轨道工程大坡度地段轨料运输算法解析与优化

轨道工程大坡度地段轨料运输算法解析与优化 刘永俊 中国铁路经济规划研究院 摘 要： 2017 年 7 月 1 日实施的新版铁路工程造价标准, 调整了结构和内容, 贯彻了新的政策法规, 体现了新的施工要求和管理水平, 为合理编制工程概预算, 加强工程造价管理, 有效控制工程投资提供了技术支撑。但如何正确理解和应用, 此文以2017 轨道预算定额) 中的一条新规定为例, 通过与此前版本的对比, 来解析复杂坡度地段轨料运输定额机车消耗量调整系数的内涵和使用方法, 并提出优化算法。关键词： 轨道工程; 大坡度地段; 轨料运输; 新版造价标准; 解析与应用; 收稿日期：2017-09-27Algorithm Analysis and Optimization for Track Material Transportation in Steep Slope Area of Track ProjectAbstract： The new Railway Engineering Cost Standard implemented in July 1, 2017 adjusts the structure and content, implements new policies and regulations, reflects the new requirements of construction and management level. And the new standard provides technical support for reasonable preparation of project budget, strengthen project cost management, effective control of project investment. In order to correctly understand and apply Track Engineering Budget Quota ( 2017) , a new regulation is analyzed by comparison with previous versions in this paper. Through comparison, the connotation and application method of locomotive consumption adjustment coefficient is analyzed for track material transportation in complex slope area and the optimization algorithm is put forward.Keyword： Track engineering; Steep slope area; Track material transportation; New cost standard; Analysis and application; Received： 2017-09-27国家铁路局以国铁科法201730 号、31 号、32 号和 33 号文发布的新版铁路工程造价标准 (包括编制办法、费用定额、专业预算定额) (TZJ 1001-2017、TZJ 30013004-2017、TZJ 20002013-2017) (以下简称2017 新版工程造价标准) , 2017 年 7 月 1 日起实施。2017 新版工程造价标准是在此前版本 (铁路工程基本定额 (铁建设200334 号) 和铁路工程预算定额(铁建设2010223 号) ) (以下简称2010 旧版工程定额) 的基础上修订的, 贯彻了国家新的政策法规, 能够全面反映当前铁路建设工程中的投资管理水平和新技术、新工艺、新材料及新设备的应用情况。但在具体的建设工程中如何正确理解和应用2017 新版工程造价标准, 在其编制办法、费用定额和专业预算定额中没有详细地说明。如果理解和使用方法不当, 就会影响到所编工程概预算的准确性。为此, 本文以铁路工程预算定额 (第四册轨道工程) (TZJ 2004-2017) (以下简称2017 轨道预算定额) 中的一条新规定 (大坡度地段轨料运输定额机车消耗量调整系数) 为例, 通过与此前版本的对比, 来解析 (复杂坡度地段) 轨料运输定额机车调整系数的内涵和使用方法, 并提出优化算法。1 新旧版工程定额的有关规定2010 旧版工程定额 (第四册轨道工程) 中规定:钢轨运输定额如用于 12以上长大坡度地段, 定额中机车消耗量乘以 2.0 系数。在执行过程中发现此规定存在缺陷, 一是无法满足更大坡度时三机牵引的需要, 二是多机牵引区段其长度不仅是大坡度地段, 而且应根据施工组织进行具体分析。2017 轨道预算定额中规定:轨料运输定额仅适用于坡度 12以下地段, 若用于有 12以上坡度的地段, 根据施工组织设计确定的铺轨方向, 自出现 12以上坡度的区间起, 至该区段终点范围内, 其定额中的机车消耗量乘以表 1 所列的系数。表 1 大坡度地段轨料运输定额机车消耗量调整系数 下载原表 规定内容和表 1 所列数据说明, 2017 轨道预算定额不但修正了2010 旧版工程定额存在的缺陷, 且增加了三机牵引, 并将多机牵引的计算长度修改为自出现大坡度区间起, 至区段铺轨终点。而且对不同坡度情况下的机车消耗量调整系数进行了细化。2 对规定中有关词语的解析结合图 1 对2017 轨道预算定额中有关词语进行解析。图 1 铺轨坡段划分示意图 下载原图图注:S0S6 表示按坡度划分的坡段。