考慮生命週期成本及服務可靠度之系統最佳配置研究

Optimal Allocation of Life Cycle Cost and Service Reliability in Rail System Design

呂佳璁(Chia-Tsung Lu)

指導教授 ： 賴勇成

國立臺灣大學/工學院/土木工程學研究所/碩士(2015年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2015.10752

摘要

鐵路系統屬於龐大的交通建設，其中包含了許多不同的子系統，而每個子系統都擁有自己的成本以及可靠度，在設計或是改善鐵路系統時，決策者必須在考量生命週期成本、系統可靠度（如平均失效間隔時間）、以及服務可靠度（例如延滯時間）這三者之間的權衡關係之下，從眾多的子系統投資選項之中，選擇適當的方案進行投資。本研究建立了一套最佳化配置架構，能夠協助決策者在各個子系統內決定最佳的投資方案選項，架構內包含了兩個重要的模組：方案評估和投資選擇。首先透過方案評估取得各子系統投資選項的資料，分別計算各個選項的生命週期成本、系統可靠度以及服務可靠度，統整成投資選項對應表；再利用投資選擇內不同的最佳化模式，根據不同的鐵路系統需求，以及服務可靠度或生命週期成本的限制，選出最適當的方案進行投資。在案例分析中，本研究利用實際的鐵路系統資料，先說明使用服務可靠度的優勢，再分別考慮鐵路系統設計及改善兩種方案，來說明與分析最佳化配置架構的使用，分析的結果說明了最佳化配置架構可以有效求解，並能根據不同設計服務可靠度或生命週期成本的限制，選出最適當的投資方案，最後則利用整合型模式，說明將服務可靠度及生命週期成本同時考慮於目標式，將能夠更合理地選擇適當的投資方案。本研究所提出的最佳化配置架構，能夠有效地協助決策者選擇最適當的投資方案，使鐵路系統的投資能夠獲得最大的回饋，同時在考慮服務可靠度的情況之下，也能夠有效地減少鐵路系統的延滯，提供往來旅客更可靠的服務。

關鍵字

鐵路運輸 ； 系統設計 ； 可靠度配置 ； 生命週期成本

並列摘要

A number of products for each subsystem with specific cost and reliability can be selected from several equipment suppliers to design a new rail system or to upgrade an existing system. Decision makers should balance the trade-off among life cycle cost (LCC), system reliability (e.g., mean time between failures), and service reliability (e.g., delay) to allocate resources optimally. This research develops an optimization framework with an alternative evaluator and an investment selector to determine an optimal investment plan with a specific allocation on cost, system reliability, and service reliability. Empirical case studies indicate that this optimization process can efficiently and successfully evaluate all possible alternatives and determine an optimal investment set according to design service reliability or LCC. This tool can help railway agencies and companies maximize their return on investment and provide reliable service to their customers.

並列關鍵字

Rail Transportation ； System Design ； Reliability Allocation ； Life Cycle Cost

參考文獻

Advisory Group of Reliability of Electronic Equipment (AGREE). (1957). “Reliability of Military Electronic Equipment.” Washington, D.C.: U.S. Govt. Print. Off.

Anderson, R. (2006). “Improving the management and delivery of mass public transportation in cities.” Nova Symposium 2006.

Anderson, R., Condry, B., Findlay, N., Brage-Ardao, R. and Li, H. (2013). “Measuring and valuing convenience and service quality: a review of global practices and challenges from mass transit operators and railway industries.” International Transport Forum Discussion Papers, No. 2013/16.

Anderson, J.E. (1978). “Transit Systems Theory.” Lexington, Massachusetts: Lexington Books.

Barron, A., Melo, P.C., Cohen, J.M. and Anderson, R.J. (2013). “Passenger-focused management approach to measurement of train delay impacts.” Transportation Research Record: Journal of the Transportation Research Board, Vol. 2351, pp. 46-53.