STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is...

84
STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: UNRAVELLING TRANSPORT RESEARCH FINDINGS FOR 2009

Transcript of STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is...

Page 1: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

 

 

 

 

 

STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: UNRAVELLING TRANSPORT RESEARCH FINDINGS FOR 2009

Page 2: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

CHAPTER 1: RURAL TRANSPORT AND DEVELOPMENT 

Author: James Chakwizira 

 This  chapter  analyses  recent  research  in  rural  transport  and  development  in  South  Africa1.  The analysis  is  situated  within  the  broader  rural  transport  and  development  international  research framework  dialogue  auspices.  Making  use  of  the  benchmarking  technique  research  trends  are mapped, gap  identified while emerging rural transport and development directions are confirmed. The rural transport and development research platform in South Africa continues to be a fascinating and  prospecting  area  especially  if  one  situates  the  discussion  within  the  context  of  seeking  to advance  the  principles  and  values  of  sustainable  rural  development,  growth  and  prosperity, millennium  development  goals,  poverty  reduction  etc.  The  study  relied  on mainly  an  extensive desktop  literature  review  of  rural  transport  and  development  research  output  accessible  in  the public domain libraries such as books, internet libraries, journal articles, conference proceedings etc. The  main  findings  collaborate  what  is  intuitively  known  in  the  public  rural  transport  and development  knowledge  domain  i.e.  that  perhaps  rural  development  has  to  be  tackled  with increased vigour and commitment by stakeholders. Looking ahead it is critical that innovations in the rural  transport  and  development  discipline  be  quickly  converted  into  products  and  services  that transform the basic livelihoods of an ordinary rural person. This entails sharpening and deepening of the  application  of  innovative  rural  transport  and  development  investigation  methodologies, enhanced  provision  of  responsive  and  appropriate  transport  and  development  technology intervention  including  the generation and promotion of a strong  rural  transport and development capacity building and training support programmes and systems for South Africa.   

Introduction and Background 

This  article  is  written  against  the  background  of  South  Africa  refocusing  and  prioritising  rural development as a priority area  for government development and growth  intervention  (ANC, 2007, COTGA, 2009). In fact, President Jacob Zuma’s government has followed this up through decoupling the then Department of Local Government (DPLG) into two departments with stand alone Ministers, namely  Department  of  Rural  Development  &  Land  Reform  (DRD&LR)  and  Department  of Cooperative  Governance  and  Traditional  Affairs  (COGTA).  Perhaps  a  clear  statement  about government’s  instructive  resolve  towards addressing  rural development challenges  in South Africa such as the historical spatial distortion , dispersal and  isolation, access and mobility issues, massive infrastructure backlogs, low economic development, poverty, climate change adaptation challenges, information  communication  technology  divide  challenges,  sustainable  rural  transport  and development  governance  institutions    etc  (Mashiri  et  al,  2009;  Maritz,  2009;  Mbara,  2009; Nhemachena  et  al,  2009; Wouters  et  al,  2009).    Pushing  the  frontiers  of  rural  deprivation  and development  back  and  stimulating  socio‐economic  development  in  marginalised  and  previously disadvantaged  rural  communities  still  remains  a  challenge  (Department  of  Rural Development & Land Reform, 2009). While a number of cross‐cutting rural transport and development interventions and  research  initiatives  covering  the  social,  economic,  technological,  environmental  and  political domains have been conducted, however “the state of  rural areas still  largely  remains unchanged” and perhaps the problems insurmountable (State of Local Government in South Africa Report, 2009). This perhaps points to the  importance of taking stock of rural transport and development research outputs  in  order  to  validate  whether  the  rural  transport  and  development  science  is  real  and 

                                                            1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth of a nation” J. F. Kennedy 

Page 3: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

relevant.  If not, the science can be re‐directed,  if the science  is on track, then the next question to ask  whether  the  science  is  delivering  real  development  and  transformational  impact  yielding reduction  in poverty,  increasing social cohesion and   galvanising  the   growth and development of competitive  rural  economies/communities  in  South  Africa.  In  addition  is  rural  transport  and development research providing value add to the rural transport and development landscape and if so how and  if not, what are the missing  issues/dimensions? Ultimately perhaps rural transport and development research agenda should be matched to rural transport and development demands and requirements  and what  is  the  cost of  a mismatch  to  the  society  etc?  Such questions  and  similar debates are encapsulated in this research article.   

Aims & objectives of article 

This article seeks to chronicle the state of rural transport and development research in South Africa for  the  year 2009.  In  the process  rural  transport and development  trends, patterns and gaps are discovered  and brought  to  the  fore  for dialogue  aimed  at  taking  forward  the  rural  transport  and development research agenda in South Africa to a higher rural transport and development research level. However,  this  article  is  not  expected  to  be  a  panacea  for  the  state  of  rural  transport  and development research in South Africa but instead acts as a reference and departure point regarding the highly contested rural transport and development field.   

Methodology 

The article is based on primarily an extensive desktop literature review of the current rural transport and development research platform  in South Africa. This was achieved through means of collecting rural  transport  and  development  journal  articles,  conference  proceedings,  tender  projects  and government  documents.  To  complement  and  bring  a  primary  data  perspective  to  the  analytical discussion,  in‐depth  discussions  on  the  topic was  undertaken with  selected  key  informants  from government,  private  sector,  development  agencies,  research  and  academic  institutions  in  South Africa. The information and data from both the primary and secondary data sources is creatively and innovatively  analysed  to  pick  up  emerging  rural  transport  and  development  research  trends  and patterns, gaps as well as opportunities within the sector.   

Rural Transport and Development Research Trends in South Africa  

This section makes use of a matrix table to analyse2 the rural transport and development research themes, patterns,  trends and prospects  in  South Africa. While  South Africa  is  the primary unit of analysis, references from the international research community are purposefully factored in order to strengthen  the  analysis.  Table  1  and  2  overleaf  presents  the  state  of  rural  transport  band  rural development research in South Africa for the year 2009 respectively. 

                                                            2  The primary measurement  indicators  are methodological/analytical  approaches,  theoretical  contributions, practical research application and technological innovations.  

Page 4: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Conclusion 

In conclusion, it is refreshing to note that while rural transport and development is faced with critical challenges,  at  the  same  time  a  lot  of  authentic  research  and  technology  applications  are  being generated to respond to these  issues. It  is further heartening to see the vast world of promise and prospect  that  application  and  replication  of  shared  experiences  and  knowledge  can  generate  for rural  transport and development  interventions.  It  is also  important  that government commitment including  funding  of  rural  transport  and  development  research  work  be  guaranteed.  The contribution  and  scope  for  the  integration  of  rural  transport  and  development  interventions including synergies gained from partnerships and collaborations cannot be over‐emphasised.  

 Recommendations 

The major recommendations that emanate from this article are summarised hereunder as follows; 1. Rural transport and development research capacity building and training  is a critical pillar that 

under‐girds the implementation of any successful rural transport and development programme, activity or project. Perhaps  it  is not  far  fetched  to  think of establishing a  rural  transport and development  academy  or  alternatively  finding  a  practical way  of  fully  integrating  the  rural transport and development course curriculum in University and Tertiary education.  

2. Rural  research  rapid participatory  research  should  factor much  strongly ways of blending and involving  much  more  user  groups,  participatory  technology  intervention  design,  children, youths  and  the  disabled  in  research  methodologies  such  as  the  typical  example  of  child researchers  in  the  Eastern  Cape  Child,  Mobility  and  Development  Research  Project, development of a logistics brokering system for South Africa’s displaced rural residents etc. 

3. Rural  home  based  health  and  development  initiatives  are  not only  solved  by  point  of  access interventions solely. The case of the  informal home health based care  information access and distribution database development technology demonstrator in Leroro is a case in point. 

4. Rural transport & development interventions should be meaningful in the eyes of the intended beneficiaries  i.e.  the  rural dwellers. This brings about  the need  for  rural development  impact measuring tools perhaps needing to focus beyond evaluating development projects against the original project objectives  and  aims  template only, but  adding a  strong  rural user  group and perception evaluation component. 

5. Transport and  rural development needs  to be  inclusive  such  that  factors  such as appropriate institutions  and  governance  structures,  gender,  HIV/AIDS,  climate  change,  millennium development  goals,  food  and  energy  crisis,  integrated  rural  infrastructure  development  and implementation  plans  are  better  represented  and  translated  into  rural  transport  and development actions and measures meant to better society. 

6. Themes  such  as  transport  and  rural  development  safety  and  security,  appropriate  and sustainable  construction  standards  for  low  volume  rural  roads  including  scope  for  utilising additives  such as otta  seals, generation  and production of new  soil maps  taking  into account climate change needs priority as well as anchoring sustainable rural transport and development interventions in the context of the energy and food crisis. 

Page 5: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

 

Table 1: A Selection Overview of Rural Transport Research Trends in South Africa for the Year 2009  

Publication Type  Title/Thematic Focus  Methodological/Analytical Approaches  Theoretical Contributions  Practical  Application  of Research 

Technological Innovations 

Remarks & Emerging Research Prospects 

RURAL TRANSPORT RESEARCH TRENDS IN SOUTH AFRICA FOR YEAR 2009 Proceedings  of  the  28th Southern  African  Transport Conference  (SATC)  on Sustainable  Transport, 2009,  ISBN  978‐1‐920017‐35‐2; Pretoria, South  

“Transport    and Development  in  the Eastern  Cape:  A Children’s Perspective” by Mac Mashiri, Sipho Dube  &  Goodhope Maponya 

Application of an  innovative two strand qualitative  methodology.  Strand  1 included  children  administered questionnaires  and  documented responses  about  daily  mobility  and travel  experiences  documented  by means  of  a  diary.  Strand  2  included adult  researchers  administering qualitative  survey  questionnaires  on children  from  the  ages  of  nine  to eighteen,  their  respective  parents, focus group discussions with school and non‐schooling  children,  observations, accompanied  walks  as  well  as photographs. 

Better understanding of the spatial mobility  and  travel  experiences  of children and the youth as transport stakeholders  informs  rural sustainable  transport  and development  inclusive policies and programmes  that  innovately respond  to  all  segments  of  the society.  

Urban ‐ Ngangelizwe; Peri‐urban – Mthumbane; Rural –  Mtambalala  and Remorte Rural – Bolani Children  especially  from poor  households  and communities  encounter  a variety  of  common mobility  and  access constraints  which  are however  markedly different  from  the problems adults face.   

‐  Rural  transport  and  urban development  linkages discourses Children,  youths,  women, gender,  disabled  and  aged  in rural  transport  and development  thematic  focus areas  and  targeted interventions Track  stick  application  in  child researchers  mobility  and movement mapping 

South  African  Bureau  of Standards  (SABS)  Design Institute , 2009 

“Non‐motorised transport  prototypes handing  over  to Department  of Transport”  by  South African  Bureau  of Standards  (SABS) Design Institute. 

International  Design  Workshop  on sustainable  Rural  Transport  in Rustenburg instituted in 2005.  Design  experts  spend  2  week  session with designers from South Africa and 16 other countries. 

The  inter‐design  on  sustainable rural  transport  generated  ways  in which  appropriate  technology  and good design could be harnessed  to address  mobility  challenges  of developing communities. 

Rural  communities originally  involved  in  the design  workshop  tested these  prototypes  for functionality  and  social acceptability. 

Prototypes include the bicycle  for  children (Children’s  Z  Frame Bicycle),  The  North‐West  Bicycle,  The combination bicycle or bicycle  modules,  the load  bearing  tricycle, the  refurbished donkey cart, the single axle  donkey  cart,  The double  axle  donkey cart,  the  wheeled platform  trolley  and donkey harnesses. DIY manuals for producing harnesses and donkey carts  were  also developed 

Implementation  of  non‐motorised  prototypes  as  trial and demonstration projects Modelling  &  forecasting  rural NMT growth  in ownership, use and movement in Rural Areas Rural  NMT  freight developmental logistics model Development  of  Rural Transport  NMT  industrial developmental strategy Sustainable  NMT  travel  and demand  supply    management in small rural towns 

International  Roads Federation,  global knowledge  transport partnership  and  Tanzanian 

“Road  network Evaluation  Tools (RONET)Version  2.0 developed  by  World 

Rural  Transport  Service  Orientated Studio Based Design Approach  Software Programming 

Helps  decision  makers;  monitor network  condition;  plan  allocation of  resources;  assessment  of consequences  of  macro  policies; 

Network  types,  surface types,  road  network length,  traffic  categories, cracking progression etc  

Road  Network Evaluation  Software Package   

Rural  transport  development and  the  millennium development goals Rural  Roads  Information 

Page 6: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Publication Type  Title/Thematic Focus  Methodological/Analytical Approaches  Theoretical Contributions  Practical  Application  of Research 

Technological Innovations 

Remarks & Emerging Research Prospects 

RURAL TRANSPORT RESEARCH TRENDS IN SOUTH AFRICA FOR YEAR 2009 Bank  and  article contributed  by Rodrigo  Archondo‐Callao,    

design  road  asset  management systems.  This  has  been  developed for  Africa  specifically  although  it can  be  applied  anywhere  in  the |World 

RONET  v2 Documentation  

Management Systems Rural  Roads  Budgeting, Financing  &  Implementation Models Rural  roads  local  resource based development Rural  roads  capacity  building and development Provision of  farm  to market all weather connectivity Basic Rural accessibility Index 

Roads  Agency,  Africa  Rural Road Convention on  “Rural Roads  for  economic development,  social cohesion  and  poverty reduction” 25‐27 November 2009, Arusha, Tanzania 

“Overview  of  Gravel Road  Performance Studies  in the Western Cape”  by Robbie Uys 

Borrow  Pit  investigation  &  Material Design Performance  Modelling  Measurement Using  gravel  loss  and  road  roughness (TRH 20 & HDM20) 

Treated  materials  perform  better than untreated sections 

Low  volume  rural  gravel roads, network  length and utilisation;  current  asset value  and  condition, performance  assessment; road  user  charges,  road work standards 

Develop  low‐carbon alternatives  to bitumen and cement 

Rural  gravel  low  volume construction technologies Rural  roads  low  volume sustainable  design, implementation  and development standards Rural  roads  low  cost technology interventions Rural  roads  and  transport research  funding and  financing streams 

Proceedings  of  the  28th Southern  African  Transport Conference  (SATC)  on Sustainable  Transport, 2009,  ISBN  978‐1‐920017‐35‐2 pages 164‐173 

“Assessment  of  the Ehlanzeni  District Health  Transport  and Logistics  Function: Enhancing  Rural Healthcare  Delivery Systems”  by  Mashiri Mac,  Goodhope Maponya,  Chakwizira James & Sipho Dube 

Rapid  Rural  Health  Systems  Appraisal Techniques  including  secondary  and primary  data  tools  e.g.  snow  ball technique,  key  informants  and  focus group  discussions,  detailed  hospital assessment studies etc. 

