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1、路面管理系统,长沙理工大学公路工程学院道路二室巨锁基Tel：E-mail：,长沙理工大学 公路工程学院,第五章 经济分析和比较,网级系统：如何分析和比较所有可能的项目，确定各个项目的经济可行件，以便作出有关项目选择和计划安排方面的管理决策？项目管理系统如何针对已论定经济可行的项目，分析比较能满足项目总要求的各个对策方案，以得到经济效果最佳的方案？新建或改建路面时初期投资小而靠随后分期修建以适应使用性能要求的方案，同初期投资大（路面结构较强）而所需养护和改建费用较省的方案相比，究竟哪一种更为经济?经济分析方法：寿命周期费用分析,长沙理工大学 公路工程学院,第五章 经济分析和比较,本章要学习的内容
2、：路面经济分析中的费用组成各项费用的分析方法经济分析的各种方法路面寿命周期费用分析的步骤,长沙理工大学 公路工程学院,第一节 费用分析,一、费用组成管理部门费用设计费初期修建费养护费改建费残值道路使用者费用（用户费用）车辆营运费延误费行程时间费事故费,长沙理工大学 公路工程学院,二、养护费,养护费概念：使路面使用性能维持在某预定水平上所需的费用养护费特点：仅考虑直接影响路面使用性能的养护工作取决于养护水平，也即养护工作的类型和范围在寿命周期费用分析中难以准确估算（主要由于养护水平同使用性能的关系难以确定）通常以元/公里或元/车道/公里计,长沙理工大学 公路工程学院,二、养护费,养护费模型可依据
3、各路段的交通观测记录、路面养护记录和路况调查记录，通过整理和回归分析，得到分配养护费用的经验关系式，如MC养护费用；Nf为路段的日交通量或标准轴载累计作用次数；a、b为回归常数，随公路等级和路面类型而变；z为气候（地区）条件变量,长沙理工大学 公路工程学院,二、养护费,北京市路面养护费模型（1988）LW、OH人工工资和管理费，相应为1100元和1000元/人/公里/年（1988年）；Mc、Ec材料费和机械费，合计为1550元/公里/年（1988年）；Lc每公里养护定员，干线公路0.9人，县级公路0.7人；PT、PL、PW、TF路面种类、使用年数、路面宽度和交通量系数,长沙理工大学 公路工程学
4、院,三、路面残值,路面残值到寿命周期末，路面的使用性能可能还没有下降到最低可接受水平，亦即路面还有剩余寿命可以在寿命周期之后继续承受车辆作用，这部分剩余寿命所具有的价值即为路面残值。不同方案有不同的剩余寿命,长沙理工大学 公路工程学院,三、路面残值,路面残值的计算方法按剩余寿命占预期使用寿命的比例 LA最后一次改建的施工年份到寿命周期末的年数；LE该改建措施的预期使用寿命；Cr该项改建措施的修建费用,长沙理工大学 公路工程学院,三、路面残值,路面残值的计算方法按各方案在寿命周期末的使用性能（如结构承载力），分别设计使用寿命为10年的加铺层，比较各方案不同厚度加铺层的修建费（以现值表示），其差值
5、可当作各方案的残值 考虑旧面层材料被重新利用的价值通常以原材料单价的百分率计。旧材料的残值同许多因素有关，如材料受污染的程度，材料的龄期或耐久性，预期今后的用处等，故只能按经验估算 剩余寿命可利用，或者材料可重复使用时，路面的残值为正值 在寿命周期末，除去旧面层材料所需费用可能超过本身的价值，这时路面残值为负值,长沙理工大学 公路工程学院,四、车辆营运费,车辆营运费车辆在路上行驶时同里程有关的费用（燃油费、轮胎费、保修费、车辆大修和折旧费等）影响因素：道路特性包括道路几何特性（平曲线曲率、纵坡和路面宽度等）和路面特性（路面类型和平整度等）。车辆特性包括物理特性和运行特性，如发动机功率和转速、悬
