Beta 1


Title Transport impacts of road pricing
Author Hansen, Allan Steen
Supervisor Nielsen, Otto Anker (Trafikmodelgruppen, Center for Trafik og Transport, Danmarks Tekniske Universitet, DTU, DK-2800 Kgs. Lyngby, Denmark)
Rich, Jeppe (Trafikmodelgruppen, Center for Trafik og Transport, Danmarks Tekniske Universitet, DTU, DK-2800 Kgs. Lyngby, Denmark)
Institution Technical University of Denmark, DTU, DK-2800 Kgs. Lyngby, Denmark
Thesis level Master's thesis
Year 2005
Abstract Roadpricing is an economic instrument which can be applied with the objectives to influence the development of traffic in a certain direction. An introduction of roadpricing influences the transport choice of the population in the short and long run by changing such factors as trip frequency, destination, travel mode and household location. This project describes three different topics all related to transport impacts of roadpricing. By traffic modelling and evaluation of socioeconomic impacts the application of fixed value of time (VOT) might give a wrong impression of transport choice, due to the fact that it represents aggregated data with inputs from a heterogenous group of individuals. This affects the efficiency of roadpricing systems which are often implemented with the objectives to reduce delays in the road network. The first part of this project studies the influences of VOT with respect to timecost effects of roadpricing systems. By simulating a roadpricing system at different charge levels, the priciples of timecost effects for the system is given showing that a maximum level of timecost savings exist corresponding to a given charge level. Various assumptions of VOT distributions in the population are applied in the simulation in order to compare timecost effects of different parameterisations. The impact of roadpricing is not identical for all trip purposes. According to economictheory, there might be a hypothesis that compulsory trips are less influenced by roadpricing than discrete trips. Compulsory trips are represented by commuting trips and business trips while discrete trips are represented among others by shopping trips and leisure trips. A roadpricing experiment (AKTA) has been organised and carried out in Copenhagen (2001-2004). A part of this project followed a number of cars equipped with a GPS device in order to register their travel patterns under different roadpricing scenarios. The second part of the project applies a method to identify trip purposes for the participants of the roadpricing experiment. The trips are categorised in 5 groups as Home, Work, Shopping, Leisure and Other which represents all other trips which do not fit into the four alternative categories. The method uses landuse data, clustering of tripends, information about weekday, time of stop and duration of stop. Applying a set of rules based on these issues identifies the most probable trip purpose with respect to these criteria. The third and last part of the project comprises a before-and-after analysis of shortrun transport impacts of roadpricing based on data from the AKTA roadpricing experiment, including the trip purpose identifications from the second part of this project. Both travels at trip level and trip chain level are analysed with respect to frequency, distance, traveltime and size of trip chain. The two different trip chains represent commuting trips and trips with other purposes apart from commuting. Simulation of roadpricing with the application of stochastic VOT indicates that the shape as well as the parameterisation of the distribution of VOT is important with respect to the timecost effect of the roadpricing system. Simulations with log-normal distributed VOT parameterised with identical mean value but different variances experience that the value of timecost benefits is positively correlated to the variance of the distribution. Application of truncated normal distributed VOT with the same mean value finds no effects at any charge level. The identification of trip purpose with the chosen method turned out to be more difficult than anticipated. Comparison of trip rates based on the indentification method with segmented cross-sectional data from the Danish travel diary survey (TU) indicated substantial deviations with respect to all purposes apart from work. This analysis was complemented by visual inspection of tripends which gave an overall impression of a high degree of uncertainty apart from home and work location. An adjustment of the method or a different method is necessary in order to make a better trip purpose identification. The analysis of short run transport impacts of roadpricing indicates that the roadpricing scheme effects the transport pattern with respect to trip frequency and trip length. At a total level the trip frequency decreases 5% while the trip length increases 3%. Segmented by zones and time of day, larger effects are observed due to a differenciated pricestructure depending of zone and time of day. A trend in data is that the trip frequency and trip length in general increases outside the charging area and decreases inside across all zones and time periods of the day. It might indicate that roadpricing influences the destination choice as well. The trip frequency decreases for commuting trips, but do not influence trip chains with other trip purposes. On the other hand, these trip chains are influenced significantly with respect to the trip lengh which increases during roadpricing indicating an impact with respect to destination choice. The size of the trip chains for other purposes decreases 5%. This decrease in combination with an increase of the trip length might also be caused by detouring to less expensive zones. The main conclusion of this project comprises the following issues. An assumption and application of distributed value of time is important for the timecost efficiency of a roadpricingsystem. A method for the identification of car trip purposes based on GPS recorded data should be adjusted or replaced by an alternative method. Finally, the analysis of transport impacts of roadpricing based on GPS data from the AKTA roadpricing experiment in Copenhagen indicates that roadpricing has an impact of trip frequency and trip length at a total trip level as well as segmented in commuting trip chains and trip chains with other purpose.
