基于价值工程的客运专线引入铁路枢纽方案评价研究

2019-04-30李广婧

铁道运输与经济 2019年4期

李广婧

LI Guangjing

（中铁第一勘察设计院集团有限公司工程经济处，陕西西安 710043)

(Engineering Economics Division， China Railway First Survey and Design Institute Group Ltd． Co．， Xi’an 710043，Shaanxi， China)

1 概述

我国高速铁路运营里程在2017年已达到2.5万km，“四纵四横”网络基本形成。根据《中长期铁路网规划(2008年调整)》的规划目标，到2020年，我国高速铁路里程将达到3万km，在新的路网规划下，客运专线将持续建设，给铁路枢纽提出了新的布网布点要求[1]。铁路枢纽在路网和城市中的重要位置和作用，决定了客运专线引入铁路枢纽时应慎重考虑。因此，应选择合适的方法对客运专线引入枢纽方案的各种影响因素进行综合评价。

价值工程是通过各相关领域的协作，对研究对象的功能与成本进行系统分析，不断提高所研究对象价值的思想方法和管理技术[2]，以最少的人力、物力、财力和时间获得必要功能的技术经济分析方法[3]。价值工程中的“价值”，是指作为某种产品所具有的功能与获得该功能的全部费用的比值，基本公式为V=F/C，其中V表示价值，F表示功能，C表示成本。该公式不仅深刻地反映出产品价值与功能和实现此功能所耗成本之间的关系，而且也为如何提高价值提供了有效途径。

客运专线引入铁路枢纽方案评价需要考虑所在城市的既有运输设备、城市规划、工程条件、自然环保要求等诸多因素。当多种定性、定量因素之间呈现出正相关或者负相关的联系时，对方案选择的干扰很大。以往引入铁路枢纽方案评价主要考虑各类影响因素优缺点的定性分析及投资最低，实行效果并不理想。

实践表明，价值工程能够使得社会资源得到合理和有效地利用[4]。应用价值管理可以降低整个建设项目初始投资额的5%～10% ，同时可以降低项目运行费用的5%～10%，在某些情况下，节约可以高达35%，而整个价值管理活动的经费仅为项目建设成本的0.1%～0.3%[5]。应用价值工程可以定量考虑客运专线引入铁路枢纽各方案所产生的价值和需要承担的成本，以较低的成本去实现必要的功能，可以在保证铁路枢纽客运功能不变的基础上降低工程成本，也可以在工程成本不变的条件下提高枢纽的客运功能。

2 基于价值工程的客运专线引入铁路枢纽方案评价研究

2.1 构建客运专线引入铁路枢纽方案评价指标体系

客运专线引入铁路枢纽方案比选评价指标的体系构成包含多种影响因素[6]。其中，最重要的就是客运系统布局、客运车站分工、客运车站选址三大主要因素。客运系统布局主要与本线的客流特点和行车方式有关，一般可分为引入既有客运站与新建客运站2类：引入既有客运站属于客运站集中式布局，包括并行引入既有客运站(分线并场布局)、利用他线引入既有客运站(合场布局)等；引入新建客运站属于客运站分散式布局，包括利用既有线置换设站及独立引入城市主要功能区并设站等。客运车站分工对既有铁路设施设备的利用、运营期间的组织管理等均具有较大影响。客运车站选址对吸引客流、拓展城市功能、优化协调路网点线能力等都具有影响。客运专线的服务对象为旅客，这一基本定位决定了客运专线车站应最大程度方便乘客出行，在符合城市总体规划的基础上，应尽可能深入城市或既有客运站。同时，结合土地利用规划和地形条件，在尽量满足征地拆迁较小、外部交通配套设施较好的条件下[7]，构建客运专线引入铁路枢纽方案评价指标体系如图1所示。

