淺析高速公路機(jī)電系統(tǒng)部分收費(fèi)車道設(shè)施壽命

劉 楊，劉 暢

(湖南省交通科學(xué)研究院，湖南長沙 410015)

1 概述

高速公路機(jī)電設(shè)備是高速公路正常運(yùn)營的基礎(chǔ)保障，對于發(fā)揮高速公路的高品質(zhì)服務(wù)起著舉足輕重的作用，尤其是高速公路收費(fèi)車道設(shè)施，隨著高速公路車流量不斷增大，收費(fèi)車道設(shè)施工作條件越來越苛刻，使用頻率也越來越高，且對社會生產(chǎn)生活有著直接重大影響。

以前對機(jī)電設(shè)備使用壽命的研究多是針對于設(shè)備的使用、保養(yǎng)、維修、管理的過程和設(shè)備的故障率，很少從設(shè)備壽命方面進(jìn)行研究，導(dǎo)致設(shè)備的報(bào)廢更新沒有時間依據(jù)。目前也有提出使用經(jīng)濟(jì)壽命來確定高速公路機(jī)電設(shè)備的研究，但是使用經(jīng)濟(jì)壽命來確定高速公路所有機(jī)電設(shè)備的報(bào)廢更新時間，還有不確定的因素。

本文將針對高速公路機(jī)電系統(tǒng)的部分收費(fèi)車道設(shè)備進(jìn)行分析，提出在以經(jīng)濟(jì)壽命為依據(jù)的條件下，應(yīng)還要考慮車流量的因素來確定設(shè)備的報(bào)廢更新時間。

2 設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壽命

2.1 經(jīng)濟(jì)壽命的定義

設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壽命是指設(shè)備從使用到因經(jīng)濟(jì)上不合算而停止使用所經(jīng)歷的時間。這里所說的不合算是指維持設(shè)備的繼續(xù)使用所需要的維持費(fèi)用大于設(shè)備繼續(xù)使用所帶來的收益。

2.2 經(jīng)濟(jì)壽命的確定

設(shè)備經(jīng)濟(jì)壽命的確定一般采用年平均使用成本最小法。

年平均使用成本即每年使用固定資產(chǎn)的平均成本。它由兩個部分組成:一是持有成本，這部分是設(shè)備成本的年攤銷額，主要包括折舊、占用資金利息等。二是運(yùn)行成本。主要包括維修費(fèi)用以及原材料、能源消耗增加費(fèi)用等。隨著固定資產(chǎn)的價(jià)值逐漸減少，折舊費(fèi)用隨之減少，因此運(yùn)行成本與持有成本兩者是互為消長關(guān)系。在固定資產(chǎn)使用前期，持有成本的減少大于運(yùn)行成本的提高。固定資產(chǎn)的年平均使用成本呈下降趨勢，但超過一定期限后，持有成本減少就小于運(yùn)行成本的提高，使用固定資產(chǎn)平均使用成本轉(zhuǎn)而上升，兩者之和呈馬鞍形，如圖1所示。因此，必然存在一個最經(jīng)濟(jì)的使用年限。

圖1 固定資產(chǎn)的年平均使用成本

設(shè)備經(jīng)濟(jì)壽命計(jì)算模型:年平均使用成本最小法:

式中:C為固定資產(chǎn)原值;Sn為n年后固定資產(chǎn)余值;Cn為第n年運(yùn)行成本;n為預(yù)計(jì)使用年限;i為折現(xiàn)率;UAC為固定資產(chǎn)平均年成本;P/(A，i，n)為普通年金現(xiàn)值系數(shù)。

因此，UAC為最小值時的n，為該固定資產(chǎn)的更新年限。

1)設(shè)備使用成本的組成。

為了對設(shè)備進(jìn)行經(jīng)濟(jì)壽命分析，需要了解影響設(shè)備使用成本的組成。根據(jù)調(diào)研情況，提出了設(shè)備相關(guān)費(fèi)用的分類，如圖2所示。其中各項(xiàng)成本含義如下:

①原值:是指設(shè)備在正常運(yùn)營前一次性支付的原始投資費(fèi)用，主要包括設(shè)備的購置費(fèi)、安裝調(diào)試費(fèi)。

②運(yùn)行成本:是指維持設(shè)備日常的正常運(yùn)營所需的費(fèi)用。主要由能耗費(fèi)、維修費(fèi)、材料費(fèi)和管理費(fèi)四大費(fèi)用組成。

a)能耗費(fèi);能耗費(fèi)是指設(shè)備正常運(yùn)營時所消耗的電費(fèi)。

b)維修費(fèi):指為了維持設(shè)備生產(chǎn)的正常運(yùn)行，當(dāng)設(shè)備發(fā)生比較大的故障時，對設(shè)備進(jìn)行廠外專業(yè)維修時所發(fā)生的費(fèi)用。

c)材料費(fèi):主要包括設(shè)備日常保養(yǎng)維修所消耗的材料費(fèi)用，以及廠內(nèi)維修時的零部件費(fèi)用。

d)管理費(fèi):包括工作站上直接從事設(shè)備管理人員的工資、獎金、保險(xiǎn)、其他福利等。同時還包括為使用該設(shè)備的員工培訓(xùn)費(fèi)用和資料費(fèi)用。

