 方案、交通政策引导、票价引导等方式形成合理的客流散布.要从车 辆选择的大小、编组、行车距离、效劳水平等方面探讨可变运能的形 成.可变的编组、可变的行车距离能形成可变的运能,但编组的转变 调剂是超级困难的.编组的选择涉及到车辆的动拖比和蓄电池、辅助 逆变器、空压机、受电弓等的配置方案,不同的编组单车本钱和运营费用是不同的.不同时期考虑不同编组混编方案将带来制造、治理、 维修、接口等很多困难.基于上述分析,在知足客流需要和必然效劳水平的前提下, 在提供可 变的运能知足可变客流的思路中,车辆选择应考虑满载客位移动的全 寿命周期费用,其指标可用元/客位移动千米表示.在

17、实际的车辆选择 进程中,第一,应考虑适合车型与技术指标的选用. 要依照客流特点, 慎重选择A、B、C三种不同车型.要合理确信列车速度等技术指标, 不同的最高速度值,对车辆的技术标准要求不同专门大,对车辆的价 钱阻碍也专门大.要加速推动车辆的标准化、系列化、模块化制造技 术,这将增进车辆制造本钱的降低.要科学地选择车辆车体材料,注 意铝合金型材和钢型材的比拟.第二,应考虑合理地确信列车编组.列车编组在知足客流需要的情形下,种类应尽可能统一,动拖比要适 合.要充分利用信号系统的功能,研究在缩短列车距离时刻下利用小 编组车辆与高密度行车距离的经济性.第三,制造适度竞争的良好局 面,大力推动车辆国产化

18、进程.应放宽国外车辆供货商进入国内市场 的条件,鼓舞其推行车辆本地化生产的踊跃性.国内引进和配套企业 要加速对关键技术的消化与吸收,及早形成核心生产水平.只有如此, 工程业主才能通过公布招标选择到适用经济的城市轨道交通车辆.二、信号城市轨道交通信号系统是直接效劳于运营的设备,在功能上它第一必 需保证行车平安,第二是提升运输效率.在保证平安的前提下,制造 缩短行车距离的条件,关于提升整个设备系统的运输水平,有着十分重要的作用.信号系统的全寿命周期费用分析,不只针对信号系统本身,更要考虑整个城市轨道交通系统.最近几年来,信号技术进展迅 猛,准移动闭塞、移动闭塞、微机联锁、列车自动监控等已成功应用,

19、 为平安的保证、运能的提升和减少运营人员提供了条件.因此,在城 市轨道交通信号设备选择时,考虑到平安和缩短行车距离提升运能的 需要,一样应在成熟的设备制式中选择较为先进的,如基于准移动闭 塞或移动闭塞的 列车自动操纵系统简称 AT.这种选择尽管一次 投资稍大,但保证了信号设备的功能,同时又提升了设备的可用性、 靠得住性和可保护性,降低了设备的利用费用,从全寿命周期费用角 度考虑是合理的.3、供电.城市轨道交通供电系统的功能是向所有效电负荷提供平安、靠得住的电能,保证各用电设备的正常运行.供电系统包括十几类几十种设备, 涉及到国内外大部份电力产品,产品质量良莠不齐,投标价钱不同较 大.选择高靠得

20、住、高平安、低能耗、低保护、小型化的产品,是降 低全寿命周期费用的有效途径.在变压器类设备中,应将低空载、低 负载损耗、高抗短路的节能产品作为首选；在开关类设备中,应考虑 气体绝缘开关柜和空断气缘开关柜的全寿命周期费用比拟,包括对土 建本钱的阻碍,可优先选择气体绝缘开关柜；在电力监控设备中,可 突出要紧功能,减少附加功能,预留接口功能,以降低一次投资本钱； 在接触网器材中,选择优质银铜接触线比一般银铜接触线价钱高 15% 但换线本钱和对运营的阻碍大幅下降,全寿命周期周期费用是降低的4、其它设备系统通信设备.考虑到通信技术进展迅速,应依照运营的实际需求选择设 备的功能,对远期的需求,近期可暂不考

21、虑,但必需预留好接口,充 分注意系统的可扩展性.通风空调设备.地下线通风空调系统形式一样经常使用闭式系统或屏 闭门系统,依照各地空调时刻的长短,其设备的一次投资、土建面积 大小、利用费用各不相同,应作全面的全寿命周期费用比拟,慎重选 择不同系统.空调系统设备运营能耗占城市轨道交通总能耗的30%-40派右,设备本身的节能特性意义重大.依照有关地铁热环境研 究报告,运营初期、中期的发烧量约是远期的 50%-70%如设备按远 期发烧量一次配置到位,应通过运行台数操纵、选择变频调速操纵设备与优化运行模式,尽管一次投资略有增大,但初、中期能花费用可 节约30%-40%远期能花费用可节约15%-20%给排

22、水及消防设备.给排水及消防设备的一次投资费用不大, 但其利 用费用占全寿命周期费用的比例却较大,因此,设备选择的平安性、靠得住性、节能性、少保护性应给予重视.防灾报警设备.防灾报警设备在正常运营时监视灾情,搜集灾情信息, 灾害发生时及时将救灾设备转入救灾模式,必需平安靠得住,故系统 设备选择应知足功能需要,考虑性能好、质量高的产品.环境监控设备.环境监控设备作为对车站各类机电设备的智能化操纵 系统,对改善环境质量和降低其它设备利用费用作用明显,应本着技 术先进、功能完善、组网灵活、方便运营和节能降耗的原那么选择,一次投资费用可适当放宽.自动售检票设备.自动售检票设备一次投资费用较大,应尽力寻求大 体需求与效劳水准、初期配置与系统扩展、靠得住性与可维修性之间 的平稳点.在技术方案上,可优先考虑利用IC卡系统,这尽管增加了