蘇州軌道交通1號(hào)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(tuán)有限公司運(yùn)管中心，215004，蘇州；2.蘇州市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營(yíng)一分公司，215101，蘇州∥第一作者，高級(jí)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(yùn)營(yíng)的中后期，主要裝備都相繼進(jìn)入中、大修期，運(yùn)維成本將呈逐年上升趨勢(shì)。然而，運(yùn)營(yíng)期間的收入主要是票款收入，如有虧損額則需財(cái)政補(bǔ)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(hào)線全長(zhǎng)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(hào)線是蘇州市第一條建成運(yùn)營(yíng)的軌道交通線路，于2012年4月28日開通試運(yùn)營(yíng)，至今運(yùn)營(yíng)近10年。1號(hào)線初期配屬列車25列，后期增購(gòu)22列，1號(hào)線47列車總購(gòu)置費(fèi)為12.08億元。本文主要研究蘇州軌道交通1號(hào)線的全生命周期成本構(gòu)成。

1 蘇州軌道交通1號(hào)線全生命周期成本統(tǒng)計(jì)

根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60300，產(chǎn)品的全生命周期包括設(shè)計(jì)開發(fā)階段、制造與安裝階段、使用和維護(hù)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(fèi)用、全過程的特點(diǎn)，力求打破部門職能界限，以資產(chǎn)總體效益為出發(fā)點(diǎn)實(shí)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(diǎn)，可以將全生命周期劃分為建設(shè)階段、運(yùn)營(yíng)維護(hù)階段和報(bào)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(yùn)營(yíng)維護(hù)成本和殘值[5]。

1.1 建設(shè)成本

建設(shè)成本包括工程費(fèi)(建筑工程費(fèi)、設(shè)備購(gòu)置費(fèi)和安裝工程費(fèi)等)、工程建設(shè)其他費(fèi)用、預(yù)備費(fèi)(基本預(yù)備費(fèi)、漲價(jià)預(yù)備費(fèi))、車輛購(gòu)置費(fèi)、建設(shè)期利息及鋪底流動(dòng)資金等。蘇州軌道交通1號(hào)線建設(shè)成本具體包括工程建設(shè)成本、設(shè)備購(gòu)置費(fèi)及工程安裝費(fèi)，本文對(duì)土建部分投入成本不做討論。蘇州軌道交通1號(hào)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(hào)線建設(shè)成本(不含土建成本)

1.2 運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本

運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本是為完成乘客運(yùn)輸任務(wù)所消耗的費(fèi)用。通過對(duì)歷年來蘇州軌道交通的運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，占比前三的主要包括人工成本(含保潔費(fèi)、保安費(fèi)、勞務(wù)外包費(fèi)等)、能耗成本(水費(fèi)、電費(fèi))、維修成本(含備件與耗材消耗、工器具費(fèi)用、勞保費(fèi)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(fèi)用中涉及運(yùn)營(yíng)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(hào)、AFC(自動(dòng)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(bào)警系統(tǒng))、電扶梯和站臺(tái)門等專業(yè)。歷年維修費(fèi)用中各專業(yè)的備件和耗材消耗費(fèi)用如表2所示。

表2 歷年維修費(fèi)用中各專業(yè)的備件和耗材消耗費(fèi)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(jià)值，一般為報(bào)廢。

2 蘇州軌道交通1號(hào)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(yùn)營(yíng)維護(hù)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(zhǔn)收益率；

n——計(jì)算期。

本文結(jié)合蘇州軌道交通1號(hào)線全壽命周期設(shè)備狀態(tài)，對(duì)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(gòu)置費(fèi)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(hào)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(yùn)營(yíng)期間成本分析

運(yùn)營(yíng)期間成本中，1號(hào)線的運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用呈逐年上升趨勢(shì)，2015年，電客車進(jìn)入第一輪中修，維修費(fèi)用逐年增長(zhǎng)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(fèi)用大幅增長(zhǎng)；2020年，部分專業(yè)開始大修及增購(gòu)電客車架修，維修費(fèi)用雖回落但仍呈較高水平。基于以上數(shù)據(jù)，結(jié)合1號(hào)線年度運(yùn)營(yíng)里程，計(jì)算得出了1號(hào)線歷年的車公里維修成本，如表3所示。

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

對(duì)運(yùn)營(yíng)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(jìn)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(jī)關(guān)人員費(fèi)用按線路里程分?jǐn)値砣藛T費(fèi)用降低。在維修費(fèi)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(fèi)用，深度維修費(fèi)用主要是開展了部分專項(xiàng)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(fèi)用逐年增長(zhǎng)較多；2018年開始，車輛架修逐步完成，維修費(fèi)用下降；2019年由于開展周期性全線蓄電池更換，維修費(fèi)用大幅增長(zhǎng)；2020年開始部分專業(yè)開始大修及增購(gòu)車輛架修，維修費(fèi)用雖回落但仍呈較高水平。

