Bruk av fremsynsmetodikk for jernbaneprosjekter med ulike tekniske utfordringer

Abstract

Å fatte riktige beslutninger for langsiktige investeringer i jernbaneprosjekter kan være en krevende prosess. I dag er disse avgjørelsene hovedsakelig basert på kost-nytte analyser som tar lite hensyn til teknologiske eller politiske forandringer over tid. Fremsynsmetodikk som analysemetode er derimot et relativt lite kjent konsept i de fleste beslutningsprosesser, men disse metodene tillater beslutningstagerne å ta fremtidige betingelser i betraktning. Målet til denne oppgaven er å studere hvorvidt bruk av fremsynsmetodikk kan forbedre beslutningsprosessen i praksis gjennom å velge en metode og implementere denne for et virkelig case.

Det finnes flere relevante fremsynsmetoder. For denne oppgaven er to metoder diskutert og vurdert. En litteraturanalyse av Teknologikart (TK) og Morfologisk analyse (MA) er gjennomført. Begge metoder som er noe mer egnet enn andre fremsynsmetoder når komplekse problemer av teknologisk art skal analyseres. Mens TK er et verktøy for å nå et ønsket fremtidscenario fastsatt av en organisasjon, bedrift eller lignende, er MA noe mer søkende. Resultatene fra en MA viser ikke nødvendigvis ett konkret scenario, men kan imidlertid avdekke et mulighetsområde. Valget falt dermed på å benytte MA for denne oppgaven ettersom MA er mer egnet til å svare på åpne spørsmål, mens TK er bedre når løsningen er kjent.

To caser ble vurdert som kandidat for evalueringen av MA. Begge er jernbaneprosjekter som krever langsiktige investeringer og bygges med lang levetid. Prosjektet Nytt logistikknutepunkt for Trondheimsregionen vurderer løsninger for å bygge en ny godsterminal i Trondheimsområdet, mens Modernisering av Trønderbanen ser på løsninger for å skape et effektivt, pålitelig og fleksibelt jernbanenettverk for innbyggerne i Trøndelag. Det er mindre sannsynlig at det førstnevnte prosjektet faktisk blir gjennomført og forkastes dermed for denne oppgaven.

Første steget i gjennomføring av en MA er å foreslå en problemstilling for oppgaven som skal analyseres. For denne oppgaven ble «Hvordan kan vi redusere reisetiden mellom Stjørdal og Steinkjer med 30 minutter?» valgt som problemstilling. Videre ble syv opprinnelige opprinnelige parametere, eller egenskaper som beskriver problemet, definert av fasilitator. Parameterne ble presentert for syv eksperter i én-til-én intervjuer og i gruppe. Ekspertene foreslo tilstander disse parameterne kunne inneha, og definerte egne parametere når de opprinnelige parameterne ikke fult ut beskrev problemet. Arbeidet resulterer i et såkalt problemfelt, en matrise som viser både parameterne og deres tilsvarende tilstander, som ble oversendt til SweMorph. SweMorph, et firma som spesialiserer seg på MA, stilte programvare til disposisjon og programmerte inn det morfologiske området som ble skapt av ekspertene. Etter dette gjennomførtes en krysskonsistenskontroll. Her ble hver tilstand evaluert mot hverandre én-til-én for å kontrollere om de kan eksistere i samme konfigurasjon eller ikke.

Denne analysen avslører at å bygge tunnel gjennom Forbordsfjellet, som foreslått i den opprinnelige KVUen fra 2011 antagelig ikke er gjennomførbart som følge av økonomiske overslag. Kun dersom kostnadene antatt i KVUen hadde blitt doblet ville denne tunnellen være mulig å bygge. Videre viser analysen at å elektrifisere banen på linjen mellom Stjørdal og Steinkjer ikke er en optimal løsning som følge av det rullende materiellet som trafikkerer linjen. Elektrifisering reduserer heller ikke reisetiden i like stor grad som det ble anslått i KVUen. Analysen inneholder mer informasjon som ikke er direkte knyttet til problemstillingen, men som likevel er av interesse for beslutningstagerne i dette prosjektet.

