Life Cycle Cost Analysis of Infrastructure Networks
The case of the German federal trunk roads
Abstract
Die Pällmann Kommission der Bundesregierung sprach sich im Jahre 2000 für eine Wende in der Finanzierung der Bundesfernstraßen aus. Anstelle einer steuerfinanzierten sollte in Zukunft eine nutzerfinanzierte Infrastruktur rücken. Seit Januar 2005 wird auf deutschen Autobahnen eine Maut für schwere Lkw erhoben.
Im vorliegenden Werk wird der Refinanzierungsbedarf einer halb-öffentlichen Betreibergesellschaft für das deutsche Fernstraßennetz berechnet. Die grundsätzliche Wegekostenrechnungsmethodik basiert auf einem adaptierten Life-Cycle-Cost-Ansatz. Disaggregiert nach Bauelementen werden die Kosten für jedes einzelne Element separat berechnet (Kostenermittlung). Dabei wurden die Bauelemente Strecke, Tunnel, Brücken, Knoten, Ausstattung, Meistereien und Rastanlagen berücksichtigt. Die ermittelten Wegekosten werden entsprechend Effizienz- und Fairnesskriterien den verschiedenen Nutzerkategorien zugeschrieben (Kostenallokation). Eine Unterscheidung findet zwischen proportional zu verteilenden, system-spezifischen, kapazitätsabhängigen und gewichtsabhängigen Kosten statt. Abschließend wird die durchschnittliche Maut für schwere Lkw basierend auf Achs- und Emissionsklassen differenziert (Mautdifferenzierung).
Zusammenfassung
Die Pällmann Kommission der Bundesregierung sprach sich im Jahre 2000 für eine Wende in der Finanzierung der Bundesfernstraßen aus. Anstelle einer steuerfinanzierten sollte in Zukunft eine nutzerfinanzierte Infrastruktur rücken. Seit Januar 2005 wird auf deutschen Autobahnen eine Maut für schwere Lkw erhoben.
Im vorliegenden Werk wird der Refinanzierungsbedarf einer halb-öffentlichen Betreibergesellschaft für das deutsche Fernstraßennetz berechnet. Die grundsätzliche Wegekostenrechnungsmethodik basiert auf einem adaptierten Life-Cycle-Cost-Ansatz. Disaggregiert nach Bauelementen werden die Kosten für jedes einzelne Element separat berechnet (Kostenermittlung). Dabei wurden die Bauelemente Strecke, Tunnel, Brücken, Knoten, Ausstattung, Meistereien und Rastanlagen berücksichtigt. Die ermittelten Wegekosten werden entsprechend Effizienz- und Fairnesskriterien den verschiedenen Nutzerkategorien zugeschrieben (Kostenallokation). Eine Unterscheidung findet zwischen proportional zu verteilenden, system-spezifischen, kapazitätsabhängigen und gewichtsabhängigen Kosten statt. Abschließend wird die durchschnittliche Maut für schwere Lkw basierend auf Achs- und Emissionsklassen differenziert (Mautdifferenzierung).
- 2–4 Titelei/Inhaltsverzeichnis 2–4
- 5–16 Foreword of the Editor 5–16
- 17–19 Executive Summary 17–19
- 20–21 1. Introduction 20–21
- 22–27 2 Specifications, premises and the general concept of infrastructure cost calculation and charging for HGV 22–27
- 22–23 2.1 Specifications 22–23
- 22–22 2.1.1 Purpose of the infrastructure cost calculation and charging for HGV 22–22
- 2.1.2 Specifications of the Directive
- 23–26 2.2 Premises 23–26
- 23–24 2.2.1 Theoretical business model 23–24
- 24–25 2.2.2 Total cost and rules for evaluation 24–25
- 25–26 2.2.3 Basic principles of allocation 25–26
- 26–27 2.3 General concept for infrastructure cost calculation and allocation 26–27
- 28–57 3 Estimating mileage 28–57
- 28–30 3.1 Goals and basic principles 28–30
- 30–48 3.2 Reconstruction of data on the past and analysis of the toll statistics 30–48
- 30–36 3.2.1 Reconstruction of distance travelled on motorways up to 2005 30–36
- 36–48 3.2.2 Analysis of the statistical data on the HGV toll and its effects 36–48
- 48–55 3.3 Projections of the development of mileage by vehicle category 48–55
- 55–57 3.4 Projections of mileage for freight vehicles by weight category 55–57
- 58–94 4 Calculation of infrastructure cost 58–94
- 58–69 4.1 Methodology of cost calculation 58–69
- 58–60 4.1.1 Gross stock of fixed assets 58–60
- 60–61 4.1.2 Net stock of fixed assets 60–61
- 61–63 4.1.3 Depreciation 61–63
- 63–68 4.1.4 Predicting the depreciation and development of the net stock of fixed assets 63–68
- 4.1.4.1 Stochastic depreciation with cyclical reinvestment (master functions)
- 4.1.4.2 The “50%” hypothesis”
- 4.1.4.3 Deterministic depreciation without cyclical reinvestment
- 68–69 4.1.5 Operational expenses 68–69
- 69–84 4.2 Application to the German federal trunk road network 69–84
- 69–82 4.2.1 Gross asset value 69–82
- 4.2.1.1 Linear elements
- 4.2.1.1.1 Land acquisition
- 4.2.1.1.2 Earthworks
- 4.2.1.1.3 Equipments
- 4.2.1.1.4 Superstructure
- 4.2.1.2 Point-based objects
- 4.2.1.2.1 Bridges
- 4.2.1.2.2 Tunnels
- 4.2.1.2.3 Service areas and lay-bys
- 4.2.1.2.4 Maintenance depots
- 4.2.1.2.5 Nodes
- 82–84 4.2.2 Net asset value 82–84
- 4.2.2.1 Land acquisition
- 4.2.2.2 Earthworks
- 4.2.2.3 Equipments
- 4.2.2.4 Road surface
- 4.2.2.5 Bridges
- 4.2.2.6 Tunnels
- 4.2.2.7 Service areas and lay-bys
- 4.2.2.8 Maintenance depots
- 4.2.2.9 Nodes
- 84–88 4.3 Predicting the infrastructure costs 84–88
- 88–94 4.4 Results of the calculation of the total cost 88–94
- 95–112 5 Cost allocation 95–112
- 95–100 5.1 Cost allocation principles 95–100
- 95–96 5.1.1 Weight-dependent cost of use 95–96
- 96–99 5.1.2 Weight-dependent cost of causation 96–99
- 99–100 5.1.3 Capacity-related and proportional costs of causation/ overhead 99–100
- 100–103 5.2 Distribution of the infrastructure cost according to the allocation principles 100–103
- 103–104 5.3 Cost allocation by constructive elements 103–104
- 104–112 5.4 Results of the cost allocation 104–112
- 113–126 6 Basic principles and recommendations for differentiating the toll 113–126
- 113–115 6.1 Basis for the differentiation 113–115
- 115–119 6.2 Estimating the development of mileage by emission class 115–119
- 119–122 6.3 Estimation of the development of the market penetration of particle filters for vehicles with diesel engines 119–122
- 122–126 6.4 Determining the spread of the toll rates 122–126
- 122–124 6.4.1 Spread according to the current Toll Level Regulations (MautHV) 122–124
- 124–126 6.4.2 Determining the spread of toll rates when taking into account particulate matter reduction classes 124–126
- 127–131 Annex: Sensitivity Analysis 127–131
- 132–134 Bibliography 132–134