6、挂系设计、重量等。交通特性包括车辆组成（机动和非机动）、交通量、行驶速度、交通管理和组织、驾驶行为特性等。地区因素由地区经济、社会、技术和体制等特性所产生的影响,长沙理工大学 公路工程学院,四、车辆营运费,车辆营运费预估模型的建模方法集成-相关法采用路段集成形式的指标表征道路的属性（如每公里上升高度，m/km；每公里下降高度，m/km；每公里累计曲率，/km等），通过野外调查试验得到的各类车辆在不同路段上进行的大量数据（行驶速度、燃油和轮胎等消耗等）后，应用相关分析法建立有关预估模型 TRRL肯尼亚（1975）、加勒比（1982）、印度（1982）、巴西（1982）以大量的实测数据为基础，在建
7、模地区应用可以得到较合理的预估值，而且使用方便。回归系数难以赋予物理意义，所以很难依据条件的变化作局部修正或外延，地区适应性较差,长沙理工大学 公路工程学院,四、车辆营运费,车辆营运费预估模型的建模方法微观-力学法采用均匀子路段的具体坡度和曲率等道路指标，依据车辆运动力学理论和司机行为，模拟车辆沿子路段行驶的速度变化，进而建立预估各子路段燃油和轮胎等消耗量的理论关系式有较强的理论基础，可依赖较少的试验数据标定模型中的未知参数，所建立的模型便于转换和外延不适宜用于包含大量路段的路网经济分析或政策分析 集成-力学法综合集成-相关法和微观力学法的优点，以车辆运动力学为基础，采用集成指标表征道路特性，
8、通过野外试验建立具有地区适应性和外延能力的模型 世界银行在巴西（1987）,长沙理工大学 公路工程学院,四、车辆营运费,车辆运行速度车辆的燃油消耗量同其运行速度有关影响因素车辆和道路特性：牵引能力和制动能力，道路纵坡、平曲线曲率和路面宽度，路面平整度等路上交通状况（混合交通、交通量、交通管理等）车辆平均运行速度模型应能反映路面状况的影响，否则不能用于路面管理系统TRRL的经验关系式（集成-相关法）巴西模型（世界银行，集成-相关法）,长沙理工大学 公路工程学院,四、车辆营运费,车辆平均运行速度模型经验法（肯尼亚）考虑了路段的平均上升加下降高度（m/km）、平均平曲线曲率（/km）、路面平整度BI
9、（用颠簸累积仪测，mm/km）、道路的海拔高程A（m）、平均行道宽度W（m）以及车辆的功率重量比等因素的影响按有无铺面和车辆类型（小客车、轻便车、公共汽车、轻货车和中货车）分别建立关系式,长沙理工大学 公路工程学院,四、车辆营运费,车辆平均运行速度模型概率限速法（世界银行，巴西）概率限速法：在受到车辆和道路特性约束的各项限制速度之间寻求一低限速度 在不受其它车辆干扰（即自由流的情况下，车辆在均匀路段上以稳态行驶的速度受到驱动能力、制动能力、平曲线曲率、路面平整度和其它因素的影响。车辆的平均运行速度则为在受各影响因素限制的速度之间求到的低限速度，即VDR驱动力限速：受纵坡和发动机功率限制的速度V
10、BR制动限速：受下坡和制动能力限制的速度Vcu曲线限速：受平曲线曲率限制的速度VRO平整度限速：受路面平整度限制的速度VDE主观限速：无上述各项限制时，受心理、经济、安全和其它因素限制的速度,长沙理工大学 公路工程学院,四、车辆营运费,燃油消耗同发动机的输出功率HP和转速RPM有关。而HP和RPM则随车辆特性、道路特性和运行速度而变化 集成-相关法（肯尼亚模型）TRRL在具有不同特性的试验路段上量测了各种车辆在不同行驶速度时的油耗量，采用多元线性回归得到了燃油消耗量FL的经验关系式 Fu、Fd相应为上坡和下坡的燃油消耗量（l/1000km）,长沙理工大学 公路工程学院,四、车辆营运费,燃油消耗
