路面管理系統(tǒng)_第5章

1、路面管理系統(tǒng)第五章 經(jīng)濟分析和比較o網(wǎng)級系統(tǒng)：n如何分析和比較所有可能的項目，確定各個項目的經(jīng)濟可行件，以便作出有關(guān)項目選擇和計劃安排方面的管理決策？o項目管理系統(tǒng)n如何針對已論定經(jīng)濟可行的項目，分析比較能滿足項目總要求的各個對策方案，以得到經(jīng)濟效果最佳的方案 ？o新建或改建路面時n初期投資小而靠隨后分期修建以適應(yīng)使用性能要求的方案，同初期投資大（路面結(jié)構(gòu)較強）而所需養(yǎng)護和改建費用較省的方案相比，究竟哪一種更為經(jīng)濟? o經(jīng)濟分析方法：n壽命周期費用分析第五章 經(jīng)濟分析和比較本章要學(xué)習(xí)的內(nèi)容：n路面經(jīng)濟分析中的費用組成n各項費用的分析方法n經(jīng)濟分析的各種方法n路面壽命周期費用分析的步驟 第一節(jié)

2、費用分析o一、費用組成n管理部門費用p設(shè)計費p初期修建費p養(yǎng)護費p改建費p殘值n道路使用者費用（用戶費用）p車輛營運費p延誤費p行程時間費p事故費二、養(yǎng)護費o養(yǎng)護費概念：n使路面使用性能維持在某預(yù)定水平上所需的費用o養(yǎng)護費特點：n僅考慮直接影響路面使用性能的養(yǎng)護工作n取決于養(yǎng)護水平，也即養(yǎng)護工作的類型和范圍n在壽命周期費用分析中難以準(zhǔn)確估算（主要由于養(yǎng)護水平同使用性能的關(guān)系難以確定）n通常以元/公里或元/車道/公里計 二、養(yǎng)護費o養(yǎng)護費模型n可依據(jù)各路段的交通觀測記錄、路面養(yǎng)護記錄和路況調(diào)查記錄，通過整理和回歸分析，得到分配養(yǎng)護費用的經(jīng)驗關(guān)系式 ，如MC養(yǎng)護費用；Nf為路段的日交通量或標(biāo)準(zhǔn)軸載

3、累計作用次數(shù)； a、b為回歸常數(shù)，隨公路等級和路面類型而變； z為氣候（地區(qū)）條件變量 lg()lglgffMCaNbNz二、養(yǎng)護費o北京市路面養(yǎng)護費模型（1988）LW、OH人工工資和管理費，相應(yīng)為1100元和1000元/人/公里/年（1988年）；Mc、Ec材料費和機械費，合計為1550元/公里/年（1988年）；Lc每公里養(yǎng)護定員，干線公路0.9人，縣級公路0.7人；PT、PL、PW、TF路面種類、使用年數(shù)、路面寬度和交通量系數(shù) WHCCCTLWFMCLOLMEP P P T三、路面殘值o路面殘值n到壽命周期末，路面的使用性能可能還沒有下降到最低可接受水平，亦即路面還有剩余壽命可以在壽命

4、周期之后繼續(xù)承受車輛作用，這部分剩余壽命所具有的價值即為路面殘值。n不同方案有不同的剩余壽命三、路面殘值o路面殘值的計算方法n按剩余壽命占預(yù)期使用壽命的比例 LA最后一次改建的施工年份到壽命周期末的年數(shù)；LE該改建措施的預(yù)期使用壽命；Cr該項改建措施的修建費用 1ArBLSVCL三、路面殘值o路面殘值的計算方法n按各方案在壽命周期末的使用性能（如結(jié)構(gòu)承載力），分別設(shè)計使用壽命為10年的加鋪層，比較各方案不同厚度加鋪層的修建費（以現(xiàn)值表示），其差值可當(dāng)作各方案的殘值 n考慮舊面層材料被重新利用的價值p通常以原材料單價的百分率計。舊材料的殘值同許多因素有關(guān)，如材料受污染的程度，材料的齡期或耐久性，

5、預(yù)期今后的用處等，故只能按經(jīng)驗估算 p剩余壽命可利用，或者材料可重復(fù)使用時，路面的殘值為正值 p在壽命周期末，除去舊面層材料所需費用可能超過本身的價值，這時路面殘值為負值四、車輛營運費o車輛營運費n車輛在路上行駛時同里程有關(guān)的費用（燃油費、輪胎費、保修費、車輛大修和折舊費等 ）n影響因素：p道路特性包括道路幾何特性（平曲線曲率、縱坡和路面寬度等）和路面特性（路面類型和平整度等）。p車輛特性包括物理特性和運行特性，如發(fā)動機功率和轉(zhuǎn)速、懸掛系設(shè)計、重量等。p交通特性包括車輛組成（機動和非機動）、交通量、行駛速度、交通管理和組織、駕駛行為特性等。p地區(qū)因素由地區(qū)經(jīng)濟、社會、技術(shù)和體制等特性所產(chǎn)生的影

