蘇州軌道交通1號線全生命周期成本分析

韓建明 楊玉鴻

(1.蘇州市軌道交通集團有限公司運管中心，215004，蘇州；2.蘇州市軌道交通集團有限公司運營一分公司，215101，蘇州∥第一作者，高級工程師)

城市軌道交通線網(wǎng)涉及各專業(yè)的裝備和設(shè)施設(shè)備數(shù)量非常龐大，在各線路運營的中后期，主要裝備都相繼進入中、大修期，運維成本將呈逐年上升趨勢。然而，運營期間的收入主要是票款收入，如有虧損額則需財政補貼，成本壓力已成為制約城市軌道交通可持續(xù)發(fā)展的重要因素。因此需研究貫穿城市軌道交通全生命周期的成本。

蘇州軌道交通1號線全長25.711 km，設(shè)24座車站，全部為地下站，列車為4節(jié)編組(B型車)，設(shè)車輛段和控制中心各一處。1號線是蘇州市第一條建成運營的軌道交通線路，于2012年4月28日開通試運營，至今運營近10年。1號線初期配屬列車25列，后期增購22列，1號線47列車總購置費為12.08億元。本文主要研究蘇州軌道交通1號線的全生命周期成本構(gòu)成。

1 蘇州軌道交通1號線全生命周期成本統(tǒng)計

根據(jù)國際標準IEC 60300，產(chǎn)品的全生命周期包括設(shè)計開發(fā)階段、制造與安裝階段、使用和維護階段及回收處置階段[4]。全壽命周期成本(LCC)管理具有全系統(tǒng)、全費用、全過程的特點，力求打破部門職能界限，以資產(chǎn)總體效益為出發(fā)點實現(xiàn)貫穿資產(chǎn)全壽命的整體優(yōu)化。

根據(jù)城市軌道交通特點，可以將全生命周期劃分為建設(shè)階段、運營維護階段和報廢回收階段，全生命周期關(guān)鍵階段成本可概括為建設(shè)成本、運營維護成本和殘值[5]。

1.1 建設(shè)成本

建設(shè)成本包括工程費(建筑工程費、設(shè)備購置費和安裝工程費等)、工程建設(shè)其他費用、預(yù)備費(基本預(yù)備費、漲價預(yù)備費)、車輛購置費、建設(shè)期利息及鋪底流動資金等。蘇州軌道交通1號線建設(shè)成本具體包括工程建設(shè)成本、設(shè)備購置費及工程安裝費，本文對土建部分投入成本不做討論。蘇州軌道交通1號線建設(shè)成本(不含土建成本)如表1所示。

表1 蘇州軌道交通1號線建設(shè)成本(不含土建成本)

1.2 運營維護成本

運營維護成本是為完成乘客運輸任務(wù)所消耗的費用。通過對歷年來蘇州軌道交通的運營維護成本進行分析發(fā)現(xiàn)，占比前三的主要包括人工成本(含保潔費、保安費、勞務(wù)外包費等)、能耗成本(水費、電費)、維修成本(含備件與耗材消耗、工器具費用、勞保費用)以及折舊等。其中，人工成本、維修成本的占比逐年增加，能耗成本的占比逐年降低。

維修費用中涉及運營的專業(yè)包括電客車、檢修設(shè)備、工程車、房建、探傷、軌道、通信、信號、AFC(自動售檢票)、高壓供電、接觸網(wǎng)、供電綜合、通風(fēng)空調(diào)、給排水、低壓供電、綜合監(jiān)控、FAS(火災(zāi)報警系統(tǒng))、電扶梯和站臺門等專業(yè)。歷年維修費用中各專業(yè)的備件和耗材消耗費用如表2所示。

表2 歷年維修費用中各專業(yè)的備件和耗材消耗費用Tab.2 Spare parts and consumables consumption costs of various specialties in the maintenance costs from past years

