城市轨道交通设计方案-价值工程原理

1.价值工程简介

价值工程是一门技术与经济相结合的现代管理科学，用来分析产品功能和成本关系，力求以最低的产品寿命周期成本实现产品的必要功能。通过价值工程的应用，能使产量与质量、质量与成本的矛盾得到完善的统一。价值工程的主要特点是以使用者的功能要求为出发点，对所研究对象进行功能分析，并做到功能与造价统一，在满足功能要求的前提下，降低成本。因此，通过价值工程优化建筑产品功能是控制工程造价的有效途径。

在进行各项技术设计和技术改造时，为了使设计方案能够以最小的消耗和最大的效益满足用户的需要，设计人员总是拟出若干个方案进行比较选择。对一个具体的工程项目进行技术经济分析，就是对不同的技术方案的经济效果和预期效果进行计算、分析、评价，将其作为选择方案和进行决策的依据，从而在多种方案中选择出最优方案，并对最优方案进行进一步的优化处理。

价值工程包括三个方面：

（1）价值工程以功能分析为核心。包括功能定义、功能整理和功能评价等。

（2）着眼于寿命周期成本。这就要求在建筑工程造价控制过程中进行决策时，考虑的不仅是项目的建造成本（即生产成本），还要考虑项目投入使用以后的使用成本，力求达到既能满足建设单位的需求，又使寿命周期成本比较低的目的。建筑产品的寿命周期成本（指从规划、勘察、设计、施工建设、使用、维修、直到报废为止整个过程中所发生的全部费用，包括建设费用和使用费用两部分）与建筑产品的功能有关。从图3.2-1可以看出，随着建筑产品的功能水平提高，建筑产品的使用费用降低，但是建设费用却增高，反之，使用费用增高， 建设费用降低。建设费用、使用费用与功能水平的变化规律决定了寿命周期成本（如图3.2-1所示的马鞍形变化），决定了寿命周期成本存在最低值，建设费用C1的曲线和使用费用C2的曲线的交点所对应的寿命周期成本才是最低的，最低寿命周期成本 Cmin所对应的功能水平 F0是从费用方面考虑的最为适宜的功能水平。

图3.2-1　寿命周期成本与功能水平的关系

（3）价值工程的目标表现为产品价值的提高。这里的“价值”既不是对象的使用价值，也不是对象的交换价值，而是对象的比较价值，是对象所具有的功能与获得该功能的全部费用之比，可用公式表示为：

价值（V）＝功能（F）/成本（C）

通常可以通过以下途径来提高产品的价值：

① 功能提高，同时成本降低。即：

② 成本不变，提高功能水平。即：

③ 功能水平不变，降低成本。即：

④ 成本少量提高，功能大幅度提高。即：

⑤ 功能略有下降，成本大幅度下降。即：

2.运用价值工程进行设计方案选优

图3.2-2为价值工程在设计方案选优中的应用程序。(www.xing528.com)

图3.2-2　价值工程在设计方案选优中的应用程序

一个建设项目或一个单项工程，可有多种不同的设计方案，因此在满足使用功能的前提下，可采用价值工程分析方法进行优化设计、技术经济分析、方案比较，最后选择先进适用、经济合理、安全可靠的最优设计方案。

应用价值工程对设计方案进行优选，不仅能保证工程质量、确保项目功能满足建设单位的要求，更能合理确定和有效地控制工程造价，使有限的投资获得令人满意的投资效益。在选择方案时，应全面衡量，利用价值工程进行方案的优选，方法直观、简单易行。但值得注意的是，价值工程不仅仅只在工程设计中应用，还应该应用于建设项目的全过程。对控制工程造价，提高工程的“价值”能起到更有效的作用。

（1）功能项目的选择应力求准确，剔除那些不必要的功能项目、削减过剩的功能项目，使其功能结构趋于合理。

（2）成本分析应着眼于全寿命周期成本，应有全局观念和长远眼光，注重生产成本与使用成本的辩证关系。

（3）应用价值工程分析方法可以对不同的方案进行全面的技术经济对比，有利于选择时间短、投资省、效果好的方案。

（4）一切发生费用的地方都可以应用价值工程原理来进行技术经济分析，也就是说价值工程原理具有普遍的指导意义，但某一工程的分析结论不一定具有代表性，应把握具体问题具体分析的原则。

（5）运用价值工程理论对已经初步选定的方案进行“价值分析”，可以进一步优化方案，使设计方案更加完善。总之，在实际工作中，价值工程在设计方案优选和优化中的应用前景是非常广阔的，有待于我们进一步的探索。

以供电系统为例。供电系统工程的投资主要以环网电缆工程、变电所工程、接触网工程为主，三者综合达到系统投资总额的85%，不仅是供电系统投资控制的重点，而且是供电系统投资控制的关键点。以下分别从环网电缆、变电所、接触网等专业对投资的影响进行分析。参考指标见表3.2-1。

表3.2-1　供电系统参考指标

（1）环网电缆技术经济分析。

供电系统环网电缆投资在供电系统投资中处于关键位置，主要是环网构成形式及电缆规格来确定的，且受电缆价格（主要是铜的当期价格）的影响较大。环网电缆工程主要以各种电缆、电缆附件、支架桥架、接地扁钢等材料为主，特别是 35 kV电缆更是环网工程控制的重点。设计方案应根据城市轨道交通工程牵引和动力照明负荷特点，通过优化系统接线方案及系统运行方式对 35 kV环网电缆截面进行优化，避免不必要的浪费。

（2）牵引降压混合变电所和降压变电所技术经济分析。

根据工程经验，变电所始终是供电系统投资的重点，因此，在供电系统的设计中，与变电所有关的优化设计是投资控制的重点。

变电所是供电系统中设备密集型专业，变电所设备投资约占变电所工程投资的80%，是投资控制的重中之重。在工程设计中，需在对变电设备熟练掌握的基础上，积极开展当前设备价格的调查、收集最近相关城市轨道交通工程设备投标资料，并结合市场行情，进行合理的设备选型和性能匹配。同时，通过有效的牵引供电计算和全线运营管理水平一致性的角度，对整流机组的装机容量进行精确计算，采用技术合理性和实施便利性相结合的统一规格进行设计。

（3）接触网技术经济分析。

接触网优化设计方案，重点从以下几个方面进行系统技术经济分析：

发挥刚性悬挂成熟技术的优势，有效降低工程投资。刚性悬挂从最初的国外引进到目前在城市轨道交通领域的大范围推广应用，已经成为一项成熟的接触网授流方式。从最初的刚性悬挂研制与开发，到目前实现完全国产化应用，采用具有成熟运行经验和供应能力的汇流排及接触线，较之于国外产品可有效降低接触网投资30%左右。

在刚性悬挂设计上，采用刚性悬挂授流仿真模拟计算软件和平面布置软件，确定最大跨距和合理匹配跨距，在工程设计中将对刚性悬挂工程数量进行优化计算，较之于普遍采用的平均跨距布置减少约10%的刚性悬挂点数量，有利于降低接触网工程投资。

在高架区段接触网方案设计中，采用在城市轨道交通大量应用的圆锥形钢支柱及门形架，与同类相同规格的H钢支柱及门形架相比，前者价格约为后者价格的75%，可有效降低投资。