Modelling project feasibility robustness by use of scenarios

Key words: Evaluation, Scenario, Uncertainty, Multi-Modal Abstract: This paper presents the application of a new scenario based analysis technique which has been developed for transport infrastructure planning. The approach aims at dealing with uncertainty in the planning environment in a more systematic way than is usually the case when applying scenario analysis. Specifically, the developed scenario approach secures a consistent inclusion of actual scenario elements in the quantitative impact modelling and facilitates a transparent project feasibility robustness analysis. The approach has been implemented in a SCENARIO MANAGER as part of an infrastructure planning decision support system which comprises GIS-related impact models embedded in a tool-box applicable to multi-modal transport investment analysis. Following a brief introduction, the next section of the paper outlines a conceptual scenario model which categorises project uncertainties into three main groups: Objective, adaptive and subjective uncertainty. This model illustrates the correlation between the scenario definition and the uncertainty in the planning environment. This scenario approach distinguishes itself from usual single dominant issue scenarios or prognoses as it is based on thematic scenario writing. In the case presented, four scenarios are introduced which have been developed in a recent Danish scenario study: (I) the market-oriented society, (II) the locally-oriented society, (III) the supra-national society and (IV) the technological society. Each scenario is then analysed as concerns its impact on a set of relevant project evaluation criteria. The criteria used stem from the on-going EUNET project funded by the European Commission DGVII, within the Strategic Transport part of the Fourth Framework Programme. Section three of the paper demonstrates the application of the systematic scenario analysis technique by means of a case study. The case concerns multi-modal evaluation of the Harbour Tunnel under the Copenhagen harbour. One-third of central Copenhagen is divided from the rest by the harbour. Presently, the harbour has four road bridge crossings and one rail bridge crossing. The investment in question concerns a fifth road tunnel at the entrance of the harbour, which aims at forming a complete high standard road systems around Copenhagen while at the same time reducing the environmental impacts to the medieval town centre. Four different solutions to the inclusion of the new Harbour Tunnel in the road network are examined. The concept of scenario profiling is introduced, which in an operational manner examines the project robustness related to each of the four project alternatives. The scenario profile gives a comprehensive description of the scenario implications for the socio-economic feasibility of each project alternative. Through a systematic, scenario based set of weights, the overall project robustness is determined. The final section five presents conclusions and recommendations. It is stated that the scenario approach presented is a valuable aid in assisting decision making on transport investment planning. The area for future research into the further integration of model uncertainty with scenario based robustness evaluations, is outlined.

Trafiløkonomiske og miljømæssige konsekvenser ved havnetunnelprojektet

Trafikøkonomiske og miljømæssige analyser af investeringer i trafikal infrastrukur bliver som oftest gennemført med programmer der er skræddersyet til netop den foreliggende opgave eller samlet manuelt i et regneark. Problemstillingerne er ofte så forskelligartede at en rigid tilgang ikke er mulig. Dette kan skyldes at både selve planlægningsopgavens kompleksitet, men også at trafik- og konsekvensmodeller ofte er uafhængige modeller der kræver og producerer modelspecifikke data. Set fra en planlægningssynsvinkel er det ikke optimalt. Dette paper introducerer kort et beslutningsstøttesystem, udviklet i forbindelse med mit Ph.D.-studium, der forholdsvis uafhængigt af kilden kan anvendes til såvel GIS-baserede som konventionelle trafikøkonomiske og miljømæssige konsekvensanalyser. Beslutningsstøttesystemet er illustreret ved hjælp af trafikøkonomiske og miljømæssige analyser på Havnetunnelprojektet. De to alternative Havnetunnelprojekter der evalueres, baserer sig på de projekter beskrevet i Tranportrådets rapport “Havnetunnel i København"

