Självförstärkande processer i transportsystemet

Självförstärkande processer i transportsystemet RAPPORT 5716 JUNI 2007

Självförstärkande processer i transportsystemet Karl Henrik Dreborg Daniel K. Jonsson KTH, Avd. för Miljöstrategisk analys, fms NATURVÅRDSVERKET

Beställningar Ordertel: 08-505 933 40 Orderfax: 08-505 933 99 E-post: natur@cm.se Postadress: CM-Gruppen, Box 110 93, 161 11 Bromma Internet: www.naturvardsverket.se/bokhandeln Naturvårdsverket Tel 08-698 10 00, fax 08-20 29 25 E-post: natur@naturvardsverket.se Postadress: Naturvårdsverket, SE-106 48 Stockholm Internet: www.naturvardsverket.se ISBN 91-620-5716-2.pdf ISSN 0282-7298 Naturvårdsverket 2007 Elektronisk publikation Omslag: illustration: TypoForm AB

Förord Transportsystemet kan ses som ett återkopplat dynamiskt system. Flera drivkrafter för ökade eller minskade transportvolymer påverkar varandra i återkopplade loopar. Ett system med återkopplingar har förutsättningar att förändras mycket snabbt. För transportsektorn betyder det att processer som påverkar sig själva i spiraler snabbare kan leda till ökad eller minskad trafik. Att identifiera dessa återkopplingsmekanismer och förstå hur de fungerar kan öppna för nya sätt att påverka trafikutvecklingen. Styrmedel kan sättas in för att bromsa och avleda spiraler med negativa effekter eller kanske ännu hellre uppmuntra spiraler med positiva effekter för miljön och framkomligheten. Mot den bakgrunden har Sven Hunhammar, Enheten för energi och transporter på Naturvårdsverket lagt ett uppdrag på Avdelningen för miljöstrategisk analys på KTH, med syftet att exemplifiera och analysera självförstärkande mekanismer i transportsystemet och att ge förslag på hur utvecklingen i sådana fall kan påverkas. Studien, som har förstudiekaraktär, har genomförts av Karl Henrik Dreborg och Daniel Jonsson. Författarna ansvarar själva för rapportens innehåll. Stockholm i Juni 2007 Naturvårdsverket 3

4

Innehåll FÖRORD 3 SAMMANFATTNING 7 ABSTRACT 9 1 INLEDNING 11 2 SYSTEMTEORETISKA BEGREPP OCH SYSTEMDYNAMIKEN VID SJÄLVFÖRSTÄRKANDE PROCESSER 14 3 TIO EXEMPEL PÅ SJÄLVFÖRSTÄRKANDE PROCESSER I TRANSPORTSYSTEMET 19 3.1 Ökad privatbilism och trängsel i storstäderna 19 3.2 Ökad bilism och ökad utglesning 19 3.3 Skjutsa-till-skolan-spiralen 19 3.4 Tyngre bilar och säkerhetstänkande 20 3.5 Knutpunkternas urbanisering 20 3.6 Bilpoolernas utveckling 21 3.7 Utbredning av alternativa drivmedel 21 3.8 Hälsa och transportsätt 22 3.9 Tyngre lastbilar och bättre vägar 22 3.10 Regionförstoring 22 4 FÖRDJUPNING AV TVÅ FALL 24 4.1 Ökande privatbilism, trängsel och utglesning i storstäder 24 4.2 Utbredningen av alternativa drivmedel 27 5 DISKUSSION OM SYSTEMEGENSKAPER OCH POLICY 34 6 REFERENSER 38 BILAGA: ÖVERSIKT 42 5