11、集成-力学法（世界银行）,长沙理工大学 公路工程学院,四、车辆营运费,轮胎消耗集成-相关法（肯尼亚）小客车和轻便车轻和中货车及公共汽车集成-力学法（世界银行，巴西）,长沙理工大学 公路工程学院,四、车辆营运费,保修材料消耗车辆保修材料的消耗量，同路面平整度和车辆的使用年数（车龄）有关。其关系难以采用理论模型加以描述，只能通过对用户的调查，采用回归分析建立经验关系式 肯尼亚关系式世界银行（巴西）关系式,长沙理工大学 公路工程学院,四、车辆营运费,营运费计算过程1.确定车辆组成按交通量观测站的现有交通量资料和分析期内的交通预测资料，设定车辆类型和组成以及交通量年平均增长率，计算分析期内各类车辆的逐
12、年交通量 2.平均运行速度按每一类车辆代表车型的特性参数和道路的特性参数，计算确定各类车辆在不同道路特性条件下（纵坡、平曲线曲率和平整度）的平均运行速度 3.资源消耗量计算每一类车辆每车-公里的各项资源消耗量 4.确定各项资源单价5.计算车辆营运费 将各项资源消耗量乘以单价，得到每类车辆每车-公里的营运费。上述费用乘以路段长度和年交通量，得到各类车辆的路段年营运费 总和各年和各类车辆的营运费，得到总的车辆营运费,长沙理工大学 公路工程学院,第二节 经济分析方法,经济分析方法现值法年费用法收益率法效益-费用比法费用-效果法前三种方法属于贴现现金流量分析法，是较常采用的方法 分析期进行方案比较的时
13、间段,长沙理工大学 公路工程学院,第二节 经济分析方法,一、贴现率资金的机会成本，也即预计的市场平均收益率政府如果不把钱投入公路部门而投入其它部门时所能得到的收益 反映了钱的时间价值通常表示为年利率不同于市场利率（不计通货膨胀）贴现率大小，对于经济分析结果有着重大的影响贴现率高，初期投资低的项目方案往往具有较高的经济效益贴现率低，初期投资大的项目方案就会显得优越,长沙理工大学 公路工程学院,二、现值法,现值法：把分析期内不同时间支出的费用，按某一预定的贴现率转换为现在的费用（现值）,长沙理工大学 公路工程学院,二、现值法,现值法分析过程,长沙理工大学 公路工程学院,二、现值法,净现值法在其它条
14、件相同时，选用净现值最大的方案作为经济方案如果净现值为负值，则这一项目在经济上不应被接受 特点：把费用和效益联系在一起，并用单一的现值表示，能给出总收益的回答。计算简单、直捷。给出的是一个收益总量，往往使投资大的项目易被采纳；同时，由于它并未反映出究竟用多大的费用取得这些收益，它不象收益率或效益-费用比那样易为人理解,长沙理工大学 公路工程学院,三、等额年费用法,等额年费用法把分析期内不同时间支出的各项费用，转换成每年等额支出的费用养护费和用户费若为每年等额支出，则不必转换其它费用可利用等额支付资金恢复系数Crf，按贴现率和分析期进行转换，但转换前需首先折算成现值 在其它条件相同的情况下，选择
15、年费用最小的方案作为经济方案,长沙理工大学 公路工程学院,四、收益率法,收益率法（内部收益率法）确定使效益现值同费用现值相等，也即净现值等于零时的贴现率（收益率）。它反映了整个寿命周期内项目对未恢复资金（投资）的收益能力当收益率等于或大于某个预定的最低期望收益率时，则该项目（或方案）在经济上是可取的；否则，需摒弃之使净现值为零时的贴现率，需通过多次试算才能确定先假设几个贴现率值，计算相应的效益和费用现值，找出净现值为正值和负值的相邻的两个贴现率值，而后通过线性内插确定净现值为零时的贴现率IRR NPV1和I1正净现值和相应的贴现率NPV2和I2负净现值和相应的贴现率,长沙理工大学 公路工程学院
16、,四、收益率法,收益率法比较不同项目或不同方案时确定两个项目或方案的现值相等时的贴现率如果此贴现率大于或等于期望收益率时，则初期投资大的方案优于比较方案；否则选择初期投资小的方案,长沙理工大学 公路工程学院,四、收益率法,收益率法特点一目了然地反映出投资者可得到的收益水平，易被大多数人所理解和接受不象现值法或年费用法那样要事先选定一个贴现率。而贴现率的确定是一个既困难又易引起争议的问题投资水平低的短期项目或方案，往往总有较高的收益率，因而这种方法不鼓励高投资计算工作量大而且较复杂,长沙理工大学 公路工程学院,五、效益-费用比法,效益-费用比法以项目的效益现值同其费用现值相比，即在某一贴现率条件
