簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)

李 鑫，楊 琴，畢江海，李繼亮，張懷寶

（1四川師范大學(xué)商學(xué)院 碩士研究生，四川 成都 610101；2四川師范大學(xué)商學(xué)院 教授，四川 成都 610101；3中國鐵建電氣化集團(tuán)有限公司 高級(jí)工程師，北京 100043；4中國鐵建電氣化集團(tuán)有限公司 正高級(jí)工程師，北京 100043；5中國鐵建電氣化集團(tuán)有限公司 高級(jí)工程師，北京 100043；）

0 引言

近年來，我國在接觸網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)、安裝與維護(hù)等方面都已經(jīng)有了長足的發(fā)展，基本實(shí)現(xiàn)了與國際接軌的目標(biāo)。同時(shí)，簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)以“簡單、統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)”為設(shè)計(jì)原則，突破了我國鐵路的接觸網(wǎng)懸掛系統(tǒng)腕臂結(jié)構(gòu)存在的安裝形式多樣、結(jié)構(gòu)種類龐雜、零部件規(guī)格繁多、缺乏頂層設(shè)計(jì)等諸多問題，為實(shí)現(xiàn)“交通強(qiáng)國，鐵路先行”的戰(zhàn)略目標(biāo)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。然而，接觸網(wǎng)運(yùn)營商通常擔(dān)憂產(chǎn)品更新?lián)Q代帶來的風(fēng)險(xiǎn)和巨大投資量，以致于簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)無法大規(guī)模應(yīng)用和推廣開來。因此，如何從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩個(gè)角度出發(fā)，對簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)和傳統(tǒng)接觸網(wǎng)全壽命周期內(nèi)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行對比分析，是亟待解決的重要問題。

在簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)研究領(lǐng)域，羅健、張琦從動(dòng)力學(xué)角度對比分析了簡統(tǒng)化腕臂結(jié)構(gòu)相較于傳統(tǒng)腕臂結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性[1]；羅健和張寶奇等人對接觸網(wǎng)支持與定位裝置進(jìn)行研究，從多個(gè)方面提出了接觸網(wǎng)零部件規(guī)范化、簡統(tǒng)化設(shè)計(jì)和施工的建議[2-3]；王宏杰等將接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)性能指數(shù)（CDI）作為接觸網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量的評價(jià)指標(biāo)[4]。在技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)研究領(lǐng)域，任凱、李峰及陳建華等人通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)列舉的方法直觀體現(xiàn)電氣化工程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性[5-7]；吳良崢、彌旭鋒等人分別將專家打分法、層次分析法與熵權(quán)法相結(jié)合，通過構(gòu)建三維指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)由定性向定量分析的轉(zhuǎn)化[8-9]；霍亮、劉杰倫等人將全壽命周期成本與施工方案相結(jié)合，構(gòu)建成本經(jīng)濟(jì)模型對經(jīng)濟(jì)技術(shù)效益進(jìn)行評價(jià)[10-11]。

通過文獻(xiàn)梳理發(fā)現(xiàn)：第一，大多數(shù)學(xué)者聚焦于簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的技術(shù)性能做評價(jià)分析，對于技術(shù)經(jīng)濟(jì)全壽命周期的綜合評價(jià)較為匱乏。第二，定性指標(biāo)定量化分析的方法被廣泛運(yùn)用到技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)中，如何將其用于探究簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性值得深入研究。第三，已有研究側(cè)重于獨(dú)立分析簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的效益，較少關(guān)注簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)與傳統(tǒng)接觸網(wǎng)的對比分析。在此基礎(chǔ)上，本文聚焦于技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)效益兩個(gè)層面，采用價(jià)值工程模型，擬針對簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)和傳統(tǒng)接觸網(wǎng)做對比分析。