Abstract Roadpricing er et økonomisk instrument, der kan anvendes til at påvirke trafikkens udvikling i en ønsket retning. Det medfører blandt andet påvirkninger af befolkningens transportvalg på kort og lang sigt eksempelvis igennem frekvens, destinationsvalg, transportmiddelvalg og bopælsvalg. Dette eksamensprojekt beskriver tre forskellige emner, der alle har en forbindelse til transporteffekter af roadpricing. Anvendelse af faste tidsværdier ved trafikmodellering og i forbindelse med samfundsøkonomiske beregninger kan give et forkert billedet af befolkningens reelle transportvalg. Det skyldes, at faste tidsværdier er et aggregeret tal byggende på data fra en heterogen gruppe af individer. Dette har ligeledes en konsekvens for effektiviteten af roadpricingsystemer, der ofte introduceres for at opfylde et mål om at reducere forsinkelser i vejnettet. Via roadpricing søges det ofte at minimere eller reducere de tidsøkonomiske omkostninger for hele systemet, der teoretisk set opnås ved et bestemt afgiftsniveau. Imidlertid kendes befolkningens eksakte tidsværdier ikke, hvilket medfører en væsentlig usikkerhed på de tidsøkonomiske beregninger. Faste tidsværdier bør derfor erstattes af stokastiske tidsværdier for at afspejle variationen i befolkningen. Det første emne i dette projekt omhandler tidsværdiers påvirkning af et roadpricingsystems tidsøkonomiske effekt. Ved hjælp af simulering af et roadpricingsystem illustreres tidsøkonomiske effekter ved varierende kørselsafgift, og en optimal kørselsafgift bestemmes der samlet set minimerer de tidsøkonomiske omkostninger for systemet. Simulering med forskellige tidsværdi-fordelinger og variation af disse udføres og sammenlignes for at analysere effekten af en varierende parameterisering. Effekten af roadpricing forventes ikke at være identisk for alle slags turformål, eksempelvis antages obligatoriske ture at påvirkes mindre end valgfrie ture. Obligatoriske ture omfatter eksempelvis pendlerrejser og erhvervsrejser, imens rejser med formål som fritid og indkøb karakteriseres som valgfrie ture. Effekten af roadpricing for de enkelte turform al afhænger bl.a. af deres tidsværdier. I forbindelse med et roadpricingforsøg i København (2001-2004) er et antal bilisters rejser registreret ved hjælp af GPS teknologi for at analysere effekten af roadpricing. I anden del af projektet udføres en turformålsundersøgelse for en del af de registrerede rejser i forbindelse med forsøget. Undersøgelsen skal forsøge at kategorisere turene ved et af de fem formål: bopæl, arbejde, indkøb, fritid og øvrigt, hvor øvrigt repræsenterer alle andre formål. Turformålene bestemmes ved hjælp af en metode, der tager højde for rumlig og tidsmæssig information om de enkelte turstop. Metoden omfatter brug af arealanvendelsesdata, clustering af nærliggende turstop, samt tidspunkt, stopvarighed og ugedag for hvert turstop. Ved hjælp af et regelsæt bestemmes det mest sandsynlige turformål for hvert stop efter givne kriterier. Den afsluttende del af projektet omfatter en før-efter analyse af udvalgte kortsigtede transporteffekter af et zone- tids- og distancebaseret roadpricingsystem. Med udgangspunkt i