Existing  manual  pharmaceutical procurement  service  needs  to  be automated  to  improve  data capture,  information  processing, retrieval  and  forecasting. Alternative  low‐cost  district  health transport  interventions,  such  as bicycles  ambulances,  motor‐bikes with  side  cars  should  be investigated  through demonstration projects.  

Ehlanzeni  District, Mpumalanga Decentralising  the  health transport  function  and strengthening  the  district transport  function  could possibly  be  the  fulcrum  of sustainable  healthcare transport and  logistics and by  extension  a  pro‐poor healthcare delivery system 

Health  care information technology tool 

Informal  rural  health  e‐governance Informal  rural health  transport and development interventions 

Proceedings  of  the  28th Southern  African  Transport Conference  (SATC)  on Sustainable  Transport, 2009,  ISBN  978‐1‐920017‐35‐2, Pretoria, South 

“Mainstreaming  Rural Travel  &  Transport  in University Curricula: A Case  Example”  by Tatenda Mbara 

Case Study Approach  

Mainstreaming  RTT  in  University curricula  is  important  to  dispel misconceptions  about  superiority of  conventional  transport  and  has long  term  benefits  in  influencing policy 

University  of  Zimbabwe, Department  of  Urban  & Regional Planning 

Suggestion  for  a regional or continental RTT  centre  of excellence 

RTT short courses and diploma programmes Strengthening  existing transport  and  related programmes  to  have  a  strong in‐built RTT component Continuous curricula  review  to incorporate new and emerging 

Page 7: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Publication Type  Title/Thematic Focus  Methodological/Analytical Approaches  Theoretical Contributions  Practical  Application  of Research 

Technological Innovations 

Remarks & Emerging Research Prospects 

RURAL TRANSPORT RESEARCH TRENDS IN SOUTH AFRICA FOR YEAR 2009 trends  in  rural  transport  and development  such  as  climate change,  millennium development  goals,  energy crisis,  food  crisis,  global warming etc.  

Proceedings  of  the Fifteenth  Americas Conference  on  Information Systems,  San  Francisco, California August  6‐9  2009;  ISBN: 978‐0‐615‐30358‐1  

“Supporting  Home Based  Health  Care  in South  African  Rural Communities  Using USSD  Technology”  by Bouters  Martin, Maritz  Johan, Maponya Goodhope & Mashiri Mac 

Consultative  extensive  participatory research  approach,  user  orientated design  methodology  including  focused group  discussions,  user  needs  surveys, ICT  software  prototype  design, demonstration  project  testing  and results 

ICT  enabled  information  system whereby  caregivers  can  transmit patients  readings  of  vital  signs  to clinic.  Caregivers  submit  the  vital signs  via  a  USSD  technology  on their  own  mobile  phones.  Sisters examine  the  personal  health records  on  the web  via  a  desktop computer.  

South  African  rural  areas of  Moremela,  Leroro, Matibidi A & B. 

Telemonitoring system  technology tool  i.e.  ICT  enabled information system 

Scope  for  exploring  the  up‐scaling and technology transfer rolling  out  programme  should be keenly investigated. Digital doorway technology Human  Technology  voice  to text translation Devices 

International Conference on Rural  Information  and Communication  Technology 2009,  Bandag,  Indonesia, 17‐128  June  2009;  ISBN: 978‐979‐15509‐4‐9  

“Development  of  a logistics  brokering system  for  South Africa’s displaced rural residents  “  by  Johan Maritz 

Use  of  a  living  labs  approach  to overcome  sustainability  challenges normally  associated  with  systems  in rural areas. A service system framework was applied to develop the system 

The  paper  expands  on  both  the living  lab  approach;  the  service system framework used to develop the  logistics  brokering  framework and  list  factors  that  affected  the outcome  of  the  system development. 

Use  of  ICT  and  relevant service  system  can overcome  challenges  in rural  areas  such  as  high transport  costs,  irregular or unpredictable  transport services,  transport  of  low passenger  and  freight volumes,  low  logistics service  demand  and supply,  limited  local  skills availability  and  isolation from  or  limitations  to accessing  the  information society or networks.  

The  system  uses  a session  orientated service  known  as USSD  (Unstructured Supplementary Services  Data) providing  a mechanism to capture demand  for  transport which  could  then  be organised  to  and  be matched  with  the supply  of  transport (local  transport providers)   Software  Technology Demonstrator 

Rural  Agriculture  Goods Harvesting  &  Preservation Transport Technologies [Trucks and Structures] Rural  &  inland  Freight transport corridor development and interventions 

 

 

 

Page 8: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Table 2: Selection Overview of Rural Development Research Trends in South Africa for the Year 2009 

RURAL DEVELOPMENT RESEARCH TRENDS IN SOUTH AFRICA FOR YEAR 2009 

Publication Type  Title/Thematic Focus  Methodological/Analytical Approaches 

Theoretical Contributions  Practical  Application of Research 

Technological Innovations 

Remarks & Emerging Prospects 

Department  of  Rural Development  &  Land Reform South Africa 2009,  Pretoria,  South Africa 

“Comprehensive  Rural Development Programme”  by  The Department  of  Rural Development  &  Land Reform 

Pilot  site  identification  for  targeted rural  development  interventions  to transform very poor and marginalised rural communities – Miyexe National Pilot Site 

Targeted  rural  development interventions should use the village level  as  multi‐dimensional intervention  unit,  i.e.  unit  of analysis,  unit  of  intervention,  unit of investment, unit of monitoring & evaluation 

Replication  of Provincial  Pilot  Sites Throughout  South Africa e.g. Mhlontlo  in Eastern Cape etc 

Infrastructure & Services Delivery Implementation & Upgrading  Investment & Budgeting Framework  

Provides  a  framework  and  learning laboratory  for  rural  development  in South Africa Area Based Planning & Methodologies Rural Poverty Profiles Anchoring  Sustainable  and  inclusive rural  transport  and  development intervention agenda 

Walter  Sisulu University, Independent Development  Trust, CSIR,  2009;    5th Annual Rural  Development Conference,  Mthatha, Province of  the Eastern Cape South Africa 

“The  New  Rural Development  Paradigm in  South  Africa: Strategies  and  Models for  Making  It  Happen” by  the  Walter  Sisulu University,  Centre  for Rural Development 

International Paper Presentations and Parallel  Sessions  Discussion  by researchers from all over the World 

The  “nearness”  of  rural development  seriously  questioned and challenged.   Current  rural  development momentum  should  be  optimally utilised   Knowledge  sharing  and dissemination  of  experiences critical  in  fertilising  future  rural development  interventions  e.g. Canada  (The  community  learning campus  story),  India  (India  Punjab agricultural  green  revolution), Uganda  (co‐operative  movement) etc 

Rural  communities  in developing countries 

Sandbag  Low  Income Housing  Construction Technology employed  in Cape  Town  could  be rolled  out  for  RDP housing  Rural  Community Development  Portal Launched 

Stakeholder  development  dialogue deepening Implementation of low cost construction and appropriate technologies to support rural transport and development efforts in  housing,  roads  development,  health sector, farming, livestock breeding etc Rural  Water  Harvesting  &  Cycling Technologies Organic Farming Land  care  management  techniques  & programmes Local  socio‐economic  development planning 

Journal  of Chemistry & Physics  of  the  Earth Volume  34  pages  866‐873,  ISSN  1474‐7065, Elsevier 

“Using  water  and sanitation  as  an  entry point  to  fight  poverty and  respond  to HIV/AIDS:  The  case  of isulabasha  small medium  enterprise”  by Gift Manase,  Zamaswazi Nkuna & Ester Ngorima 

A  case  study  approach  fused with  a purposive  sampling  of  Mvunyane rural  area  and  the  Community  –Centred  Capacity  Development framework of the United Nations. 

An  integrated  approach  that  uses water  and  sanitation  approach unlocks  opportunities  and empower  the  targeted communities. 

Capacity  building  and empowerment  of SMEs  that  trade  in water  and  sanitation through  adding  a community  garden ensuring  food  security and  nutrition  for people  living  with HIV/AIDS.  

Handwashing  dispenser technology  transfer commercialisation through  the  Isulabasha SME as a selling point  in KwaZulu Natal . 

Water  and  sanitation  projects  should integrate  HIV/AIDS,  job  creation, gender, climate change etc  Project  intervention  should  leave  a visible development impact footprint 

Umhlaba  Rural Services,  COFISA, Science & Technology 

“Introduction  of  the LEADER  Approach  to Rural  Development  in 

Benchmarking  &  Comparative Assessment  of  South  Africa  with other Countries. 

The LEADER approach represents a break  from  traditional  and mainstream  approaches  to  rural 

Rolling  out  the  Cata experience  & Restitution 

‐  LEADER  is  area  based,  bottom  up, emphasises  local  partnerships, promotes  innovation,  multi‐sectoral 

Page 9: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

RURAL DEVELOPMENT RESEARCH TRENDS IN SOUTH AFRICA FOR YEAR 2009 

Publication Type  Title/Thematic Focus  Methodological/Analytical Approaches 

Theoretical Contributions  Practical  Application of Research 

Technological Innovations 

Remarks & Emerging Prospects 

2009.   South Arica” by Umhlaba Rural Services. 

development  that  generally speaking  have  been  limited  to  an agriculture  focus,  and  which were often  implemented  in a centralised and top‐down manner. 

Betterment  in  the Keiskammahoek region approaches 

integration,  inter‐territorial  co‐operation,  networking  and decentralised  management  and financing  in  a manner  that  the  current rural  development  practice  in  South Africa has never practised before.    

Proceedings  of  the Third  International  IDIA  Development Informatics,2009;  ISBN:  978‐0‐620‐45037‐9; pp132‐145  

“A  Theoretical framework  for Government  Information Service Delivery  to Deep Rural  Communities  in South Africa” by Promise S  Mvelase,  Nomusa Dlodlo,  Sizakele  U Mathaba,  Chris  Krause, Salah K. Kabanda 

Questionnaire  administered  in  three areas  [KwaKhangela,  KwaMeme  and KwaSomkhele].  The  questionnaire covered  issues  related  to  health, energy,  water,  education  and transport etc. Sampling method used for  selecting  participants  from  three study sites. 

Study  proposes  an  e‐government theoretical  framework  that  utilises deep  rural  small,  medium  and micro‐enterprises  (SMMEs)  to serve  as  access  points  to  the government  information  on services  available  and  needed  by rural communities 

ICT  in  deep  rural areas,  ICT  rural  Hubs [KwaKhangela, KwaMeme  and KwaSomkhele] Proposed  e‐government information  services delivery  framework should  be  informed by;  ease  of  use,  best available  appropriate technology,  ease  of configuration,  security of data etc.      

e‐government  service delivery  framework (software  technology demonstrator) 

People  in deep rural areas do not have an  easy  access  to  information  on government  services  that  are  essential to improve quality of life.  ICT for disadvantaged communities e.g. disabled, youths, isolated etc. 

Proceedings  of  the Third  International  IDIA  Development Informatics,  ISBN:  978‐0‐620‐45037‐9;  pp  297‐309 2009 

Preparedness  of  South African  Deep  Rural SMMEs  to  Deliver  e‐government  Services  to Local  Communities  by Promise  S  Mvelase, Nomusa Dlodlo, Sizakele U  Mathaba,  Chris Krause, Salah K. Kabanda 

A  case  study  approach  of KwaNongoma  rural  area  in Kwa‐Zulu Natal.  Techniques  used  included, economic  analysis,  opinion  polls through  a  questionnaire  interview, sample  discussions  with  SMMEs  in the  catering,  tailoring,  poultry, agriculture  and  beverage  making industries of study area 

SMMEs  are  prepared  to  deliver  e‐government  services  but  require support and development  in  terms of  ICT  skills,  access  to  finance  for capital  investments  in  ICT infrastructure  and  related supporting  infrastructure  such  as provision  of  reliable  electricity supply.  Paper  highlights  the numerous challenges and obstacles facing  deep  rural  SMMEs  in engaging  with  development informatics,  and  acting  as  centres for e‐government service delivery. 

