地铁全自动运行系统的全生命周期成本分析-以苏州市轨道交通5号线为例

1、城市轨道交通是城市公共交通的重要组成部分，正在逐渐融入我国的各个大中城市。随着相关技术的不断进步和完善，城市轨道交通全自动运行技术亦日趋成熟。截至2016年7月，全球有37个城市共建设了55条全自动运行地铁线路，合计803 km1。随着全自动运行系统的广泛应用及技术的逐步完善，其带来的技术革新、运营效率和自动化水平的提高、人力资源配置的优化、系统安全性及可靠性的提升等效果逐渐显现出来，越来越多的轨道交通线路开始采用全自动运行系统2。目前，国内关于全自动运行的文章主要是对该系统功能、特点和优越性的介绍，对全自动运行系统全生命周期成本的分析较少。江苏省苏州市轨道交通5号线全长44.1 km，设34

2、座车站、车辆段和停车场各1处、控制中心1座，车辆采用B型车6辆编组。苏州市轨道交通5号线工程可行性研究报告(以下简称工可)于2015年7月获得江苏省发改委的批复，批复中5号线采用半自动运行、ATO驾驶模式，初期配属车辆50列/300辆，总投资297.16亿元3。考虑到苏州市轨道交通网络化的不断推进，为满足日益提高的客流运输和运营安全需求，同时有效降低日益上升的运营成本，有必要对5号线采用全自动运行系统进行分析研究。本文将对苏州市轨道交通5号线采用全自动运行系统后的全生命周期成本进行分析，为轨道交通实施全自动运行方案提供参考。1 全生命周期成本组成根据International standard

3、 603004，一般产品的全生命周期包括概念和定义阶段、设计开发阶段、制造与安装阶段、运营和维护阶段及回收处置阶段。结合城市轨道交通全自动运行系统的特点，将全自动运行系统的全生命周期划分为建设阶段、运营维护阶段和报废回收阶段，由此，全自动运行系统的全生命周期成本可分解为项目建设总成本、运营维护成本和回收资产余值。1.1 项目建设总成本项目建设总成本由工程费用(含建筑工程费、设备购置费和安装工程费)、工程建设其他费用、预备费(含基本预备费和涨价预备费)、车辆购置费、建设期利息及铺底流动资金等组成。1.2 运营维护成本运营维护成本是轨道交通为完成乘客运输任务所消耗的以货币形式表现的一切费用支出。按

4、照成本费用的经济性质划分，运营维护成本可以分为工资或薪酬、外购原材料及动力费、固定资产原值和折旧费、固定资产修理费、摊销费、税费和其他费用等。退火是半导体加工中常见的过程，一般分为直接降温法和阶梯式退火等方式.各层薄膜生长后均采用退火处理，通常情况下每生长一层薄膜进行一层退火，主要目的是使薄膜层更加致密并且能够减小薄膜粗糙度，以及通过退火回流影响薄膜性质.通过实践还发现，随着GeH4流量的增加，退火后芯层折射率增加得更快，而这在薄膜沉积过程中是不利的，导致折射率的不可控性；对于包层而言，其折射率受B2H6与PH3的比值影响很大，BPSG的含量同样影响退火前后折射率的变化，如表1所示.1.3 回

5、收资产余值城市轨道交通项目寿命期末，由于城市轨道交通各组成部分寿命期不同、更新年代不同，土建工程、车辆设备、通信信号、空调、电梯等固定资产还有一定的使用价值，扣除报废回收过程中耗费的劳动力、材料、设备成本后的剩余资金价值即为回收资产余值。大会结合盐湖股份公司成立60周年系列活动，将会议内容扩展至镁、锂、硼、中微量肥、熔盐储能及盐湖资源综合利用等领域，进一步扩大会议规模和影响力。从图2的流程描述可以看出,从发起调用请求,到接受请求再到执行请求,都是直接简单的流程,没有考虑到请求执行的效果与反馈,没有考虑到根据手机所在位置的无线网络实际状态进行准入判断。2 全生命周期成本模型因全自动运行系统全生命

6、周期成本分为项目建设总成本、运营维护成本和回收资产余值。故以现值为目标函数的全自动运行系统全生命周期成本的数学模型为SJ(1+i)-n(1)式中，NJ为全自动运行系统的全生命周期成本的现值；FJt为全自动运行系统各年度建设成本；OJt为全自动运行系统各年度运营维护成本；SJ为全自动运行系统在期末回收资产余值；T1为建设年限；T为寿命周期；i为基准收益率；n为计算期。3 全生命周期成本分析根据前文分析，对苏州市轨道交通5号线采用全自动运行系统的全生命周期成本进行分析。5号线采用全自动运行系统时,对土建工程的影响较小，但需要调整相关系统工程方案。建设期T1按2年考虑，投资比例分别为50%和50%；

