Life Cycle Costing in Road Planning and Management : A Case Study on Collision-free Roads

Construction of infrastructure does not only mean large capital investments but also future costs to operate and maintain these assets. Decision making in planning and design of roads will impact the need of future operation and maintenance activities. Additionally, infrastructure management is often under increasing pressure of aging structures, limited budgets and increased demands from public which require transparency in the decision making. Life cycle costing is a methodology that takes into account costs throughout an asset’s life cycle including investment, operation, maintenance and disposal. Despite the methodology’s existence for more than 40 years, the practical application is often reported to be scarce in both private and public sectors. Implementation in road planning and management means a high complexity where the life cycle costing can to be applied from early planning, design, construction and management in which all influence life cycle cost. Life cycle costing can also be applied in many different ways, level of detail and for different type of studies. For effective implementation of life cycle costing in road planning, design and management, different considerations need to be understood. In this thesis the application of life cycle costing has been studied through case study research. The main case selected was an investment to convert a single carriageway road to a, so called, sparse collision-free road. Through widening and separation between driving directions the traffic safety is significantly improved. However, in recent years increased operation and maintenance costs have been associated with the road type. Especially concerns regarding increased road user cost during road works have been expressed. This case was examined in two case studies from different perspectives. The first one was to study the implications on project appraisal and the second one examined the possibility to optimise pavement design. Results from cost benefit analyses based on established road appraisal techniques indicated that operation and maintenance related costs had limited impact on profitability. The second study also indicated that future cost can be influenced differently depending on criteria for optimal alternative. Based on economic analyses using established techniques, increased operation and maintenance liabilities appear to be of limited concern, in contrary to the perception. In future research this need to be set in context of road management with refined analysis in order to study implications for future management.QC 20141028</p

Estimations of Delay Costs caused by Roadworks

When roadworks are performed, one of the impacts is delays in the traffic. Partly because of reduced speed limits past the work zones but mainly because of the facility's limited quality of service. This could result in significant delays for the road users with lost work and spare time as a consequence. The lost time in congestions could have been used more efficiently. It is therefore of interest to estimate these delays for different types of roadworks to calculate its macro economical impact. The estimations may be a factor in different types of planning, for example in roadwork planning, in work zone scheduling or in life cycle assessments. The estimations can be conducted using different methods, such as analytical, queuing theory or macrosimulation. However, to include the details of specific work zones an analysis method of higher detail is required. First to include varying geometric details, secondly due to the higher level of detail in the representation of the traffic. Therefore may microsimulation be a suitable analysis method. The purpose of this master thesis was to investigate microsimulations suitability for work zone analysis, by using the software AIMSUN. AIMSUN were different work zone types modeled, first of highways. Later was a 2-lane road modeled for which the traffic control was a fixed signal, then controlled by a simpler extension developed in C++ that simulated a flagger control. Using a developed helper program, the work zone models could be simulated for a large set of daily flow levels and heavy vehicle ratios. Together with corresponding results for normal conditions, it was possible to calculate the delays. The results were relationships between the total delays, for various heavy vehicle ratios. A concern with the results was deviations of the delays for different daily flows and heavy vehicle ratios. Even if the deviations will not have any greater impact on the total cost, they may be unwanted in decision models. Processing of the result may therefore be necessary. This master thesis has showed that microsimulation may be a suitable method to analyze work zone impacts. Using the high level of detail, work zones special character can be captured. Possible future work is to improve the reliability of results by performing validations of results with real work zone data to compare speeds, headways and queue lengths. Additional work may include to consider the diversion delays.När vägarbeten utförs uppkommer fördröjningar i trafiken. Delvis på grund av reducerade hastigheter förbi arbetsområdet men i huvudsak på grund av minskad framkomlighet. Det kan resultera i betydande fördröjningar för trafikanterna med förlorad arbets- och fritid som följd.  Den förlorade tiden i köer kunde då ha använts effektivare. Det är då av intresse att kunna uppskatta fördröjningarna vid olika typer av vägarbeten för att beräkna dess samhällsekonomiska påverkan. Uppskattningarna kan då vara en faktor vid beslut inom olika typer av planering, till exempel vid vägarbetsplanering, schemaläggning eller livscykelanalyser. För att göra dessa uppskattningar kan olika metoder användas, till exempel analytiskt, med köteori eller makrosimulering. Men för att kunna inkludera detaljerna vid olika vägarbeten krävs en analysmetod med högre detaljnivå. Dels för att få med geometriska detaljer, dels detaljnivån i representation av trafiken. Då kan mikrosimulering vara en lämplig metod. Syftet med det här examensarbetat var att undersöka mikrosimulerings användbarhet vid vägarbetesanalyser, det genom att använda programvaran AIMSUN. I AIMSUN modellerades olika typer av vägarbeten, först för motorvägar. Sedan modellerades en 2-fältsväg där trafikkontrollen dels sköttes av en skyttelsignal, sedan utvecklades ett enklare tillägg i C++ som simulerade en flaggvakt som istället skötte trafikkontrollen. Med hjälp av ett utvecklat program kunde modellerna simuleras för en stor mängd olika dygnsflöden och andel tung trafik. Tillsammans med motsvarande grundscenario kunde fördröjningarna beräknas. Resultaten blev samband mellan totala fördröjningen under dagen beroende på dygnsflödet, det för olika andelar tung trafik. Ett bekymmer med resultaten var variationer i fördröjningarna mellan olika dygnsflödesnivåer och andelar tung trafik. Även om variationerna inte ger så stort utslag på totala kostnaden, så kan variationerna vara icke önskvärda i till exempel beslutsmodeller. En viss bearbetning av resultaten kan då vara nödvändig. Det här examensarbetet har visat att mikrosimulering kan vara en lämplig metod för att analysera vägarbetens påverkan. Med dess höga detaljnivå har vägarbetenas olika karaktär kunnat återskapas. Möjligt framtida arbete är att öka pålitligheten i resultaten genom validation med trafikdata från verkliga vägarbeten med jämförelser mellan hastigheter, avstånd och kölängder. Ytterligare arbete kan vara att uppskatta fördröjningar av att fordon väljer omvägar för att undvika vägarbetenas köer