具體而言，本文以鹽通高鐵為研究樣本，開展簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)與傳統(tǒng)接觸網(wǎng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)研究。首先，從采購成本、施工成本、運(yùn)維成本三個(gè)方面對接觸網(wǎng)增量成本進(jìn)行分析，將動(dòng)態(tài)費(fèi)用年值作為經(jīng)濟(jì)評價(jià)指標(biāo)；接著，將接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)性能指數(shù)（CDI）作為技術(shù)評價(jià)指標(biāo)；然后，基于接觸網(wǎng)全壽命周期數(shù)據(jù)，構(gòu)建價(jià)值工程評價(jià)模型。采用接觸網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)營過程生成的客觀量化數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)相較于傳統(tǒng)接觸網(wǎng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，克服了傳統(tǒng)評價(jià)方法中指標(biāo)權(quán)重過于主觀的問題，為后續(xù)推廣鐵路簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)裝備提供理論和實(shí)踐支撐。

1 簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)簡介

簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)裝備于2015年6月在原中國鐵路總公司立項(xiàng)進(jìn)行重點(diǎn)科研課題研究，至2019年3月在京沈高鐵一個(gè)供電臂20 km范圍內(nèi)試掛滿一年，并獲得中鐵檢驗(yàn)認(rèn)證中心CRCC認(rèn)證。簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)腕臂定位裝置采用簡約化設(shè)計(jì)理念，對零部件集成整合，對接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、工藝和材質(zhì)等方面進(jìn)行改進(jìn)，與傳統(tǒng)接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)相比，簡化了結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了連接型式，減少了螺栓副，零部件制造鑄改鍛。目前，簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)裝備已在京張、鄭萬、浩吉、鹽通等項(xiàng)目上應(yīng)用，運(yùn)行效果良好。

2 評價(jià)方法介紹

價(jià)值工程，又稱為價(jià)值分析，是指以產(chǎn)品或作業(yè)的功能分析為核心，以提高產(chǎn)品或作業(yè)的價(jià)值為目的，力求以最低壽命周期成本實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品或作業(yè)使用所要求的必要功能的一項(xiàng)有組織的創(chuàng)造性活動(dòng)，也稱為功能成本分析[12]。價(jià)值工程設(shè)計(jì)功能、壽命周期成本和價(jià)值等三個(gè)基本要素，如公式（1）所示。

式中：V表示價(jià)值系數(shù)；F表示性能重要性系數(shù)；C表示全壽命周期成本系數(shù)。

傳統(tǒng)接觸網(wǎng)與簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的技術(shù)性能系數(shù)分別為F傳和F簡，以動(dòng)態(tài)性能指數(shù)（CDI）作為技術(shù)評價(jià)指標(biāo)；傳統(tǒng)接觸網(wǎng)與簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的成本系數(shù)分別為C傳和C簡，計(jì)算兩類接觸網(wǎng)的全壽命周期成本，作為經(jīng)濟(jì)評價(jià)指標(biāo)；傳統(tǒng)接觸網(wǎng)與簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的價(jià)值系數(shù)分別為V傳和V簡，系數(shù)值越大說明技術(shù)經(jīng)濟(jì)性越優(yōu)越。

3 接觸網(wǎng)技術(shù)性評價(jià)

3.1 技術(shù)性能評價(jià)指標(biāo)體系

如圖1所示，本文沿用中國鐵道科學(xué)研究院基礎(chǔ)設(shè)施檢測研究所的張文軒、王婧等學(xué)者建立的評價(jià)函數(shù)模型，結(jié)合《中國國家鐵路集團(tuán)有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)檢測評價(jià)方法》，以動(dòng)態(tài)拉出值分量（CDIS）、動(dòng)態(tài)接觸線高度分量（CDIH）、弓網(wǎng)接觸力分量（CDIF）和燃弧率分量（CDIA）動(dòng)態(tài)檢測參數(shù)為接觸網(wǎng)技術(shù)性能評價(jià)指標(biāo)，對接觸網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)，CDI值越低，表明動(dòng)態(tài)性能越優(yōu)良。

