Dr. Gáspár László kutató professzor, KTI egyetemi tanár, SZE BME Útépítési, fenntartási és üzemeltetési szakmérnöki ágazat „Számítástechnika” tantárgy HDM-4 modell Dr. Gáspár László kutató professzor, KTI egyetemi tanár, SZE

Tartalom Előzmények A HDM-4 az útgazdálkodásban A modell felépítése A HDM-4 alkalmazási területei Stratégiai elemzés Programkészítés Létesítményelemzés Hazai adaptáció Jövőbeni feladatok

1. Előzmények I. 1968. Világbank + TRRL+LCPC: első közúti projekt értékelés 1971-72. Massachusetts Institute of Technology, új modell irodalomkutatás alapján: Highway Cost Model (HCM): beavatkozási költségek és járműüzemeltetési költségek 1977. Road Transport Investment Model (Kenya; Világbank + TRRL) 1979. Highway Design and Maintenance Standards Model (MIT)

1. Előzmények II. 1982. Karib-szigeti vizsgálat (TRRL; geometria-üzemköltség) 1982. Indiai vizsgálat (CRRI; keskeny burkolat, nem gépesített jár-művek) 1982. Brazil vizsgálat (UNOP, Geipot; modell összefüggéseinek érvé-nyességét kibővítette) 1982. TRIM2 modell (TRL); 1985 (PC változat) 1987. HDM-III (Világbank); 1989 (PC változat) 1987. HDM-Q (forgalmi torlódás is) 1994. HDM-Manager (menüvezérelt változat)

1. Előzmények III. Több mint 100 országban hasz-nálták nagyobb fenntartási költségvetés igazolására. Korlátozottsága: burkolattípusok és alkalmazási feltételek terén; számítástechnikában. 1995-re alacsonyabb üzemelte-tési költségek. Fejlett országok igényelték: torlódás hatását; hideg éghajlat hatását; több pályaszerkezet-típust; forgalombiztonság és környezeti hatások értékelését.

1. Előzmények IV. 1994-2000. PIARC (International Study of Highway Development and Management, ISOHDM) 2000. HDM-4 1. verzió Számos visszajelzés mindkettő-re 2001. HDM-4 1.2 verzió; három szint - Magasabb szintű vezetők (kevés input, aggregált ada- tok, stratégiákhoz) - Általános (gyakorlati) fellhasz-náló (használói interface, részletesebb adatok) - Rendszer szint (adatok és műszaki modellek helyi viszo-nyokra adaptálása) 2002. HDM-4 2.verzió előzetes válto-zata 2005. HDM-4 2. verzió

2. A HDM-4 az útgazdálkodásban I. A gazdálkodási folyamat mindegyik elemében: általános tervezés programkészítés részletes tervezés üzemeltetés

2. A HDM-4 az útgazdálkodásban II. Általános tervezés Alapadatok: forgalom, úthossz kategóriánként, burkolattípus és -állapot Az úthálózat elemzése, közép- és hosszú táv Fejlesztési és állagmegőrzési költségek becslése, költségvetési szintenként Állapot-előrebecslés, költségvetés függvényében Politikai és szakmai döntéshozók hasznosítják

2. A HDM-4 az útgazdálko-dásban III. Programkészítés Több éves fejlesztési, beavat-kozási és költségtervek („taktikai” tervezés) Költség/haszon-elemzés „Link”-ek szerinti vizsgálat Beavatkozások sorolása (éves vagy gördülő több éves terv) Szakmai menedzserek haszno- sítják

2. A HDM-4 az útgazdálkodásban IV. Részletes tervezés Rövid távú, részletes tervezés, előkészítés megvalósításhoz (mé-ret- és mennyiség-számítás, részletes költségbecslés, szerződé-sek, részletes költség/haszon elemzés) Szomszédos szakaszokkal össze-vont, költséghatékonyabb projektek Jellegzetes: erősítés, korszerűsítés Rendszerint költségvetés jóváhagyá- sa után