6、響 四、車輛營運費o車輛營運費預(yù)估模型的建模方法n集成-相關(guān)法p采用路段集成形式的指標(biāo)表征道路的屬性（如每公里上升高度，m/km；每公里下降高度，m/km；每公里累計曲率，/km等），通過野外調(diào)查試驗得到的各類車輛在不同路段上進行的大量數(shù)據(jù)（行駛速度、燃油和輪胎等消耗等）后，應(yīng)用相關(guān)分析法建立有關(guān)預(yù)估模型 pTRRL肯尼亞（1975）、加勒比（1982）、印度（1982）、巴西（1982）p以大量的實測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在建模地區(qū)應(yīng)用可以得到較合理的預(yù)估值，而且使用方便。p回歸系數(shù)難以賦予物理意義，所以很難依據(jù)條件的變化作局部修正或外延，地區(qū)適應(yīng)性較差 四、車輛營運費o車輛營運費預(yù)估模型的建模方法n

7、微觀-力學(xué)法p采用均勻子路段的具體坡度和曲率等道路指標(biāo)，依據(jù)車輛運動力學(xué)理論和司機行為，模擬車輛沿子路段行駛的速度變化，進而建立預(yù)估各子路段燃油和輪胎等消耗量的理論關(guān)系式p有較強的理論基礎(chǔ)，可依賴較少的試驗數(shù)據(jù)標(biāo)定模型中的未知參數(shù)，所建立的模型便于轉(zhuǎn)換和外延p不適宜用于包含大量路段的路網(wǎng)經(jīng)濟分析或政策分析 n集成-力學(xué)法p綜合集成-相關(guān)法和微觀力學(xué)法的優(yōu)點，以車輛運動力學(xué)為基礎(chǔ)，采用集成指標(biāo)表征道路特性，通過野外試驗建立具有地區(qū)適應(yīng)性和外延能力的模型 p世界銀行在巴西（1987）四、車輛營運費o車輛運行速度n車輛的燃油消耗量同其運行速度有關(guān)n影響因素p車輛和道路特性：牽引能力和制動能力，道路縱

8、坡、平曲線曲率和路面寬度，路面平整度等p路上交通狀況（混合交通、交通量、交通管理等） n車輛平均運行速度模型p應(yīng)能反映路面狀況的影響，否則不能用于路面管理系統(tǒng)pTRRL的經(jīng)驗關(guān)系式（集成-相關(guān)法）p巴西模型（世界銀行，集成-相關(guān)法）四、車輛營運費o車輛平均運行速度模型n經(jīng)驗法（肯尼亞）p考慮了路段的平均上升加下降高度（m/km）、平均平曲線曲率（/km）、路面平整度BI（用顛簸累積儀測，mm/km）、道路的海拔高程A（m）、平均行道寬度W（m）以及車輛的功率重量比等因素的影響p按有無鋪面和車輛類型（小客車、輕便車、公共汽車、輕貨車和中貨車）分別建立關(guān)系式 四、車輛營運費o車輛平均運行速度模型n

9、概率限速法（世界銀行，巴西）p概率限速法：在受到車輛和道路特性約束的各項限制速度之間尋求一低限速度 p在不受其它車輛干擾（即自由流的情況下，車輛在均勻路段上以穩(wěn)態(tài)行駛的速度受到驅(qū)動能力、制動能力、平曲線曲率、路面平整度和其它因素的影響。車輛的平均運行速度則為在受各影響因素限制的速度之間求到的低限速度，即VDR驅(qū)動力限速：受縱坡和發(fā)動機功率限制的速度VBR制動限速：受下坡和制動能力限制的速度Vcu曲線限速：受平曲線曲率限制的速度VRO平整度限速：受路面平整度限制的速度VDE主觀限速：無上述各項限制時，受心理、經(jīng)濟、安全和其它因素限制的速度 min,sDRBRcuRODEVVVVVV四、車輛營運費