Use  of  ICT  as  an enabler  of  socio‐economic development  in  deep rural  areas  through making  use  of  the already  existing SMMEs system 

Scope  for  exploring  the imaginative  use  of alternative  sources  of electricity  supply  that will  lessen the  impact of the  unreliable  and  non‐existing  sources  of electricity supply 

In  order  to make  SMMEs  become  the hub  of  e‐government  services  in  deep rural  areas,  a  number  of  interventions are  crucial  e.g.  generating  alternative sources  of  energy,  making  available funding  towards  purchase  of  ICT equipment,  training  the  entrepreneurs in  ICT and changing  the mindset of  the communities  from  informal  to  formal business etc.  Financing & Funding Models Institutional Management Framework 

International  Solar Energy  Society  (ISES) Solar  World  Congress, October 2009  

“Small  hydropower  for rural  electrification  in South  Africa  –  using experiences  from  other African  countries”  by 

Desktop Literature Review   The potential for small hydropower (schemes)  with  an  installed capacity  of  less  than  10MW  is typically  found  away  from  the larger population areasand suitable 

South  Africa  has  a substantial  potential for  small  hydropower development, particularly  in  the 

Explore  potential  and implement off‐grid mini‐hydropower  rural electrification technology/model 

Local  hydropower  sources  can  play  an important  role  in  the  electrification  of rural areas in South Africa remote from the  national  electricity  grid.  To  ensure the  sustainability  of  hydropower 

Page 10: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

RURAL DEVELOPMENT RESEARCH TRENDS IN SOUTH AFRICA FOR YEAR 2009 

Publication Type  Title/Thematic Focus  Methodological/Analytical Approaches 

Theoretical Contributions  Practical  Application of Research 

Technological Innovations 

Remarks & Emerging Prospects 

Jonker Klunne W E  energy  source  for  rural electrification purposes.   Hydropower development needs to be  embedded  in  a  national program  for  capacity  building, industrial  development  and sustainable  development  to  foster a new industry to emerge. 

rural  areas  of  the Eastern  Cape,  Free State,  KwaZulu  Natal and  Mpumalanga, however  at  the moment  very  few  are in operation.  

developments it is essential that lessons learned  in  other  African  countries  are taken onboard. Low  cost  off‐grid  rural  energy technologies Alternative  rural  low  cost  energy technologies 

17th  International Conference  on  the Domestic  Use  of Energy, Cape Town, 15‐16  April,  2009,  ISBN: 978‐0‐981431‐109  

“Enterprises  need interventions  beyond energy:  policy recommendations  for government  from  small energy  surveys  in  rural South  Africa  and Botswana”  by  L Mosomane & M Mapako 

Literature  reviews  of  policy documents  and  field  surveys  carried out  among  small  enterprises  in electrified  and  un‐electrified  rural areas of South Africa and Botswana 

Most  small  enterprises  have difficulty  in accessing and affording modern  energy  services  and  may not have  access  to  the  grid or  the grid may  not  be  reliable. Modern energy  services  facilitate  the delivery of the above interventions. Policy  integration  is  important given  the  cross‐sectoral  nature  of development needs 

Integrated support  for small  enterprises including  financing, business management training  and  allied skills,  is  clearly needed.  Government departments  such  as those  responsible  for energy,  poverty alleviation,  education and  enterprise development  need  to co‐ordinate  their efforts  around  the identified  needs  of rural enterprises.  

‐  The  availability  of  modern  energy services, particularly electricity not only widens  the  scope  of  activities  open  to enterprises.  Solar energy technology applications 

Department  of Cooperative Governance  & Traditional Affairs 2009,  COTGA  Working Documents 

“  State  of  Local Government  in  South Africa” by COTGA 

Policy Review & Document Analysis   A  turnaround  strategy  for  local government  is  needed  to    drive intergovernmental  and  a  social compact agenda for change. 

Local  Government Service  Delivery Improvement  Plans and Programmes 

‐  In 2009 and beyond  there  is a need  to ensure  that  municipalities  are responsive,  efficient  and  provide  value for  money  in  discharging  services  to community/residents. Strong Civil Government Lobby Groups Better Governance & Service Excellence Standards Rural Monitor/Barometre Rural  Transport  &  Development Observatory Network of Practitioners 

Agadir  international Conference,  November 12‐14  ,  2009,  Anezi 

The  Integration  of Sustainable  Agriculture, Rural Development,  and 

“A  policy  framework  for  Sustainable utilisation of Farmland for Waterberg District Municipality  in  South  Africa” 

Participatory  situational  analysis, extensive  farmer  and  stakeholder user  group  surveys,  validation 

The  project  crafted  a policy  framework  for the  sustainable 

Revision and updating of the  land  subdivision regulations  no.  22  of 

Rural  agriculture  development  and climate change Rural  agriculture  development  and  the 

Page 11: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

RURAL DEVELOPMENT RESEARCH TRENDS IN SOUTH AFRICA FOR YEAR 2009 

Publication Type  Title/Thematic Focus  Methodological/Analytical Approaches 

Theoretical Contributions  Practical  Application of Research 

Technological Innovations 

Remarks & Emerging Prospects 

hotel, Agadir, Morocco  Ecosystems  in  the Context  of  Food Insecurity,  Climate Change  and  the  Energy Crisis 

by  Charles  Nhemachena,  James Chakwizira,  Mac  Mashiri  &  Sipho Dube 

  

workshops  and  local  municipality road shows  

utilisation of  farmland in  Waterberg  district Municipality  taking into  account  the contention  in terms of land  allocation among traditional  agricultural land  uses    versus contemporary  uses such as a stroll of golf estates,  game ranching  and  foreign investors  

1970  to  take  into account  contemporary realities  i.e.  the generation  and development  of  rural farmland  subdivision protocol/guideline 

energy crisis Rural  agriculture  development  and  the food crisis Rural  agriculture  development  and infrastructure needs Balanced  rural  development  and growth North‐South Forum on Sustainability 

 

 

Page 12: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

References 

COTGA ( 2009) State of Local Government in South Africa, Pretoria, South Africa  

Dlodlo N, Krause C, Mathaba S U , Mvelase P S & Kabanda S K (2009) “Preparedness of South African Rural SMMEs  to Deliver e‐governemnt  Services  to  Local Communities”, Proceedings of  the Third  International IDIA Development Informatics, ISBN: 978‐0‐620‐45037‐9; pp132‐145 

Jonker Klunne W E  (2009) “Small hydropower  for  rural electrification  in South Africa – using experiences from other African countries”, International Solar Energy Society (ISES) Solar World Congress, October 2009 

Mac Mashiri, Goodhope Maponya,  James Chakwizira & Sipho Dube  (2009)  “Assessment of  the Ehlanzeni Health Transport and  logistics Function: Enhancing rural healthcare delivery systems”, Proceedings of the 28th Southern African Transport Conference (SATC, 2009), 6‐9 July 2009, ISBN Number: 978‐1‐920017‐39‐2, pages 164 – 173 

Mac Mashiri, Sipho Dube & Goodhope Maponya (2009) “Transport and Development in the Esatern Cape: A Children’s Perspective” Proceedings of  the 28th Southern African Transport Conference  (SATC, 2009), 6‐9 July 2009, ISBN Number: 978‐1‐920017‐39‐2 

Maritz J (2009) “Development of a  logistics brokering system for South Africa’s displaced rural residents”, International Conference on Rural  Information and Communication Technology 2009, Bandug,  Indonesia, 17‐128 June 2009; ISBN: 978‐979‐15509‐4‐9 

Mbara  T  (2009)  “Mainstreaming  Rural  Travel  &  Transport  in  University  Curricula:  A  case  Example” Proceedings of the 28th Southern African Transport Conference (SATC, 2009), 6‐9 July 2009, ISBN Number: 978‐1‐920017‐39‐2, pages 341 ‐ 348 

Mosomane L & Mapako M (2009) “Enterprises need interventions beyond energy: policy recommendations for  government  from  small  energy  surveys  in  rural  South  Africa  and  Botswana”,  17th  International Conference on the Domestic Use of Energy, Cape Town, 15‐16 April, 2009, ISBN: 978‐0‐981431‐109 

Nhemachena  Charles,  Chakwizira  James,  Mashiri  Mac  &  Dube  Sipho  (2009)  “A  policy  framework  for Sustainable utilisation of Farmland for Waterberg District Municipality in South Africa” Agadir international Conference, November 12‐14 , 2009, Anezi Hotel, Agadir, Morocco 

Rodrigio Archondo‐Collao  (2009) “Road network Evaluation Tools  (RONET)Version 2.0” Africa Rural Road Convention  on  “Rural  Roads  for  economic  development,  social  cohesion  and  poverty  reduction”  25‐27 November 2009, Arusha, Tanzania 

Promise  S Mvelase,  Nomusa  Dlodlo,  Sizakele  U Mathaba,  Chris  Krause  &  Salah  K  Kabanda  (2009)  “A Theoretical  framework  for  government  information  service delivery  to deep  rural  communities  in  South Africa”,  Proceedings  of  the  Third  International  IDIA Development  Informatics,  ISBN:  978‐0‐620‐45037‐9; pp132‐145 

Umhlaba Rural Services (2009) Introduction of the LEADER Approach to Rural Development in South Africa: A comparison and Assessment, Prertoria, South Africa  

 

 

Page 13: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

CHAPTER 2: DEMOGRAPHICS AND SOCIETY 

Author: Catherine Cross 

For South Africa’s poor, the perfect storm?   

The  aftermaths  of  the  world  recession  bring  together  several  risk  factors  for  South  Africa’s  poor settlements as their inhabitants try to maintain their livelihoods.  Rising fuel costs are likely to increase the economic distance from where the poor now live to where they work, threatening to deepen hardship and undermine government’s  anti‐poverty  strategies.   At  the  same  time,  the  risk of negative  impacts at  the macro‐level – including falling revenues and declines in exports – has the potential to weaken the domestic economy, and to undermine South Africa’s capacity to cover the high costs of social grants that are keeping millions of families out of destitution (cf Hirsch, 2005).  As the macro‐economy faces instability, the street protests  against  slow  delivery  of  infrastructure  are  on  the  increase  again,  demanding  that  spending accelerate.   

With South Africa’s poor thought to represent more than half the population and the existing anti‐poverty programmes in jeopardy, there is clear potential for these risk factors to combine into a perfect storm that destroys gains and  spreads new poverty.   Responding  to  the danger, government  is driving a wide‐scale review of current approaches to delivery.   

Policy is specifically under reconsideration in the transport and housing sectors, as the key components of the national anti‐poverty undertaking.   Government’s approach to poverty reduction is based on delivering free  housing  as  a  core  household  asset  to  promote  household  savings  and  accumulation,  so  that impoverished households can climb out of poverty by their own efforts, and accumulate an asset base that will ensure that they are not driven back down by shocks to their earning capacity.     As the policy review gathers  speed,  it  is  becoming  increasingly  clear  that  housing  and  transport  delivery  are  functionally interlocked, and that delivery of transport needs to be assessed in the wider context of transport’s impacts on asset accumulation.   How strong this  impact will be depends on how effectively transport delivery can connect the location of housing to the location of work for the poor in the urban and rural sectors. 

With a  review of  the existing housing policy under way and new national  transport  legislation  signed  in April,  the  new  state  initiatives  will  restructure  the  way  the  housing  and  transport  sectors  interact  to support poverty alleviation in South Africa.  Specifically, concerns around the journey to work as a factor in poverty are coming into sharp focus for the first time.  What is now being sought are the right mechanisms to  ensure  cost‐effective,  well‐targeted  transport  and  housing  delivery,  by  segmenting  the  poverty constituency so as to make the needs of the poor plainly visible to municipal delivery planning. 

Demographics methodology and approaches 

To date, approaches based on social demographics have not been used extensively in respect of transport studies  in  South Africa,  though  there  are  exceptions.    Transport  research  often  focusses  on  forecasting traffic volumes  in order to estimate what road and rail  infrastructure will be needed  in given  localities, or on traffic demand management to find ways to alleviate traffic congestion which focus on car‐owning road users.    Accordingly,  major  national  quantitative  studies  have  not  often  aimed  to  provide  in‐depth demographic  breakdowns  or  in‐depth  demographic  analysis  beyond  the  number  of  road  users  or  the number of households  in  localities needing transport facilities, although – as with the NHTS (2003) survey 

Page 14: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

study  –  these data may be provided  for  Travel Analysis  Zones  or  similar mid‐level  spatial  analytic units which allow a closer focus and a more close‐grained analysis.   

For instance, the first National Household Travel Survey (2003) developed tables with demographic data at a high level, including number of households, population and household income for metro, urban and rural settlements.   DBSA’s  ‘Trends  in passenger  transport  in South Africa’ desktop  study  (TRC, 2006),  sourced data from the national Census, the October Household Survey 1995‐1997, and the NHTS (2003), as well as the Income and Expenditure Survey (1995).   Using these datasets, together with Stats SA’s 2003 Mid‐Year Population estimate, the DBSA study was able to offer population growth rates differentiated by province and  city  in  relation  to  car  ownership  trends,  together  with  a  range  of  other  demographically‐based measures.   