圖1 接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)性能各分量

3.2 技術(shù)性能指數(shù)計(jì)算

參考《中國國家鐵路集團(tuán)有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)檢測評價(jià)方法》可知，接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)性能評價(jià)方法按照接觸網(wǎng)的固有結(jié)構(gòu)劃分評價(jià)單元?；驹u價(jià)單元為一個(gè)錨段，或一個(gè)關(guān)節(jié)式電分相，或一個(gè)線岔等。

3.2.1 接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)性能指數(shù)

各評價(jià)單元的接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)性能由CDI進(jìn)行量化描述，取值范圍為0≤CDI≤10。其各分量及權(quán)重如下：動(dòng)態(tài)拉出值分量（CDIS），權(quán)重為0.18；動(dòng)態(tài)接觸線高度分量（CDIH），權(quán)重為0.36；弓網(wǎng)接觸力分量（CDIF），權(quán)重為0.36；燃弧率分量（CDIA），權(quán)重為0.1。接觸網(wǎng)的動(dòng)態(tài)性能指數(shù)計(jì)算如公式（2）所示：

3.2.2 CDI管理評分

參考《中國國家鐵路集團(tuán)有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)檢測評價(jià)方法》，按照線路速度等級(jí)，CDI管理值不同，詳情見表1。

表1 CDI管理值

所評價(jià)區(qū)段的CDI管理評分MSCDI如公式（3）所示：

式中：LDS表示不高于CDI管理值的線路長度總和，單位為正線公里；LT表示評價(jià)線路長度總和，單位為正線公里。

3.2.3 接觸網(wǎng)性能系數(shù)

根據(jù)傳統(tǒng)接觸網(wǎng)方案和簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)方案的動(dòng)態(tài)性能指數(shù)，計(jì)算簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的功能系數(shù)如公式（4）所示，傳統(tǒng)接觸網(wǎng)的功能系數(shù)如公式（5）所示：

4 接觸網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性評價(jià)

4.1 經(jīng)濟(jì)評價(jià)指標(biāo)體系

如圖2所示，接觸網(wǎng)經(jīng)濟(jì)評價(jià)主要考慮采購總成本、安裝總成本和運(yùn)維總成本三個(gè)指標(biāo)。依據(jù)《企業(yè)會(huì)計(jì)準(zhǔn)則第1號(hào)——存貨》（財(cái)政部財(cái)會(huì)〔2006〕3號(hào)）、《鹽城至南通鐵路工程施工組織設(shè)計(jì)》以及《高速鐵路接觸網(wǎng)運(yùn)行維修規(guī)則》等，最終確定簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)與傳統(tǒng)接觸網(wǎng)成本差異性指標(biāo)主要包括：采購總成本中的產(chǎn)品成本、安裝總成本中的智能預(yù)配、安裝定位支撐裝置和定位器調(diào)試活動(dòng)和運(yùn)維總成本的檢修成本5個(gè)部分。

圖2 成本評價(jià)指標(biāo)體系

4.2 接觸網(wǎng)經(jīng)濟(jì)評價(jià)

4.2.1 靜態(tài)平均成本

靜態(tài)平均成本是將總的成本費(fèi)用直接平攤到每一年，如公式（6）所示：

式中：COt指第t年的全壽命周期成本；指接觸網(wǎng)使用壽命期限內(nèi)總成本。

4.2.2 動(dòng)態(tài)平均成本

動(dòng)態(tài)平均成本在靜態(tài)平均成本的前提下引入時(shí)間價(jià)值概念，考慮全壽命周期成本的時(shí)間價(jià)值，并按照資本回收系數(shù)進(jìn)行平均，費(fèi)用年值較靜態(tài)平均成本反映的經(jīng)濟(jì)內(nèi)容更加準(zhǔn)確，使得全壽命周期成本計(jì)算更加精確符合實(shí)踐。費(fèi)用年值計(jì)算如公式（7）所示：