6

Sammanfattning I samhällsdebatten och en del forskningsrapporter hävdas att det finns självförstärkande processer i transportsystemet med negativa konsekvenser för bl a miljön. Ett exempel som lyfts fram är privatbilismens utbredning i storstadsområdena, som växelverkat med glesare boendemönster och ett alltmer utbyggt vägnät i en uppåtgående spiral, i många fall med svåra trängselproblem och sämre luft som följd. I denna pilotstudie, som genomförts på uppdrag av Naturvårdsverket, används en systemteoretisk begreppsapparat för att analysera 10 exempel på självförstärkande processer i transportsystemet, varav två mer på djupet. De djupare analyserna avser 1) bilismens tillväxt i konkurrens med busstrafiken och 2) introduktionen och tillväxten av nya drivmedel. Preliminära slutsatser av generell karaktär är: Oförmågan hos ett sociotekniskt system att hantera växande negativa konsekvenser kan analyseras i termer av externa effekter eller sociala dilemman. Externa effekter innebär att aktörer utanför systemet påverkas, som när biltrafiken på en gata stör nattsömnen för de boende i området. I ett socialt dilemma har de inblandade svårt att välja det som är bäst för kollektivet, därför att man inte litar på att de andra kommer att göra det. Problemen kan i båda fallen kräva politiska beslut. Några centrala aspekter på problemet att vända eller bromsa en ond spiral, d.v.s. en självförstärkande process med negativa effekter, är om det finns höga trösklar mot en annan utvecklingsriktning, om timingen är mycket viktig (möjlighetsfönster), om systemet är symmetriskt i den meningen att det finns självförstärkande mekanismer även i en annan utvecklingsriktning. Det är också betydelsefullt om systemet är länkat eller inbäddat i andra system, vilket kan ge en stark inlåsningseffekt. Några slutsatser baserade på de två exempel som analyserats på djupet är: För nya drivmedel har det funnits en mycket hög tröskel i c:a hundra år, d.v.s. under den tid som oljan dominerat i transportsektorn. Ett stigande bensinpris kan sänka tröskeln, liksom statliga satsningar på forskning och utveckling och nischmarknader för t.ex. miljöbilar. När bilismen ökar på busstrafikens bekostnad, är detta en process med självförstärkande inslag. Den motsatta riktningen, d.v.s. ökande busstrafik, är däremot inte en självförstärkande process. Det råder brist på symmetri. Om det ses som viktigt att öka bussarnas marknadsandel, räcker det därför inte att bara försöka initiera en process i den riktningen. Incitamenten för pendlarna behöver ändras permanent till busstrafikens fördel. Timingen är viktig för beslutet att stödja kollektivtrafiken. Om bilismen dominerar stort, är det svårt för kollektivtrafiken att ta marknadsandelar. 7

Detta beror bl a på att bilismen för med sig ett mer utspritt boende i en glesare struktur som är svår att betjäna för kollektivtrafiken. 8

Abstract In the general debate and in some research reports it is argued that there are selfreinforcing processes in the transport system, leading to negative consequences for the environment. An example that is often mentioned is the growth of private motorism in urban areas, which spirals upwards in an interactive process with a more spread out settlement pattern and a more extensive road network. In this pilot study, commissioned by the Swedish Environmental Protection Agency, a conceptual framework from systems theory is used to characterise 10 examples of selfreinforcing processes in the Transport system, two of which are analysed more in depth. The latter pertain to 1) the growth of private motorism in compe tition with public bus traffic and 2) the introduction and pervasion of new fuels for cars. Tentative general conclusions of the study are: The inability of a socio-technical system to cope with growing negative consequences can be analysed in terms of external effects and social dilemmas. External effects means that people outside the system of interest are affected, as when extensive car traffic on a street keeps people in the neighbourhood awake at nights. In a social dilemma the actors find it difficult to act according to the common interest of the group involved, because they do not trust the others to do so. In both cases societal intervention may be needed. When there is a societal interest to reverse or check a vicious circle, i.e. a self-reinforcing process with negative impacts, some key aspects to consider are: if there are high thresholds against another direction of development; whether timing is very important (window of opportunity); whether the system is symmetric in the sense that there are selfreinforcing mechanisms in the alternative development direction as well. A further significant factor is whether the system is linked or embedded in other systems, because this may lead to a strong entrenchment. Below are a few conclusions based on the two in-depth cases: There has been a high threshold for new car fuels during the fossil fuel period, approximately a hundred years. Rising petrol prices may lower the threshold, as can public investments in research and development and the creation of niche markets cleaner cars etc. When car traffic grows at the expense of bus traffic, this is a process where self-reinforcing mechanisms are at work. This is not the case in the opposite direction, i.e. growing bus traffic and shrinking car traffic. In this respect, the system is not symmetric. Therefore, if a larger share for public bus transport is seen as important, it is not enough to try to 9

trigger a development in this direction. The incentives for commuters need to be permanently changed in favour of public transport. As for the decision to support public transport, timing is important. If the private car has already attained a dominant role, it is very difficult for public transport to increase its market share. This partly has to do with the dispersed residential patterns that co-evolve with private motorism. For the public transport systems to work efficiently, the urban structures need to have some density. 10