In DST’s ongoing Integrated Planning, Development and Modelling (IPDM) project from CSIR and HSRC, the spatial transport modelling by CSIR has used demographic and economic data to define mesozone units of about 7 square kilometers in order to provide infrastructure planners with a closer spatial focus and a large set of indicators.  Using the NHTS demographic data, research on car ownership trends linked to congestion which was carried out by Mokonyama & Venter (2007) and by Venter (2008) developed a demographically‐anchored, fine‐grained model of social categories relating to use of public and of private transport modes in Gauteng. 

However,  transport policy  since  1994  has  clearly  recognized  the  impoverishing  effects of market‐driven land  use  management  processes  which  push  the  poor  out  to  the  urban  periphery  and  enforce  long commuting distances (White Paper on National Transport Policy, 1996, Moving South Africa Action Agenda, 1999),  and  has  highlighted  population  density  issues.    Linked  to  compact  city  planning  and  efficient‐transport priorities  intended to pull settlement closer in to the central zone (Harrison, 2003, Todes, 2003) population density gradients and urban density levels have served as demographic indicators which inform transport policy as well as land use planning (Behrens & Wilkinson, 2003).    

As  it has become clear that urban compaction policies have had  little success, detailed transport research initiatives based on demographic measures have  looked more deeply at  the  impacts of peripheralization and  the  relation of  transport  to population density  for  specific named  communities  (Van Rensburg et al 1992, Venter, Volkolva and Michalek, 2007).  Fine‐grained, socially situated transport analysis has been one result of such studies. 

However, there appears to be relatively little transport research that attempts to develop a differentiated population analysis of the needs of the target group, or which breaks down the transport user population along  age  and  sex  lines.    In  addition,  there  are methodological  constraints which  are  likely  to  limit  the uptake of demographic data in respect of planning analysis, which affect transport planning increasingly as smaller units in the spatial hierarchy are addressed.  

The  key planning parameter  size of  household  is often  critical  for planning  estimates of population  size aimed  at  transport  delivery  as  with  all  other  kinds  of  infrastructure,  and  transport  studies  of  user populations  and  of  specific  sub‐groups  use  demographic  survey  data  to  allow  household  size  to  be estimated  from  records of  the number of households  in a given area.   However, household  size data  is difficult  to collect even with  sound  survey methodology, and  sometimes yields  inconsistent  figures:    the recent uncertainty over Stats SA’s Census‐based estimates of how rapidly South African household sizes are shrinking is a case in point.   

 

Page 15: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

For maximum reliability, such estimates of household size require either national enumeration data or very large survey samples, and sometimes become shaky if used for analysis with a close spatial focus because the number of cases available as datum points  in any given area unit becomes small.   That  is, household size estimates below the national or provincial  level can be delicate even when based on national Census information, which can leave the figures open to some question.  Accordingly, transport analysts looking for engineering data may be  reluctant  to  engage  at  a  close  level with demographic  information,  restricting their analysis to highly aggregated data.  Analytic demographic approaches which attempt to segment the population closely in relation to its needs have not become a regular aspect of transport studies as yet. 

Theory: The distance from housing to work in the polycentric city  

Transport studies can probably be described as a praxis discipline, in that applied domains of study do not usually prioritize the development of pure theory.  As government’s policy review moves forward, there are perhaps three related areas of current praxis theory which affect how transport studies influence transport delivery  in  relation  to  housing  delivery:    the  compact  city model  (as  noted  above)  and  the  economic response of poverty housing to high core‐zone land values; the jobs‐housing balance (Cervero 1989, Venter 2008); and  the balance between concentration and diffusion of  trip  routes  relating  to city  form  in South Africa as compared to other nations (Bertaud, 2008). 

One  of  the  main  problems  of  practice  theory  which  affect  transport  delivery  in  South  Africa  is  the international debate on the compact city, where planning theorists (see above, and see Todes 2003 for a detailed  review) have argued  that minimizing  the  journey  to work  requires an economically efficient city form.  Such an efficient form would be one which brings rural‐to‐urban migrants into the city core zone to cut transport times and to overcome the expensive and inefficient urban sprawl characteristic of metro city form in this country.   

However, practical access by  the poor  to  the central city zone  is  limited by  the prevailing very high  land values, which  lead elites  to defend well‐located  land, closing  the poor out of  the market.   Venter  (2008) notes that while economic theory would suggest that high land values in the city core would be met by the poor  accepting  smaller  and  smaller  dwelling  units  –  which  would  increase  occupation  density  till  an equilibrium would be reached – this outcome does not follow.  In practice there appears to be a floor level:  this  is  the  point  where  dwelling  units  do  not  shrink  further  and  elite  resistance  blocks  off  access  to additional land through the market.  The emergence of pockets of highly concentrated shack‐type housing in the city core zone may then take place, while most of the poor remain excluded on the city fringes and a standing disequilibrium becomes entrenched that leads to expanding peripheral settlement and increasing numbers of long trips.  The related notion of the jobs‐housing balance (Cervero 1989) suggests that too few jobs  available  in a  region  relative  to  the quantity of housing or density of occupation  can also  force an unbalanced number of commutation trips as residents seek out the required number of jobs.  

Any of these conditions of frustrated densification might perhaps be relieved by changes  in the city form, opening up  land to bring residential and work opportunities  for the  in‐migrant poor closer to the central zones of economic activity and cut down the journey to work.  However, changing city form is not an easy task.   

Alain  Bertaud,  an  international  consultant  working  with  the World  Bank  on  the  journey  to  work,  has compared city  form  in South African cities  to a number of major cities  in  the developed and developing categories.  He concludes in his study of Gauteng (2008) that South African city form is in fact very unusual, and resistant to transport development that can help to bring the poor  into the  job market.      In terms of 

Page 16: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

their  apartheid‐derived  characteristic  low  core‐zone  densities,  South  African  cities  locate  the  densest occupation by the poor on the urban periphery, at the city edge instead of in the city core. 

Bertaud argues that this kind of entrenched city  form  is highly resistant to efficient mass transit systems, because  the polycentric,  inside‐out  structure does not  sustain major  arterial  routes where underground trains, light rail or bus rapid transit would be viable.    Instead, with large numbers of individual journeys to work  taking place  across  a  fairly undifferentiated web of  routes,  the most economically  viable  forms of urban transport are the existing minibus taxi services and private cars.  These kinds of transport encourage sprawling development,  raising  the cost of  transport  for  the poor  inside  the cities, and making  transport access much more expensive for poor households located in outer peri‐urban and rural districts.   

This  international comparative work confirms that once established, any city form  is extremely difficult to change.  Because of the sustained commitment of resources involved, changing the present structure of the metro cities in this country may be a doubtfully sustainable enterprise requiring intense political will. 

Under these conditions, Bertaud (2008) and Huchzermeyer (2004) argue further that it is vital to allow the poor to find their own spaces  in the city.  Bertaud suggests that government housing programmes for the poor anywhere  in the world will usually be unsuccessful  in bringing the poor  into the urban core spaces, since planners can normally only find available space for  low‐income housing  in the outside zones, where land prices are cheaper and conflicting land demands from powerful interest groups are less urgent.    

On their own, and by avoiding the legal system, poor households manage to find undefended inner urban spaces  to  occupy  successfully.    However,  planned  redevelopment  and  re‐housing  of  such  informal settlements normally squeezes them back to the outside of the city, defeating the objective of bringing the poor  into the economy.   Attempts to upgrade  informal settlements  in situ expose the original beneficiary population to the action of the market, which characteristically transfers valuable assets from the poor to the  better‐off,  and which  tends  to  replace  the  impoverished  beneficiaries with  a  better‐off  population (Cross,  2008,  Kitchin & Ovens  2008).    In  this  kind  of  spatial  impasse,  the  key  burden  descends  on  the transport  system  to  carry  the  commutation  volume at prices affordable  to  the poor, which may  in  turn require government intervention and a re‐evaluation of the present subsidy system. 

Technological  innovation  in  the  demographics  of  human settlement  

Applied  at  local  level  to  strengthen municipal planning,  the demographic  analysis  of  human  settlement types which HSRC  is  developing  for  IPDM  is  an  innovative,  empirical  application  of population  analysis. Applied  to  households  and  neighbourhoods  in  poor  settlements,  this  technique  allows  researchers  or planners to estimate the specific delivery needs of households in that settlement based on neighbourhood‐level  demographic  profiling.    The  approach  is  evidence‐based  and  highly  grounded  in  the  social characteristics and  social demography of migration and  settlement, but  it  is also essentially quantitative and explanatory, and capable of modelling applications.   

Housing goes  in at  IDP  level, and brings  road  transport  infrastructure with  it.   However,  there  is a blank here in the official planning data, so that each settlement’s profile of delivery needs is difficult to identify.  This  lack of  settlement‐specific planning data  seems  to be  slowing down delivery:   South Africa’s official government statistics do not yet produce targeting data at the level of named communities for housing and transport infrastructure provision.  IPDM’s settlement demographics research is moving toward addressing this gap.   

Page 17: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

The  basic  logic  is  similar  to  the  approach  used  in market  research, where  information  about  people’s housing  characteristics,  area  location  and household demographics  allows marketers  to predict product preferences  on  the  basis  of  identifying  the  kinds  of  households  that will  be  found  in  specific  kinds  of neighbourhoods.  However, the IPDM settlement typology focusses on segmenting the poverty settlements rather than on those with the most purchasing power.   

Constructed  from  the  ground  up  starting  with  an  initial  series  of  field  scoping  interviews,  IPDM’s demographic settlement typology  is a new approach to targeting delivery of housing and transport as an integrated package.   The  settlement  typology  instrument  shows excellent  scaling on household  size,  the single most  indicative  variable  for  planning  purposes.    It  clarifies  the  kinds  of  demographic  population found  in  the  different  types  of  shack  areas,  rental  accommodation,  formal  housing  types,  government subsidy housing schemes, and others – more than 40 categories of self‐built and formally delivered housing have been  identified  in the Phase 1 survey data.   Each has a distinct demographic profile that determines demand  for housing and  for  transport  infrastructure.    If  these  categories are unpacked, demand  can be estimated  locally  and  also  provincially  and  nationally,  so  as  to make  the  right  delivery match  at  local planning level and proceed quickly to delivery implementation. 

The  demographic  settlement  types  vary mainly  in  terms  of  accessibility;  that  is,  by  distance  from  the nearest urban centre.  Distance measures combine with age of settlement and age of household to provide the population profile and household profile of the settlement.   

Together, the distance and age factors create a broad grid of settlement types across the urban and rural sectors.   People migrate across  this grid  searching  for accommodation  that will  locate  them where  they want to be.  Migrating households choose the best combination of access, affordability, earning and social environment  that  they  can  locate.    As  this  process  takes  place,  neighbourhood  communities  sort themselves to be relatively homogeneous in terms of their social identities and of the demographics of the people who live there.   

Settlements  located  closer  into  the  urban  sphere  are  closely  aligned with  the  developed  economy  and attract  in‐migration;  outlying  older  settlements  are more  conservative,  and  the  people  are  older  and poorer.   But  even  in  the  urban  sector  there  are    significant  demographic  differences  between  types  of settlement.    Each  settlement  type  has  its  own  population  structure,  and  all  the  settlement  types  have different demographics and  income  levels.   Merging household size and structure, together with  locality, with a baseline Census dataset helps to address the problem of local sample size and gives range estimates of delivery demand per settlement type. 

Practical application of new transport research 

Up  to  now,  the  demography  of  transport  and  housing  delivery  has mainly  been  a  relatively  high‐level approach, applied to very  large national or provincial population aggregates, and used primarily to refine numerical  and  spatial  estimates  of  likely  transport  demand  in  respect  of    these  large  aggregated populations.   With government attention now  turning  to spotlight  the  tricky question of segmenting  the population  at  local  government  level  and  below,  the  most  reliable  possible  approach  to  developing demographic and economic data at the individual settlement level becomes a priority. 

 

Applicability  of  the  demographic  settlement  typology  to  different  types  of  household  and  human settlement  can  be  seen  in  the  gender  analysis  conducted with  the  IPDM  Phase  1  dataset,    a  stratified 

Page 18: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

random EA sample of 2968 households covering poor communities  in Gauteng, Sekhukhune and northern Mpumalanga.    By  projecting  the  demographic  data  downward  to  small‐place  level,  the  study  identifies some 15 key types of settlement, each with a distinct demographic profile (Cross, 2008).   

A gendered analysis of the survey’s household economic data, using the demographic settlement types to investigate whether urban migration works for women, suggests that women may be benefitting very little from moving  to  the  city  (Cross, 2009).   This gender analysis  can  serve as an  illustrative  test  case of  the settlement implications of transport access. 

Women‐headed households are found located mainly in outlying parts of the city, and in older, more stable residential  localities:   however, the old townships, which offer women’s families the highest  incomes, are overcrowded  and  largely  closed  to  in‐migration.    The  spaces most  favoured  by  arriving women  include backyard settlement, subsidy housing, and some urban rentals:  often located at the urban periphery, these are often marginal  spaces  relative  to  job markets, where  transport  is  expensive  and  transport  access  is likely to be comparatively poor.   

By contrast, men’s households dominate  in the tighter and more turbulent spaces closer to the economic core  zone.    These  central  spaces  are  mainly  shack  enclaves  and  low‐quality  temporary  rental accommodation,  which  nevertheless  allow  residents  to  walk  to  work.    Although  these  tend  to  be dangerous, run‐down areas, they offer the best employment access open to the  in‐migrant poor, and the bad  conditions  are  often  tolerated  as  a  temporary  burden  by  young male work‐seekers who want  to maximize their proximity to jobs and increase their take‐home earning. 

