1 Approaches to Road Network Vulnerability Analysis Licentiatseminarium Erik Jenelius, Transport- och lokaliseringsanalys, KTH 6 november 2007

2

3 Sårbarhetsanalys: motivering Ibland inträffar händelser i transportsystemet som reducerar dess funktionsduglighet Kan ge svåra konsekvenser för samhälle och näringsliv För människor: försämrad samhällsservice och tillgänglighet till arbete, skola, dagis, handel, nöjen, etc. För företag: Försenade leveranser, ökade transportkostnader, etc.

4 Sårbarhetsanalys: syfte I förväg identifiera scenarion som 1.skulle kunna ge svåra konsekvenser för samhället 2.skulle kunna inträffa i framtiden Viktiga deluppgifter: –identifiera kritiska punkter/områden där incidenter är troliga och skulle ge särskilt svåra konsekvenser –identifiera användare/regioner som skulle bli särskilt drabbade vid en incident

5 Sårbarhetsanalys: värde I planeringsstadiet: –Undvika lokalisering av nya vägar i riskzoner –Stödja projekt som ger redundans till befintliga vägar I drift/underhållsstadiet: –Sannolikheten för incidenter kan minskas genom uppgradering och underhåll –Konsekvenser kan minskas genom information och snabb återställning

6 Sårbarhet från ett användarperspektiv Vägsystemets främsta uppgift är att serva dess användare - resenärer och transportörer En användares sårbarhet är en känslighet för incidenter som kan leda till avsevärda försämringar i användarens service (anpassat från Berdica 2002) Analysen kan delas in i två steg: 1.Fastställa troligheten för olika scenarion som kan leda till försämrad funktion hos transportsystemet 2.Fastställa konsekvenserna av systemets försämrade funktion för användarna Avhandlingens fokus på steg 2: betingad sårbarhet

7 Utsatthet En grupp användare är utsatt för ett visst scenario om det innebär allvarliga konsekvenser för gruppen Avhandlingen studerar regional utsatthet: användare indelade efter kommun/län där resan startar Två scenarion studeras: 1.Worst-case: avbrott på för regionen värsta tänkbara väglänken 2.Average-case: Förväntade konsekvenser av avbrott på slumpmässig länk i vägnätet

8 Sårbarhet från ett operatörsperspektiv En väg eller större område är betydelsefullt om en försämring av funktionsdugligheten där skulle ge allvarliga konsekvenser för användarna Avhandlingen studerar betydelsefullheten hos enskilda väglänkar vid totala avbrott Ger operatören möjlighet att minska totala sårbarheten effektivt

9 Modellbaserad konsekvensanalys Analys på nationell och hög regional nivå Begränsade data om verkliga konsekvenser Behov av enkel och snabb modell Data om transportsystemet från SAMPERS: –nätverk (noder, länkar) –länkrestider (som funktioner av trafikflöde) –reseefterfrågan mellan områden

10 Konsekvenser av avbrott Korta avbrott: Resor genomförs med förseningar Långa avbrott: Anpassning, ev. ändrade färdmedel, destinationer eller inställda resor Enkel indikator i avhandlingen: Ökad restid vid oförändrat färdmedel, destination och resebeslut Fler antaganden: Användare vill minimera restid, avbrott ökar inte trängseln

11 Avhandlingens uppsatser I.Jenelius, E., Petersen, T. och Mattsson, L.-G. (2006) ”Importance and exposure in road network vulnerability analysis”, Transportation Research Part A 40, II.Jenelius, E. (2007a) ”Spatial patterns of road network vulnerability”, presenterad vid 9:e Nectar-konferensen, Porto, 9-12 maj 2007, inskickad till tidskrift. III.Jenelius, E. (2007b) ”Considering the user inequity of road network vulnerability”, inskickad till tidskrift.