2.1 铺轨方向和铺轨起点及终点根据轨道工程施工组织方案, 铺轨作业从线路一端向另一端的前进方向叫铺轨方向, 铺轨开始的一端叫起点, 铺轨结束的一端叫终点。一般情况下, 一个铺轨标段, 可以有 1 或 2 个铺轨方向。如果从标段的一端向另一端铺轨, 则有 1 个铺轨方向;如果从标段的两端向中间铺轨或从标段中间向两端铺轨, 则有 2 个铺轨方向。如果安排 2 个铺轨方向, 则应按 2 个铺轨起点和终点分别计算轨料运输距离。2.2 铺轨基地铺轨基地是建设工程临时存放所用钢轨的场地。铺轨机组将长钢轨从铺轨基地运送至铺设地点后, 才能开展铺轨作业。铺轨基地到铺轨起点间的距离 (图 1中的 S0 段) , 也应计入轨料运输的运距中。2.3 机车消耗量调整系数机车消耗量调整系数, 是用来计算在大坡度地段多机牵引进行轨料运输发生的机车使用费。该调整系数考虑了机车的做功与不做功 2 种状态。单台机车的做功系数为 1, 不做功时没有动力消耗和维护费的摊销, 台班单价系数为 0.32。在不同坡度下, 多台机车按不同工作状态进行组合就得到不同的系数。另外, 上坡和下坡使用相同的调整系数。图 1 中坡度大于 12的地段有 3 处:即 S2 段 (13) 、S4 段 (-22) 和 S5 段 (15) , 其他地段的坡度均为 12以下。按照2017 轨道预算定额中的规定, 自出现 12 (或 20) 以上坡度的区间起, 至该区段终点, 一个采用双机 (或三机) 牵引。那么图 1 中各坡段的机车消耗量调整系数分别为:(1) S0S1 段采用单机牵引, 调整系数为 1;(2) S2 段开始采用双机牵引, 双机都做功, 调整系数为 2;(3) S3 段保持双机牵引, 其中 1 台机车做功, 另 1 台不做功, 调整系数为 1.32;(4) S4 段开始采用三机牵引, 三台机车都做功, 调整系数为 3;(5) S5 段保持三机牵引, 其中 2 台机车做功, 另 1 台不做功, 调整系数为 2.32;(6) S6 段保持三机牵引, 其中 1 台机车做功, 另 2 台不做功, 调整系数为1.65。以上列出的调整系数是为了确定机车消耗量调整系数而设定的理想化数据模型。实际上, 施工现场不会让 1 台机车做功、另 1 台机车不做功去操作。不过在缓坡地段, 即使采用 2 台机车牵引做功, 也不会满功率运转, 燃料消耗相对减少, 所列调整系数仍旧可用。2.4 运输距离的确定将长钢轨从铺轨基地运送到铺设地点的距离, 在编制概预算时, 一般采用某一坡段的平均运距。现以图 2 进行解析和说明。如要计算将轨料运输到 S4 段的运距, 即为从铺轨基地到 S4 段的平均运距 (km) , 计算式为:图 2 某坡段轨料运输距离示意图 下载原图3 轨料运输费用的计算方法3.1 轨料运输采用的定额在2017 轨道预算定额中, 轨料运输共有 6 条子目, 定额编号如表 2 所示。表 2 轨料运输定额编号 下载原表 表 2 中有无砟轨道的 2 条定额子目, 分别按装车和运输 1 km 编制预算。而有砟轨道的 4 条定额子目, 单枕法有 2 条、换铺法有 2 条, 需分别按 1 km 以内装运和增运 1 km 编制预算。由于在装运定额中已包含 1 km 以内运输, 所以在计算增运距离时要减去 1 km, 这是不可忽视的。3.2 轨料运输定额的应用某铁路建设工程, 采用有砟轨道和换铺法施工, 按坡度划分的坡段如图 1 所示。设铺轨基地到铺轨起点的距离为 S0, 其他坡段依次设为S1、S2、S3、S4、S5、S6, 且 1km 位置在 S0 和 S1 坡段范围内。则计算轨料运输套用的定额标号及有关工作内容如表 3 所示。表 3 是根据轨道工程的铺轨和轨料运输的流程来套用2017 轨道预算定额的, 该方法可称为“写实算法”。其步骤归纳如下:(1) 按照坡度为 12以下、1220、20以上对铺轨区段进行坡度段划分, 并设定各坡度段的机车消耗量调整系数。表 3 某铁路有砟轨道工程按坡段划分可套用的轨料运输定额 下载原表 (2) 沿铺轨方向, 对各坡度段分别套用的定额进行计算, 包括有砟轨道的装车和运输, 或有砟轨道的装运和增运。套用定额时, 工程数量为该坡段长度的轨料, 运输距离从铺轨基地一直算到所要计算坡段的中点。运输途中经过的坡段, 要分别按所经过的坡段长度和机车消耗量调整系数分别套用定额。对所要计算运距的某一坡段, 按该坡段长度的一半和机车消耗量调整系数套用定额。(3) 有砟轨道轨料运输的装运定额已包含 1 km 内的运输, 计算增运距离时要减去 1 km。表 3 中, 如果从铺轨基地出发, 1 km 处不在 S0 和 S1 范围内, 而在S2 范围内, 那么表 3 中 S1 和 S2 段要套用的定额会发生相应的变化。“写实算法”比较直观, 但所用的定额条目较多。由表 3 可以看出, 各坡段所用的定额条数是递增的, 而且定额总条目数与坡段数的二次方成正相关。所以这样的“写实算法”给概预算编制人员带来很大的麻烦。为此有必要探讨一种优化的算法, 来提高工作效率。4 轨料运输优化算法4.1 计算与归纳将表 3 所列可套用的轨料运输定额, 按不同的机车消耗量调整系数进行归类和重新排列, 可得到表 4 所示内容。表 4 按不同的机车消耗量调整系数归类排列可套用的轨料运输定额 下载原表 根据表 4, 再将定额编号和机车消耗量调整系数相同的工程数量进行合并, 可得到表 5 所示的内容。表 5 定额编号和机车消耗量调整系数相同的工程数量可套用的轨料运输定额 下载原表 由表 5 可以看出, 所用的定额条目大大减少。相对减少了计算工作量。将表 4 转换为表 5 的方法, 其步骤归纳如下:(1) 按照 12以下、1220、20以上 3 种坡度值范围, 对铺轨区段进行坡度段划分, 并设定各坡度段的机车消耗量调整系数。(2) 如果是无砟轨道轨料运输,