1 Inledning I litteratur om transportsystemets utveckling förekommer analyser och resonemang om självförstärkande processer 1. Så framhålls ibland utglesningen av de amerikanska städerna genom ömsesidig påverkan med den framväxande privatbilismen som ett exempel på en sådan process (Dreborg and Jungmar 1994; Newman and Kenworthy 1989; Steen et al. 1997). Även i Sverige och andra västländer har bilismens framväxt lett till en anpassning av städerna och samhället i stort till bilen, vilket i sin tur förstärkt bilens attraktionskraft o.s.v. (Tengström 1991). Flera av de exempel på självförstärkande processer inom transportsystemet som behandlas i litteraturen, framhålls som oönskade utvecklingar som fortsätter av bara farten och leder oss allt längre bort från t.ex. bärkraftig utveckling. Detta kallas ibland en ond spiral ett begrepp som problematiseras i avsnitt 2. Städernas utglesning med åtföljande ökning av bilismen är ett exempel på detta. Ett annat är bilismens tillväxt i storstadsområdena som på många ställen (speciellt i USA men även i många europeiska städer) lett till investeringar i nya eller förbättrade vägar med större kapacitet, som i sin tur genererat mer bilresor och trängsel på en högre nivå osv. I detta fall har de politiska besluten om investeringar en direkt roll i spiralen av ökande bilism. I andra fall kan de politiska besluten ha en mer indirekt och kanske svårgenomskådad betydelse för systemets utveckling. Självförstärkande processer behöver inte nödvändigtvis vara av ondo. Det är bara om utvecklingen har starkt negativa effekter som denna typ av systemdynamik blir ett problem genom sina starka inneboende drivkrafter. Om man kan få till stånd en självförstärkande process som går i en riktning som har övervägande positiva effekter i samhället och för miljön, är detta bara bra. Man drar då nytta av systemets egna drivkrafter och behöver bara initiera processen. Men när är detta möjligt? Skiljer det mellan olika delar av transportsystemet? Hur viktigt är timing? Curitiba i Brasilien antog omkring 1970 en plan för snabbussar som skulle gå längs fem huvudstråk utifrån city (Book and Eskilsson 1999; Weingaertner 2005). Lokala bussar skulle ansluta vid ett antal noder längs huvudstråken. Beslutet togs i ett läge med mycket stark inflyttning och befolkningstillväxt. En tidigare stadsplan från trettiotalet bedömdes som helt överspelad av den kraftiga folkökningen, och det gick i detta läge att fatta beslut om att göra en kraftfull satsning. Bussystemet kom att få en starkt strukturerande effekt på stadens tillväxt, som till stor del skedde längs huvudstråken och i anslutning till noderna i bussystemet. Nästan alla fick 1 I systemteori talar man om positiv feedback eller positiv återkoppling när en utveckling förstärker sig själv. I motsatt fall, när utvecklingen bromsar sig själv, talar man om negativ feedback. Det bör påpekas att positiv feedback inte behöver innebära något gott och negativ feedback behöver inte vara dåligt. För att undvika en tolkning i värdetermer, använder vi i denna rapport de neutrala uttrycken självförstärkande återkoppling (mekanism) resp självförsvagande återkoppling (mekanism) i stället för positiv och negativ feedback. 11