Follow-up study of a seven year design-build-operate-maintain project with performance requirements

Rapporten sammanfattar och analyserar totalentreprenaden på väg N610, delen Brotorpet-Heagård, efter sju års kontraktstid. Objektet har följts upp från framtagandet av förfrågningsunderlag till och med trafiköppning. Objektet har även ingått som en del i IVA:s satsning på att utveckla upphandlingsformer. Denna rapport fokuserar på det tekniska utfallet under de sju år som funktionellt ansvar kontrakterats. Utfallet analyseras mot bakgrund av de förutsättningar som gavs i samband med upphandlingen, särskilt de funktionella kraven och utformningen av därtill kopplat bonus- och vitessystem. Objektet är ett av ett fåtal objekt som på detta sätt följts upp så att idéer och resultat kan få spridning och användas i den utveckling av upphandlingsformer som måste äga rum. Särskilt viktigt är detta i ljuset av Trafikverkets pågående satsningar på totalentreprenader. Denna rapport bör läsas mot bakgrund av att branschen för tio år sedan hade ringa erfarenhet av totalentreprenader och objektet i stora delar kan betecknas som ett pilotprojekt där både beställare och entreprenör har lärt sig efter hand. Ur både ett tekniskt och ekonomiskt perspektiv förefaller entreprenaden lyckad. Entreprenaden verkar inte ha blivit dyrare än vad som kan förväntas medan den tekniska prestandan är bra. Det konstateras att vissa mät- och verifieringsmetoder är behäftade med brister men att dessa brister inte på något avgörande sätt påverkat resultatet negativt.This report concludes and analyses a Design-Build procurement on road N610, north of the city of Halmstad in Sweden, after a seven year contract period with performance requirements. This object has been followed up by others from the stage of preparing the procurement documents to the stage of opening the road for traffic. The object has also been part of the efforts of the Royal Swedish Academy of Engineering Sciences (IVA) efforts to facilitate development of procurement forms. This report focuses on the more technical aspects of the project, in particular the relationship between procurement design and the outcome in terms of measured technical parameters and the economical result of the bonus-malus system. This project is one of few that have been followed up to document and share ideas and results in the current development of procurement forms so desperately needed. In Sweden, the project should also be used in the context of the substantial share of contracts today offered as Design-Build or even with extended responsibilities for maintenance or operations (performance contracts). Ten years ago, however, the experience was limited of these contracts and it is evident that this project has been a learning process for both contractor and client. From a technical and economical point of view the project can be regarded as successful. The cost was normal and the technical outcome good, or even in some respect very good. Moreover, it can be concluded that there are requirements and measurement methods that are unreliable but this cannot be proven to have influenced the result in a negative way

