基于价值工程理论的高速铁路建设方案优选研究.pdf
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1、铁道运输与经济RAILW AY TRANSPORT AND ECONOMY第 45 卷 第 09 期基于价值工程理论的高速铁路建设方案优选研究High Speed Railway Scheme Optimization Based on Value Engineering Theory秦宝来1,刘江伟2QIN Baolai1,LIU Jiangwei2(1.中国铁路设计集团有限公司 办公室,天津 300308;2.中国铁路设计集团有限公司 线路站场枢纽设计研究院,天津 300308)(1.Corporation Office,China Railway Design Corporation,T
2、ianjin 300308,China;2.Design and Research Institute of Route,Station,Yard and Terminal,China Railway Design Corporation,Tianjin 300308,China)摘要:在高速铁路的走向方案设计过程中,通常存在多种可行性方案,如何从多种铁路规划设计方案中选择出既能最大程度实现其功能,又能降低投资成本的方案是铁路建设方案决策的重点。依据价值工程的基本原理,通过系统分析铁路规划设计方案的功能属性和成本要素,建立铁路设计方案的功能指标系统和成本指标系统,形成铁路方案价值指标体系,并根
3、据对哈佳快速铁路的方案分析,计算不同方案的功能值、成本值及价值量。结合价值量分析结果,对哈佳快速铁路方案选择提出推荐意见。研究表明,采用价值工程理论进行铁路规划设计方案的分析和比较,结论科学合理,与工程实践相一致,可以为铁路规划设计方案的选择提供有益借鉴。关键词:高速铁路;设计方案;价值工程;功能;成本;价值量Abstract:Multiple feasible options are available in the designing of alignment schemes for high speed railway.It is the key to the decision-maki
4、ng of railway construction schemes that selecting designed schemes that can not only realize functions to the greatest extent but also reduce investment.This paper systematically analyzed the functional attributes and cost elements of railway planning and designing schemes based on the basic princip
5、le of value engineering and established the functional index system and cost index system,which formed the value index system of railway schemes.Then it calculated different values,including function value,cost value,and value quantity according to the scheme analysis of the Harbin-Jiamusi Fast Rail
6、way.Combining with the results of value analysis,suggestions were put forward for the scheme selection of the Harbin-Jiamusi Fast Railway.It illustrates that the conclusions of analysis and comparison of railway planning and designing schemes based on value engineering theory are scientific and reas
7、onable,which are consistent with the engineering practice and provide a useful reference for the selection of railway planning and designing schemes.Keywords:High Speed Railway;Designing Scheme;Value Engineering;Function;Cost;Value Quantity文章编号:1003-1421(2023)09-0096-08 中图分类号:U211 文献标识码:ADOI:10.1666