på detta sätt god tillgänglighet till centrums (och nodernas) servicefunktioner. Därigenom stärktes i sin tur kollektivtrafikens kundunderlag. Detta är ett exempel på att större förändringar kan initieras när det finns ett möjlighetsfönster (detta begrepp behandlas längre fram). Det är också ett exempel på en självförstärkande process en positiv spiral om man så vill (begreppet diskuteras i avsnitt 2). Den samtidiga satsningen på tunnelbanan och byggandet av förorter som Vällingby är ett annat exempel på ett politiskt initiativ i ett kritiskt skede (möjlighetsfönster) för Stockholms utveckling, där syftet var att påverka strukturen på staden och skapa tillgänglighet med kollektiva transportmedel för den växande befolkningen (Weingaertner 2005). I rapporterna Färder i framtiden (Steen et al. 1997), Destination framtiden (Åkerman et al. 2000) och i Ökad tillgänglighet och minskat resande? (Höjer 1998) ges ett exempel på en själförstärkande process som skulle kunna gynna hållbar utveckling (positiv spiral). Det handlar om att förstärka några knutpunkter kring en storstad i en strävan efter en flerkärnig stadsmodell. Sådana anses av många forskare mer effektiva ur såväl ekonomisk synpunkt som energisynpunkt. Idén är att få fler att arbeta i sitt förortscentrum, för att spara på arbetsresor, men också mer allmänt att minska trycket mot citykärnan och trafikträngseln in mot denna. Människor med informationsrelaterat arbete kan i ökande utsträckning IT-pendla till sina jobb. Med en större dagbefolkning kommer serviceinrättningar såsom lunchrestauranter och kaféer att öka och göra tätorten mer attraktiv, så att fler kan tänka sig att jobba där osv. Detta är en självförstärkande spiral, men en hypotetisk sådan. Fallen Curitiba och Stockholms tunnelbana framhålls ofta som - ganska sällsynta - exempel på framsynt politik och jämförs med andra städer där man låtit privatbilismen växa till total dominans i persontrafiksystemet. Till en del kan nog t.ex. trängselproblemen i många storstäder förklaras av att det kan vara svårt för beslutsfattare och allmänheten att genomskåda självförstärkande mekanismer i transportsystemet. Då kan beslut fattas utifrån en förenklad bild av hur detta system fungerar. Ofta underskattas t.ex. den effekt nya länkar i vägnätet får på trafikvolymen. Södra länken gav upphov till betydligt mer biltrafik än som beräknats av bl. a SIKA, som ändå förutsåg att länken skulle generera ny trafik (Jonsson 2005). Mot bakgrund av den problematik som beskrivits ovan, har Naturvårdsverket givit KTH i uppdrag att analysera drivkrafter och mekanismer som leder till onda och goda spiraler i transportsystemet och att ge förslag på åtgärder som kan katalysera goda spiraler och bromsa eller vända negativa spiraler. I denna rapport redovisas resultaten av KTH:s studie, som har förstudiekaraktär. Arbetet har genomförts dels i form av en genomgång av litteratur om självförstärkande processer (spiraler) i transportsystemet, dels som analyser av några olika exempel, med delvis olika systemdynamik. I fallstudierna använder vi system- 12

teoretiska begrepp och teorier för icke-linjära dynamiska system som analysinstrument. I avsnitt 4 presenteras de centrala begreppen. Litteratursökningen gav endast ett fåtal relevanta källor inom tranportområdet med själförstärkande mekanismer som huvudfokus. Ett exempel på en sådan studie är Kitamura, Nakayama and Yamamoto (1999), som bygger på användningen av en matematisk simuleringsmodell. De flesta källor berör självförstärkande mekanismer mer perifert och på ett kvalitativt sätt. Det finns även studier som är modellbaserade men berör självförstärkande återkoppling mer i förbigående (Eliasson and Mattsson 2001; Mattsson and Sjölin 2004). Går man utanför tillämpningsområdet transporter, finns det till exempel studier om självförstärkande återkoppling i ekonomin, t.ex. för nätverksberoende tjänster eller lokalisering vid anhopningsfördelar (i engelsk litteratur kallat agglomeration economies, se Arthur 1990; Arthur 1994). Det finns också flera besläktade modeller och teorier för tillväxtförlopp med mättnadsnivåer som är relevanta för studiet av självförstärkande återkoppling inom transportområdet. Ett sådant forskningsfält är de s k logistiska modellerna för tillväxt, med tillämpningar i bl a populationsgenetiken (Hofbauer and Sigmund 1988) och spridning av ny teknologi och transportinfrastruktur (Grübler 1990). Det gemensamma i alla dessa ansatser är antagandet att det förekommer självförstärkande återkoppling som leder till en självförstärkande process under något skede av den utveckling man intresserar sig för. Det finns vidare vetenskapliga artiklar som behandlar resbeteendet hos hushållen som exempel på ett socialt dilemma (Fujii, Gärling and Kitamura 2001; Joireman, van-lange and van Vugt 2004; Kitamura, Nakayama and Yamamoto 1999; Vugt and Meertens 1995). Denna forskning är i vissa fall relevant fast den inte uttryckligen refererar till självförstärkande mekanismer. Vi kommer att argumentera för att den sociala dynamiken i sådana dilemman kan ha inslag av självförstärkande återkoppling, d.v.s. självförstärkande mekanismer. Vi har också funnit litteratur om windows of opportunity (möjlighetsfönster) och formativa moment som är relevant framför allt i ett policyperspektiv (Bamberg, Rölle and Weber 2003; Becker 1991; Brikell 2005; Rothstein 1998; Townsend 1991; Weingaertner 2005). Denna forskning fokuserar på sådana perioder i ett systems utveckling då möjligheterna att påverka utvecklingen på ett betydelsefullt sätt är större än normalt. 13