Användbarheten i säkerhetskritiska system : en fallstudie av SIGMA-systemet

Validerat; 20101217 (root

Energy efficiency of pavements for heavy vehicles : A literature survey

Det är viktigt att studera trafikens energieffektivitet eftersom relativt små förändringar kan få stora effekter räknat över vägens hela livslängd. Fordons färdmotstånd studerades därför i detta projekt och i synnerhet dess rullmotstånd - den del av färdmotståndet som kopplas till interaktionen mellan däck och vägyta. Beroende på körförhållande och fordonstyp motsvarar rullmotståndet ca 5–40 procent av det totala färdmotståndet. Det har observerats i tidigare forskning att ytegenskaper såsom textur (Mean Profile Depth, MPD) och ojämnheter (International Roughness Index, IRI) har en inverkan på rullmotståndet. Hur stor betydelsen är varierar dock mellan olika analyser. Variationen i resultaten kan bero på svårigheter att utföra jämförbara mätningar men också på att det kan vara svårt att isolera texturens och ojämnhetens påverkan i mätningar. Även beläggningens styvhet och nedböjning kan i viss mån påverka rullmotståndet. Storleken på denna inverkan är dock oklar. Effekterna av dessa parametrar anses ännu inte vara klarlagda. Ju högre färdmotstånd ett fordon har, desto högre är energibehovet och därmed bränslebehovet. Tidigare studier har genomförts för att ta reda på hur fordons bränsleförbrukningen varierar mellan körning på betong- och asfaltvägar. Fastän flera av dessa studier indikerar att bränsleförbrukningen skulle vara högre på asfaltvägar jämfört med betongvägar råder osäkerheter eftersom flertalet inte tagit hänsyn till beläggningarnas ytegenskaper. Detta är en betydande brist eftersom beläggningarnas egenskaper kan ge betydande inverkan på rullmotståndet. En minskning av rullmotståndet på högtrafikerade vägar leder till större bränslebesparingar. Dessa åtgärder behöver dock vägas mot den insats av energi som behövs för att åstadkomma ett lägre rullmotstånd. Jämförda fallstudier visar också att det oftast är fördelaktigt att investera mer energi vid själva underhållsåtgärden om den åtgärden kan resultera i ett lägre rullmotstånd, gentemot en mindre underhållsåtgärd som resulterar i ett något högre rullmotstånd.It is important to study traffic energy efficiency since small changes can have major effects over the road’s service life. Vehicle driving resistance was studied in this project and, in particular, its rolling resistance - the part of the driving resistance connected to the interaction between tyre and road surface. Depending on driving conditions and vehicle type, the rolling resistance corresponds to 5–40 percent of the total driving resistance. It has been observed in studies that road surface properties such as texture (Mean Profile Depth, MPD) and unevenness (International Roughness Index, IRI) have an impact on rolling resistance. However, the significance varies between different analyses. The variation in the results may be due to difficulties in performing comparable tests and that it is often difficult to isolate the effect of texture and unevenness during the tests. In addition, pavement stiffness and deflection may also have an effect on rolling resistance. However, the impact from these parameters is unclear. The higher the driving resistance of a vehicle, the higher the energy needed. Earlier studies examined how vehicle fuel consumption varied between driving on concrete roads and asphalt roads. Although several of these studies showed a lower fuel consumption when driving on concrete roads, most of them did not consider the pavement surface characteristics. This is a significant shortcoming because pavement surface characteristics can have a considerable effect on rolling resistance. Reducing rolling resistance on high-traffic volume roads will lead to greater fuel savings. However, these measures need to be weighed against the amount of energy needed to achieve a lower rolling resistance. Compared case studies also show that it is often beneficial to invest more energy on the maintenance measure itself if it can lead to a lower rolling resistance, compared to a less comprehensive maintenance measure leading to a higher rolling resistance

Design And Evaluation Of A Fully Adaptive Antenna For Telecommunication Systems

An adaptive antenna for the DCS-1800 mobile telephony system has been designed and evaluated. The antenna is working in uplink only and has a multiplexity of two channels per frequency and timeslot. The array antenna has a circular structure and the complex weights are calculated using the sample matrix inversion method (SMI). Evaluations of the adaptive antenna in an outdoor environment show promising improvement of the carrier-to-interfererratio (C/I) of more than 30 dB. Measurements of bit-error-rate (BER) for different angular separation of the mobiles show that for an input C/I ³ -10 dB the minimum angular separation for approximately 0% BER is less than 4 degrees. INTRODUCTION The use of adaptive antennas in mobile communication systems offers a possibility to increase the system capacity. To exploit the benefits of using adaptive base station antennas, a testbed project commenced 1994 consisting of groups at the Signals and Systems group at Uppsala University and Ericsson Radio..