2. A HDM-4 az útgazdálkodásban V. Üzemeltetés Napi tevékenység, munkaterv, tevékenységek nyilvántartása, ellenőrzése Szakaszonkénti, részletes információk Munkahelyi szakemberek, köz- ponti adminisztráció

2. A HDM-4 az útgazdálkodásban VI. Beavatkozási költségvetés ne az előbbi évi szint alapján Objektív igény-alapú közelítés (a hálózat pontos ismerete!) Az említett 4 elem alkalmas ehhez a közelítéshez  gaz-dálkodási ciklus a döntéshoza-talhoz, egy éves hosszúságú

2. A HDM-4 az útgazdálko-dásban VII. Stratégiák Útgazdálkodási információk: Leltár Állapot Források Beavatkozások Termelékenység Egységköltségek Gazdasági para- méterek Teljesítmény nyomon- követés Osztályozás és szabályozás Megvalósítás Igény- felmérés Pénzügyi források

2. A HDM-4 az útgazdálkodásban VIII. Gazdálko-dási funkció Leírás HDM-4 alkalmazás Általános tervezés Stratégiai elemzés, hálózati tervezés, PMS Stratégiai elemzés Program-készítés Programelemzés, PMS költségvetés-készítési rendszer Program-elemzés Részletes tervezés Létesítmény-elemzés, PMS, BMS, pályaszerkezet(erő-sítési) rendszer Létesít-mény-elemzés Üzemelte-tés Létesítménygazdálkodás, fenntartás-gazdálkodás, beren-dezés-gazdálkodási, pénzügyi gazdálkodási rendszer 

3. A modell felépítése I. 15-40 éves élettartam elemzése: leromlás, beavatkozás hatása, úthasználói hatások, társadalmi-gazdasági-környezeti hatások Útleromlás kiváltói: forgalmi terhelés, környezeti hatások, nem megfelelő vízelvezetési rendszer Fontos a fenntartás szinvonala.

3. A modell felépítése II. Rossz Fenntartási beavatkozási határ Egyenetlenség Pályaszerkezetviselkedési görbe Felújí-tás Jó Idő vagy forgalom

3. A modell felépítése III. Előrebecsült burkolatteljesítmény a pontosságát befolyásolja: adaptáció mértéke a helyi viszonyokra Úthasználói költségek: járműüzemeltetési költségek, utazási (szállítási) költségek, balesetek társadalmi költségei. Társadalmi és környezeti hatások (nehéz számszerűsíthetőség): emisszió, enerigafogyasztás, (gördülő)zaj, életminőség.

3. A modell felépítése IV. Nem motoros járművek is nehéz tehergép-kocsi Használói költség (USD/járműkm) autóbusz kis autóbusz személy-gépkocsi riksa Jó Jó Útállapot (IRI)

3. A modell felépítése V. Beruházás gazdasági haszna: élettartam alatti összes költség ↔ alaphelyzet költsége Alaphelyzet: beavatkozás nélkül vagy csak rutinfenntartással HDM: beavatkozási variánsok diszkontált költség-összehason-lítása, évenként választott vizsgálati időszakra Alapadatok: beavatkozási program, tervezési előírások, fenntartási technikák, egységköltségek, forgalmi és környezeti adatok

4. A HDM-4 alkalmazási területei A modell alkalmazási terü- letei: stratégiai elemzés programkészítés létesítményelemzés

5. Stratégiai elemzés I. Hálózat közép-hosszú távú ráfordí-tásainak stratégiai tervezése (egyetlen kezelő!) Egész hálózat(i vagyon) követelmé-nyeinek komplex figyelembevétele, úthálózati mátrix hasznosítása: há-lózatrészek ↔ használói költségek. (Elvileg útszakaszonként is lehet) Hálózat részekre osztása: forgalomnagyság; burkolattípus, állapot, éghajlati zónák, (esetleg) útosztályok Jellemző útszakaszok egy-egy linkhez. Durva osztályozás  közelítő eredmények.