7、寿命周期T、计算期n均取为27年；基准收益率i参考工可，按6%计算5。3.1 项目建设总成本根据调研可知，只需对苏州市轨道交通5号线的车辆、信号、通信、综合监控、站台门、车辆基地等增加部分功能及调整部分技术方案，即可实现全自动运行系统6。苏州市轨道交通5号线全自动运行与工可的半自动运行模式相比，增加的建设成本如表1所示。表1 全自动运行投资增加估算(万元)章号节号项目 增加估算备注第一部分 工程费用23 923四通信882按主备控制中心设计,增加与车载乘客紧急对讲功能,增强视频监控的范围和功能,按20万元/km估列五信号11 907提高硬件设备的可靠性,增加与全自动运行系统相关的驾驶模式和功能

8、,增强与综合监控、站台门等系统的接口功能,增加车辆段洗车机自动洗车等功能,按270万元/km估列七综合监控系统1 780增加一套完整的后备控制中心,同时增强与相关系统的接口及联动功能,按约40万元/km估列九安防及门禁90车辆段、停车场各增加1处门禁,按45万元/处估列十三车站辅助设备(站台门)3 264增加防夹人检测系统,增加车门、站台门的对位隔离功能,按96万元/站估列十五车辆基地6 000胥口车辆段4 500唯亭北停车场1 500按全自动运行设置有人区和无人区;运用库划分若干防护区,并设有门禁控制的地下通道;增加全自动洗车功能;运用库库房长度增加(续表)章号节号项目 增加估算备注第二部分

9、 工程建设其他费用4 561十七工程建设其他费用4 56134其他费用4 561建设管理费1 065建设单位管理费、建设工程监理与相关服务费、招标代理服务费的取费标准均与工可一致,分别按第一部分工程费的2.25%、2%、0.2%计列可行性研究费100按100万元计列研究试验费50按50万元计列勘测设计费1 100勘察费、设计费取费标准与工可一致,分别按第一部分工程费用的0.7%、3.9%计列引进技术和设备其他费169按引进设备费的1%计列联合试运转费417综合联调按第一部分设备费的1%计列,试运转费根据工可估算按比例计列生产准备及开办费-4 406全自动运行运营人员配置减少15人/km,共减少

10、运营人员660人,费用根据工可估算计列项目专项验收费50按50万元计列工程保险费191与工可一致,按第一部分工程费的0.8%计列施工图审查费72与工可一致,按勘察设计费的6.5%计列造价咨询费96与工可一致,按第一部分工程费的0.4%计列规划技术服务费14与工可一致,按第一部分工程费的0.06%计列第三方监测等安全生产相关费用43与工可一致,按第一部分建筑工程费和安装工程费的1%计列赶工费和按质论价费100按100万元计列全自动运行咨询费5 500按5 500万元计列第三部分 预备费1 424十八35预备费1 424基本预备费与工可一致,按第一部分和第二部分费用之和的5%计列。不计预备费价差

11、第四部分 专项费用32 404十九36专项费用32 404车辆购置费(增加)45 000提高车辆硬件设备的可靠性,增加与全自动运行相关的驾驶模式和功能,将车辆的故障信息上传至车辆调度控制中心,每辆车增加150万元车辆购置费(减少)-14 400采用全自动运行,旅行速度提高23 km/h,车辆减少3列,按650万元/辆(工可)+150万元/辆计列建设期贷款利息1 984贷款利率按最新长期贷款利率4.9%计列。本项目按35%资本金、65%的人民币贷款考虑铺底流动资金-180车辆减少3列,费用相应减少,按10万元/辆计列概算总额62 312注：仅列出采用全自动运行系统后费用变化的估算单元。苏州市轨道

12、交通5号线全自动运行系统投资增加了62 312万元，与批复的工可相比，投资增加约2.1%。3.2 运营维护成本采用全自动运行使运营人员及运营能耗减少，相对于工可节约了运营费用，因此，此二项内容可按收入进行估算。3.2.1 工资或薪酬根据上海轨道交通10号线运营经验，全自动运行系统可使线路旅行速度提升约10%，平均出入库时间减少130 s，车辆配置数减少，运营人员配置减少15人/km7。苏州市轨道交通5号线长44.1 km，按减少运营人员660人计算。参照5号线工可，投入运营期年人均工资薪酬加福利费为93 635元(2021年)。3.2.2 外购原材料及动力费全自动运行系统的列车可避免不必要的加

13、减速，同时也可根据运行情况有效地调节列车空调及照明，从而减少能耗，降低运营成本。根据上海10号线运营经验，全自动运行系统正线节能15%20%，车场内节能20%30%7。根据苏州市轨道交通5号线节能评估报告，5号线初、近、远期年消耗电力分别为20 101万、23 422万、27 994万kWh8。正线、车场均取节能下限，预计5号线初、近、远期每年可节能分别为3 166万、3 689万、4 409万kWh。初、近期及近、远期之间年份节约的电费呈直线增长。电价按工可0.80元/度计3。通过减少运营维护成本形成的全自动运行项目收入估算结果如表2所示。【启示】只锈坏了一个扣，整条铁链也就失去了他的价值。