2 Systemteoretiska begrepp och systemdynamiken vid självförstärkande processer Systemteori kan hjälpa oss skilja på intressanta, principiellt olika fall och bidra till en djupare analys av dessa. Målet är att kunna säga något om möjligheterna att påverka onda spiraler och timingen av insatserna samt att koppla dessa möjligheter till systemegenskaper som går att identifiera i det konkreta fallet. Spiraltanken bygger på ett antagande om en självförstärkande mekanism i systemet, som förstärker utvecklingen i en riktning när den banan väl har påbörjats (Arthur 1990; Arthur 1994; Helbing 1995; Kitamura, Nakayama and Yamamoto 1999). Inriktningen på goda och onda spiraler i Naturvårdsverkets uppdrag, innebär att det är intresserant att studera fall där det i något skede finns ett val mellan helt olika utvecklingsvägar. Först några ord om vad man kan mena med ont och gott i detta sammanhang. Ofta medför utveckling på ett område, som t.ex. stadens trafik, både positiva och negativa effekter, ibland ojämnt fördelade på olika grupper och över tiden. Bilismen har t.ex. medfört en mycket stor ökning av rörligheten och flexibiliteten för de flesta hushållen, något som upplevs som positivt utom möjligen av en del som saknar bil. Samtidigt belastar massbilismen miljön och påverkar klimatet genom utsläpp och i större städer leder trängsel till tidsförluster som har ett betydande ekonomiskt pris. Men det är förekomsten av starkt positiva effekter som leder till en självförstärkande utveckling. Problemen med utvecklingen framträder ofta inte förrän efter en relativt lång tid, då de blir alltmer svårtacklade. Det är därför vanskligt att tala om positiva och negativa spiraler. Det vi idag upplever som negativa spiraler, sågs tidigare som positiva och en del av de utvecklingsprocesser vi idag ser som positiva spiraler kan komma att framstå som negativa längre fram. En viktig fråga blir då i vilka fall man kan se i förväg att en utvecklingsväg genom självförstärkande mekanismer kan leda till stora problem på sikt. Något man i samhällsplaneringen bör hålla utkik efter är om en framväxande kommunikationsform (som t.ex. biltrafiken igår och internetanvändningen idag) har eller riskerar få betydande externa effekter (Mattsson 1988). De vanliga aktörerna (t ex resenärer) tenderar att bortse från eller är inte medvetna om dessa effekter när de gör sina val. Det är samhällets uppgift att bevaka att viktiga externa värden skyddas. Under bilismens framväxt har t.ex. sådana värden som staden som livsmiljö samt hälsooch miljövärden beaktats i mycket olika utsträckning i olika städer i världen. Ett annat fenomen som samhällsplaneringen behöver beakta är storskaliga s.k. sociala dilemman (Dawes 1980). Detta är situationer där en grupp människor 14