8、8/ki.issn.1003-1421.2023.09.14引用格式:秦宝来,刘江伟.基于价值工程理论的高速铁路建设方案优选研究J.铁道运输与经济,2023,45(9):96-103.QIN Baolai,LIU Jiangwei.High Speed Railway Scheme Optimization Based on Value Engineering TheoryJ.Railway Transport and Economy,2023,45(9):96-103.-96秦宝来 等 基于价值工程理论的高速铁路建设方案优选研究0引言铁路在交通运输系统中处于骨干地位,是国民经济持续快速发展的
9、重要保障,而高速铁路作为铁路建造和运营技术的先进载体,不仅可以显著地缩短城市间的时空距离,改善区域交通运输条件,而且对于地区经济和社会发展,具有重要的促进和推动作用。截至2022年底,中国高速铁路运营里程达 4.2 万 km,占世界高速铁路总里程的 3/4 以上,是世界上运营里程最长、在建规模最大、运营场景最丰富、商业运行速度最高的高速铁路网1。在高速铁路和快速铁路的走向方案设计过程中,通常存在多种可行性方案。为合理确定高速铁路走向方案,国内外学者和众多铁路工程技术专家对高速铁路的走向方案进行深入研究分析。雷朝君2从线路工程评价、线路经济评价、线路社会评价、线路环境评价等方面进行线路方案优选分
10、析。林凯3提出以安全可靠性、技术可行性、经济合理性、环境友好性、社会经济效益等构建新的评判体系。陈燕平4运用3种不确定型决策方法对浩吉铁路平江新余段线路方案进行比选。林奎5从技术、经济、环境、社会、风险等5个层面对拟建铁路线路方案进行比较分析。陈俊6采用物元理论,并以技术、经济、施工及环境、社会经济等4个层面为评判标准对线路方案运用层次分析方法进行比较。高莹7以铁路与人友好性、工程技术可行性、经济可行性、社会经济政治等为评判因素,运用基于模糊熵权的灰色关联投影方法进行铁路线路方案的优选。郭海东等8依据地形地貌、地层岩性、水文地质、主要工程地质等因素构建层次分析模型,将分析的结果和根据线路纵断面
11、的高程判断的最优方案进行比较分析。马云志9在方案优选指标中添加沙漠地区特有的因素,采用模糊综合评价方法实现对多种线路走向方案的优选。陈学贤等10将多目标决策方法熵权理想点法应用于新建西安延安高速铁路铜川富县段方案优选,把线路方案工程经济、地质条件、环境影响、吸引客流能力、地方政府意见等纳入评价范围。李广婧11构建客运专线引入铁路枢纽方案评价指标体系,分析价值工程在客运专线引入铁路枢纽方案评价中的应用,运用价值工程理论公式确定成本系数、价值系数,确定最优方案。杨雪等12提出基于层次分析法(AHP)耦合逼近理想排序法(TOPSIS)的优选模型,利用云模型理论对具有模糊性的定性指标进行量化处理,基于
12、AHP对各项指标进行初始常权赋值,对各方案进行变权调整,并应用TOPSIS分别计算出各方案与理想方案的贴近度,从而实现对铁路线路方案的定量化合理评价。黄磊13采用比较法从技术特点、工程投资、运营管理、对规划的影响等方面进行优缺点综合比较,最终确定了新建贯通正线方案为东胜东至台格庙铁路引入海勒斯壕地区的最终方案,同时论证了铁路工程建设不能一味追求节省投资、线路短直,还需考虑地区规划、运营情况、建设条件及可持续发展等因素。上述研究对于丰富和完善高速铁路和快速铁路方案决策方法起到了重要的推动作用,但在方案决策的过程中,往往关注高速铁路工程的建设投资和工程费用,而对高速铁路建设所产生的生态影响和社会经
13、济影响关注较少,而且将不同类型的指标置于同一层次进行分析,难以将不同规划设计方案的优劣性予以定量化衡量。为此,从价值工程理论的角度,构建高速铁路方案决策的指标体系,以价值量的高低作为衡量高速铁路和快速铁路规划设计方案优劣的标准,提出高速铁路方案决策的科学方法,并以哈尔滨佳木斯快速铁路的规划设计为例,进行方案决策分析。1价值工程理论概述价值工程的核心是以功能分析为中心,力求用最少的费用,实现最大化的必要价值。与传统的质量管理和成本管理相区别,价值工程摒弃单方面提高质量和单方面降低成本的做法,把提高功能和降低成本有机结合起来,考虑功能和成本的共同作用和影响,致力于提高研究对象的价值。目前,价值工程
14、理论已经在世界各国的众多项目中广泛采用,对于生产价值巨大、生产周期和使用周期均较长的工程建设项目,采用价值工程理论进行方案的选择和决策,可以有效地避免风险,取得良好的效益。如何用最低的寿命周期成本,产出在功能上能充分满足用户要求的产品、服务或工程项目,从而获得最大的经济效益,是价值工程理论追求的最终目标。方案、产品或工程项目价值量的大小可以用价-97秦宝来 等 基于价值工程理论的高速铁路建设方案优选研究值系数 V 衡量:V=F/C。其中,F 为功能,C 为成本。对于高速铁路建设方案而言,在满足客货运输需求的前提下,如何从众多可行性方案中,选择功能实现最大化而成本费用又相对较少的方案,是值得考虑
15、的重点问题,而价值工程理论为实现这一决策提供了方法依托。2铁路方案优选价值指标体系从产品或工程价值量的确定来看,衡量产品价值量的大小主要取决于2个因素:一是产品或工程方案所能实现的功能;二是产品或工程方案的成本费用。因此,在铁路方案优选的价值指标体系里,相应地包含功能指标系统和成本指标系统2个方面的指标系统。2.1功能指标系统(1)速度目标值。速度目标值是铁路建设工程技术标准的核心内容。通常来说,速度目标值并非越高越好。速度目标值越高,对铁路线下基础设施以及运营机车车辆的要求就越高,增加工程投资。速度目标值选取过低将不能完全满足旅客对缩短时空距离的客观要求。(2)列车走行时分。列车走行时分直接
