工期—效益优化模型在西岭隧道工期优化中的应用

米 志 辉

(中铁电气化局集团北京建筑工程有限公司，北京 100039)

工期—效益优化模型在西岭隧道工期优化中的应用

米 志 辉

(中铁电气化局集团北京建筑工程有限公司，北京 100039)

介绍了采用工期—效益优化模型对海南东环铁路工期进行合理优化的方法，并基于工期—效益模型的建立和相关分析，结合案例进行实证分析，指出施工企业在采用常规措施的基础上，可根据具体的情况，采用工期—效益优化模型，从而实现资源优化配置与动态管理，促进高铁建设项目工期达到合理优化。

工期—效益优化模型，高铁，隧道，合理工期

1 构建工期—效益优化模型

1.1 项目工程工期优化简述

优化项目工程工期是指在当制作项目工程网络计划图所规划的项目工期和项目实施过程中，由于各种原因使原计划的工期无法满足项目要求，从而采取措施，通过合理的方式对项目工程的运行时间进行适当缩减从而使项目效益最大化，实现项目的最终战略目标。优化项目工程工期可转换为以下方式得以解决。

首先将项目工程的预期成本划分为直接成本Yd和间接成本Yt两部分，并构建以下目标函数：

1)设定项目工程的正常原有工期为tn，最大工期为ts，合理规划工期为tm；

2)在(0,tn)内，Yd与工程项目的工期t有如下函数关系：

Yd(t)=At2+Bt+C

(1)

同时，Yt与工程项目工期t有：

Yt(t)=Kt

(2)

综上所述，有：

(3)

1.2 工期—效益优化模型

工程项目的工期—效益优化数学模型基于一般工程项目工期优化模型的缺陷，以实现工程项目战略效益为最终目标。如前所述，设定工程项目的正常原有工期为tn，最大工期为ts，合理规划工期为tm，最合理工期为tg；同时，设定建设工期项目提前投入使用所带来的间接项目效益为G1，且有:

G1=E1P1(tn-t)

(4)

其中，E1为建设工程项目的投资效益系数；P1为项目前期投资的固定资产。通过合理方式，减少项目工程固定及其流动资产所带来的经济效益为G2，且：

G2=E2(K2t-K1tn)

(5)

其中，E2为建设项目的投资效益系数；K1,K2分别为对应于tn,t的建设项目所占用的固定资产和流动资金的年平均数。同时，设定工程项目减少固定资产及流动资金所用时间而带来的资金时间价值为G3。

G3=(G1+P2/2)[(1+i)(tn-t)-1]

(6)

其中，P2为项目工程前期的固定资产价值与流动资金之和；i为利率。在(0,tn)区间内有：

Yg(t)=G1+G2+G3

(7)

同时，项目工程工期缩减值为：

Yg(t)=EΔt=E(tn-t)

(8)

其中，E为项目工程工期缩减单位时间G1，G2和G3三项之和，故项目工程的最优项目工期tg的数学模型为：

(9)

通过上述可得：

tg=-(B+K+E)/(2A)

(10)

2 实证分析

2.1 西岭隧道建设项目概况

海南东环线与海南西环线、粤海铁路轮渡、海口美兰国际机场、三亚凤凰国际机场等共同构筑海南省东部城市、旅游经济带和环岛旅游观光综合交通体系。西岭隧道属于海南东环高铁项目建设的DHZQ-Ⅲ标段，起讫里程为KD192+930～DK193+660，全长730 m，工程主体包括桥间转移和制梁工程，在现有规模不变的前提下，以“精细计划、突出关键；科学组织、抓住难点；周密站前、兼顾站后”为原则，进行施工进度安排，以便达到工期的合理优化。