12 Uppsats I: Syften Hitta bra mått på utsattheten hos regioner samt betydelsefullheten hos länkar Tillämpa måtten på vägnätet i norra Sverige

13 Två perspektiv på länkavbrott Genomsnittlig restidsökning per resa Fångar vägnätets roll för socio-ekonomisk effektivitet Genomsnittlig kostnadsökning per start/målpunktspar Fångar vägnätets roll för ”potentiell tillgänglighet”

14 Ouppfylld efterfrågan Avbrott på en länk kan dela upp nätverket i två separata delar: ”oändlig” restid Mått på konsekvenserna: ouppfylld efterfrågan = antal resor som inte kan nå sitt mål

15 Länkarnas betydelse för den ekonomiska effektiviteten i hela nätverket: Genomsnittlig restidsökning per resa

16 Ouppfylld efterfrågan för hela nätverket: Andel resor som inte når sitt mål

17 Kommuners utsatthet - två scenarion Average-case scenario: Slumpmässigt vald länk i nätverket stängs av Worst-case scenario: Den för kommunen mest betydelsefulla länken stängs av

18 Worst-case scenario: viktigaste länken stängs Kommunernas efterfråganviktade utsatthet: Genomsnittlig restidsökning per resa

19 Worst-case scenario: viktigaste länken stängs Kommunernas utsatthet m.a.p. ouppfylld efterfrågan: Andel resor som inte når sitt mål

20 Uppsats 2: Syften Studera geografiska skillnader i långsiktigt förväntad utsatthet och betydelsefullhet Förklara de geografiska skillnaderna med transportsystemets struktur Sårbarhetsanalys av hela Sveriges vägnät

21 Regional utsatthet och betydelsefullhet Average-case scenario: avbrott på slumpmässig länk i vägnätet Regional användarutsatthet: Förväntad genomsnittlig restidsökning per resenär som startar i regionen Regional betydelsefullhet: förväntad total restidsökningen för samtliga resenärer vid ett avbrott på slumpmässig länk i regionen Utsatthet: Hur beroende är regionen av hela vägnätet långsiktigt? Betydelsefullhet: Hur beroende är hela vägnätet av regionen långsiktigt?

22 Beräkning av ökad restid Studerar specifik avbrottstid Två möjligheter under avbrottet: 1.Inga alternativa rutter: Användarna väntar tills länken öppnas igen 2.Alternativa rutter finns: Användarna väljer nya kortaste rutten, eller om bättre, väntar tills länken öppnas igen Värdet av alternativa rutter ökar med avstängningstiden!

23 Användarutsatthet 30 minuters avbrott Betydelsefullhet

24 Förklaring av regionala skillnader Vad orsakar de regionala skillnaderna i utsatthet och betydelsefullhet? Långt avbrott: Länkar utan omvägar Kort avbrott: 1.Glesheten hos det regionala vägnätet 2.Utsatthet: ursprungliga restider för regionens resenärer Betydelsefullhet: genomsnittligt länkflöde

25 Förklaringsvariabel = gleshet * resenärernas genomsnittliga ursprungliga restid adj R 2 = 0.87 Användarutsatthet (30 min)

26 Förklaringsvariabel = gleshet * genomsnittligt länkflöde adj R 2 = 0.76 Betydelsefullhet (30 min)

27 Uppsats 3: Syfte Mäta länkars betydelsefullhet inte bara genom total restidsökning utan också hur ojämnt den fördelas mellan användare Tillämpa på Sveriges vägnät

28 Rättvise-viktat betydelsemått Stora restidsökningar för få användare kan vara värre än lindriga restidsökningar för många, även om den totala ökningen är densamma Vi mäter snedfördelningen med variationskoefficienten (standardavvikelse/medelvärde) bland resenärerna

29 Resultat Starkt inverst samband mellan total restidsökning och snedfördelning

30 Ett sammanvägt betydelsemått Multiplikativ sammanvägning av total ökning och snedfördelning Parameter mellan 0 och 1 styr hur stor vikt rättviseaspekter ska ha för betydelsemåttet

31 Varje länks betydelsefullhet (48 timmars avbrott) Ren restidsökning (parameter = 0) Rättviseviktad betydelsefullhet (parameter = 0.5)