17、下，如果B/C大于1，则此项目有比该贴现率更高的获利水平如果B/C小于1，则说明费用超出效益，净现值为负数，此项目具有的效益水平低于所用的贴现率 特点：反映了单位费用的效益，比净现值（效益和费用差）能更好地反映投资的“效率”，有较强的对比性最大的困难是有时无法明确地划分效益和费用的界限,长沙理工大学 公路工程学院,六、方法选择,选择方法时要考虑的问题初期修建费同随后预期支出的费用相比，其重要的程度对于决策人来说，哪一种分析方法最容易被理解和接受经济分析用于哪一层决策，网级还是项目级网级系统：管理部门可以用收益率法分析整个路网的投资效益项目级系统：设计人员可采用净现值法选择项目方案 经济分析中是
18、否包括效益,长沙理工大学 公路工程学院,七、敏感性分析,敏感性分析目的：了解各项变量对决策的相对影响过程：依据经验建议一些影响经济分析结果的因素供敏感性分析 分析这些因素在所定范围内变化时各方案计算结果的差异,长沙理工大学 公路工程学院,第三节 路面寿命周期费用分析过程,某干线公路，长50km，年平均日交通量（AADT）为400辆/天，路面为泥结碎石，现面临大修。请拟定改建方案，并通过经济分析和评价选择设计方案。由交通量观测站观测资料和邻近地区经济和交通发展情况，假设交通量年平均增长率为10%。交通组成为：,长沙理工大学 公路工程学院,第三节 路面寿命周期费用分析过程,初拟改建方案：1.泥结碎
19、石面层1216cm加级配石屑磨耗层。此方案为原路面结构方案，通过养护和重铺磨耗层以适应交通的需要。2.粒料基层15cm补强后加铺沥青表面处治2.5cm。这一方案改善路表的行驶特性，并减轻日常养护工作量。3.粒料基层15cm补强后加铺沥青混凝土面层4cm。这一方案具有良好的使用性能和轻微的养护工作量。,长沙理工大学 公路工程学院,第三节 路面寿命周期费用分析过程,使用寿命预估（专家调查）泥结碎石+石屑磨耗层：泥结碎石使用寿命同交通量和养护水平有关。在养护水平一般的情况下：级配石屑磨耗层使用寿命也随交通量和养护水平变化。在养护水平一般的情况下，磨耗层重铺周期为沥青表面处治使用寿命为5.58.4年，
20、现取6年。薄沥青混凝土面层使用寿命为812.5年，现取为10年。按各改建方案的路面使用寿命，取分析期为10年,长沙理工大学 公路工程学院,第三节 路面寿命周期费用分析过程,平整度变化预估各方案预计平整度变化情况泥结碎石表面处治沥青混凝土路面公路部门费用计算修建费分析期内是否需要多次修建？养护费当地各方案的养护费预估模型路面残值剩余寿命占其使用寿命的比例（使用寿命预估模型，上页）,长沙理工大学 公路工程学院,第三节 路面寿命周期费用分析过程,用户费用计算（单价？消耗量？）燃油消耗费轮胎消耗费保修材料消耗费费用现值计算各方案在分析期内不同时间支出的费用，按贴现系数换算为现值分析结果对比,长沙理工大学 公路工程学院,第三节 路面寿命周期费用分析过程,寿命周期费用分析方法的特点：进行寿命周期费用分析，需要客观而定量的路面使用性能评定数据（在本例中为平整度），路面使用性能随时间变化的预估模型，同路面使用性能变化相关联的用户费用模型（在本例中为车辆营运费模型），把路面使用性能变化转化为路面养护需要和养护费用的模型。用户费在路面寿命周期费用中起重要作用，特别在交通量大的情况，更起着主导作用。如果不考虑用户费，所得到的可能是次佳方案。贴现率的选用对分析结果有重大影响低贴现率对于初期投资高和服务年限长的方案有利高贴现率将会导致选择初期投资低的分期修建方案,