2.2 工期—效益优化模型的具体应用

本文借鉴工期—成本优化的建设项目工程的网络施工图法，通过对海南东环高铁建设工程项目线路的建设工期进行合理优化，具体步骤如下：

1)绘制出合理规划工期下的海南东环高铁建设项目网络施工图。

2)计算关键线路工作i…j的直接费用率ΔYij(元/d)，ΔYij=(Ynij-Ysij)/(tnij-tsij)。

3)计算工程项目工期缩减单位时间的项目收益e：e=E/365。

4)将直接费用效率之和∑ΔYij，压缩项目工程施工的时间为Δtij≤min(tnij-tsij)，同时可以保证项目工程工期不变。

5)检验项目工程工期的合理优化性：a.若ΔYij-(K+E)=0，则此时的工期为最优工期tg，tg=tn-∑tij；b.若ΔYij-(K+E)>0,则说明Δtij压缩过多，适当调整Δtij，使ΔYij-(K+E)=0；c.若ΔYij-(K+E)<0。通过上述各步工作，由参考文献[5]数据知：

tn=1 030 d；tm=1 035 d；

K=1 732，E=G1+G2+G3=6 985万元，ΔYij=ΔY11+ΔY12+…+ΔY37=8 717万元；故可知：ΔYij-(K+E)=0，即可求出东环高铁建设项目的最优工期tg=tn-∑tij=1 030-(11+1+4+…+2)=992 d，故有：tm-tg=43 d。

通过工期—效益模型可使东环高铁西岭隧道项目工期较合理工期缩短43 d。

2.3 效益分析

在西岭隧道项目建设过程中，通过工期—效益优化模型对于工期优化的应用，主要有以下特点：

1)使东环高铁西岭隧道建设项目部(施工单位)经济效益增加ΔG1=G1+G3：

ΔG1=E1P1(tr-tg)+[E1P1(tr-tg)+P2][(1+i)tr-tg-1]

=E/(2A)·E1P1+[E/(2A)·E1P1+P2][(1+i)E/2A-1]

=478.76万元。

2)最优工期tg相对于合理工期tm给施工单位带来的经济效益ΔG由下式求出：

ΔG=Y(tm)-Y(tg)=A[-(B+K)/2A]2+B[-(B+K)/ 2A]+C+K[-(B+K)/2A]-E[tn-(B+K)/2A]=A[-(B+K+E)/2A]2-B[-(B+K+E)/2A]+C-K[-(B+K+E)/2A]-E[tn-(B+K+E)/2A]=E2/4A=174.8万元。

即通过工期—效益优化模型使东环铁路项目建设工期较正常合理工期更加优越。需要说明的是，以上原始数据均由参考文献[5]得来，在具体应用该模型时可以根据不同项目的实际情况加以修正，以便能得出合理优化的建设项目工程施工工期。

3 结语

我国高速铁路建设项目均为大型工程项目，需要投入大量项目资源，同时面对的自然条件异常复杂，从而导致高速铁路项目建设工程具有很大的工程风险。制定合理优化的工程建设工期，从而保证建设项目的战略目标最终实现。

[1] 邢文训，谢金星.现代优化计算方法[M].北京:清华大学出版社,2005.

[2] 彭尚银.工程项目管理[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.

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[5] 海南东环铁路有限公司.海南东环铁路指导性施工组织设计工期优化安排[Z].2008.

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[7] 刘维庆,官正本.高速铁路施工方案项目决策模型[J].铁道建筑，2009(2)：7-8.

[8] 吕宜成.浅谈水利工程施工工期优化方案[J].吉林水利,2012(11)：9-10.

Duration-effective optimization model in Xiling tunnel duration optimization

MI Zhi-hui

(ChinaRailwayElectricationBureauGroupBeijingConstructionCompanyLimited,Beijing100039,China)

This paper introduces the time-benefit optimization model for the optimization of Hainan east ring railway construction period, construction period-establishes the benefit model and based on the correlative analysis, and empirical analysis, and points out that construction enterprise based on the conventional measures, according to the specific situation, the time limit for a project-optimization model, so as to realize the resources optimizing the allocation and dynamic management, promote high-speed rail construction project to optimize.

duration-effective optimization model, high speed rail, tunnel, reasonable period

1009-6825(2014)17-0275-02

2014-04-08

米志辉(1975- )，男，工程师

U455.1

A