1.3 殘值

殘值指設(shè)備、建筑物或系統(tǒng)在全生命周期的周期末純價值，一般為報廢。

2 蘇州軌道交通1號線全壽命周期成本分析

全生命周期成本的數(shù)學(xué)模型[4]為：

式中：

NJ——期末全生命周期成本的現(xiàn)值；

FJt——各年度建設(shè)成本；

OJt——各年度運營維護成本；

SJ——期末回收資產(chǎn)余值；

T1——建設(shè)年限；

T——壽命周期；

i——基準收益率；

n——計算期。

本文結(jié)合蘇州軌道交通1號線全壽命周期設(shè)備狀態(tài)，對各階段成本構(gòu)成及規(guī)律變化做出分析說明。

2.1 建設(shè)成本分析

建設(shè)成本中(不含土建成本)占比最大的為47列地鐵列車的購置費用，占比為27.3%。電梯/扶梯系統(tǒng)、屏蔽門系統(tǒng)、軌道系統(tǒng)雖然在建設(shè)成本中占比不高，但其單位設(shè)備的建設(shè)成本排名靠前；專用通信系統(tǒng)、信號系統(tǒng)雖然在建設(shè)成本中占比較高，但由于系統(tǒng)涵蓋設(shè)備數(shù)量較多，線路上覆蓋面較廣，其單位設(shè)備的建設(shè)成本排名靠后。

2.2 運營期間成本分析

運營期間成本中，1號線的運營維護費用呈逐年上升趨勢，2015年，電客車進入第一輪中修，維修費用逐年增長較多；2019年由于部分專業(yè)開展周期性大規(guī)模更換，維修費用大幅增長；2020年，部分專業(yè)開始大修及增購電客車架修，維修費用雖回落但仍呈較高水平?；谝陨蠑?shù)據(jù)，結(jié)合1號線年度運營里程，計算得出了1號線歷年的車公里維修成本，如表3所示。

表3 1號線歷年的車公里維修成本Tab.3 Vehicle-kilometer maintenance cost of Line 1 from past years

對運營近10年期間采樣的人工成本、能耗成本、維修成本數(shù)據(jù)，結(jié)合用工政策、設(shè)備規(guī)律等進行綜合分析。在用工成本方面，2018年因薪酬制度調(diào)整帶來人工成本的大幅增加，2019年由于職能部門及生產(chǎn)中心機關(guān)人員費用按線路里程分攤帶來人員費用降低。在維修費用方面，2012至2014年期間，設(shè)備在質(zhì)保期限內(nèi)，主要成本為日常維保費用，深度維修費用主要是開展了部分專項修；2015至2017年期間，部分專業(yè)特別是車輛專業(yè)逐步開始第一輪中修，維修費用逐年增長較多；2018年開始，車輛架修逐步完成，維修費用下降；2019年由于開展周期性全線蓄電池更換，維修費用大幅增長；2020年開始部分專業(yè)開始大修及增購車輛架修，維修費用雖回落但仍呈較高水平。

結(jié)合以上特點，對各專業(yè)設(shè)備和系統(tǒng)的單位設(shè)備年度平均消耗成本進行推算，結(jié)果如表4所示。

表4 各專業(yè)設(shè)備和系統(tǒng)的單位設(shè)備年度平均消耗成本推算結(jié)果

在能耗成本方面，歷年來能耗成本呈下降趨勢，主要得益于推進節(jié)能項目落地。通過能源合同模式，完成了1號線空調(diào)水系統(tǒng)和車站照明的節(jié)能改造。節(jié)能改造后，車站照明節(jié)約電費約240萬元/年，空調(diào)水系統(tǒng)節(jié)能率超過30%。另外，新增了空調(diào)季節(jié)大系統(tǒng)，采用全回風(fēng)等節(jié)能策略實現(xiàn)有效節(jié)能。上述措施的實施，主要在動力照明用電方面實現(xiàn)能耗成本管控。但在牽引能耗方面，為更好地服務(wù)乘客，1號線多次縮短行車間隔、延長運營時間，牽引能耗逐年增加。此外電價的下降、直供電采購及疫情期電網(wǎng)5%價格優(yōu)惠也帶來能耗成本的降低。

