Модель затрат по жизненному циклу на основе данных для оценки тендеров на угольные накладки пантографов метро

Почему самый дешевый вариант может оказаться самым дорогим

Городские метрополитены зависят от непрерывной подачи электроэнергии через небольшие, легко упускаемые из виду детали — угольные накладки пантографов. Эти угольные блоки быстро изнашиваются и требуют частой замены. Во многих транспортных агентствах по всему миру их покупают по простому правилу: выбрать самого дешевого поставщика. В этой работе, опираясь на реальные данные одной линии метро в Китае, показано, что такая охота за скидками может незаметно истощать общественные бюджеты. Учитывая не только цену на ценнике, но и скорость износа этих деталей, авторы создают новый способ оценки заявок, который выявляет, как «самый дешевый» поставщик может в итоге обойтись намного дороже во времени.

Скрытые издержки оборудования на крыше поезда

Угольные накладки пантографов располагаются на крыше электропоездов и скользят по контактному проводу, обеспечивая питание. По размерам они невелики по сравнению с поездом, но закупаются крупными партиями, имеют относительно высокую цену за единицу и изнашиваются за месяцы, а не годы. Из-за их значимости и стоимости многие метрополитены выносят их отдельными тендерами. В Китае крупные операторы в таких городах, как Пекин, Шанхай, Гуанчжоу и Чунцин, часто присуждают контракты преимущественно по цене, уделяя лишь формальное внимание надежности или сроку службы. Такой подход кажется прозрачным и экономным, но он может вознаграждать поставщиков, экономящих на долговечности, и затем заставлять операторов сталкиваться с дополнительным обслуживанием, большими запасами запчастей и более частыми перебоями в работе.

Отслеживание скорости износа деталей

Исследователи получили доступ к подробным записям по обслуживанию линии 6 метро Чунцина за период 2022–2024 годов. Каждый раз при установке, осмотре или снятии накладки система фиксировала её идентификатор, позицию, пробег и оставшуюся толщину. Связав эти записи, команда воссоздала почти 800 полных историй эксплуатации накладок от четырёх допущенных поставщиков. По этим данным они рассчитали типичную скорость износа каждой накладки, разброс износа между отдельными экземплярами, длительность службы и предсказуемость этого срока. Статистические тесты подтвердили существенные различия между поставщиками: компания, которая выиграла предыдущий тендер, предложив самую низкую цену, показала также самый быстрый износ, наименьшие сроки службы и наибольшую вариативность. Двое других поставщиков обеспечили гораздо более высокую и стабильную производительность, хотя их первоначальные цены были выше.

Преобразование инженерного износа в денежные показатели

Чтобы выйти за пределы простого подсчёта цены, авторы построили модель затрат по жизненному циклу, которая переводит характеристики детали в долгосрочные денежные потоки. Вместо того чтобы учитывать только оплату при поставке, модель распределяет расходы на пройденное поездами расстояние и рассматривает частые замены как устойчивый поток трат в течение горизонта в 15 лет — типичного цикла капитального ремонта подвижного состава метро. Модель объединяет четыре элемента: базовую цену закупки на километр пробега, затраты на труд при повторных заменах, стоимость поддержания дополнительного запаса для страхования от непредсказуемых отказов и штрафную стоимость при выходе накладок из строя до пробега, обещанного в тендере. Поскольку деньги сейчас стоят дороже, чем деньги позже, все эти расходы дисконтируются до настоящей стоимости. Критически важно, что скорость износа, срок службы и их вариативность напрямую влияют на каждый из этих компонентов, так что накладка, изнашивающаяся быстрее или менее предсказуемая, одновременно увеличивает несколько статей затрат.

Когда «лучшая ценность» побеждает «самую низкую ставку»

Применение этой модели к четырём поставщикам привело к поразительному перевороту. По исходным правилам оценки, где цена заявки имела вес 60 процентов, а по коммерческим критериям всем устоявшимся компаниям выставлялись похожие оценки, в лидерах оказался местный поставщик с самой низкой ценой. По модели затрат жизненного цикла тот же поставщик оказался худшим вариантом: суммарная стоимость на 10 000 километров оказалась примерно в 1,6 раза выше, чем у наилучшего конкурента. Истинной «лучшей ценностью» стала компания с самой высокой начальной ставкой, но самым медленным износом и наибольшим сроком службы, что минимизировало число замен и штрафов. Исследователи также проверили разные ставки дисконтирования от 0 до 8 процентов и обнаружили, что хотя абсолютные расходы изменялись, ранжирование поставщиков не менялось: более долговечный продукт оставался самым экономичным во всех сценариях.

Что это значит для расходов на общественный транспорт

Вывод исследования прост: для компонентов с высоким уровнем износа, таких как угольные накладки пантографов, покупка по самой низкой цене может завести операторов в дорогостоящий цикл частых замен и скрытых рисков. Внедряя реальные данные о характеристиках в модель затрат по жизненному циклу, транспортные агентства могут оценивать заявки по фактической экономической ценности надежности, а не только по объявленной цене. Для пассажиров и налогоплательщиков это означает, что небольшие дополнительные первоначальные расходы на качественные детали могут обеспечить более надежное обслуживание и снизить долгосрочные затраты всей системы.

Цитирование: Liu, J., Wu, C. A data-driven life cycle cost model for tender evaluation of metro pantograph carbon strips. Sci Rep 16, 8849 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37383-4

Ключевые слова: закупки метро, затраты жизненного цикла, угольная накладка пантографа, обслуживание железных дорог, оценка публичных тендеров