式中：COt指第t年的全壽命周期成本；i0是折現(xiàn)率，本文綜合考慮中國工商銀行目前五年期以下的借款利率為4.75%，以及資金的機(jī)會(huì)成本和投資的風(fēng)險(xiǎn)性等因素，確認(rèn)為7.8%；(P/F,i0,t)表示不同年份將COt通過i0進(jìn) 行折現(xiàn)。

4.2.3 接觸網(wǎng)成本系數(shù)

根據(jù)傳統(tǒng)接觸網(wǎng)與簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)方案的動(dòng)態(tài)年值費(fèi)用，計(jì)算傳統(tǒng)接觸網(wǎng)與簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的成本系數(shù)。簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的成本系數(shù)如公式（8）所示，傳統(tǒng)接觸網(wǎng)的成本系數(shù)如公式（9）所示。

5 接觸網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)

5.1 接觸網(wǎng)價(jià)值系數(shù)計(jì)算

將歸一化后的功能系數(shù)和成本系數(shù)帶入價(jià)值系數(shù)計(jì)算公式，計(jì)算簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的價(jià)值系數(shù)如公式（10）所示，傳統(tǒng)接觸網(wǎng)的價(jià)值系數(shù)如公式（11）所示。

5.2 案例分析

5.2.1 案例簡介

鹽通高速鐵路連接江蘇省鹽城市與南通市，是我國“八縱八橫”高鐵網(wǎng)中沿海鐵路通道、長三角城際網(wǎng)和江蘇省快速鐵路網(wǎng)的重要組成部分。鹽通鐵路從鹽城站（不含）至南通西站（不含）采用簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)，其余路線采用傳統(tǒng)接觸網(wǎng)。經(jīng)過問卷調(diào)研明確傳統(tǒng)接觸網(wǎng)和簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)在安裝準(zhǔn)則上不存在差異，可以實(shí)現(xiàn)一比一替代。因此，本案例為剔除外部環(huán)境因素的影響，選取鹽通鐵路安裝簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的路段進(jìn)行分析。

5.2.2 鹽通高鐵接觸網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)

5.2.2.1 性能系數(shù)計(jì)算

通過上海鐵路局調(diào)研得到《CRH380AJ—2818GW綜合質(zhì)量評價(jià)報(bào)表》，計(jì)算得出鹽通高速上行和下行在2021年9月的接觸網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)，具體數(shù)據(jù)見表2。以鹽通高速上行和鹽通高速下行作為簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)CDI檢測樣本路段，以青鹽上行、青鹽下行、徐鹽客專上行、徐鹽客專下行、徐連高速上行、徐連高速下行作為傳統(tǒng)接觸網(wǎng)CDI檢測樣本路段，對傳統(tǒng)接觸網(wǎng)和簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)進(jìn)行技術(shù)性能的對比分析。

表2 鹽通鐵路技術(shù)性能匯總表

根據(jù)公式（4）和公式（5），計(jì)算得到簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)功能系數(shù)為1，傳統(tǒng)接觸網(wǎng)的功能系數(shù)為0.97。

5.2.2.2 成本系數(shù)計(jì)算

通過向沈陽鐵路局、上海鐵路局集團(tuán)調(diào)研接觸網(wǎng)產(chǎn)品數(shù)據(jù)并結(jié)合《接觸網(wǎng)智能建造預(yù)算定額測定與研究結(jié)題報(bào)告》得出簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)與傳統(tǒng)接觸網(wǎng)在采購、安裝、運(yùn)維三個(gè)階段的差異性成本數(shù)據(jù)，計(jì)算一套接觸網(wǎng)的動(dòng)態(tài)平均成本，更好地對比分析簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)與傳統(tǒng)接觸網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)差異性，見表3。

表3 費(fèi)用年值變動(dòng)情況表

根據(jù)公式（8）和公式（9），計(jì)算得到簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)成本系數(shù)為0.992，傳統(tǒng)接觸網(wǎng)的成本系數(shù)為1。