16、影响着旅客的旅行时间,以及旅客乘坐铁路交通的获得感和舒适感。当旅行距离确定的情况下,列车走行时分越短,旅客就能尽快达到旅行目的地。相反,如果列车走行时分很长,乘客会因为过长的旅行时间产生疲劳感和厌倦感。(3)吸引人口数量。铁路工程建设的基本目标是满足沿线人民群众的出行需求。从经济效益的角度考虑,铁路建设方案吸引的沿线人口数量越多,就越能满足沿线群众的出行需求,铁路的建设和运营效益就越好,铁路方案的功能性就越强。(4)城镇与产业规划契合度。铁路途经地区有众多的经济据点,几乎每个经济据点都有自己完整的城镇发展和建设规划以及产业发展规划,而铁路作为线性的工程体系,将对城市的发展轮廓产生切割效应,对城
17、市的发展规划和产业发展均产生一定的影响。优良的铁路规划建设方案不仅能契合城镇发展规划,还能促进经济据点的产业发展。(5)环境保护有利程度。随着国家对环境保护的加强,铁路规划建设方案越来越受到环境保护的限制。而在不同的铁路规划建设方案中,存在不同程度的穿越各类环境保护区的状况,对沿线的自然环境和生态系统造成一定程度的影响。因此,铁路规划建设方案应重点考量其对沿线的环境保护有利程度,有利程度越低,表明该规划建设方案对沿线的自然生态环境造成的破坏愈大,不利于铁路功能性的发挥。2.2成本指标系统(1)基本建设费用。铁路的基本建设费用主要涵盖线下基础设施(主要包括路基工程、桥梁工程、隧道工程)建设、轨道
18、铺设工程、运营建筑及相关的四电设备,这部分费用是铁路建设工程的主要费用,约占铁路工程建设静态投资的50%75%。(2)沿线拆迁费用。铁路拆迁费用是铁路工程建设投资的重要组成部分。对于铁路规划建设方案来说,工程建设拆迁费用越低,不仅对铁路建设投资控制有利,而且规划建设方案更容易获得社会各方的认可,对沿线地方政府产生的拆迁压力也较小。(3)运营维护成本。铁路规划建设方案成本费用中,除考虑基本建设费用和拆迁费用外,还需要考虑铁路建成后的运营维护费用。通常来说,铁路的运营维护成本与铁路建设线路长度成正比。(4)其他各项费用。铁路建设投资费用还包括税金、预备费等各项费用,在研究中,统称为其他各项费用。这
19、部分费用的高低,往往受到铁路线路途经区域的经济发展状况和当地消费水平的影响。2.3铁路建设方案价值指标体系根据上述分析,铁路建设方案价值指标体系如表1所示。在功能指标系统中,速度目标值、列车走行时分、吸引人口数量3类指标均可以通过数据进行定量分析,而城镇与产业契合程度、环保有利程度则根据地方城镇和产业发展规划通过专家评分法确定。在成本指标系统中,基本建设费用、沿线拆迁费用、其他各项费用均采用定量数据,而在方案研究阶段,运营维护费用则根据规划铁路线路长度进行衡量。3价值工程理论在哈佳快速铁路方案优选中的应用价值工程理论在铁路方案的选择中具有较好的-98秦宝来 等 基于价值工程理论的高速铁路建设方
20、案优选研究适用性。哈佳快速铁路(哈尔滨佳木斯),是中长期铁路网规划(2008年调整)的重点建设项目,同时也是我国高寒地区线路最长的快速铁路。在方案设计研究阶段,根据哈尔滨至佳木斯通道上的主要城市及影响线路走向方案的各种控制因素,设计研究4个方案:松花江南方案、松花江北方案、松花江北既有通道方案及松花江北取直方案。哈尔滨佳木斯快速铁路建设方案示意图如图1所示。3.1哈尔滨佳木斯快速铁路方案(1)松花江南方案。线路自哈尔滨站引出,利用既有线至太平桥,然后新建线路向东沿松花江南岸行进,先后途经哈尔滨市宾县、方正县、依兰县,佳木斯市汤原县,终点至既有佳木斯站,本方案线路长度342.057 km(其中新
21、建线路335.856 km,利用既有线6.201 km),设站10座。途经区域常住人口宾县44.4万人,方正县18.4万人,依兰县25.8万人,汤原县17.4万人。线路位于黑龙江省煤化工产业规划带上,与松花江南岸城市规划较好结合,不经过重要的环境敏感点。(2)松花江北方案。本方案哈尔滨站至哈尔滨北站利用既有哈齐高速铁路(哈尔滨齐齐哈尔)线路,新建线路自哈尔滨北站引出,途经哈尔滨市巴彦县、木兰县、通河县、依兰县、佳木斯市汤原县,终点至佳木斯站。新建线路长度 345.45 km,设站8座,运营长度354.35 km。其中,线路在汤原县至佳木斯站之间穿越黑龙江佳郊湿地自然保护区。途经区域常住人口巴彦
22、县42.1万人,木兰县17.6万人,通河县17.9万人,其他途经区域常住人口与松花江南方案相同,线路与沿线巴彦、木兰、通河县域城市发展和产业规划比较吻合。(3)松花江北既有通道方案。本方案哈尔滨站至哈尔滨北站利用既有哈齐高速铁路线路,新建线路走向在哈尔滨北站至呼兰站与松花江北方案相同,线路先后途经哈尔滨市呼兰区、巴彦县、绥化市北林区、庆安县、伊春市铁力市、南岔县、佳木斯市汤原县,终点至佳木斯站。线路长度377.41 km,表1铁路建设方案价值指标体系Tab.1Value index system of railway construction schemes铁路方案价值指标体系功能指标系统成本
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