10、o燃油消耗n同發(fā)動機的輸出功率HP和轉(zhuǎn)速RPM有關(guān)。而HP和RPM則隨車輛特性、道路特性和運行速度而變化 n集成-相關(guān)法（肯尼亞模型）pTRRL在具有不同特性的試驗路段上量測了各種車輛在不同行駛速度時的油耗量，采用多元線性回歸得到了燃油消耗量FL的經(jīng)驗關(guān)系式 Fu、Fd相應(yīng)為上坡和下坡的燃油消耗量（l/1000km）2udLFFF12,212,3,4567min(;40)max(69.2;0)u du du dFWRWRgFaaa Va Va Ra BIaPa PW四、車輛營運費o燃油消耗n集成-力學(xué)法（世界銀行）四、車輛營運費o輪胎消耗n集成-相關(guān)法（肯尼亞）p小客車和輕便車p輕和中貨車及公

11、共汽車n集成-力學(xué)法（世界銀行，巴西）四、車輛營運費o保修材料消耗n車輛保修材料的消耗量，同路面平整度和車輛的使用年數(shù)（車齡）有關(guān)。其關(guān)系難以采用理論模型加以描述，只能通過對用戶的調(diào)查，采用回歸分析建立經(jīng)驗關(guān)系式 n肯尼亞關(guān)系式n世界銀行（巴西）關(guān)系式四、車輛營運費o營運費計算過程n1.確定車輛組成p按交通量觀測站的現(xiàn)有交通量資料和分析期內(nèi)的交通預(yù)測資料，設(shè)定車輛類型和組成以及交通量年平均增長率，計算分析期內(nèi)各類車輛的逐年交通量 n2.平均運行速度p按每一類車輛代表車型的特性參數(shù)和道路的特性參數(shù)，計算確定各類車輛在不同道路特性條件下（縱坡、平曲線曲率和平整度）的平均運行速度 n3.資源消耗量p

12、計算每一類車輛每車-公里的各項資源消耗量 n4.確定各項資源單價n5.計算車輛營運費 n將各項資源消耗量乘以單價，得到每類車輛每車-公里的營運費。n上述費用乘以路段長度和年交通量，得到各類車輛的路段年營運費 n總和各年和各類車輛的營運費，得到總的車輛營運費 第二節(jié) 經(jīng)濟分析方法o經(jīng)濟分析方法n現(xiàn)值法n年費用法n收益率法n效益-費用比法n費用-效果法n前三種方法屬于貼現(xiàn)現(xiàn)金流量分析法，是較常采用的方法 n分析期p進行方案比較的時間段 第二節(jié) 經(jīng)濟分析方法o一、貼現(xiàn)率n資金的機會成本，也即預(yù)計的市場平均收益率政府如果不把錢投入公路部門而投入其它部門時所能得到的收益 n反映了錢的時間價值n通常表示為

13、年利率n不同于市場利率（不計通貨膨脹）n貼現(xiàn)率大小，對于經(jīng)濟分析結(jié)果有著重大的影響p貼現(xiàn)率高，初期投資低的項目方案往往具有較高的經(jīng)濟效益p貼現(xiàn)率低，初期投資大的項目方案就會顯得優(yōu)越 二、現(xiàn)值法o現(xiàn)值法：n把分析期內(nèi)不同時間支出的費用，按某一預(yù)定的貼現(xiàn)率轉(zhuǎn)換為現(xiàn)在的費用（現(xiàn)值） 二、現(xiàn)值法o現(xiàn)值法分析過程二、現(xiàn)值法o凈現(xiàn)值法n在其它條件相同時，選用凈現(xiàn)值最大的方案作為經(jīng)濟方案n如果凈現(xiàn)值為負值，則這一項目在經(jīng)濟上不應(yīng)被接受 n特點：p把費用和效益聯(lián)系在一起，并用單一的現(xiàn)值表示，能給出總收益的回答。計算簡單、直捷。p給出的是一個收益總量，往往使投資大的項目易被采納；同時，由于它并未反映出究竟用多大

14、的費用取得這些收益，它不象收益率或效益-費用比那樣易為人理解 三、等額年費用法o等額年費用法n把分析期內(nèi)不同時間支出的各項費用，轉(zhuǎn)換成每年等額支出的費用n養(yǎng)護費和用戶費若為每年等額支出，則不必轉(zhuǎn)換n其它費用可利用等額支付資金恢復(fù)系數(shù)Crf，按貼現(xiàn)率和分析期進行轉(zhuǎn)換，但轉(zhuǎn)換前需首先折算成現(xiàn)值 n在其它條件相同的情況下，選擇年費用最小的方案作為經(jīng)濟方案四、收益率法o收益率法（內(nèi)部收益率法）n確定使效益現(xiàn)值同費用現(xiàn)值相等，也即凈現(xiàn)值等于零時的貼現(xiàn)率（收益率）。它反映了整個壽命周期內(nèi)項目對未恢復(fù)資金（投資）的收益能力n當(dāng)收益率等于或大于某個預(yù)定的最低期望收益率時，則該項目（或方案）在經(jīng)濟上是可取的；否