5.2.2.3 價(jià)值系數(shù)計(jì)算

將歸一化后的功能系數(shù)和成本系數(shù)帶入價(jià)值工程函數(shù)，根據(jù)公式（10）和公式（11），計(jì)算得到簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)價(jià)值系數(shù)為1.008，傳統(tǒng)接觸網(wǎng)的價(jià)值系數(shù)0.97。

通過對鹽通鐵路沿線的簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)和傳統(tǒng)接觸網(wǎng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)可得，簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性（性價(jià)比）高于傳統(tǒng)接觸網(wǎng)。究其主要原因，一是簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的采購成本和安裝成本相對傳統(tǒng)接觸網(wǎng)有所降低，導(dǎo)致簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的成本降低；二是簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的功能較強(qiáng)，傳統(tǒng)接觸網(wǎng)的技術(shù)性能評價(jià)值僅為簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)技術(shù)性能評價(jià)值的97%。

6 結(jié)論與展望

6.1 結(jié)論

6.1.1 經(jīng)濟(jì)性維度比較結(jié)論

1）近期成本效益分析。在接觸網(wǎng)成本效益方面，簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的費(fèi)用年值相較于傳統(tǒng)接觸網(wǎng)有所下降。在時(shí)間價(jià)值的影響下，費(fèi)用年值的變動(dòng)值大于靜態(tài)年費(fèi)用的變動(dòng)值，更加凸顯出簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性。

2）遠(yuǎn)期成本效益分析。未來隨著簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的推廣和應(yīng)用，生產(chǎn)制造逐漸規(guī)?；?，市場占有率擴(kuò)大，接觸網(wǎng)零部件的生產(chǎn)成本會(huì)逐漸下降，基本與傳統(tǒng)腕臂定位裝置持平。此外，簡統(tǒng)化腕臂裝置具有結(jié)構(gòu)簡約、連接安全可靠、零件規(guī)格較少、服役性能高等優(yōu)點(diǎn)，在裝備安裝、預(yù)配和運(yùn)維等方面均有巨大優(yōu)勢，全壽命周期成本將大大降低。

6.1.2 技術(shù)性維度比較結(jié)論

簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的動(dòng)態(tài)性能指數(shù)（CDI）均高于傳統(tǒng)接觸網(wǎng)，說明簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的運(yùn)營質(zhì)量優(yōu)于傳統(tǒng)接觸網(wǎng)。同時(shí)，簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)采用簡約化設(shè)計(jì)理念，實(shí)現(xiàn)零部件集成，對接觸網(wǎng)的結(jié)構(gòu)、工藝和材質(zhì)等方面進(jìn)行改進(jìn)，使得簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的防松、耐磨、機(jī)械性和弓網(wǎng)匹配性等方面的性能大幅提升。

6.2 展望

結(jié)合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、技術(shù)指標(biāo)的對比數(shù)據(jù)和案例分析，對進(jìn)一步提升簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性提出兩點(diǎn)建議：

一是控制簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的采購成本。簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的采購成本和安裝成本是影響簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益的兩個(gè)主要因素，由于簡統(tǒng)化集成整合的設(shè)計(jì)理念，使得簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的安裝成本已經(jīng)優(yōu)于傳統(tǒng)接觸網(wǎng)，因此，控制簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的采購成本是進(jìn)一步提升簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性的關(guān)鍵。

二是有效保障乃至延長簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)的使用壽命。本文以動(dòng)態(tài)性能指數(shù)（CDI）作為接觸網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)，經(jīng)過驗(yàn)證，簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)技術(shù)性能總體高于傳統(tǒng)接觸網(wǎng)。因此，在充分保障簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)技術(shù)性能的同時(shí)，延長使用壽命可以分?jǐn)偢嗟某杀?，提高?jīng)濟(jì)效益，更好地提升簡統(tǒng)化接觸網(wǎng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。