In‐migrating women with  children  seem  to  avoid  these  areas  of  dilapidated  slum  conditions:   women‐headed households made up 27 percent of the metro core zone shack population, and 26 percent  in the metro  periphery  shack  area,  in  contrast  to  35  percent  in  cheaper  urban  rentals,  46  percent  in metro backyards, and 52 percent in old traditional rural settlements.  By choosing safety and stability, urbanizing poor women with children may be locating out of contact with work opportunities, and cutting themselves off from participation in the life of the cities.  In contrast, a growing fraction of young single women moving on their own to seek work are often able to move into the same kinds of settlements as men, and appear to gain significantly more from urban residence than do the women who have families with them. 

Compared  to men,  and  compared  to  women  remaining  in  the  rural  poverty  sector,  the  women  with families who moved  to  the metro  sector  recorded  little  benefit  in  either  improved  income  levels  or  in higher  household  levels  of  employment.    IPDM  data  seems  to  show  that women‐headed  families  that urbanize may  not be  able  to  settle  in  the  right  spatial  locations  to  capture  livelihoods:    in  effect,  poor women’s  families which have migrated are  likely  to be excluded  from  the economic benefits of  the city.   This is a finding that returns the focus immediately to transport, and the balance of jobs and housing.  

Results  in poverty terms were fairly shocking.   Holding aside women  in the settled township populations, findings  from  the  economic  gender  analysis  estimated  that  metro  per  capita  income  for  women’s households peaked  at R 383 per month  in backyard  accommodation.     This  is hardly  above  the  income estimate for women’s families in the inner rural villages, which recorded some R 370 per person per month.  But for men’s households  in the city, per capita  income reached R 757, nearly double the R 391 recorded for male‐headed households in the rural sector.    

Household  unemployment  rates  followed  the  same  trend.    Using  a  demographics  approach  to  the neighbourhood‐settlement  level,  it  looks as  if  living  in the cities does bring significantly greater economic access for men with families, while for women with children the economic benefits are difficult to find.  For 

Page 19: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

women’s  families,  it  appears  that  the  jobs‐housing  balance  is  seriously  out  of  alignment  and  also  that transport delivery  is either  ineffective or unaffordable;  the outcomes  are  likely  to entrench poverty.    In contrast, more mobile men workers and single young women appear better able to resolve their transport and housing imbalance, and to reach income levels in the city that may sustain asset accumulation and an escape from poverty.   

Implications  for  a  closer  examination  of  transport  access  in  the metro  cities which would  include  the demographics of gender and age would appear to be clear on the basis of unfolding research into the needs of  individual  settlements  in  the  light  of  location  factors.    Such  a  closer  look may  lead  toward  policy outcomes  such  as  a  reconsideration  of  transport  subsidies,  turning  toward  transportation  help  for  the excluded unemployed alongside transport cost reduction for the working poor. 

References 

Behrens, R, & P Wilkinson.   2003.    ‘Housing and urban passenger  transport policy and planning  in South African  cities:    a  problematic  relationship?’    In  P  Harrison,  M  Huchzermeyer  &  M  Mayekiso,  eds, CONFRONTING FRAGMENTATION:   HOUSING AND URBAN DEVELOPMENT  IN A DEMOCRATISING SOCIETY.  UCT Press:  Cape Town. 

Bertaud, A. 2008. International comparisons: spatial development and poverty – an application to Gauteng, South Africa. Paper presented to World Bank Urban Development Workshop, 2008, Pretoria. 

Cervero,  R.    2002.    ‘Transport  and  land  use:    key  issues  in metropolitan  planning  and  smart  growth’.  University of California Transportation Center.  At www.uctc.net.   

Cross,  C.  2008a.    Toward  effective  spatial  planning  at municipal  level:  the  TIP  settlement  typology  and survey results. Department of Science and Technology. At http://tip.csir.co.za. 

Cross, C. 2008b.  ‘Housing delivery as anti‐poverty:  is South Africa on the right track?’ Paper presented to South African Housing Foundation International Conference 2008, Cape Town.  October. 

Cross,  C.    2009.    ‘Women’s  households  and  social  exclusion:    a  look  at  the  urbanization  dimension’.  AGENDA 78.    

Financial Mail 11 Sept 2009 ‘The transport revolution:  an acceleration.’ 

Department of Housing. 2004. Breaking New Ground:  A comprehensive plan for the creation of sustainable human settlements. Presentation to MINMEC, 2 Sept.   

Department  of  Transport,  South  Africa.    2003.    Key  results  of  the  national  household  travel  survey.  Department of Transport:  Pretoria.  At www.transport.gov.za.  

Department of Transport, South Africa.   1999.   Moving South Africa:   an action agenda.   Department of Transport:  Pretoria. 

Harrison,  P.    2003.    ‘Fragmentation  and  globalisation  as  the  new  meta‐narrative’.    In  P  Harrison,  M Huchzermeyer  &  M  Mayekiso,  eds,  CONFRONTING  FRAGMENTATION:    HOUSING  AND  URBAN DEVELOPMENT IN A DEMOCRATISING SOCIETY.  UCT Press:  Cape Town. 

Hirsch, A. 2005. A  Season of Hope: Economic Reform under Mandela and Mbeki. Durban:   University of KwaZulu‐Natal Press.    

Page 20: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Kitchin, F & W Ovens.    (2008).    ‘Discussion and  conclusion’.    In F Kitchin and W Ovens, Case  studies on integration:    summarized  case  studies  and  concluding  comments.    Research  report.    Urban  Landmark:  Tshwane/Pretoria.   

Mokonyama, M, & C Venter.   2007.    ‘Forecasting household  car ownership  in  South Africa:    alternative models and future trends’.  Journal of the South African institution of Civil Engineering 49: 3, 2‐10. 

Todes, A.  2003.  ‘Housing, integrated urban development and the compact city debate’.  In P Harrison, M Huchzermeyer  & M Mayekiso,  eds,  Confronting  fragmentation:  Housing  and  urban  development  in    a democratising society.  UCT Press:  Cape Town. 

Venter,  C.    2008.    ‘Making  the  housing‐transport  link:    can  we  do  better?’    Paper  prepared  for  the International Conference on Transportation System Studies, Mumbai, India.  January.   

Venter, C.  2008.  ‘Transport expenditure and affordability:  the cost of being mobile’.  Paper presented to South African Transport Conference, 2008. 

Venter, C, V Volkolkova & J Michalek.  2007.  ‘Gender, residential location and household travel:  empirical findings from low‐income settlements in Durban, South Africa’.  TRANSPORT REVIEWS 27: 6, 653‐677. 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

 

 

Page 21: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

CHAPTER 3: ENERGY AND THE ENVIRONMENT 

Author: Philip Goyns 

Introduction 

Quantifying  energy  consumed  and  emissions  produced  by  transport  is  essential  for  effective  policy formulation and urban environmental management. Current  first‐world methods  for determining vehicle fuel  consumption  and  emissions  factors  are  technology  and  resource  intensive,  and  results  cannot  be applied directly  to  cities  in other parts of  the world,  such  as  South Africa, due  to differences  in  vehicle technologies,  fleet  structure  and  fuel  properties.  There  exists  a  need  for  alternative  cost‐effective  and accurate methods for determining real‐world fuel consumption and emissions from vehicles in cities of the developing world. Emissions models and vehicle monitoring techniques provide an appropriate alternative. 

The International Context 

International and national agreements and legislation have created frameworks for stricter environmental management. These include the United Nations Economic Commission for Europe (UNECE) Convention on Long Range  Trans‐boundary Air Pollution  (CLRTAP) 1979,  the United Nations  Framework Convention on Climate Change (UNFCCC) 1994, the EC Directive on Integrated Pollution Prevention and Control (Directive 96/61/EC) and  the United States Clean Air Act of 1970 and  its amendment  in 1990. The development of national and regional emissions inventories and regular updates are required in terms of these agreements and legislation to guide climate change strategies and air quality management plans.  

The  above  environmental  frameworks  have  required  that  fuel  consumption  and  emission  factors  from vehicles  be  evaluated  of  as  part  of  several  large  programmes  run  by  governments,  automotive manufactures and energy companies including: 

The European Modelling and Evaluation Program (EMEP). One of the major objectives of the EMEP was to produce an atmospheric emissions inventory guidebook ‐ CORINAIR (core European inventory of air emissions) as part of the UNECE CLRTAP (Hill, 2003); 

The auto oil programmes. These resulted in research and measurement sub‐programmes in the United States,  the  European  Union,  Japan  and  other  countries  such  as  the  US  Air  Quality  Improvement Research Programme (AQIRP) and European Programme on Emissions, Fuels and Engine Technologies (EPEFE)  (ACEA/EUROPIA,  1995).  The purpose of  these programmes was  to  guide  the  formulation of vehicle  and  fuel  regulations  and  develop  robust  scientific methods  for  determining  the most  cost effective means of reducing emissions from vehicles; 

The Sustainable Mobility Project (SMP) (WBCSD, 2004). More recently, the World Business Council for Sustainable Development  (WBCSD)  forecast  fuel  consumption  and  emissions  from  2005  to  2030  by projecting  vehicle  technology  developments  and  their  impacts  on  vehicle  fuel  consumption  and emissions; 

The  European  Cooperation  in  the  field  of  Scientific  and  Technical  Research  (COST)  directive.  These Research  initiatives,  combined  with  funding  from  the  transport  research  and  technological development action plan of the Fourth Framework programme, has resulted in the MEET (Methods of Estimation Emissions from Transport) project to develop methods of modelling emissions; 

The Assessment and Reliability of Transport Emission Models and Inventory Systems (ARTEMIS) project. The  purpose  of  the  ARTEMIS  project was  to  develop  a  unified methodology  in  the modelling  and 

Page 22: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

measurement  of  fuel  consumption  and  emissions  within  the  competitive  and  sustainable  growth programme of the European environmental action plan of the Fifth Framework programme. ARTEMIS has  a  strong  emphasis  on  the  impacts  of  real‐world  driving  cycles  on  emissions  from  vehicles  to overcome the problems of the COST action and the MEET project (Andre, 2004; Joumard, 2006); and

The Clean Air for Europe (CAFÉ) programme (EC, 2005). This  is the most recent programme related to air quality in Europe and forms part of the Sixth Framework Environmental Action programme.

In addition to the above programmes, the International Energy Agency has provided several transport, fuel consumption and climate change publications (IEA, 1984; IEA, 1997, 2000a, 2000b, 2000c, 2004). 

International measurement, modelling and evaluation of energy use and resultant air pollution are set to continue  and  become more  sophisticated  as  long  as  there  are  negative  environmental  impacts  due  to human activity. 

The South African context 

In South Africa, the transport sector is the fastest growing energy consumer, growing by 27% between 1992 and 2000 (DME, 2003). Imported crude oil meets 17% of the total primary energy demand and most of this is  refined  into  transport  fuels  (SANEA,  2003).  In  addition,  synthetic  fuels  produced  by  liquefaction  (the conversion of coal to liquid fuels) meet 30% of final liquid fuel demand. Coal liquefaction releases more CO2 per  litre of fuel product than production from crude oil,  increasing the greenhouse gas contribution from transport in South Africa relative to other countries. 

Increased  demand  for  transport  fuels  is  primarily  due  to  economic  development  and  the  consequent increase in ownership and use of personal motorised vehicles. The majority of motorised vehicles in South Africa  are  cars,  light  delivery  type  vehicles  (bakkies)  and  SUVs  (sport  utility  vehicles)  used  for  private passenger transport. Cars, bakkies and SUVs are the  least efficient and most polluting mode of passenger transport per person‐kilometre in the context of urban environments (Vasconcellos, 2001:191).  

Motorised  transport,  however,  is  an  essential  service  in  modern  society.  It  facilitates  economic development  by  providing  a means  to move  large  quantities  of  commodities  over  great  distances  and enhances the quality of  life by providing more choices as to where people  live, work and spend their free time. Energy consumed by motorised  transport  is  influenced by urban density  (Mindali et al., 2004). The dependence on cars for commuting is particularly evident in South Africa where land use  is dispersed and urban sprawl is a dominant feature of urban development, often rendering public transport uneconomical (Green and Mare, 1992; Naude, 1992).  

A major project to determine South African fuel consumption and emission factors, the Vehicle Emissions Project, was commissioned by the Department of Minerals and Energy in the mid 1990s (Wong, 1999). The purpose of  this project was  to measure  emission  factors  for  vehicles  taken  from  the  in‐use,  specifically South African, vehicle fleet, taking into account differences in vehicle technology and age, fuel composition and altitude of operation. The study considered  technical aspects of  local  fuels due  to  the proportion of synthetic  content;  effects  of  altitude,  as  a  large  proportion  of  the  fleet  operates  on  the Highveld;  and technical properties of vehicles such as fuel delivery systems  (carburetted or fuel  injected) and emissions controls  (no  emissions  controls  or with  a  catalytic  converter).  All  these  factors  differ  significantly  from European, American or  Japanese conditions. The  intention of  the study was  to provide  input data  for an urban airshed dispersion model, which would then be used to guide regulation and management of vehicle emissions and urban air quality. 