Scenario-baseret evaluering: Ny metode og computermodel

Dette paper indeholder en beskrivelse af en ny metode for scenario-baseret samfundsøkonomisk evaluering af infrastrukturprojekter. Metoden betegnes SEAM for Scenario-baseret evalueringsmetodik. Det teoretiske grundlag for SEAM er beskrevet i et tidligere paper fra 1996 ved Trafikdagene på AUC, hvorfor fokus i dette paper er på implementeringen af metoden i en fleksibel computermodel og den anvendelse der har været af modellen. I SEAM inkluderes på konsistent vis afhængigheden imellem eksogent definerede scenarier og det modelkompleks der anvendes til at beskrive trafikken og dens konsekvenser. SEAM tager hensyn til indflydelsen fra mulige og sandsynlige fremtider ved en 'scenario-farvning' af alle relevante modelvariable. Herved afspejler det samlede kompleks af modelvariable kvaliteter ved hver fremtid som de er beskrevet i de ofte kvalitative scenarier. De traditionelle følsomheds- og risikoanalyser gennemføres som oftest kun på de projektalternativer som allerede er udvalgt som optimale. Behandlingen af usikkerhed er således ikke en integreret del af planlægningsprocessen og behandles uretmæssigt som noget der skal gennemføres efterfølgende. Derfor er der risiko for at den langsigtede robusthed af en investering ikke klarlægges tilfredsstillende. Formålet med en scenario-baseret evaluering, er en sikre en indhyldning af den langsigtede samfundsøkonomiske usikkerhed. Resultaterne af analysen præsenteres i såkaldte robusthedsgrafer, der i stedet for at præsentere ét endegyldigt resultat, afbilder det mulige udfaldsrum for et projekts økonomiske effektivitet. Tiltag der ensidigt fokuserer på én effekt eller én gruppe af (korrelerede) effekter vil som oftest gøre et projekt mindre robust, på trods af at tiltaget på kort sigt og i én prognose situation er optimalt. Det er dog centralt i forståelsen af forskellen imellem følsomheds- og risiko- og scenarioanalyser, at analyserne ikke søger at afdække den samme information. Følsomheds- og risikoanalyserne har hovedsageligt et rent finansielt eller økonomiske sigte. Scenarioanalysen kan derimod også bidrage med information om et projekts robusthed overfor den samfundsmæssige udvikling. Analyserne skal derfor opfattes som supplementer til hinanden. Et værktøj som SEAM kan være behjælpelig for at fremme en integrationen af usikkerhedsanalyser i samfundsøkonomiske evalueringer og medvirker hermed til en kvalificering af beslutningsprocessen. En computermodel af SEAM, udviklet ved Danmarks Tekniske Universitet, er blevet anvendt til de praktiske analyser. Denne fleksible computermodel indeholder ligeledes moduler til at gennemføre risiko- og følsomhedsanalyser parallelt med scenario analyserne. Systemet er endvidere multi-modalt således at effekterne fra konkurrende transportmidler kan inkluderes direkte. Analyserne er eksemplificeret på Havnetunnel projektet og den Europæiske transportkorridor no. IX: Hamburg - København - Stockholm - Helsinki - St. Petersburg - Moskva. Disse resultater stammer fra CODE-TEN projektet under EUs Fjerde Rammeprogram hvor SEAM modellen anvendes. Paperet afslutter med en diskussion af de måder hvorpå følsomheds- og risiko- og scenarioanalyser kan kombineres, for derigennem at for en bedre forståelse af usikkerheden i planlægningsprocessen

Kapacitet af RUF-systemet: - Kan det lade sig gøre?

Dette paper indeholder en diskussion af RUF-systemets kapacitetsforhold. RUF står for Rapid, Urban, Flexible og er et nyt transportmiddel, der er en slags hybrid imellem en personbil og et kollektivt transportmiddel. De enkelte køretøjer kan kobles sammen til togstammer, som så kan køre på en skinne med et trekantformet profil, som de sammenkoblede køretøjer altså hænger på. En konsekvens af dette design er, at skift fra en skinne til en anden ikke kan lade sig gøre uden af køre af skinnen, medmindre skiftet sker v.h.a. en bevægelig skinne. RUF-systemet har været diskuteret i mange år i Danmark, og formålet med dette paper er at præsentere nogle objektive fakta om, hvorvidt kapaciteten på en RUF-strækning faktisk er sammenlignelig med en vejstrækning af sammenlignelig type. Med udgangspunkt i teorien for jernbaners kapacitet er de parametre, som er afgørende for kapaciteten af RUF-strækninger, identificeret, nemlig antallet af køretøjer pr. togstamme, hastigheden, sikkerhedsafstanden, decelerationen og længden af hver RUF. Det er påvist, at to parallelle RUF-skinner kapacitetsmæssigt kan afvikle nogenlunde samme trafikmængder som en firesporet motorvej, hvis køretøjerne kobles sammen to og to. Sikkerheden i systemet er altafgørende, og det er derfor nødvendigt at bremse ned til lav hastighed (ca. 30 km/h) ved ankomst til knudepunkterne. Det er derfor kapaciteten af knudepunkterne, som er dimensionerende for systemet, og disse bør derfor underkastes en nærmere kapacitetsundersøgelse. Det er påvist, at en knudepunktsudformning med en bevægelig skinne bliver en kapacitetsmæssig flaskehals, medmindre sporskiftetiden for skinnen kan holdes under et par sekunder, hvilket ikke anses for hverken realistisk eller sikkerhedsmæssigt forsvarligt. En udformning, hvor der kortvarigt skiftes til vejkørsel, er derfor uundgåelig. Med dette paper haves en analytisk udledning af kapacitetsforholdene for RUFstrækninger, og næste skridt vil være at forsøge at evaluere kapaciteten af knudepunkterne ved anvendelse af simulation