5. Stratégiai elemzés II. Elemzés eredménye: hálózat közép- hosszú távú (5-40 éves) fejlesztési-állapotmegőrzé- si költségterve különböző forrásszintek mellett: forrásigény, jövőbeni előírt álla-potszint eléréséhez jövőbeni burkolatteljesítmény forrásszintek esetében optimális éves forráselosztás, forráscsoportok szerint stratégia vizsgálatok változásokra (tengelysúlyhatár, beavatkozási határ, tervezési előírás stb.)

5. Stratégiai elemzés III.

5. Stratégiai elemzés IV.

5. Stratégiai elemzés V.

5. Stratégiai elemzés VI.

5. Stratégiai elemzés VII. A hálózat értékének a változása az idő és a beruházási stratégia függvé-nyében  információ a hatékony gazdálkodásra, üzemeltetésre, állag-megőrzésre és fejlesztésre. Használható stratégia, program vagy létesítményi elemzéshez. Értékbecslés: értékcsökkenés válla-latok számvitelében, új vásárlások pozitív tételként  optimalizált érték-csökkenés módszere

5. Stratégiai elemzés VIII. Optimalizált újraelőállítási költség (leg-hatékonyabban nyújtja ugyanezt a szol-gáltatást) Optimalizált értékcsökkent újraelőállítási költség (kopás és elhasználódás, maradó élettartam). Értékcsökkenés: lineáris, állapottól, korábbi teljesítménytől függő (egységten-gely vagy kavicsveszteség). Elemek: - földmű víztelenítés ( - ) - pályaszerkezeti rétegek (állapot- vagy teljesítményfüggő) - járda, kerékpárút (lineáris) - hidak (lineáris) - forgalomtechnikai elemek (lineáris)

5. Stratégiai elemzés IX. Példa: 4267 km burkolt és 3145 km kavicsút 22,3 % jó; 36,2 % közepes, 41,5 % rossz állapotú

5. Stratégiai elemzés X. Beavatkozási határok (burkolt út): szélesítés: forgalom/kapacitás >0,8, Erősítés(:) rossz állapot, felületi bevonás, ha felületi romlás > 30 % reagáló fenntartás: kátyú azon-nal, többi 1 hónapon belül rutinfenntartás: padka, árok, burkolatjel, többi forgalomtec-hnikai elem

5. Stratégiai elemzés XI. Beavatkozási határok (burko- latlan út): burkolattal ellátás, 250 jármű/ nap felett, Újrakavicsolás: maradó ka-vicsréteg vastagsága 50 mm alatti, évi kétszer újrakavicsolás 100 jármű/nap felett, alatta egy-szeri, rutinfenntartás: padka, árok, forgalomtechnikai elemek

5. Stratégiai elemzés XII. Cél: Forrásigény, fenntartási és felújítási határok figyelembevételével, forrásszint hatása a hosszú távú teljesítményre. Lépések: úthálózati adatok mátrixa, jelen és jövő forgalma, beavatkozási határok hálózatra „terhelése”, egységárral, teljes forrásigény meghatározása, forráskorlátok következményeinek elemzése, jelentések és grafikonok.