Page 23: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

In addition to properties and regulations of vehicles and fuels, driving conditions play an important role in determining  fuel  consumption  and  emission  factors  for  vehicles.  One  study  to  compare  South  African driving  conditions  to  those elsewhere was done by Yates  (1985). Yates  considered  the  repeatability  the European ECE15 driving cycle test procedure and  its suitability  to South African driving conditions. Three types of local trips were characterised to perform this comparison: a rush hour commute, a suburban route during midday and a central district trip. The ECE15 driving cycle was shown to be a poor representation of a  typical combination of  these  three South African driving patterns, due  to  the high proportion of  idling time  in  the  ECE15  cycle.  Yates  concluded  that  the  variability  of  driving  parameters  was  primarily determined by the prevailing driving conditions. A second study by Goyns (2008) used a simulation model developed  from  generalised  emissions  and  fuel  consumption maps  combined with measured  frequency distribution measurements of engine speed and engine load from a vehicle monitoring survey in the City of Johannesburg.  This  study  also  characterised  the  driving  conditions  (congestion)  experienced  in Johannesburg for various times of the day, days of the week and vehicle classes. 

In  terms  of  the  South  African National  Environment Management:  Air Quality  Act  of  2004  (RSA,  2005: Sections 8 and 11), municipalities are required to develop air quality management plans. This has resulted in development of several energy and environmental activities within municipalities, such as the state of energy  reports,  state  of  environment  reports  and  climate  change  strategies.  These  activities  have encouraged  academic  institutions,  municipalities  and  energy  related  organisations  to  collaborate  in developing transport, energy and environmental management systems, methods and tools.  

The role of models in policy formulation 

Transport,  energy  and  environment  policy makers  need  tools  to  evaluate  economic  and  environmental impacts of their decisions. Policy options may include congestion charging (Beevers and Carslaw, 2005), fuel pricing (Nakata, 2003), road pricing and quota schemes (Chin, 1996), emissions and fuel economy standards (Decicco,  1995; Gan,  2003),  emissions  taxes  (Sevigny,  1998)  and promotion of public  transport  (Dhakal, 2003). Mathematical models of transport and energy systems are useful tools in formulating and evaluating such policies. 

There is no single model that is able to perform the complete process of calculating fuel consumption and emissions from chemical reactions in the combustion chamber to the total fuel consumption and emissions emitted  at  street  level  for  a  fleet  of  vehicles.  Such  a  model  would  be  impractical  and  require  large quantities of data  and  computing power  to operate.  To  simplify  complex processes occurring  in  reality, detailed  technical models  are  often  nested within  larger  economic  or  decision  support models.  Smaller models,  which  consider  physical  processes,  are  used  to  produce  data  for  higher‐level  models,  which aggregate  or  sum  the  effects  of  the  physical  processes  taking  place,  by  making  assumptions  about processes and  interactions between processes. These assumptions are relevant to the particular question being asked and  the objectives of  the model.  In  this way, only data  relevant  to  the case  in question are needed. 

There  are  a  large  number  of models  in  the  literature  relating  to  estimating  emissions  from  transport. Decision support systems are used to evaluate policies using macro economic and population  information (Brand et al., 2002; De Ceuste et al., 2006; and US DOE/EIA, 2004). Some decision support systems combine emissions models and geographical information systems to simulate the distribution of transport emissions (Arampatzis et al., 2004). Emissions  inventories and emissions simulation models consider  fleet structure, vehicle activity and driving conditions (de Haan and Keller, 2004a; Ntziachristos and Samaras, 2000). Micro‐

Page 24: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

simulation models  estimate  the  emissions  released  during  chemical  reactions, which  take  place  during combustion (Gordon and McBride, 1994; Heywood, 1988). 

Many of the existing models have been reviewed and compared by other authors. Jebaraj and Iniyan (2004) review  energy models  used  in  India. Wohlgemuth  (1998)  reviewed  the  International  Energy  Agencies transport energy modelling method.  In  the  context of South Africa, Cooper  (1988) provided a  review of energy models and Mirilees (1993a, 1993b) provided a review of energy models relevant to transport. 

South Africa does not have  the  technical and  financial  resources needed  to develop  real‐world emission factors using conventional methodologies, such as those used in mobile emissions inventories in wealthier counties. Lower cost alternatives have  included dynamometer emissions  tests using  standardised driving cycles (Wong, 1999) and adoption of European and US emission factors embedded in emissions simulation models  (Burger et al., 2002). Standardised driving cycles are useful  for  comparing  fuel consumption and emission  factors  for different vehicles on a normalised basis  for emissions certification purposes, but are inadequate in representing real‐world driving. Real‐world fuel consumption and emission factors developed from  detailed  emissions measurements  are  available  from  emissions  simulation models  such  as  EMIT (CERC,  2007),  COPERTIII  (Ntziachristos  and  Samaras,  2000)  and  the HBEFA  (de Haan  and  Keller,  2004a). These models,  however,  represent  emission  factors  for  real‐world  driving  conditions  in  countries  and regions  in which  they were developed, which do not match the driving conditions  in South Africa due  to differing driving styles, topology and atmospheric conditions (temperature ranges, pressure altitude).  

The  City  of  Johannesburg  is  in  the  process  of  adopting  a modelling  approach  to  develop  their mobile emissions  inventory. This has  involved the  integration of an emissions simulation software package, EMIT (EMissions Inventory Toolkit), and a transport network model called EMME/2 (COJ, 2003). EMIT is based on emission factors for average vehicle speeds of real‐world driving cycles measured  in Europe (CERC, 2007). EMME/2 uses the Urban Transport Planning process (Dimitriou, 1990) to determine average vehicle speeds for  various  road  types  and  times  of  day,  and  total  vehicle  activity.  The  emissions  inventory  is  built  by combining emissions factors from EMIT for average speeds and vehicle kilometres determined by EMME/2 for different  road  facilities and  the structure of  the vehicle  fleet. The current method does not consider differences  in  operating  environments,  auxiliary  equipment  use  and  driving  style  between  Europe  and South Africa. 

New methodologies 

Developments  in  international  vehicle  emissions  legislation  and  consequent  vehicle  regulations  have resulted in the implementation of on‐board diagnostics (OBD) standards. Although the original purpose of OBD capabilities in vehicles was to aid in the inspection and maintenance functions, use of OBD facilitates a practical and affordable means to measure vehicle operating parameters such as engine speed and engine load during normal (real‐world) vehicle use. OBDII is the second version of the international OBD standards (ISO 15031  and  SAE J1979)  for  light  duty  vehicles.  OBDII  specifies  the  details  of  a  standardised communications port and data transfer protocol to provide access to the sensors built into modern vehicle engine‐management systems. Vehicles sold in the United States were required to have OBDII implemented from the year 1996. In the European Union OBDII was required from the year 2000. OBDII is not required by law  in  South  Africa,  but  many  imported  vehicles  and  vehicles  manufactured  for  export  have  OBDII implemented. 

Small  readily available OBDII data  loggers can be plugged  into  the standardised OBD port of a vehicle  to record  a  variety  of  engine‐operating  parameters  for  research  purposes  (Barlow  and  Green,  2002). 

Page 25: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Combined with GPS  (Global  Positioning  System)  and  an  appropriate  emissions  simulation model, which uses  emissions  characteristics  of  engine‐operating  parameters,  accurate  fuel  consumption  and  emission factors can be allocated  to different  road  types and  times of day without knowing specific details of  the operating environment, auxiliary equipment use and driving styles (Goyns, 2008). This forms the basis for an original method to develop emissions inventories for South African cities. 

Conclusion 

While  the  cost  of  accurately measuring  detailed  emissions  and  fuel  consumption  factors  for  real world driving  conditions  in  developing  countries  is  still  too  high,  emissions  simulations  models  and  vehicle monitoring techniques are readily available at reasonable costs. This allows for cost effective monitoring of vehicle driving conditions and estimation of emissions from transport to provide sufficient details to guide transport and environmental policies in the developing world. 

References 

ACEA/EUROPIA  (1995),  European  programme  on  emissions,  fuels  and  engine  technologies,  Compugraf SPRL, Brussels. 

Ajtay  D.,  Weilenmann  M.  and  Soltic  P.  (2005)  Towards  accurate  instantaneous  emission  models, Atmospheric Environment, 39, 2443‐2449. 

Arampatzis G., Kiranoudis C., Scaloubacas P. and Assimacopoulos D.  (2004) A GIS‐based decision support system for planning urban transportation policies, European Journal of Operational Research, 152, 465‐475. 

Austin T. C., DiGenova F. J., Carlson T. R., Joy R. W., Gianolini K. A. and Lee J. M. (1993) Characterisation of Driving Patterns and Emissions  from Light‐Duty Vehicles  in California. California Environmental Protection Agency: Air Resources Board, A932‐182 (California, Sierra Research Inc.). 140 pp. 

Barlow T. and Green J. (2002) Transport and Air Pollution 2002, 11th International Symposium on Transport and Air Pollution Proceedings, Graz University of Technology, Graz, 2, 1‐8. 

Beevers S. D. and Carslaw D. C. (2005) The  impact of congestion charging on vehicle emissions  in London, Atmospheric Environment, 39, 1‐5. 

Bickel  P.  and  Friedrich  R.  (2005)  ExternE  Externalities  of  Energy, Methodology  2005 Update,  European Commission, Report EUR 21951, Brussels 

Bose R. K.  (1998) Automotive energy use and emissions control: a simulation model  to analyse transport strategies for Indian metropolises, Energy Policy, 26, 1001‐1016. 

Boulter P., McCrae I. and Barlow T. (2007). A review of  instantaneous emissions models for road vehicles. Transport Research Laboratory. Research Report 3/323‐R041. Transport Research Laboratory, Wokingham, UK. 

Brand C., Mattarelli M., Moon D. and Calvo R. W. (2002) STEEDS: A strategic transport‐energy‐environment decision support, European Journal of Operational Research, 139, 416‐435. 

Page 26: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Brosthaus J., Kober R., Linssen J. und Walbeck M. (2003): Neue Technikkonzepte  im Verkehrssektor  in Das IKARUS‐Projekt:  Energietechnische  erspektiven  fur  Deutschland  Abschlussbericht  des  Projekts  IKARUS, Forschungszentrum Julich 2003 ISSN 1433‐5530 ISBN 3‐89336‐333‐5 

Bruton M. J. (1978) Introduction to Transport Planning (Hutchinson, London). 

Burger L. W., Watson R. M., Enslin H., Thomas R. and Sowden M. (2002) Air Quality Impact Assessment for the Proposed N1/N2 Winelands Toll Highway, Environmental Management Services cc, Pretoria 

Cambridge Systematics Inc. (2004). Traffic Congestion and Reliability: Linking Solutions to Problems. Report for the Federal Highway Administration. Cambridge Systematics Inc., Cambridge, MA. 

Car (various years) Ramsay, Son and Parker, Pinelands, South Africa. 

Carfolio.com  (2007)  http://www.carfolio.com/specifications/.  Accessed  between  September  2006  and January 2007. 

Carinfo.autold.com  (2007)  http://carinfo.autold.com.  Accessed  between  September  2006  and  January 2007. 

CERC (Cambridge Environmental Research Consultants) (2007) http://www.cerc.co.uk/software/index.htm. Accessed 19 December 2007. 

Chin A. T. H. (1996) containing air pollution and traffic congestion: transport policy and the environment in Singapore, Atmospheric Environment, 30, 787‐801. 

COJ (City of Johannesburg) (2007) State of the Air Report, Department of Environmental Management, City of Johannesburg. 

COJ  (City  of  Johannesburg)  (2003)  Integrated  Transport  Plan  2003‐2008,  Department  of  Transportation Planning, City of Johannesburg. 

Cooper C.  J.  (1988) A  framework  for energy  in South Africa with  special  reference  to  long  term  forecast demand, dissertation, p. 226 (Institute for Energy Studies, Rand Afrikaans University). 

Davis Instruments (2004), CarChip® Online Help Printable Version, Davis Instruments Corporation, Hayward, CA, p. 67. 

de Haan P. and Keller M. (2000) Emission factors for passenger cars: application of instantaneous emission modelling, Atmospheric Environment, 34, 4629‐4638. 

 de Haan P. and Keller M. (2001) Real‐world Driving Cycles for Emission Measurements: ARTEMIS and Swiss Cycles,  in:  Folgearbeiten  SRU  255  Nachtrag  Arbeitsunterlage  25,  under  a  contract  to  Swiss  Agency  for Environment, Forests and Landscape (SAEFL). Available from SAEFL, 3003 Bern, Switzerland. 

de Haan P. and Keller M.  (2004a) Handbook Emission Factors  for Passenger Cars and Light‐Duty Vehicles (HBEFA), version 2.1. Swiss Agency for Environment, Forests and Landscape, 3000 Bern, Switzerland. 

de Haan P. and Keller M. (2004b) Modelling fuel consumption and pollutant emissions based on real‐world driving patterns: the HBEFA approach, International Journal of Environment and Pollution, 22, 240‐258. 

Page 27: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Decicco  J. M.  (1995)  Projected  fuel  savings  and  emissions  reductions  from  light‐vehicle  fuel  economy standards, Transportation Research, 29A, 205‐228. 

Dhakal S.  (2003)  Implications of transportation policies on energy and environment  in Kathmandu Valley, Nepal, Energy Policy, 31, 1493‐1507. 