③殘值:設(shè)備報(bào)廢時通常殘留一部分價(jià)值，稱為它的殘值。

圖2 設(shè)備使用成本結(jié)構(gòu)圖

2)設(shè)備年折舊率的計(jì)算。

通常采用平均年限法計(jì)算設(shè)備的年折舊率，估算每年年末固定資產(chǎn)預(yù)值。計(jì)算公式如下:

3 車流量因素的考慮

3.1 研究范圍

本次研究的范圍是高速公路機(jī)電系統(tǒng)中的收費(fèi)車道設(shè)備，將收費(fèi)車道設(shè)備按不同的運(yùn)行方式來劃分，則它們分為兩個部分:

1)機(jī)械運(yùn)動類:自動欄桿機(jī)、手動欄桿、收費(fèi)鍵盤、票據(jù)打印機(jī)、收發(fā)卡機(jī)、計(jì)重設(shè)備(彎板傳感器)等。

2)非機(jī)械運(yùn)動類:工控機(jī)、車道攝像機(jī)、霧燈、顯示器、線圈車檢器等。

非機(jī)械運(yùn)動類的機(jī)電設(shè)備，它的經(jīng)濟(jì)壽命是可以按照它的使用年數(shù)來計(jì)算的，如工控機(jī)，不管收費(fèi)車道有沒有車經(jīng)過，工控機(jī)一直都在工作狀態(tài);而機(jī)械運(yùn)動類的機(jī)電設(shè)備則不能完全按照使用年數(shù)來計(jì)算其經(jīng)濟(jì)壽命，如自動欄桿機(jī)，當(dāng)有車輛經(jīng)過時，自動欄桿機(jī)才會工作。

3.2 車流量因素的分析

不同的高速公路路段車流量不同，以湖南省常張高速為例，2010年的車流量如表1所示。

表1 2010年常張高速車流量統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)表1所統(tǒng)計(jì)內(nèi)容，以計(jì)重設(shè)備為例，在2010年的1 a時間里，河伏收費(fèi)站計(jì)重設(shè)備的彎板傳感器平均每條出口車道工作了230 426次;而陽和收費(fèi)站計(jì)重設(shè)備的彎板傳感器平均每條出口車道工作了72 320次，河伏收費(fèi)站計(jì)重設(shè)備的彎板傳感器工作次數(shù)比陽和收費(fèi)站多了2倍。

3.3 車流量與設(shè)備故障次數(shù)

以計(jì)重設(shè)備為例，湖南省計(jì)重設(shè)備的平均故障次數(shù)為0.44次/a，湖南省出口收費(fèi)車道的平均車流量為133 774輛，根據(jù)2010年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，出口車道車流量大的收費(fèi)站與設(shè)備故障次數(shù)如表2所示。

從表2可以看出，車流量的增大，計(jì)重設(shè)備的故障次數(shù)會增大，隨之設(shè)備的維修費(fèi)用也會提高。而根據(jù)年平均使用成本最小法計(jì)算，黃花收費(fèi)站的計(jì)重設(shè)備經(jīng)濟(jì)壽命應(yīng)比車流量小的收費(fèi)站提前。

表2 出口車道車流量大的收費(fèi)站與設(shè)備故障次數(shù)表(計(jì)重設(shè)備)

4 結(jié)束語

收費(fèi)車道設(shè)備是高速公路機(jī)電系統(tǒng)的重中之重，計(jì)算不準(zhǔn)確，使設(shè)備提前更換將浪費(fèi)設(shè)備資源，使設(shè)備滯后更換將影響收費(fèi)的工作效率。

高速公路機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備在分析其經(jīng)濟(jì)壽命時，應(yīng)把機(jī)械運(yùn)動類的收費(fèi)車道設(shè)施作為特例。計(jì)算高速公路各個路段的機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備經(jīng)濟(jì)壽命時，機(jī)械運(yùn)動類收費(fèi)車道設(shè)備應(yīng)以單個收費(fèi)站計(jì)算，這樣可以較大避免計(jì)算誤差。

科學(xué)合理地確定高速公路機(jī)電設(shè)備的壽命，能夠提高設(shè)備的使用效率，減少設(shè)備維護(hù)投資，為充分發(fā)揮高速公路的效能和正常運(yùn)行具有重大作用。

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