Rautatieinfrastruktuurin käytön rajakustannusten ekonometrisen mallinnuksen tarkastelu

Abstract

Valtion rautatieinfrastruktuurin käytön hinnoittelu perustuu ratamaksuun, joka koostuu Suomessa tällä hetkellä vain ratamaksun perusmaksusta. Perusmaksun yksikkökustannus määritetään ekonometrisesti mallinnetun kustannusfunktion rajakustannuksena. Rautatieinfrastruktuurin kustannusfunktiomallinnuksen ongelmat, joista yksi oli mallin heteroskedastisuus, toimivat tämän työn lähtökohtana. Työn päätavoitteena oli tarkastella erilaisten kustannusfunktioiden sopivuutta Suomen rautatieinfrastruktuurin käytöstä aiheutuvien rajakustannusten määrittelyssä.

Tutkimuksessa tehtiin aluksi kirjallisuuskatsaus aiemmin tehtyihin rautatieinfrastruktuurin rajakustannusmallinnuksiin, ratamaksun perusmaksun lainsäädännölliseen taustaan sekä kolmen Euroopan talousalueen jäsenmaan ratamaksukäytäntöihin. Työn empiirisessä osiossa tutkittiin logaritmi-, Box-Cox- sekä Box-Tidwell-muunneltujen kustannusfunktioiden sopivuutta Suomen rautatieinfrastruktuurin rajakustannusten ekonometriseen mallinnukseen. Logaritmimuunneltu kustannusfunktio valikoitui jatkojalostuksen kohteeksi.

Työn kirjallisuuskatsauksesta huomattiin, että ratamaksun perusmaksun määrittelyn lainsäädännölliset rajaukset painottuvat laskentaan sisällytettäviin kustannuksiin, eikä ratamaksun perusmaksun laskentamenetelmiin. Laskentamenetelmien sääntelyn vähyydestä riippumatta rautatieinfrastruktuurin rajakustannusmallinnusten menetelmät painottuvat Euroopassa vain muutamiin eri kustannusfunktiomuotoihin ja ne eroavat pääosin teknisten muuttujien osalta. Työn merkittävimpänä tuloksena huomattiin, että ratamaksun perusmaksun ekonometrinen mallinnus voidaan toteuttaa logaritmimuunnellulla poikkileikkausaineistolla, jossa usean vuoden paneeliaineiston aikasarja muuttujista laskettiin yhteen.

Työn empiriaosiossa kehitetty logaritmimuunnellulle poikkileikkausaineistolle tehty rajakustannusmallinnus täytti kaikki lineaariselle regressiomallille asetetut oletukset sekä mallinnuksen tuottama rajakustannus vastaa suuruudeltaan Suomessa aiemmin määritettyjä ja ratamaksuhinnastossa olevia rajakustannuksia. Mallinnusperiaatetta hyödynnettiin vuoden 2022 ratamaksun perusmaksun ekonometrisessa laskennassa syksyllä 2020.

The charging principles of the use of railway infrastructure are based on the basic infrastructure charge, which is the only charge currently implemented in Finland. The basic infrastructure charge is set using a cost function, which is estimated using econometric methodology. The issues of the econometric model, for example, heteroscedasticity, were the starting point of this thesis. The main objective of this thesis was to evaluate the suitability of different cost functions for estimating the marginal cost of the railway infrastructure in Finland.

The research started with a literature review of existing railway infrastructure marginal cost modeling and with a review of the legislative side of railway infrastructure charges. The econometric modeling practices of the marginal costs of railway infrastructure in three European Economic Area members were also presented in the literature review. In the empirical part of the study, logarithmic, Box-Cox, and Box-Tidwell transformed cost functions were applied to the Finnish railway infrastructure data. The logarithmic cost function was chosen for further study.

The literature review showed that the legislative side of the basic railway infrastructure charge focuses on the costs that can be included in the calculation giving very little attention to the methodology of the econometric modeling. Although there are almost no restrictions for the econometric methodology, the international railway infrastructure marginal cost research focuses on only a few different forms of cost functions and differ mainly in terms of the technical variables included in the modeling. The key result of the empirical research was that the modeling of the marginal cost of railway infrastructure use in Finland can be successfully modeled with cross-sectional data, in which the panel data time series have been added up.

All of the linear regression assumptions held true for the logarithmic cross-sectional data model. The marginal costs calculated by the model are similar to previous basic infrastructure charges in Finland. The methodology presented in this study was used in the econometric modeling of the Finnish basic infrastructure charge in 2022 timetable.