2.3 全壽命周期成本預(yù)測

根據(jù)建標104—2008《城市軌道交通工程項目建設(shè)標準》[6]，固定資產(chǎn)折舊年限分別為：房屋的為50年；車輛基地維修設(shè)備的為18年；通信、信號、綜合監(jiān)控、門禁、站臺門等系統(tǒng)設(shè)備的為15年；車輛的為30年。城市軌道交通運營全成本包括日常運營成本、設(shè)備大中修、設(shè)備更新、追加投資及利息。本文以蘇州軌道交通1號線建設(shè)及運營成本的統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)，預(yù)測該線運營30年期間運營成本。

在維修成本方面，收集1號線歷年來相關(guān)系統(tǒng)的故障數(shù)數(shù)據(jù)，整理得到變量數(shù)列，經(jīng)過因子分析、聚類分析等方法發(fā)現(xiàn):隨著1號線設(shè)備進入架大修周期，維修成本不斷增加，故障數(shù)隨著維修費用的投入不斷降低。根據(jù)設(shè)備運行浴盆理論及三階段管理理論，1號線設(shè)備已進入偶發(fā)故障期，穩(wěn)定性有所提高，故障率有持續(xù)下降的趨勢。因此要結(jié)合設(shè)備重要性和故障率特點有效地實行預(yù)防性維修，準確找到拐點，選擇合適的維修方式，科學(xué)制定維修計劃。故障數(shù)與預(yù)測維修成本如圖1所示。

圖1 故障數(shù)與預(yù)測維修成本

依據(jù)上述分析，預(yù)測得到1號線30年間維修成本約為30.9億元。人工成本按照每年5%的增長率計算，預(yù)測得到30年人工成本為133.6億元，總?cè)粘＿\營成本達199.2億，約為建設(shè)成本的4.5倍。其中，人力成本約占67.1%，維修費(全壽命周期)約占15.5%。

3 結(jié)語

本文基于全生命周期理論分析城市軌道交通線路的建設(shè)及運營維護成本，并對歷年來各階段成本構(gòu)成規(guī)律進行研究；對線路全生命周期運營成本進行預(yù)測，給出前期設(shè)備購置、安裝與后期設(shè)備運營維護期間成本費用的數(shù)值比例。其中基于蘇州市軌道交通1號線所預(yù)測得到的全生命周期(30年)中后期20年運營維護成本數(shù)據(jù)，可作為一系列管理創(chuàng)新舉措對實際成本費用所產(chǎn)生影響的參照。

城市軌道交通全生命周期成本分析是一項涵蓋多專業(yè)的系統(tǒng)工程。從成本構(gòu)成方面看，人工成本在總成本支出中占較大的比重，但在整個全生命周期內(nèi)，隨著大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)字智能的應(yīng)用以及對原有裝備的智能化改造，人工成本將在未來獲得大幅下降，因此該部分費用的預(yù)估有偏差。

基于本文的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可進一步明確研究方向，城市軌道交通運營企業(yè)可對影響運營期間成本的關(guān)鍵因素加以提煉、歸類，并從投資與收益的角度，探究職工人數(shù)、設(shè)備的運行年限、設(shè)備維修策略、列車運行里程等因素對運營成本的影響，在此基礎(chǔ)上研究構(gòu)建成本管控的指標體系，指導(dǎo)形成成本管控策略。同時，需從設(shè)備全生命周期角度考慮，兼顧成本與安全績效，在對設(shè)備運營期間成本進行有效管控時，結(jié)合目標管理應(yīng)用，將總維修成本細化至車間及班組層面。一方面，通過設(shè)置“車公里服務(wù)成本、車公里維修成本、設(shè)備單位維修成本”等KPI(關(guān)鍵績效指標)指標對日常維修成本進行歸集，掛鉤安全指標、行車指標后，將成本消耗融合設(shè)備狀態(tài)做出設(shè)備維護策略分析；另一方面，可根據(jù)單位設(shè)備維修的標準工時、崗位人員標準配置等對用工成本加以核定，以明確成本管控中管理活動的改善面及生產(chǎn)技術(shù)的可提升點，結(jié)合新技術(shù)應(yīng)用，探索出運營成本控制的合理性，指導(dǎo)運營維護，實現(xiàn)效益最優(yōu)。