15、則，需摒棄之n使凈現(xiàn)值為零時的貼現(xiàn)率，需通過多次試算才能確定p先假設(shè)幾個貼現(xiàn)率值，計算相應(yīng)的效益和費用現(xiàn)值，找出凈現(xiàn)值為正值和負值的相鄰的兩個貼現(xiàn)率值，而后通過線性內(nèi)插確定凈現(xiàn)值為零時的貼現(xiàn)率IRR pNPV1和I1正凈現(xiàn)值和相應(yīng)的貼現(xiàn)率pNPV2和I2負凈現(xiàn)值和相應(yīng)的貼現(xiàn)率 112112()NPVIRRIIINPVNPV四、收益率法o收益率法n比較不同項目或不同方案時p確定兩個項目或方案的現(xiàn)值相等時的貼現(xiàn)率p如果此貼現(xiàn)率大于或等于期望收益率時，則初期投資大的方案優(yōu)于比較方案；否則選擇初期投資小的方案 四、收益率法o收益率法特點n一目了然地反映出投資者可得到的收益水平，易被大多數(shù)人所理解和接受

16、n不象現(xiàn)值法或年費用法那樣要事先選定一個貼現(xiàn)率。而貼現(xiàn)率的確定是一個既困難又易引起爭議的問題n投資水平低的短期項目或方案，往往總有較高的收益率，因而這種方法不鼓勵高投資n計算工作量大而且較復(fù)雜 五、效益-費用比法o效益-費用比法n以項目的效益現(xiàn)值同其費用現(xiàn)值相比，即n在某一貼現(xiàn)率條件下，如果B/C大于1，則此項目有比該貼現(xiàn)率更高的獲利水平n如果B/C小于1，則說明費用超出效益，凈現(xiàn)值為負數(shù)，此項目具有的效益水平低于所用的貼現(xiàn)率 n特點：p反映了單位費用的效益，比凈現(xiàn)值（效益和費用差）能更好地反映投資的“效率”，有較強的對比性p最大的困難是有時無法明確地劃分效益和費用的界限 11xxPWBB C

17、PWC六、方法選擇o選擇方法時要考慮的問題n初期修建費同隨后預(yù)期支出的費用相比，其重要的程度n對于決策人來說，哪一種分析方法最容易被理解和接受n經(jīng)濟分析用于哪一層決策，網(wǎng)級還是項目級p網(wǎng)級系統(tǒng)：管理部門可以用收益率法分析整個路網(wǎng)的投資效益p項目級系統(tǒng)：設(shè)計人員可采用凈現(xiàn)值法選擇項目方案 n經(jīng)濟分析中是否包括效益 七、敏感性分析o敏感性分析n目的：了解各項變量對決策的相對影響n過程：p依據(jù)經(jīng)驗建議一些影響經(jīng)濟分析結(jié)果的因素供敏感性分析 p分析這些因素在所定范圍內(nèi)變化時各方案計算結(jié)果的差異第三節(jié) 路面壽命周期費用分析過程o某干線公路，長50km，年平均日交通量（AADT）為400輛/天，路面為泥結(jié)

18、碎石，現(xiàn)面臨大修。請擬定改建方案，并通過經(jīng)濟分析和評價選擇設(shè)計方案。o由交通量觀測站觀測資料和鄰近地區(qū)經(jīng)濟和交通發(fā)展情況，假設(shè)交通量年平均增長率為10%。交通組成為：第三節(jié) 路面壽命周期費用分析過程o初擬改建方案：n1.泥結(jié)碎石面層1216cm加級配石屑磨耗層。此方案為原路面結(jié)構(gòu)方案，通過養(yǎng)護和重鋪磨耗層以適應(yīng)交通的需要。n2.粒料基層15cm補強后加鋪瀝青表面處治2.5cm。這一方案改善路表的行駛特性，并減輕日常養(yǎng)護工作量。n3.粒料基層15cm補強后加鋪瀝青混凝土面層4cm。這一方案具有良好的使用性能和輕微的養(yǎng)護工作量。第三節(jié) 路面壽命周期費用分析過程o使用壽命預(yù)估（專家調(diào)查）n泥結(jié)碎石+石屑磨耗層：p泥結(jié)碎石使用壽命同交通量和養(yǎng)護水平有關(guān)。在養(yǎng)護水平一般的情況下：p級配石屑磨耗層使用壽命也隨交通量和養(yǎng)護水平變化。在養(yǎng)護水平一般的情況下，磨耗層重鋪周期為n瀝青表面處治p使用壽命為5.58.4年，現(xiàn)取