använder en gemensam resurs (källa) som kan ta slut eller en sänka (t ex en sjö som får ta emot avloppsvatten) som kan förstöras vid överutnyttjande 2. En sådan källa är t.ex. torskbeståndet i Östersjön. Stadsluften kan ses som en sänka för bilavgaser, samtidigt som alla i staden andas den. Om den överutnyttjas som sänka genom alltför omfattande och tät biltrafik, sjunker luftkvaliteten till farliga nivåer. Enligt den omfattande forskningen om sociala dilemman, är dessa mycket svåra att hantera för den berörda gruppen själv i detta fall pendlarna - om gruppen är stor och man kan agera utan att bli igenkänd (Ostrom 1990) 3. Då tenderar den enskilde att välja det som kortsiktigt är bäst eller bekvämast för henne, även om alla därigenom får det sämre än om man agerar mindre själviskt. Bristen på direktkontakt och social kontroll leder till att man inte litar på att andra kommer att välja det som är bäst för helheten (jmf problemet med överfiskning av torsk inom EU). Då är det rationellt att inte göra det själv heller. Storskaliga sociala dilemman behöver hanteras genom att incitamenten för aktörerna ändras permanent av samhällets institutioner. Valet mellan att åka kollektivt och att ta den egna bilen kan ha denna karaktär. Det finns en stark tendens till ökande bilism om inte kollektivtrafiken får ett kraftigt samhällsstöd, trots att en omfattande biltrafik leder till sämre framkomlighet och längre restider för alla. Den här beskrivna mekanismen är en viktig del i exempel 1 i avsnitt 4, där figur 2 visar en principskiss av det sociala dilemmats logik. Ett annat fenomen av intresse är system med bifurkationer. I sådana system finns det någonstans en grenpunkt (bifurkation) där utvecklingen kan gå antingen åt det ena hållet eller åt det andra. I anslutning till grenpunkten är systemet känsligt för små impulser. Det kan då finnas ett så kallat möjlighetsfönster ( Windows of Opportunity : Townsend 1991; Becker 1991). I vid betydelse innebär möjlighetsfönster, som kan vara cykliskt återkommande, att det är möjligt att förändra något vid ett visst tillfälle, men mycket svårt eller omöjligt att göra det annars. Konceptet används inte bara som förklaringsmodell utan även som ett analytiskt redskap för att identifiera framtida möjlighetsfönster och kunna vända ej önskvärda utvecklingar. Ett besläktat begrepp är s.k. formativa moment, som karaktäriseras av nya ekonomiska och sociala omständigheter som öppnar för institutionella förändringar och nya regelverk som bättre kan hantera vissa uppkomna problem och kriser (Brikell 2005; Rothstein 1988; 1992). (Weingaertner 2005) analyserar i sin lic.- avhandling tre fall med hjälp av det besläktade begreppet situations of opportunity beslutet om ett omfattande bussystem i Curitiba, beslutet om tunnelbanan i Stockholm och beslutet om ett marknadsstyrt bussystem i Dar es Salam. Möjlighetsfönster kan finnas på olika nivåer. Dels kan ett socio-tekniskt system, såsom transportsystemet i en stad, vara mer mottagligt för påverkan utifrån 2 Det kan också vara så att man tillsammans skapar en gemensam nyttighet, t.ex. bevakning mot inbrott genom grannsamverkan. Här är problemet att det är frestande att vara gratisåkare, d.v.s. utnyttja nyttigheten utan att bidra. 3 Sociala dilemman studeras inom flera vetenskaper såsom statsvetenskap (Ostrom 1990; Putnam 1993; Axelrod 1984), ekonomi med spelteori (Kuran 1995 Glance & Huberman 1994; Young 1998) samt socialpsykologi (Liebrand 1992; Verplanken et al. 1994). Åkerman et al. 2000 ger en kunskapsöversikt över området. 15

(av samhällets institutioner) under vissa skeden. Dels kan det inom gruppen politiska beslutsfattare under vissa skeden finnas ovanligt goda möjligheter att komma överens om större förändringar i detta system. Oftast finns då ett samband med att systemet hamnat i ett krisläge, där det inte kan fylla sin funktion effektivt och utan svåra sidoeffekter. Politiska motsättningar och skilda värderingar överskuggas då av de uppenbara problemen, som alla parter inser kräver en större insats. Ett exempel är Curitiba i slutet av 60-talet och något liknande gällde i Stockholm på 30-talet (Weingaertner 2005). En relevant fråga är också om det går att bryta en problematisk spiral, när den kommit igång (d.v.s. när man passerat grenpunkten). Eller snarare: hur mycket krävs i form av resurser för att bryta en ond spiral? Här spelar en del interna systemegenskaper en viktig roll. Det handlar framför allt om hur stark den självförstärkande feedbackmekanismen är under olika faser av utvecklingen. När det gäller utvecklingen av nya teknologiska regimer såsom järnvägen och bilismen, sker den ofta enligt en S-kurva, den s k logistiska modellen (Grübler 1990). I början går introduktionen långsamt. Det finns normalt ett äldre system som börjat nå gränsen för sin expansionsmöjlighet. Flera konkurrerande nya teknologier kan börja dyka upp. Vilken som ska gå segrande ur striden kan vara svårbedömt och delvis bero på slumpmässiga faktorer (Arthur 1994). När väl en teknologi fått ett försprång kommer nästa fas, som utmärks av stark tillväxt genom självförstärkande återkoppling. Efter en längre period av etablering och mognad, inträder en stagnationsfas. Teknologin genererar inte längre spin-off effekter i ekonomin. I stället framträder problem och avigsidor såsom miljöeffekter och andra oönskade externa effekter. Ett tydligt exempel på en utveckling enligt S-kurvan är privatbilismens framväxt i Sverige (se fig. 1 nedan). Expansionsfasen utmärks inte av jämvikt. Däremot kan en jämvikt inträda när teknologin närmar sig sin maximala utbredning. Det gamla systemet finns ofta kvar jämsides med framväxande nya system. Det gamla systemet kan ha växt samman med samhällsinstitutioner, bebyggelse, handel och skapat starka vanor. Man kan tala om inlåsning. 16