結(jié)合以上特點(diǎn)，對(duì)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(jìn)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(shì)，主要得益于推進(jìn)節(jié)能項(xiàng)目落地。通過能源合同模式，完成了1號(hào)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(fèi)約240萬(wàn)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(shí)現(xiàn)有效節(jié)能。上述措施的實(shí)施，主要在動(dòng)力照明用電方面實(shí)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(hào)線多次縮短行車間隔、延長(zhǎng)運(yùn)營(yíng)時(shí)間，牽引能耗逐年增加。此外電價(jià)的下降、直供電采購(gòu)及疫情期電網(wǎng)5%價(jià)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(cè)

根據(jù)建標(biāo)104—2008《城市軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》[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(hào)、綜合監(jiān)控、門禁、站臺(tái)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(yùn)營(yíng)全成本包括日常運(yùn)營(yíng)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(hào)線建設(shè)及運(yùn)營(yíng)成本的統(tǒng)計(jì)分析數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)該線運(yùn)營(yíng)30年期間運(yùn)營(yíng)成本。

在維修成本方面，收集1號(hào)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(hào)線設(shè)備進(jìn)入架大修周期，維修成本不斷增加，故障數(shù)隨著維修費(fèi)用的投入不斷降低。根據(jù)設(shè)備運(yùn)行浴盆理論及三階段管理理論，1號(hào)線設(shè)備已進(jìn)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(shì)。因此要結(jié)合設(shè)備重要性和故障率特點(diǎn)有效地實(shí)行預(yù)防性維修，準(zhǔn)確找到拐點(diǎn)，選擇合適的維修方式，科學(xué)制定維修計(jì)劃。故障數(shù)與預(yù)測(cè)維修成本如圖1所示。

圖1 故障數(shù)與預(yù)測(cè)維修成本

依據(jù)上述分析，預(yù)測(cè)得到1號(hào)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(zhǎng)率計(jì)算，預(yù)測(cè)得到30年人工成本為133.6億元，總?cè)粘＿\(yùn)營(yíng)成本達(dá)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(fèi)(全壽命周期)約占15.5%。

3 結(jié)語(yǔ)

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(yùn)營(yíng)維護(hù)成本，并對(duì)歷年來各階段成本構(gòu)成規(guī)律進(jìn)行研究；對(duì)線路全生命周期運(yùn)營(yíng)成本進(jìn)行預(yù)測(cè)，給出前期設(shè)備購(gòu)置、安裝與后期設(shè)備運(yùn)營(yíng)維護(hù)期間成本費(fèi)用的數(shù)值比例。其中基于蘇州市軌道交通1號(hào)線所預(yù)測(cè)得到的全生命周期(30年)中后期20年運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本數(shù)據(jù)，可作為一系列管理創(chuàng)新舉措對(duì)實(shí)際成本費(fèi)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(xiàng)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(gè)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(duì)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(fèi)用的預(yù)估有偏差。

基于本文的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可進(jìn)一步明確研究方向，城市軌道交通運(yùn)營(yíng)企業(yè)可對(duì)影響運(yùn)營(yíng)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(yùn)行年限、設(shè)備維修策略、列車運(yùn)行里程等因素對(duì)運(yùn)營(yíng)成本的影響，在此基礎(chǔ)上研究構(gòu)建成本管控的指標(biāo)體系，指導(dǎo)形成成本管控策略。同時(shí)，需從設(shè)備全生命周期角度考慮，兼顧成本與安全績(jī)效，在對(duì)設(shè)備運(yùn)營(yíng)期間成本進(jìn)行有效管控時(shí)，結(jié)合目標(biāo)管理應(yīng)用，將總維修成本細(xì)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(jī)效指標(biāo))指標(biāo)對(duì)日常維修成本進(jìn)行歸集，掛鉤安全指標(biāo)、行車指標(biāo)后，將成本消耗融合設(shè)備狀態(tài)做出設(shè)備維護(hù)策略分析；另一方面，可根據(jù)單位設(shè)備維修的標(biāo)準(zhǔn)工時(shí)、崗位人員標(biāo)準(zhǔn)配置等對(duì)用工成本加以核定，以明確成本管控中管理活動(dòng)的改善面及生產(chǎn)技術(shù)的可提升點(diǎn)，結(jié)合新技術(shù)應(yīng)用，探索出運(yùn)營(yíng)成本控制的合理性，指導(dǎo)運(yùn)營(yíng)維護(hù)，實(shí)現(xiàn)效益最優(yōu)。