图1 客运专线引入铁路枢纽方案评价指标体系Fig.1 Index system diagram

2.2 确定指标权重

指标权重反映了各指标对评价目标的重要程度。在对客运专线引入铁路枢纽方案进行评价时，由于大部分指标为定性指标，无法用确定的数据来衡量[8]，为此，采用指数标度的层次分析法分别确定一级指标的权重向量为W=[W1，W2，…，Wn]，二级指标的权重向量为Wi=[Wi1，Wi2，…，Wimi]，其中n为一级指标的个数，mi为第i个一级指标下属的二级指标的个数。

2.3 功能评分

除了确定各指标的权重值，功能评价还需按照各功能的优劣程度对其进行量化，确定功能评分。功能因素在不同的项目中呈现出不同的状态。例如，对于吸引客流而言，在中西部经济欠发达的地区就是车站选址问题的关键，原因在于车站位置有利于拉动当地的经济发展。但是，如果在东部沿海经济发达的地区，吸引客流则不是最重要的功能因素，取而代之的则是符合环保等功能因素。鉴于客运专线引入铁路枢纽方案功能的优劣程度难以进行量化。采用模糊综合评价法计算功能评分值。

（1）确定功能评价集。功能评价集为Emi j={优秀、良好、中等、合格、较差、极差}，优秀为9 ～ 10 分，良好为 8 ～ 9 分，中等为 7 ～ 8 分，合格为 5 ～ 7分，较差为 3 ～ 5 分，极差为 0 ～ 3 分。其中，Emj为评价小组成员对一级功能指标Fi的第mi个二级指标的评价，Fi为指标体系中的第i个一级功能指标。

（2）构建隶属度矩阵。构建各一级评价指标的隶属度矩阵

式中：Ri为第i个一级指标的隶属度矩阵；rmi j为评价小组成员对一级功能指标Fi的第mi个二级指标评价为Emi的人占总人数的比值。

（3）综合功能评价。将Fi的二级指标权重向量乘以其隶属度矩阵Ri得到一级功能指标Fi的模糊评价向量yi，即yi=Wi·Ri，则总的模糊综合评价矩阵为Y=(y1，y2，…，yi，…，yn]T，总目标的综合模糊评价向量为D=W·Y，则总目标的功能评分值为P=D·E。

2.4 确定价值系数

（1）确定成本系数。一切成本都是为了实现功能，价值工程的成本按时间可归纳为前期研究、设计、建设、运营和拆除成本，其中最主要的成本是方案实际施工中所产生的建设成本，包括工程费用、工程建设其他费用、预备费和建设期贷款利息等。对于客运专线引入铁路枢纽成本来说，运营成本及拆除成本随着使用时间及使用效率的不同而不同，建设期利息、预备费等费用占比很小，因而客运专线引入铁路枢纽方案的成本主要考虑工程的静态投资。估算客运专线引入铁路枢纽的k方案的成本系数为

式中：CIk为k方案的成本系数；Ck为k方案的成本。

（2）确定功能系数。价值V为某方案所具有的功能F与获得该功能的全部成本C之比，即V=F/C。利用此公式得到k方案的功能系数为式中：FIk为k方案的功能系数；Pk为k方案的功能评分值。

（3）确定价值系数。k方案的价值系数为其功能系数与成本系数之比，可以表示为

式中：VIk为k方案的价值系数。

3 案例分析

3.1 研究对象选择及概况

武威铁路枢纽位于甘肃省中部，现衔接兰新线(兰州—乌鲁木齐)、甘武线(甘塘—武威南)，武威站为地区主要客运站，武威南站为地方性编组站[9]。武威站设到发线10条(含正线2条)，旅客列车停留线1条，站对右侧有中石油武威分公司成品油油库及国家粮食储备库专用线，既有货场位于站对左侧，站同左设有大机作业基地。武威铁路枢纽示意图如图2所示。

兰州至张掖三四线为设计速度250 km/h的客运专线，研究选取兰张三四线引入既有武威站方案(方案Ⅰ)和新建武威东站方案(方案Ⅱ)。引入武威铁路枢纽方案示意图如图3所示。