14、不要对缺点和错误报以宽容的态度，哪怕是一丁点儿。否则，他就会像草原上的火种，一发不可收拾。表2 通过减少运营维护成本形成的全自动运行项目收入估算结果(万元)序号项目合计计算期1234567891011121收入(节约费用)230 1968 5938 6538 7138 7728 8328 8928 9529 0129 0719 1311.1运营人员减少154 4986 1806 1806 1806 1806 1806 1806 1806 1806 1806 1801.2运营能耗(电费)减少75 6982 4132 4732 5332 5932 6522 7122 7722 8322 8912

15、951注：全自动运行系统计算期为27年，且各年收入均不同，表中仅列出计算期前12年的收入。3.2.3 固定资产折旧费、修理费原始儒学“崇拙”而不完全“斥巧”的文化传统，随着理学诸贤登上历史舞台而发生了重大转变。周敦颐拙赋提出了“巧贼拙德”的理学命题：“巧者言，拙者默。巧者劳，拙者逸。巧者贼，拙者德。巧者凶，拙者吉。呜呼，天下拙，刑政彻。上安下顺，风清弊绝。”3(P60)赋作指出，“巧”具有口舌辩给、处心积虑、作伪成凶等特性，而“拙”则兼有了“默”“逸”“德”“吉”等品质。邵雍亦有诗句云“谁道山翁拙于用，也能康济自家身”4(P301)，表达出他以“拙”处世济身的沛然自信。他又有诗句云“吾曹养拙赖

16、明时，为幸居多宁不知”4(P421)，直以“养拙”为政治清明的景象，“尚拙”意味显豁。固定资产折旧费与工可一致，即采用直线法，按4%的残值率计算3。根据城市轨道交通工程项目建设标准(建标1042008)9，固定资产折旧年限分别为：房屋50年；车辆基地维修设备18年；通信、信号、综合监控、门禁、站台门等系统设备15年；车辆30年。固定资产修理费包括车辆修理费、机电设备修理费等大额修理费和日常维修费用，参照工可，以设备及安装费比例为计算依据，按对应年份的1/10计算。全自动运行项目折旧费估算结果如表3所示。全自动运行项目修理费估算结果如表4所示。NodeIdCollection nodesToWr

17、ite = new NodeIdCollection();表3 全自动运行项目折旧费估算结果(万元)序号项目折旧年限原值计算期12345678910余值1固定资产折旧费62 4923 0203 0203 0203 0203 0203 0203 0203 0207 3961.1车辆3030 6009799799799799799799799796 1201.2通信、信号等工程费1523 9231 5311 5311 5311 5311 5311 5311 5311 5319571.3预备费151 4249191919191919191571.4工程建设其他费156 545419419419419

18、419419419419262注：全自动运行系统计算期为27年，且各年折旧费均不同，表中仅列出计算期前10年的折旧费和资产余值。表4 全自动运行项目修理费估算结果(万元)序号项目合计计算期1234567891011121修理费36 4449219691 0201 0591 0981 1401 1821 2271 2731 320注：全自动运行系统计算期为27年，且各年修理费均不同，表中仅列出计算期前12年的修理费。3.2.4 税费增值税以营业收入为基数，全自动运行系统不增加营业收入，故此项税费为零。所得税以利润总额为基数，全自动运行系统虽然各年利润总额为正，但综合考虑整个苏州市轨道交通5号线项

19、目在运营期内均亏损，计算期内所得税按享受免税优惠待遇处理，所得税为零。3.3 回收资产余值回收资产余值参考表3计算结果。3.4 全生命周期成本分析根据式(1)将上述各阶段的生命周期成本相加，可得全自动运行系统的全生命周期成本。苏州市轨道交通5号线全自动运行项目投资现金流量如表5所示。表5 苏州市轨道交通5号线全自动运行项目投资现金流量(万元)序号项目合计计算期123456789101现金流入237 4128 5938 6538 7138 7728 8328 8928 9529 0121.1收入(节约费用)230 1968 5938 6538 7138 7728 8328 8928 9529 0

20、121.2补贴收入01.3回收固定资产余值7 3961.4回收流动资金-1802现金流出121 07330 25430 0749219691 02010 0591 0981 1401 1821 2272.1建设投资60 50830 25430 2542.2流动资金-180-1802.3经营成本(修理费)36 4449219691 0201 0591 0981 1401 1821 2272.4增值税0000000002.5维持运营投资24 3009 0002.6调整所得税03调整所得税后净现金流量116 339-30 254-30 0747 6727 6847 692-1 2867 7347 7

21、537 7707 7854累计所得税后净现金流量-30 254-60 328-52 656-44 972-37 280-38 566-30 832-23 079-15 310-7 5255折现后净现金流量-28 542-26 7666 4426 0865 748-9075 1444 8644 5994 3476累计折现后净现金流量-28 542-55 308-48 866-42 780-37 031-37 938-32 794-27 930-23 332-18 984内部收益率FIRR=10.01% 财务净现值NPV=24 819万元 动态投资回收期Pt=14.20年注：全自动运行系统计算期为27年，且各年投资现金流量均不同，表中仅列出计算期前10年的投资现金流量。通过计算，苏州市轨道交通5号线全自动运行项目全部投资内部收益率为10.01%，高于设定的基准收益率6%，全部投资财务净现值为24 819万元。动态投