ovennævnte roadpricingforsøg og turformålsbestemmelse analyseres primære og afledte effekter af roadpricing. Rejser på turniveau analysere igennem turfrekvens og rejselængde, mens rejser på turkædeniveau analyseres igennem turfrekvens, rejselængde, rejsetid og turkædestørrelse. Turkæderne omfatter bolig arbejdsted rejser samt rejser der kan kategoriseres med andre formål (øvrige turkæder). Simulering af roadpricing med stokastiske tidsværdier peger på, at såvel form som parameterisering af tidsværdier har en afgørende rolle for systemets samlede tidsøkonomiske effekt. Ved simulering med log-normal fordelte tidsværdier parameteriseret med identisk middelværdi men med forskellig varians, opnås de største tidsøkonomiske besparelser med den største varians og den mindste besparelse med den mindste varians. Simulering med trunkerede normal fordelte tidsværdier påvirker derimod ikke de tidsøkonomiske omkostninger uanset kørselsafgiften. Undersøgelsen viser, at evaluering af roadpricing ved hjælp af stokastiske tidsværdier afhænger af tidsværdiernes form og parameterisering. Turformålsbestemmelse af ture i roadpricingforsøget viste sig vanskelig med den anvendte metode. Analyser af turformålsbestemmelse på baggrund af visuel inspektion og sammenligning med kendte turrater fra den danske transportvaneundersøgelse (TU) indikerer, at der er problemer med at bestemme turformål forskellig fra bopæl og arbejde. Det omfatter turformålene fritid, indkøb og øvrigt, der samlet udgør den største del af turene. En alternativ metode eller en justering af den anvendte metode er nødvendig, såfremt turformålene fra roadpricingforsøget ønskes bestemt. Analysen af kortsigtede transporteffekter af roadpricing peger overordnet på en effekt med hensyn til såvel turfrekvens som rutevalg. Den samlede turfrekvens reduceres således 5% ved roadpricing, mens rejselængden/tur stiger 3%. Segmenteret ved zone og tidspunkt ser billedet dog anderledes ud med relativt store variationer indenfor segmenterne, der skyldes differencierede kørselsafgifter. Der er en tendens til, at turfrekvens såvel som rejselængde øges ved roadpricing i området udenfor roadpricingsystemet og reduceres indenfor dette område der tyder på, at roadpricing ligeledes har en effekt på destinationsvalg. Turfrekvensen reduceres for pendler rejser mellem bopæl og arbejde men ændres ikke for turkæder med øvrige formål. Derimod øges rejselængden for øvrige turkæder og turkædestørrelsen reduceres ca. 5%. Længere rejser med færre turstop undervejs kan betyde en tiltagende omvejskørsel eller ændret destinationsvalg. De overordnede konklusioner fra dette eksamensprojekt omfatter følgende punkter. Antagelse om tidsværdiers fordeling er afgørende for den tidsøkonomiske effektivitet af et roadpricingsystem. En metode til turformålsbestemmelse af GPS registreret kørselsdata vurderes forbedret eller erstattet af alternative metoder. Endelig viser den afsluttende analyse, at roadpricing har en effekt såvel overordnet set som for rejser segmenteret ved bolig-arbejsted rejser og øvrige rejser.
Admin Creation date: 2006-06-22    Update date: 2007-02-24    Source: dtu    ID: 183443    Original MXD