Dix M., Carpenter S., Clarke M., Pollard H. and Spencer M.  (1983) Car Use: A Social and Economic Study, Gower, Hampshire, England 

DOE/EIA  (2004)  The  Transportation  Sector  Model  of  the  National  Energy  Modelling  System:  Model Documentation Report. Office of  Integrated Analysis and Forecasting, Energy  Information Administration, U.S. Department of Energy, Washington, DC, 154 pp. 

EC (2005) Proposal for a Directive of the European Parliament and of the Council on Ambient Air Quality and Cleaner Air for Europe, European Commission, Brussels 

Ekström M., Sjödin A. and Andreasson K. (2004) Evaluation of the COPERT III emission model with on‐road optical remote sensing measurements, Atmospheric Environment, 38, 6631‐6641. 

Frey H. C., Rouphail N., Unal A. and Colyar  J.  (2000) Emissions and traffic control: an empirical approach, Proceedings of CRC On‐Road Vehicle Emissions Workshop (San Diego), 13 pp. 

Gan L. (2003) Globalization of the automobile  industry  in China: dynamics and barriers  in greening of the road transportation, Energy Policy, 31, 537‐551. 

Globalcar.com  (2007)  http://www.globalcar.com/datasheet/.  Accessed  between  September  2006  and January 2007. 

Golverk A. A (1992) Mathematical Calculation of the Performance Map of Internal Combustion Engine: SAE Paper 920683, SAE Technical Paper Series, Warrendale, PA, 7 pp. 

Golverk  A. A  (1994)  The Method  for Development  of  a Diesel  Engine Universal  Performance Map:  SAE Paper 941928, SAE Technical Paper Series, Warrendale, PA, 10 pp. 

Gordon  S.  and McBride B.  J.  (1994) Computer program  for  calculation of  complex  chemical  equilibrium composition and applications, NASA Reference Publication 1311, Cleveland, OH, 58 pp.  

Goyns, P. H. (2008) Modelling real world driving, fuel consumption and emissions of passenger vehicles: a case  study  in  Johannesburg.  DPhil  Thesis,  Department  of  Geography,  Environmental Management  and Energy Studies, Faculty of Science, University of Johannesburg, Johannesburg. 

Green C. A. and Mare H. A. (1992, March) The Relationship between Spatial Urban Indicators and Per Capita Fuel Usage, Energy Branch, Department of Mineral and Energy Affairs, Pretoria, 68 pp. 

Hassel D., Jost P., Weber F., Dursbeck F., Sonnborn K. and Plettau D. (1994) Motor Vehicle Exhaust emission Factors in the Federal Republic of Germany, UBA, Berlin and BUWAL, Berne 

Hucho W. (1987) Aerodynamics of Road Vehicles, Butterworths, London. 

IEA (1984) Fuel Efficiency of Passenger Cars, International Energy Agency, Paris, 202 pp.  

IEA (1997) Indicators of Energy Use and Efficiency, International Energy Agency, Paris. 

Page 28: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

IEA  (2000a) Energy Technology and Climate Change: A Call  to Action,  International Energy Agency, Paris, 167 pp.  

IEA  (2000b)  The  Road  from  Kyoto:  Current  CO2  and  Transport  Policies  in  the  IEA,  International  Energy Agency, Paris, 169 pp. 

IEA (2000c) The World Energy Outlook, International Energy Agency, Paris. 

IEA (2001) Saving Oil and Reducing CO2 Emissions in Transport: Options and Strategies, International Energy Agency, Paris, 194 pp. 

IEA (2004) Bio fuels for Transport: An International Perspective, International Energy Agency, Paris, 210 pp. 

Jebaraj S. and Iniyan S. (2006) A review of energy models, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 10, 281‐311. 

Keller M. and Zbinden R. (2004) Pollutant Emissions from Road Transport 1980‐2030, Swiss Agency for the Environment, Forests and Landscape (SAEFL), Environmental Series No. 355, Berne, Switzerland. 

Kohoutek P., Nagel C., Fellendorf M., Hausberger S. and Brosthaus J. (1999) Integrated Simulation of Traffic Demand, Traffic Flow, Traffic Emissions and Air Quality, 8th International Symposium on Transport and Air Pollution Proceedings, Graz University of Technology, Graz, 21 pp. 

Linßen  J., Walbeck M. and Brosthaus  J.  (2005) Scenario Study: Development of Emissions  in  the German Transport  Sector,  14th  International  Symposium  on  Transport  and  Air  Pollution  Proceedings,  Graz University of Technology, Graz, Vol. 2, pp. 148‐155. 

Mead  and  McGrouther  (2003)  Commercial  and  light  duty  vehicles  data  digest  1960‐2003,  Mead  and McGrouther, Johannesburg (CD‐ROM). 

Mercier‐Handisyde  P.  (2007)  Keynote  address:  Transport‐related  Opportunities  in  the  European  Union Seventh  Framework  Programme,  10  July  2007,  European  –  South  African  Science  and  Technology Advancement Program (ESASTAP), CSIR, Pretoria. 

Mindali O.,  Raveh A.  and  Salomon  I.  (2004) Urban  density  and  energy  consumption:  a  new  look  at  old statistics, Transportation Research Part A, 38, 143‐162. 

Mirilees  R.  J.  (1993a)  Issues  Impacting  on  the  Efficient Use  of  Energy  in  Transportation:  Part  1,  Energy Branch, Department of Minerals and Energy Affairs, Pretoria, 30 pp. 

Mirilees  R.  J.  (1993b)  Issues  Impacting  on  the  Efficient Use  of  Energy  in  Transportation:  Part  2,  Energy Branch, Department of Minerals and Energy Affairs, Pretoria, 55 pp. 

NAAMSA  (2006) 2006 Annual Report, National Association of Automobile Manufacturers of South Africa, Balgair Publications, Cowies Hill, 48 pp. 

NAAMSA  (2007) 2007 Annual Report, National Association of Automobile Manufacturers of South Africa, Balgair Publications, Cowies Hill, 56 pp. 

Nakata  T.  (2003)  Energy modelling  on  cleaner  vehicles  for  reducing  CO2  emissions  in  Japan,  Journal  of Cleaner Production, 11, 389‐396. 

Page 29: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Naude  C. M.  (1992, March)  Transport  Energy  Implications  of Urbanisation  and Decentralisation,  Energy Branch, Department of Minerals and Energy Affairs, Pretoria, 47 pp. 

NDOT  (2002),  Moving  South  Africa,  South  African  National  Department  of  Transport. http://www.transport.gov.za/projects/msa/msareport/msadraft83.html#Externalities.  Accessed  8  March 2005. 

NDOT (2004). National Transportation Information System (NATIS), Vehicles registered in Gauteng for 2000, 2001, 2002, 2003, 2004, South African National Department of Transport, Pretoria. (Used with permission of City of Johannesburg). 

Ntziachristos L. and Samaras Z. (2000) COPERT  III Computer Programme to Calculate Emissions from Road Transport  Methodology  and  Emission  Factors  (Version  2.1),  European  Environment  Agency,  Technical report No 49, Copenhagen, 86 pp. 

Pokharel S., Bishop G. and Stedman D. (2002) An on‐road motor vehicle emissions inventory for Denver: an efficient alternative to modelling, Atmospheric Environment, 36, 5177‐5184. 

Reynolds A.  and Broderick B.  (2000) Development of  an  emissions  inventory model  for mobile  sources, Transportation Research, D5, 77‐101. 

Robert Bosch GmbH (2000) Automotive Handbook, Bentley Publishers, Cambridge. 

RSA (2003) Joint implementation strategy for the control of exhaust emissions from road‐going vehicles in the Republic of South Africa, Government Gazette, 462, No. 25741, 47 pp. 

RSA  (2005)  The  South  African  National  Environment  Management:  Air  Quality  Act  No.  39  of  2004, Government Gazette, 476, No. 27318, 29 pp. 

SAEFL  (1999) Handbook  Emission  Factors  from Road  Transport,  version  1.2  (CD‐ROM).  Swiss Agency  for Environment, Forests and Landscape, 3000 Bern, Switzerland. 

SANEA (2003) South African Energy Profile 2003, South African National Energy Association, Johannesburg 

Schifter I., Diaz L., Mugica V. and Lopez‐Salinas E. (2005) Fuel‐based motor vehicle emissions inventory for the metropolitan area of Mexico city, Atmospheric Environment, 39, 931‐940. 

Sevigny M. (1998) Taxing Automobile Emissions for Pollution Control, Edward Elgar, Cheltenham, U.K. 

Shayler P. J., Chick J. P. and Eade D. (1999) A Method of Predicting Brake Specific Fuel Consumption Maps: SAE Paper 1999‐01‐0556, SAE Technical Paper Series, Warrendale, PA, 12 pp. 

Singer B. C. and Harley R. A.  (2000) A  fuel‐based  inventory of motor vehicle exhaust emissions  in the Los Angeles area during summer 1997, Atmospheric Environment, 34, 1783‐1795. 

Soltic P. (2001) Nachführung der Emissionsgrundlagen Strassenverkehr, Ergänzung der Messdaten auf das Bezugsjahr 2000, Benzin: Personen‐ und Lieferwagen. EMPA Bericht 201209, Dübendorf, Switzerland. 

Stahel W., Pritscher L. and de Haan P.  (2000) Neues EMPA‐Standardmessprogramm, Sonderuntersuchung der  "Real‐World"‐Fahrzyklen,  BUWAL  Arbeitsunterlage  19  Schriftenreihe  Umwelt  Nr.  255,  Bern, Switzerland. 

Page 30: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Stettler P., Forss A., Mattrel P., Saxer C. and Weilenmann M. (2004): Nachführung der Emissionsgrundlagen Strassenverkehr, Messungen 01‐02, Benzinpersonenwagen Euro‐0 und Euro‐3 sowie Dieselpersonenwagen Euro‐2, BUWAL Untersuchungsbericht Nr. 202114, Bern, Switzerland. 

Strong R. A. G. (1991) SA Light Vehicle Transport Profile, Energy Branch, Department of Minerals and Energy Affairs, Pretoria, 80 pp. 

Sweet R.  J.  (1991) Car Ownership Demand  Study. National  Energy Council, Department of Minerals  and Energy Affairs, Pretoria, 103 pp. 

Taylor C. F. (1985) The  Internal‐Combustion Engine  in Theory and Practice, The Massachusetts  Institute of Technology, Cambridge MA. 

TRB (2000) Modelling Mobile‐Source Emissions, Transport Research Board, National Academy of Sciences, Washington, DC. 

Vehix.com  (2007)  http://www.vehix.com/research/VehicleSpecifications.aspx.  Accessed  between September 2006 and January 2007. 

WBCSD  (2004)  Mobility  2030:  Meeting  the  challenges  to  sustainability,  World  Business  Council  for Sustainable Development, Geneva, Switzerland 

Weilenmann M.  (2005)  Tracing  of  Road  Traffic  Emissions,  Impact  of  Air  Conditioning  on  Emissions  of Gasoline Euro‐3 Passenger Cars, Preliminary Report, EMPA‐Report No. 203270b, Dübendorf, Switzerland. 

Wohlgemuth N. (1998) World transport energy demand modelling – Methodology and elasticities, Energy Policy, 25, 1109‐1119. 

Wong C. T. (1999) Vehicle Emissions Project Phase (II) Final Report, Energy Research Institute, University of Cape Town, and Department of Minerals and Energy, Pretoria.  

Wong J. Y. (2001) Theory of Ground Vehicles, John Wiley, New York, NY. 

WEC (2007) Transport Technologies and Policy Scenarios to 2050, World Energy Council, London. 

Yates  A.  (1985)  Repeatability  and  Suitability  of  International  Driving  Cycles  in  the  South  African Environment, Energy Research Institute (ERI), University of Cape Town, Cape Town. 

Zachariadis  T.  and  Samaras  Z.  (2001)  Validation  of  road  transport  statistics  through  energy  efficiency calculations, Energy, 26, 467‐491. 

 

 

 

 

 

Page 31: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

CHAPTER 4: FINANCING OF TRANSPORT PROJECTS AND PROGRAMMES 

Author: Peter Copley 

There is common African and international consensus that all components of transport infrastructure have been underinvested in over the last several decades. This extends to road (urban and rural), rail (urban and intercity), airports and traffic control, ports and pipelines. 

The backlog in investments extends to both poorly performing infrastructures due to over use, particularly beyond  their economic  life, with wholly  inadequate  financing  sources  and  asset management processes and  procedures,  as  well  as  in  new  backlogs  of  necessary  infrastructure  to meet  the  needs  of  people migrating to the urban and particularly metropolitan areas. 

 The  financial  quantum  of  this  backlog  for  infrastructure  in Africa  is  quantified  in  the  recently  released World  Bank  ‘Africa  Infrastructure  Country  Diagnostic  Study’  as  being  of  the  order  of  US$91  bn.  The significance of this figure, which is difficult to grasp, is that it is twice the figure determined by inter alia the World Bank only nine years ago. The need  for  investment  into adequate,  sustainable  infrastructure and particularly  energy  and  transport  infrastructure  is  accordingly  accelerating;  both  to  meet  historic replacement needs as well as new needs. 

The  five  year  Accelerated  Strategic  Growth  Investment  Programme  in  South  Africa  (AsgiSA)  is  an investment  programme  which  has  as  its  aim  to  catch  up  on  necessary  investment  in  economic infrastructure  in South Africa  to  compensate  for historic underinvestment by both State Owned Entities (ESKOM,  TRANSNET,  ACSA,  SANRAL,  TELKOM  and  water  distribution  entities)  and  Government Departments since rapid  inflation began to hit the World  in the mid 1970’s. This was aggravated  in South Africa’s case  through  international sanctions,  including particularly  financial sanctions  from  the European institutions which had historically funded South Africa’s infrastructure through international bond financing in  particularly  energy  and  non‐road  based  transport.  In  essence  South  Africa’s  SOE’s  and  Government dropped to investment levels of of the order of 2% of GDP.  