Kurva över bilinnehavets utveckling i Sverige 4500 4000 3500 Antal bilar (tusental) 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 1921 1930 1939 1950 1960 1970 1980 1990 2000 2005 Tid Figur 1. Bilinnehavets utveckling i Sverige från 1921 till 2003 (Källa: SCB). Från 1950 är tillväxten mycket stark, med en viss, successiv avmattning av tillväxttakten efter 1970. Möjligen närmar vi oss en mättnadsnivå. Under det mest expansiva skedet fanns troligen en stark självförstärkande mekanism genom att bilismens utveckling ledde till att hela samhället anpassades efter bilen, vilket gjorde det ännu attraktivare att använda bil och svårare att klara sig utan i vissa fall. Detta är ett exempel på en logistiskt S-kurva, d.v.s. ett förlopp med en stark självförstärkande återkoppling under en fas och sedan en växande självförsvagande återkoppling efter hand som mättnadsfenomen börjar göra sig gällande. Bilismens framväxt är ett exempel på när omgivningen anpassar sig till systemets utveckling genom investeringar, vanor, systemkultur etc, vilket kan skapa oerhörda trögheter mot förändringar, s.k. inlåsning eller lock-in. Privatbilismens utbredning i västvärlden sedan andra världskriget har underlättats genom investeringar i vägar, anpassning av städerna och etableringen av externa köpcentra som lett till att hela samhället anpassats för bilen. I Sverige liksom i många andra länder har starka intressentgrupper såsom bilindustrin, bilistorganisationer och förvaltande myndigheter/institutioner med ansvar för infrastrukturen haft en viktig roll för utvecklingen (Tengström 1991). Här kan man se en självförstärkande mekanism i funktion, när t.ex. bilindustrin och bilistorganisationer drivit på för en anpassning av samhället efter privatbilismen (se figur 1 ovan över bilinnehavets utveckling i Sverige). När de varit framgångsrika, har det lett till fler bilköp och fler medlemmar i bilistorganisationerna vilket stärkt bilindustrin och dessa organisationer så att de kunnat lägga ännu mer tyngd bakom sina krav på bättre vägar och ökad framkomlighet med bil i städerna osv. Att bilismen haft så stort inflytande på samhällsutvecklingen har också lett till en mycket stark inlåsning till bilsamhället, som nu försvaras av starka intressentgrupper. Ytterligare en central systemaspekt är om dynamiken utmärks av symmetri på så sätt att det kan finnas (lika starka) självförstärkande mekanismer i motsatta riktningar. Vi kommer att analysera fördelningen mellan buss och bil i pendlingstrafiken i en stad i avsnitt 4. Det finns visst stöd för ståndpunkten att utvecklingen mot 17