Gitt at disse resultatene er pålitelige innebærer dette at for å redusere reisetiden mellom Stjørdal og Steinkjer er det mest sannsynlig å vurdere løsninger med færre jernbanestasjoner og øke kurveradiusen på linjen, eller gjøre linjeinnkortinger der det er mulig.

Dette forsøket viser også at fremsynsmetodikk kan avdekke hvilke muligheter som finnes for et gitt problem, og hvilke som ikke er relevant å utrede videre. Samtidig tar det kortere tid å gjennomføre og krever mindre ressurser enn utredninger. Det bør likevel nevnes at konseptene som skapes som følge av en MA fortsatt må utredes for å avdekke virkelige kostnader og samfunnsnytte.

Making the right decision for long-term investments in railroads projects can be a challenging task. Nowadays, these decisions are primarily based on cost-benefit analysis that gives little consideration to technological or political changes over time. On the contrary, foresight methodologies are still foreign concepts in most decision processes, but they allow decision makers to take into consideration the variability of future conditions. The aim of this study was to investigate whether using foresight methodology can improve decision making in practice by choosing a method and implementing it on a real case.

There are several relevant foresight methods. In this thesis two methods are discussed and considered. A review of the litterature on Technology Roadmaps (TR) and General Morphological Analysis (GMA) was conducted. Both methods are slightly better suited than other foresight methods when considering problems with complex technical aspects. Furthermore they have seen little prior use in Norway. While a TR is a great tool for creating a plan for reaching a concrete future scenario decided by the decision maker, the GMA is more exploratory. The results from a GMA does not necessarily show one concrete future scenario, but rather it can reveal an area of possibilities. The choice fell on using GMA for this thesis because GMA is better suited to answer open ended questions, while TR is better when the wanted solution is already defined.

Two cases were takin into consideration as candidate for the evalutation of GMA. Both cases are railroad projects which require long therm investments and are built to last for a considerable amount of time. The project Nytt logistikknutepunkt for Trondheimsregionen is considering solutions for construction of a new freight terminal in the region surrounding Trondheim, while Modernisering av Trønderbanen is investigating solutions in order to create a more effective, reliable and flexible railway network for the inhabitants in Trøndelag. The former project is however less likely to come to fruition, and is thereby discarded for this thesis.

The first step in implementing a GMA is proposing a research question for the task at hand. For this task ”How could the travel time between Stjørdal and Steinkjer be reduced by 30 minutes?” was proposed. Second, seven initial parameters, or aspects describing the problem were proposed by the facilitator. Third, the parameters were presented to a group of seven experts in interviews both one to one and in a group. The experts proceeded to propose conditions these parameters could take, and further parameters were added by the experts when the initial parameters did not fully describe the problem. The resulting morphological field, a matrix showing the parameters and their corresponding conditions, was then sent to SweMorph. SweMorph, a company specializing in GMA, supplied the software and programmed it with the morphological field created by the experts. After this a cross-consistency analysis was conducted. Here each condition is evaluated against each other one to one to check whether they can in fact exist in the same configuration or not.

The analysis reveals that building a tunnel through Forbordsfjellet as proposed in the initial concept investigation from 2011 is not likely a feasible option because of the assumed costs. Only if the costs assumed in the initial investigations are doubled would a tunnel be possible. Furthermore it would only reduce the travel time by approximately ten minutes. The analysis further reveals that electrification on the line between Stjørdal and Steinkjer is not an optimal solution given the rolling stock that is trafficking the line. Furthermore, electrification does not reduce travel time as much as was assumed in the initial investigation. The analysis contains more information that are not directly linked to the research question, but are never the less interesting findings for the decision makers for this project.

Given that the results are reliable this means that in order to reduce the travel time between Stjørdal and Steinkjer it is most likely necessary to reduce the number of train stops and increase the curve radius of the track, or shorten the line where possible.

This study also shows that foresight methodology may reveal what possibilities exist for a given problem, and which solutions are not relevant for further concept investigations. At the same time it takes comparatively little time to implement and demands less resources compared to full concept investigations. It should be noted however that the concepts that are created after a GMA should still be investigated further in order to discover actual costs and benefits.