5. Stratégiai elemzés XIII. Forrásigény: 56,2 mill. USD/év a burkolt és 21,2 mill. USD/év a burkolatlan hálózatra Ha 50 % áll rendelkezésre (min. periodikus fenntartás): 54 % veszteség a használói előnyök-ben (100 % előny = ideális forrásigény és a csak rutinfenn-tartás különbsége)

5. Stratégiai elemzés XIV.

5. Stratégiai elemzés XV.

5. Stratégiai elemzés XVI.

5. Stratégiai elemzés XVII.

6. Program(készítési) elemzés I. Alapvető cél: projektek 1 vagy több éves sorolása, forráskorlátok mellett. Hosszú szakaszlista választási kritériuma: fenntartási, felújítási hatások (alapulhat a stratégiai elemzés outputján) HDM-4 programkészítési elemzés: élettar-tamköltség összehasonlítása beavatkozás-sal és anélkül. Ebből: programbavétel gazdasági előnye Programkészítés: konkrét szakaszokkal foglalkozik, nem linkekkel. Közös bennük: beavatkozási alternatívát keres, amely optimalizál egy célfüggvényt valamilyen forráskorlát (szcenárió) mellett.

6. Program(készítési) elemzés II. Költség-szcenárió elemzés. Nem mindig változatlan évenként a rendelkezésre álló forrás (többi szektor igénye, ország makrogaz-dasági teljesítménye stb.) Ez a szint a funkcionális határokra és a beavatko-zást igénylő hálózatra is hat. Összehasonlítás szcenáriók között, megfelelő jelentések outputként. A forrásnagyságban a rutinfenntartás költségei nincsenek benne.

6. Program(készítési) elemzés III. Több éves gördülő munkaprogram (forráskor-látok mellett) Sorolásnál a nettó jelenérték/költség arányt választották (Jobb mint: NPV; gazdasági megtérülés-ERR; jövőbeni IRI-érték).

6. Program(készítési) elemzés IV.

6. Program(készítési) elemzés V. Állapotadatok alapján hosszú lista a szóba jövő projektekre Három éves fenntartási programhoz sorolás Mindegyik főútszakasz, sorrend gazda-sági haszon alapján Korszerűsítési határok: Kavicsút burkolása 150 jármű/nap forgalom felett, Szélesítés, ha a forgalom csúcsértéke a kapacitás 85 %-át meghaladja Felújítási határok: építés 9,5 m/km IRI felett, erősítés 5,0 m/km IRI felett, felületi bevonás, előkészítés után, ha 30 % feletti a pályahiba.

6. Program(készítési) elemzés VI. Rutin fenntartási határok: kátyúzás, repedéskiöntés, burkolatszél-javítás igény szerint, víztelenítési rendszer, padka fenntartása, növénygondozás stb. évi meghatározott összeg, km-enként. Célkitűzés: szakaszok 3 éves fenntartási-korszerűsítési szű-kített listája, forráskorlát mellett

6. Program(készítési) elemzés VII. A projektsorolás lépései: szóban forgó szakaszok jegy-zéke (pl. PMS-ből), forgalmi adatok, fejlődési vi-szonyszámokkal, beavatkozási határok és egy-ségárak, HDM-4 programkészítési elem-ző futtatása  projektek listája, korlát nélküli munkaprogram a hosszú lista pénzigényét adja, forrásoptimalizálás soroláshoz és szűkített lista készítéshez, jelentés készítése.

6. Program(készítési) elemzés VIII. Példa a korlát nélküli esetre Szakasz helye, hossza, ÁNF, év, beavatkozás típusa, NPV/C, pénzügyi költség, kumulativ költség Ha adott a forrásnagyság, szűkített lista NPV/C alapján

7. Létesítményelemzés I. Különböző projekttípusok gazda-ságossági vizsgálata Fenntartás-felújítás, erősítés, felületi bevonás, átépítés Korszerűsítés (kiépítés, beton-burkolat, teljes aszfalt pályaszer-kezet) Lépcsős (szakaszos) építés, Új építés (elkerülő út, forgalom-terelés), Szélesítés (kétpályásra, újabb sáv, burkolatszélesítés), Nem-motoros járművekhez (kerékpársáv, pályafelosztás)

7. Létesítményelemzés II. Célkitűzés: műszakilag és gaz-daságilag legjobb megoldás útszakaszokhoz: útszakasz-jellemzők, forgalom (jelen és jövő), fenntartási és korszerűsítési igények, egységárak, Project Analysis futtatása  gazdaságossági hasznok jelentés készítése.