Brug af GIS til kommunal trafikplanlægning og beslutningsstøtte

Geografiske informationssystemer er gennem en årrække blevet benyttet til kortlægning, datahånd- tering og til administrative formål. I dag foreligger der derfor en række data i GIS eller på en GIS kompatibel form, der kan danne grundlag for trafikplanlægningen. Dette drejer sig om trafiknetdata, befolkningsdata og andre socioøkonomiske data, data om bebyggelser, plandistrikter samt kortdata. Trafik- og byplanlæggere har hidtil primært benyttet GIS til at kortlægge den nuværende situation. Imidlertid vil GIS som værktøj også kunne danne grundlag for modelleringer af fremtidige trafikale, økonomiske, trafiksikkerhedsmæssige, miljømæssige og andre konsekvenser af forskellige planforslag og trafikpolitiske virkemidler. Dette paper, der kan ses i forlængelse af Nielsen (1994, 3) og Nielsen & Jacobsen (1995), beskriver perspektiver for brug af GIS til vurdering af trafikplanforslag. Et sådant system (kaldet GIS-T) vil typisk bestå af modeller for: 1. Indsamling af data og formulering af alternative løsningsforslag, 2. Modellering af fremtidige trafikstrømme, 3. Konsekvensberegninger, 4. Valg af løsning baseret på et beslutningsstøttesystem og 5. Kvalitetskontrol. Trafikplanlæggere med forskellig baggrund arbejder ofte på hver eller dele af hver del-model ved brug af forskellige software pakker. Et samlet GIS-T som beskrevet i dette paper vil kunne samle og lette denne arbejdsprocess. Paperet bygger på et igangværende forskningsprojekt ved IVTB i GIS-T (Nielsen, 1995, 1). Projek- tet fokuserer på modeller på såvel lokalt, regionalt som nationalt niveau. De metoder der præsenteres her omhandler dog kun den kommunalt orienterede anvendelse af GIS-T. Dette GIS-T omfatter trafikmodeller, modeller for trafiksikkerhed, støj, emissioner, barriereeffekt, arealanvendelse, trafik- økonomi og beslutningsstøtte. Modellerne bliver udviklet på cases for Høje-Taastrup og Slagelse kommuner. Kapitel 2 beskriver sammenhængen og brugen af GIS i kommunal trafikplanlægning. Kapitel 3 giver nogle anbefalinger vedrørende krav til data og datastrukturer for modeller til støtte af kommunal trafikplanlægning, mens kapitel 4 diskuterer formuleringen af sådanne modeller. Kapitel 5 resumerer konklusioner og de videre perspektiver for brugen af GIS i kommunal trafikplanlægning

Planlægning af transportkorridorer med GIS: Prioritering mellem miljø og anlægsomkostninger (CODE-TEN)

Paperet beskriver brugen af geografiske informationssystemer (GIS) som et værktøj i forbindelse med planlægningen af transportkorridorer, men udgangspunktet i planlægningsværktøjet COPE. Paperet fokuserer på selve planlægningsprocessen. Som en illustration af værktøjets virkemåde er som case valgt anlæggelsen af en højhastighedsbane fra Ringsted til Rødby i forbindelse med den mulige Femer Bælt forbindelse. &nbsp

Modelling Project Feasibility Robustness by Use of Scenarios

Key words: Evaluation, Scenario, Uncertainty, Multi-Modal Abstract: This paper presents the application of a new scenario based analysis technique which has been developed for transport infrastructure planning. The approach aims at dealing with uncertainty in the planning environment in a more systematic way than is usually the case when applying scenario analysis. Specifically, the developed scenario approach secures a consistent inclusion of actual scenario elements in the quantitative impact modelling and facilitates a transparent project feasibility robustness analysis. The approach has been implemented in a SCENARIO MANAGER as part of an infrastructure planning decision support system which comprises GIS-related impact models embedded in a tool-box applicable to multi-modal transport investment analysis. Following a brief introduction, the next section of the paper outlines a conceptual scenario model which categorises project uncertainties into three main groups: Objective, adaptive and subjective uncertainty. This model illustrates the correlation between the scenario definition and the uncertainty in the planning environment. This scenario approach distinguishes itself from usual single dominant issue scenarios or prognoses as it is based on thematic scenario writing. In the case presented, four scenarios are introduced which have been developed in a recent Danish scenario study: (I) the market-oriented society, (II) the locally-oriented society, (III) the supra-national society and (IV) the technological society. Each scenario is then analysed as concerns its impact on a set of relevant project evaluation criteria. The criteria used stem from the on-going EUNET project funded by the European Commission DGVII, within the Strategic Transport part of the Fourth Framework Programme. Section three of the paper demonstrates the application of the systematic scenario analysis technique by means of a case study. The case concerns multi-modal evaluation of the Harbour Tunnel under the Copenhagen harbour. One-third of central Copenhagen is divided from the rest by the harbour. Presently, the harbour has four road bridge crossings and one rail bridge crossing. The investment in question concerns a fifth road tunnel at the entrance of the harbour, which aims at forming a complete high standard road systems around Copenhagen while at the same time reducing the environmental impacts to the medieval town centre. Four different solutions to the inclusion of the new Harbour Tunnel in the road network are examined. The concept of scenario profiling is introduced, which in an operational manner examines the project robustness related to each of the four project alternatives. The scenario profile gives a comprehensive description of the scenario implications for the socio-economic feasibility of each project alternative. Through a systematic, scenario based set of weights, the overall project robustness is determined. The final section five presents conclusions and recommendations. It is stated that the scenario approach presented is a valuable aid in assisting decision making on transport investment planning. The area for future research into the further integration of model uncertainty with scenario based robustness evaluations, is outlined