（1）方案Ⅰ。线路从兰新线正线南侧线并行引入，在车站对侧设置高速车场，西端咽喉正线上跨专用线后，向西张掖方向疏解后接入兰新线正线区间。根据高速场的设置形式研究了路基并站(方案Ⅰ-1)和高架并站方案(方案Ⅰ-2)2个方案。①方案Ⅰ-1。该方案在车站南侧设置高速车场，改建后普速场规模为2台10线(含正线)。为满足洪水位高程要求，该方案高速场高程设计为1 588 m，较既有车场高程抬高约3.5 ～ 5.5 m，高速场与普速场之间间距按12 m设计，高速场车场规模按2台6线布置。②方案Ⅰ-2。该方案在车站南侧设高速场，普速场的最北侧桥梁墩台设于南侧中间站台上。改建后普速场规模为2台10线(含正线)，受普速场西端咽喉既有货场处高程控制，高速场标高为1 600 m，较普速场高约17 m，高速场规模按2台6线布置。

（2）方案Ⅱ。线路自武南镇沿金色大道西侧进入武威市，上跨天颐大道后在发放镇设武威东站。在发放镇设武威东站，车站距离城市约4 km，车站规模为3台7线(含正线2条)。新武威东站示意图如图4所示。

图2 武威铁路枢纽示意图Fig.2 Schematic diagram of Wuwei station

图3 引入武威铁路枢纽方案示意图Fig.3 Schematic diagram of introducing Wuwei railway hub

图4 新武威东站示意图Fig.4 Schematic diagram of new Wuwei east station

3.2 确定指标权重

在专家库中随机抽取设计单位、铁路运营管理部门、省市行政部门等部门的6位专家组成评价小组，根据德尔菲法对兰张三四线引入武威铁路枢纽方案评价指标体系各层指标的相对重要性采用指数标度法进行评价。首先发放调查问卷，然后将调查问卷收回后进行分析，如果指标重要性的评价结果一致，则按照该结果建立指标的判断矩阵；如果指标重要性的评价结果不一致，就再次发放调查问卷，同时将第一轮的问卷调查分析结果发放给各位专家，并作为第二轮专家评价的参考，以此类推，直到得出一致的评价结果。根据调查结果，各级指标的判断矩阵为

用方根法计算得到满足一致性要求的兰张三四线引入武威铁路枢纽方案评价的一、二级指标权重值如表1所示。

表1 一、二级指标权重值表Tab.1 Table of weights of first and secondary functional indexes

3.3 功能评分

由评价工程小组成员对兰张三四线引入武威铁路枢纽3个方案的二级指标进行评价，二级指标隶属度值如表2所示。

将各功能评分值取中间值，即：E={9.5，8.5，7.5，6.0，4.0，1.5}，采用模糊综合评价法计算功能评分值，算得3个方案的综合评分值分别为6.35，6.57，7.83，进而得出3个方案的功能系数分别为0.31，0.32，0.38。

3.4 确定成本系数

对兰张三四线引入武威铁路枢纽3个方案采用相同的估算编制规定(即人工、材料、机械、定额采用、取费标准等完全一致)，估算工程费用。各方案成本系数如表3所示。

3.5 确定价值系数

运用价值工程的基本公式V=F/C得到3个方案的价值系数如表4所示。

从表4可以看出方案Ⅱ的价值系数最高，因而兰张三四线引入武威地区推荐采用方案Ⅱ——新武威东站方案。

4 结束语

价值工程方法应用到客运专线引入铁路枢纽方案比选研究中，采用指数标度的层次分析法为功能指标设定权重，有效地降低了专家主观因素对权重分析的影响，采用模糊综合评价法确定各功能的评分值，解决了客运专线引入铁路枢纽中功能指标难以量化，随意性较大，设计精度不够等问题，使客运专线引入铁路枢纽的功能和成本能够有效结合，提高了铁路工作方案评价阶段设计的精准度，方案选定更趋于客观合理，为客运专线引入铁路枢纽方案评价提供参考。价值工程方法现阶段已经在多个铁路枢纽项目评价中投入使用，取得了良好的效果。