7. Létesítményelemzés III. Néhány összefoglaló jelentés-típus: leromlás és beavatkozások (éves állapot, éves beavatkozá-sok mennyisége, azok részletei, beavatkozások ütemezése), úthasználói hatások (használói – üzemeltetési, idő- és balesetkölt-ségek, forgalmi folyam, utazási sebesség, forgalom/kapacitás aránya), környezeti hatások (károsanyag-kibocsátás, energiafogyasztás), gazdaságossági elemzés (éves költségfelhasználás, diszkontált készpénzforgalom, NPV, EIRR, BCR).

7. Létesítményelemzés IV. 1. példa: kavicsút kiépítése, Gazdaságossági vizsgálat, megvalósíthatóság felmérése Megvalósítás ↔ meg-nem- valósítás Megvalósítás: kavicsút fenn-tartása, aszfaltburkolattal el-látása, aszfaltburkolat fenn-tartása Meg-nem-valósítás: a kavicsút fenntartása Eredmények: diszkontált NPV: 16,77 mill. USD; IRR=14,2%.

7. Létesítményelemzés V. 2. példa Burkolt út szélesítése 7 m széles út, ÁNF=15000 jármű/nap + 400 (lovaskocsi-kerékpár), Rutinfenntartás rendben 3+1 lehetőség: +1m, +3m, +2 forgal-mi sáv; Do-minimum 20 éves vizsgá-lati időszak Do-minimum: rutin + 50 mm erősítés IRI=6 fölött vagy 15%-nyi szerkezeti repedés fölött 1 m szélesítés: 1 m +Do-minimum (3. év) 3 m szélesítés: 3 m +Do-minimum (3. év) 2 sáv: 2 forgalmi sáv + Do-minimum (4.év).

7. Létesítményelemzés VI. VCR (forgalom-kapacitás arány) évenként, projektenként Járműsebességre gyakorolt hatás Szélesítés NPV (millió USD) 1 m -3,31 3 m +6,69 2 sáv +12,18

7. Létesítményelemzés VII. 3. példa Elkerülő út építése Várost elkerülő út forgalomterelő hatásának felmérése, gazdasági hatással (A, B, C, D szakasz kiváltására E szakasz) Négy változat: alaphelyzet, elke-rülő út (2 sáv, 2 év alatt szem-csés alapon aszfaltréteg); elkerülő út (széles 2 sáv, 3 év alatt szemcsés alapon aszfaltré-teg); elkerülő út (4 sáv, 4 év alatt szemcsés alapon aszfaltréteg)

7. Létesítményelemzés VIII. Forgalomátrendeződés Szakasz Régi ÁNF Új ÁNF A 10 000 B 4 000 C 6 000 1 000 D 8 000 3 000 E - 5 000

7. Létesítményelemzés IX. HDM-4 gazdaságossági elemzés összegezve. Mindhárom változat gazdaságos, leginkább a normál szélességű 2 forgalmi sáv. Új szakasz keresztmet-szete NPV (USD) EIRR (%) 2 forgalmi sáv 66 360 000 66,71 Széles 2 forgalmi sáv 60 355 000 52,25 4 forgalmi sáv 49 820 000 35,69

8. Hazai adaptáció Objekt Kft. tevékenysége KTI: hálózatviselkedési modellek hasznosítása NÚP készítésekor történő hasznosítás Kihasználatlan lehetőségek

9. Jövőbeni feladatok Adaptáció folytatása Felhasználási területek azonosí-tása Adatgyűjtés  adatbank kiala-kítása Külföldi tapasztalatcsere

Lehetséges vizsgakérdések A HDM-4 modell felépítés A HDM-4 modell stratégiai elemzési eleme A HDM-4 modell program-készítési eleme A HDM-4 modell létesítmény-elemzési eleme