基于全寿命周期成本的高速铁路无砟轨道经济评价研究

摘要

无砟轨道在世界高速铁路中得到了广泛应用。由于无砟轨道建设成本较高，维修费用占运营阶段成本的较大比例，目前我国高速铁路中应用的无砟轨道形式较多，各有特点，因此有必要进行高速铁路无砟轨道经济评价研究，为在铁路设计阶段无砟轨道的选型、无砟轨道的结构优化设计、运营阶段优化运营维护策略提供依据。本文以高速铁路无砟轨道为研究对象，研究了基于全寿命周期成本、并与RAMS和生命周期评价(LCA)相结合的高速铁路无砟轨道经济评价理论和方法，初步建立了高速铁路无砟轨道经济评价指标体系。主要的研究工作包括:
　　1、研究了全寿命周期成本分析法在高速铁路无砟轨道经济评价方面的应用，按阶段将高速铁路无砟轨道的成本分为研发成本、设计成本、建设成本、维修成本和拆除成本，其中将研发成本视为沉没成本，并对建设成本和维修成本进行了重点分析。在建设成本方面，比较了不同类型无砟道床在桥梁、隧道、路基段的经济指标;比较了CRTSⅠ型双块式无砟轨道在不同设计时速下的经济指标;以某工程为例，比较了相同设计时速下、四种类型无砟轨道的经济指标，详细分析了指标差异的原因，研究了桥隧比对线路无砟轨道成本的影响。
　　2、本文提出了轨道维修成本的计算公式，并应用全寿命周期成本分析法，以两段高速铁路线路为例，计算了Ⅰ型双块式无砟轨道、有砟轨道的全寿命周期成本，进行了不确定性分析。结果表明:无砟轨道的全寿命周期成本小于有砟轨道，具有更高的经济性;不确定性分析表明，当无砟轨道的年度维修成本增加29.5％以上时，无砟轨道线路的全寿命周期成本将高于有砟轨道;无砟轨道和有砟轨道的全寿命周期成本受寿命周期影响较大，两者之间存在一定的对应关系;当基准收益率大于6.47％时，无砟轨道的全寿命周期成本将高于有砟轨道。
　　3、研究了LCC和RAMS结合应用于高速铁路无砟轨道经济评价的方法和过程;将RAMS的定性分析与LCC的定量分析结合，增加了可靠性指标，定义了可用性成本和安全性成本。以CRTSⅡ型板式无砟轨道为例计算了其轨道板的横向可靠度;研究了可用性成本的构成，提出可用性成本由损失的客运收入和罚款组成，并提出了罚款的计算公式;研究分析了安全性成本的构成。
　　4、研究了将LCC、RAMS和LCA结合起来，应用于高速铁路无砟轨道经济评价的方法和过程，提出了无砟轨道环境振动影响成本、环境噪声影响成本的定义和计算公式，并将环境振动影响成本和环境噪声影响成本纳入经济评价指标体系。
　　5、对成灌铁路CRTSⅢ型板式无砟轨道路基段的环境振动特性进行了测试研究，并结合武汉综合试验段的测试数据，对CRTSⅠ型双块式、CRTSⅡ型板等无砟轨道的环境振动、噪声影响进行了对比分析。研究了应用绘制速度-距离曲线的方法，得到列车在线路上运行经过任一点的运行速度，并举例进行了计算。

目录

声明

摘要

第1章 概述

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外无砟轨道的发展

1．2．1 国外无砟轨道的发展

1．2．2 国内无砟轨道的发展

1．3 无砟轨道经济性国内外研究现状

1．3．1 国外研究现状

1．3．2 国内研究现状

1．4 研究内容和技术路线

1．4．1 研究内容

1．4．2 技术路线

第2章 基于全寿命周期成本分析法的高速铁路无砟轨道经济评价研究

2．1 全寿命周期成本

2．1．1 全寿命周期成本的概念

2．1．2 全寿命周期成本分析法在铁路领域应用的国内外研究现状

2．2 全寿命周期成本分析的一般方法

2．2．1 全寿命周期成本分析应用的原则及优点

2．2．2 全寿命周期成本分析过程

2．2．3 全寿命周期成本分析的计算方法

2．2．4 不确定性分析

2．3 高速铁路无砟轨道全寿命周期成本分析

2．3．1 应用全寿命周期成本分析的原则

2．3．2 成本项分析

2．3．3 全寿命周期成本计算

2．4 本章小结

第3章 基于LCC和RAMS的高速铁路无砟轨道经济评价研究

3．1 基于LCC和RAMS的高速铁路无砟轨道经济评价

3．1．1 RAMS在铁路领域的应用

3．1．2 LCC与RAMS结合的方法

3．1．3 成本构成分析

3．2 可靠性分析

3．2．1 CRTSⅡ型板式无砟轨道结构简介

3．2．2 作用值统计

3．2．3 抗力参数统计

3．2．4 CRTSⅡ型板式无砟轨道横向可靠度计算

3．2．5 小结

3．3 可用性成本分析

3．3．1 可用性成本构成

3．3．2 损失的客运收入Cpa

3．3．3 罚款Cpe

3．4 安全性成本分析

3．4．1 轨道对铁路安全影响的风险因素

3．4．2 安全性成本构成

3．5 本章小结

第4章 基于LCC、RAMS和LCA的高速铁路无砟轨道经济评价研究

4．1 基于LCC、RAMS和LCA的高速铁路无砟轨道经济评价

4．1．1 LCA在铁路领域的应用

4．1．2 LCA与LCC的结合

4．1．3 成本构成分析

4．2 高速铁路无砟轨道环境振动影响经济分析

4．2．1 高速铁路振动对环境的影响

4．2．2 高速铁路无砟轨道环境振动特性研究

4．2．3 无砟轨道环境振动影响经济分析

4．3 高速铁路无砟轨道环境噪声影响经济分析

4．3．1 高速铁路环境噪声影响

4．3．2 无砟轨道环境噪声影响经济分析

4．3．3 小结

4．4 列车运行速度的计算

4．4．1 公式推导

4．4．2 编程示例

4．5 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 本文的主要研究工作和结论

5．2 下一步工作展望

致谢

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文及科研成果