ökande bilism innehåller självförstärkande mekanismer. När den väl kommit igång förstärks bilens och försvagas bussen marknadsandel, om inte politiska åtgärder sätts in för att motverka utvecklingen. En viktig fråga är då om den motsatta utvecklingen, d.v.s. med ökande andelar för busstrafiken också är självförstärkande. I så fall kan man säga att dynamiken är symmetrisk. När ett system är symmetriskt i denna mening, kan det räcka att politiken katalyserar en förändrad riktning för processen, som sedan sköter sig själv. När systemet inte har denna symmetriegenskap, behövs ofta åtgärder som påverkar processen kontinuerligt under längre tid om man vill få till stånd en ändring. Vi kommer i det följande att ge exempel på både symmetriska och icke-symmetriska processer. Systemteoretiska begrepp Systemstruktur: hur delarna i ett system interagerar, i matematisk modellering beskrivet i ekvationer. Systemdynamik: systemets långsiktiga uppträdande (den aspekt eller variabel man är intresserad av, t.ex. trafikvolymen/dygn i Stockholm eller över ett bestämt gränssnitt). Typiska sätt att karaktärisera/kategorisera systemdynamik är om det finns stabila eller instabila jämvikter och hur många, om det finns periodiska mönster, bifurkationer (se nedan) eller kaotiskt beteende. Självförstärkande återkopplin (ofta kallad positiv feedback): återkoppling som förstärker en pågående utveckling Självförsvagande återkoppling (ofta kallad negativ feedback): återkoppling som försvagar en pågående utveckling Systemjämvikter: a) stabila: systemet strävar tillbaka till detta läge om det knuffas bort av någon yttre impuls. b) instabil: systemet driver iväg bort från jämvikten om det puffas ur läge av en yttre impuls Lock-in: systemet fastnar i ett stabilt jämviktsläge eller i en attractor. Path dependence: startvärdet bestämmer helt den långsiktiga banan för systemet Bifurkation: en grenpunkt för en process, där den, beroende på startvärde, går åt det ena eller andra hållet. Känslighet för initalvärdesförändringar: En mycket liten ändring av ett startvärde för en process leder efter en tid till en helt annan bana. Möjlighetsfönster (Windows of opportunities): Ett läge i processen där det under en kortare tid finns stora möjligheter (som sedan minskar radikalt) att påverka processen att ändra riktning. 18

3 Tio exempel på självförstärkande processer i transportsystemet I detta avsnitt presenterar vi 10 exempel på självförstärkande processer i transportsystemet. Några exempel på historiska fall gavs i inledningsavsnittet. Här är det istället mer principiella exempel som inte anknyter till en speciell plats eller tid. Exemplen har valts så att de representerar olika systemnivåer och olika systemegenskaper trots att de alla innehåller inslag av självförstärkande mekanismer, s k självförstärkande återkoppling. I bilagan visas likheter och olikheter mellan fallen i en tabell, där varje fall karaktäriseras med hjälp av några centrala begrepp. 3.1 Ökad privatbilism och trängsel i storstäderna Ökningen av privatbilismen i större städer har ibland framställts som en självförstärkande process, som leder till minskande andel för kollektivtrafiken på väg (bussar), ökande trängsel och därför längre restider för alla. En självförstärkande mekanism verkar enligt (Kitamura, Nakayama and Yamamoto 1999) genom kollektivtrafiken. Om, av någon anledning privatbilismen vinner passagerare från busslinjerna, minskar intäkterna för bussbolaget, som antingen måste höja biljettpriserna eller sänka servicenivån. Detta leder till att fler går över till att köra bil, osv. Om 50 personer åker i var sin bil tar de mycket större vägutrymme än om de åker i en buss. Därför ökar trängseln när bilismen breder ut sig på busstrafikens bekostnad. Om man inte har speciella bussfiler, drabbas busstrafikanterna lika mycket av trängseln som bilisterna. Om det däremot finns speciella bussfiler kan det gå fortare att åka buss än bil när antalet bilar ökar på vägarna. Då kan den självförstärkande mekanismen mot alltmer privatbilism försvagas eller helt brytas. Detta system är inbäddat i systemet urbanstrukturen, som behandlas i näst exempel. 3.2 Ökad bilism och ökad utglesning Vägtrafiken i en stad är ett system som är starkt länkat till andra system, framför allt lokaliseringen av bostäder, serviceställen och arbetsplatser samt utbyggnaden av trafikinfrasystemen. Privatbilism och val av bostad i glesa områden tenderar att förstärka varandra, och det kan så småningom skapa en stark inlåsningseffekt (eng. entrenchment, (Hughes 1987)) till glesa strukturer och bilåkning. Likaså leder en ökad bilism ofta till utbyggnad av vägarna, som i sin tur genererar mer bilism. Detta fall behandlas tillsammans med det föregående fallet mer ingående i avsnitt 4.1. 3.3 Skjutsa-till-skolan-spiralen Den tilltagande stadstrafiken, både i städernas centrala delar och i delar av ytterområdena har på många håll gjort trafikmiljön farlig för barn på väg till och från skolan. En del föräldrar väljer då att skjutsa sina barn, vilket leder till mer biltrafik kring skolorna och därmed en farligare miljö för dom barn som fortfarande går 19