Projektrapport - DUKAT

Det finns en stor brist på empirisk forskning om effekten av vägarbetsområden på kapaciteten hos motorvägar. Denna studie försöker fylla en liten lucka genom att sammanställa kunskap om kapacitet på motorväg vid vägarbetsområden och de villkor och variabler som påverkar denna förmåga i verkliga situationer. Målet med denna studie kan dela in i tre olika delmål: 1. uppskatta skillnaden i kapacitet för olika utformningar av vägarbetsområden jämfört med standardsituationen. 2 förklara skillnader i kapacitet genom att analysera situationsspecifika variabler. 3 analysera effekten av externa variabler som påverkar kapaciteten på motorvägar vid olika utformningar av vägarbetsområden. De utformningar av vägarbetsområden som är de mest frekvent närvarande i Sverige under de senaste åren och därför analyseras i denna studie är: •stängning av vägrenen •avsmalning av körfälten på motorväg med 2 kf •avsmalning av körfälten på motorväg med 3 kf •reduktion av antalet körfält på motorväg med 2 kf •reduktion av antalet körfält på motorväg med 3 kfDrift- och Underhållseffekter på kapacitet och trafikföring (DUKAT

Indicators for the Swedish Transport Administration's follow-up of maintenance on paved roads : delivery qualities for the transport policy goals

Ett sätt för Trafikverket att följa upp effekterna av underhållet på de statliga vägarna är genom att använda sig av indikatorer. De indikatorer som beskrivs i denna rapport benämns som andra ordningens indikatorer och byggs upp av underliggande data. Indikatorerna som vi valt att arbeta med ska på ett allsidigt och transparent sätt beskriva hur Trafikverket uppfyller leveranskvaliteten för punktlighet, kapacitet, robusthet, användarbarhet, säkerhet samt miljö och hälsa.  I denna förstudie sammanfattar vi en kunskapsöversikt för valda indikatorer och förslag på hur de kan implementeras i Trafikverkets pavement management system. De indikatorer som vi arbetar med är Säkerhet, Komfort, Strukturellt tillstånd, Rullmotstånd, Buller, Luftkvalitet, Godsskador, Ytskador, Fordonsslitage och slutligen en indikator för Hälsa. Det finns många aspekter att ta hänsyn till då en indikator introduceras. Den absolut viktigaste är, bortsett från att den är validerad, att den får acceptans och används. Det finns många sätt att använda en indikator och att enbart titta på absoluta värden är svårt för en sammansatt indikator. Relativa skillnader vid årliga uppföljningar är att föredra för att avgöra om strategier får avsedd effekt.One way for the Swedish Transport Administration (STA) to follow up the effects of maintenance on state roads is by using indicators. The indicators described in this report are defined as second-order indicators and are built up using underlying data. The indicators describe, in a comprehensive and transparent way, how the STA meets delivery quality parameters for punctuality, capacity, robustness, usability, safety, and environment and health.  In this feasibility study, a knowledge overview of the selected indicators is presented. Suggestions are also given on how the indicators can be implemented in the STA's pavement management system. The indicators studied were Safety, Comfort, Structural Condition, Rolling Resistance, Noise, Air Quality, Goods Damage, Surface Damage, Vehicle Wear, and Health Risk. Many aspects must be considered when introducing an indicator. Along with validation, it is extremely important that the indicator will be accepted and used. There are many ways to use an indicator, however, it is not ideal to only consider absolute values for a composite indicator. Relative differences in annual follow-ups are preferable to determine whether strategies have the intended effect

Experimental Evaluation of an Adaptive Antenna for a TDMA Mobile Telephony System

Measurements of an adaptive DCS-1800 base station antenna, used in uplink only, are presented and analysed. Both laboratory measurements and outdoor field trials have been performed. The antenna is improving the C/I ratio more than 30 dB. Calculations using measured data, assuming downlink performance equal to that of the uplink, show a spectral efficiency gain of 6 over present base station systems