It is commonly agreed that 5% of GDP is the desired minimum investment level to maintain infrastructure in  good  repair,  for  both  government  departments  (including  municipal  government)  and  SOE’s.  It  is interesting to note that against that fall off, the private sector continued to maintain investment into fixed asset  formation  over  that  period  (and  in  fact  since  1946  when  the  statistics  were  first  collected),  at approximately 12,5% of GDP despite confronting the same challenges facing government and its SOE’s.  

The  single  difference  between  the  challenges  facing  the  public  and  private  sectors  was  the  fact  that government had elected to fight a long and protracted war (from1975 until 1982) as well as create an arms industry to support that endeavour. The private sector did not participate in that ‘guns rather than butter’ part  of  the  history  of  the  South  African  economy  except  perhaps  deriving  benefit  from  supplying  the ‘military machine’. Nevertheless the consequences of that political choice are still apparent in South Africa when comparing for example the hotels and shopping malls with the fairly tired condition of particularly its energy and its transport infrastructure. 

The following figure shows the above infrastructure investment discussion graphically. 

Page 32: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

The aim of AsigSa is to increase the national reinvestment into infrastructure to an average of 6% of GDP, which implies going as high as 12% to 13% in some early years in the next five year cycle. 

The  significance  of  choosing  South  Africa’s  AsgiSA  in  this  discussion  is  firstly  that  the  proportions  of investment required (ie 50% for energy, 25% for transport, 15% for water and sanitation, 10% for ICT) are typical for the continent as a whole as  indicated through the findings of the Africa  Infrastructure Country Diagnostic Study…and also that perhaps Africa’s leaders can visibly see the cost to an economy of choosing a path of war over peace. 

It has taken Mozambique approximately 15 years to begin to climb out of  its civil war, with replacement infrastructure  largely  funded by  the private sector and DFI’s  through Public Private Partnership’s  (PPP’s); while Angola is only now beginning to address a history of 30 years of war,  largely through Direct Foreign Investment into its considerable oil reserves, unfortunately restricted to the coast. Africa  is still to see the potential benefits to  its regional economies  if particularly the DRC and Zimbabwe come out firmly on the side of peace and development. 

Against that background the following comment is offered for the transport sector. 

Methodical/Analytical approaches: What new analytical methods are being proposed? 

It  is submitted that two  international trends will effect transport  investment over the ensuing decades  in both South and Southern Africa. 

The  first  are  the  trends  articulated  in  the  OECD  Publication  ‘Infrastructure  to  2030’.  Fifteen  policy recommendations  are  included  in  this  excellent publication,  central  to  them being  that  infrastructure  is long term in nature and does not subscribe to any particular political view and secondly that effective asset management is of equal importance to investment in new infrastructure. 

Page 33: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Its second  fundamental  finding  is how  transport  infrastructure modes are  responding,  internationally,  to markets in a rational fashion. For example the niche for rail is to convey high bulk, low value commodities over long distances, containers over distances in excess of 600 to 1000km, and to move people rapidly in an ever  increasing densification of urban human settlements, particularly up to distances of three hour road travel time. 

While  this  last consideration  is  important  to Africa  in particularly  those human  settlements  identified by African Union Council of Ministers for Human Settlement as being the future megalopolis’ of sub‐Saharan Africa  (viz Lagos, Dar es Salaam, Lusaka, Maputo and Johannesburg), affordability  issues suggest that Bus Rapid Transit is the preferred method of moving people in the urban environment and this is being seen in Lagos, South Africa’s major cities, in Dar es Salaam and currently in planning in Lusaka. 

Road  freight  remains  important  for moving particularly  containers over distance of  shorter  than  600  to 1000 km, this due to inherent flexibility in collection and distribution but more focus needs to be put on to modal  interchanges  in Africa,  recognizing  the  long  routes  from  sea  to  the  interior,  as well  as  focus  on effective  ICT  systems  in  support of  ‘just  in  time, pull  through’  logistics  systems. Africa’s national borders need also to turn into facilities to facilitate trade and not to work against it as effective blockages, as they currently do. 

The second international consideration which will affect Africa’s transport and logistics systems profoundly is what is being referred to as ‘peak oil’. It does appear as if the World oil production levels have peaked in about  2005  and  that  the  combined World  crude  oil  production  is  headed  downwards  towards  half  its current level (the levels pumped in 1965) in about 2025. 

This means that energy efficiency in moving freight (kj per tonne km) and people (Mj per passenger km) will become  of  great  importance  in  transport  planning.  This  will  favour  rail  over  water  over  road  for  the movement of freight and a reversion to electrically driven trains sets, Bus Rapid Transit Systems and buses, particularly double decker buses in people movement. 

There  remains a  fundamental need  to  fully  integrate urban  (land use),  transport AND energy planning  in designing future human settlement form. The price of land is only one factor in the fundamental choice of where to house people in relation to where they work. There will in all likelihood be a shift away from the road  friendly  policies  of  the  recent  decades,  back  to  public  transport  and  rail  supporting  policies  but without historic protectionism. 

Theoretical  contributions:  What  new  theories  are  being proposed? 

Resulting  largely  from  the  supply  side  and market  supportive  economic  theories  of  ‘Thatcherism’  and ‘Reaganomics’  in the 1970’s and 1980’s  it was felt,  internationally, that the state should reduce  its role  in transport programme investment to one of ideally only being a regulator with the private sector coming in to operate and to fund the systems. 

This  led to a substantial programme of privatization, commercialization and public private partnerships  in many of the countries of the World  led both by governments  (e.g. the UK,  Japan, the USA) as well as by international funding agencies such as the World Bank, other DFI’s and the  IFC (e.g. Argentinean Rail, the Mexican Toll Road System, the Channel Tunnel). 

Page 34: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

From hard experience as well as practical failure (e.g. the collapse of Enron in the 1990’s and the need for the United States to bail out the Mexican toll road system just before that, the unanticipated high cost of maintaining rail infrastructure as well as signaling systems in the UK) there was a decline in enthusiasm for from Public Private Partnerships in the first decade of the 21st century. This is again beginning to show signs of  a  resurgence  as  it  is  realized  that  governments  cannot provide  the necessary  infrastructure unaided. There  is  a  fundamental  need  for  Public  Private  Partnerships  in  providing  transport  infrastructure  if  the World is to provide what is necessary for both economic growth and social need. This applies particularly to the developing World in which all of Africa’s countries lie. 

While Oxford University  is driving  ‘the New Economy’ and Cambridge University  ‘the New Mobility’ and while both of these initiatives are strongly supported, it is unlikely that they will have a material difference on the need for basic transport systems necessary to be effectively provided and operated in Africa. 

This means  that of necessity Africa will have  to continue with  traditional  funding mechanisms as well as encourage continued private sector involvement and support in providing infrastructure systems and their operation and maintenance into the foreseeable future. This is particularly reinforced through the collapse of centrally planned economic systems in the Soviet Union, although the pragmatic approach of China will and is having a significant effect in Africa. China’s primary interest lies in an ongoing supply of commodities and of oil, hence  it  is willing to support transport projects which get these  items to the sea, either on the east or West African coasts as quickly as possible with long term loans to individual states at very long term, low interest rates. The rule of thumb in dealing with China is that the member state meets 40% of project cost, China 60% by means of project loans to governments. 

This means that Africa itself needs to worry primarily with north south transport systems, regional systems that support intra regional trade and systems serving urban human settlements. This is part of the basis for European  support of  the  SADC‐EAC‐COMESA Regional Trade  Facilitation Programme  (also  known  as  the ‘North South Corridor’) which is primarily aimed at developing projects to a stage where they can ‘be taken to the market’.   

Unfortunately the most attractive  infrastructure sub‐sectors to the private sector are ICT and energy, this due both  to  relatively  low upfront capital  investments,  immediate  revenue streams and well established billing systems and methods of user cost recovery. 

Transport  systems  by  contrast  require  massive  up  front  capital  investments  with  a  long  time  before revenue streams begin  to generate attractive  returns of either a capital or dividend nature and also still require the creation and societal acceptance of easily understood and applied billing systems. The following two slides show the practical implication of this preference. 

Page 35: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

 

PRIVATE-SECTOR FUNDING -EMERGING MARKETS

Regional DistributionREGION No OF COST %

PROJECTS US$m

Latin America 38 5 980 48%Asia 20 4 947 40%Europe 7 1 007 8%Sub-Saharan Africa 3 102 <1%Central Asia, Middle Eastand North Africa 2 323 3%

12 360 100%

SOURCE: International Finance Corporation - Financing Private Infrastructure Projects, again at the peak

14/05/2008 Equilibrium International, Indaba Hotel, JHB

 

  

Practical  application  of  research:  What  are  the  empirical investigations and studies revealing? 

The  following  slide  shows  the  existing methods  of  funding  transport  investment  programmes  in  sub‐Saharan Africa. To these naturally must be added fuel levies into road funds in all countries excepting South Africa,  straight  budgetary  allocations,  generally  from  the  centre  but  also  partly  from  municipal  and provincial governments, and straight government to government, DFI and commercial loans of between 15 year and 50 year duration. 

Page 36: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

 

Drs Malcolm Mitchell is on record as saying that there are only three ways to fund roads. For roads with a purely economic  function  (ie on which  the economy depends) direct user charging  is  the best;  for  roads with  a  dual  economic  and  social  function  (eg  provincial main  roads  and  urban  collectors)  a  fuel  levy  is appropriate (US$0,10 per litre as determined by the gTKP for the rural road network and US$0,06 per litre for  urban  transport,  using  the  HDM  or  conventional  Cost  Benefit  Analysis  for  programming  and prioritisation);  while  roads  serving  only  a  social  need  (feeders/collectors),  the  general  tax  base  is appropriate using a prioritization model such as RED or a SAM. 

In view of the huge relative importance of the fuel levy the following slide shows the question of ‘peak oil’ graphically and some discussion around the implications of that follow the slide. 

 

Page 37: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

The World  appears  to be heading  towards  an overall  reduction  in oil  and hence  liquid  fuel production. While there is evidence of oil reserves still being available in Brazil, Sudan and Western Canada and while it is possible that Australia, in particular may develop technologies to extract commodities, including oil from the sea bed itself, the overall prognosis is too important to ignore in future predictions. The World appears to have run out of oil. 

This suggests a shift back  to  rail which does appear  to be happening  internationally  (eg  the Middle East, particularly Turkey; the ‘Silk Route’; and South Korea endeavouring to gain access to the North Korean rail system  and  hence  to  the  ‘Silk  Route’  system;  equally  Russia  and  other  European  countries.  The  only traditional  rail country going  the other way  is  India, currently making a massive  investment  into  its  road system  which  was  historically  under  invested  in,  to  the  benefit  of  rail.  History  tells  us  that  as  with everything, there needs to be a long term balance) 

Africa appears equally to be looking at rail in a regional context, endorsed by the NEPAD Secretariat. There are two ways to  look at this. One  is a very big Sub‐Saharan African Rail system while the other  is regional rail  concessions,  for  example  Beira  to  Lubumbashi/Ndola  or  Durban  to  the  same  point.  The  African Development Bank  is also    investigating the costs and economic benefits of shifting Southern Africa’s rail gauge from the 3 ft 6 inch Cape (Kapp) Gauge, which is used on 18 percent of the World’s rail networks, to the 4 ft 8 and a half inch international gauge, used by 60% of rail systems around the World. 

This  is  a  very  significant  process which will  have  profound  capital  investment  decisions,  together with necessary upgrading of ports both to accommodate new rail networks and post Panamax vessels in general. These proposals are not considered in the World Bank estimates. 

Technological  innovations: What new  technological  innovations are being proposed? 

What is apparent is that the necessary investment into Sub‐Saharan Transport Programmes is massive and that governments alone  (including  the donor  states) cannot afford  this quantum of  investment unaided, hence the future HAS to lie in Public Private Partnerships. 

The financial instruments available to fund infrastructure are well established. There is no need to look for new  financial  instruments. What  is necessary however  is  to develop  the  frameworks  (political,  legal and regulatory)  to give comfort  to  the private sector  to  invest as well as developing  the  technology, systems and capacity to ensure effective cost recovery so as to service the necessary investments, be they in equity, bonds or loans. 

We have  seen  technological advances particularly  in GPS  systems  for  tracking aircraft,  containers,  ships, wagons, trucks and vehicles as well as seeing systems being developed to manage the logistical movement of the freight they carry. 

We are also seeing rapid strides being made  in the  introduction of electronic through ticketing to permit freedom of choice to commuters to use different modes of public transport for a seamless experience, as well as to monitor the effectiveness and user preference of and for public transport subsidy by mode. 

Alternative pricing systems and financial sources such as congestion pricing, carbon emission pricing, value capture adjacent to public transport networks and tolling of tonnes of freight rather than vehicles, as well as pricing to meet consumer cargo needs need still to be further developed. Equally the volumes handled and monitored in Sub‐Saharan Africa are by their nature not nearly as large as in the developed economies 

Page 38: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

of the World. Toll Roads in the US and in Europe are only considered financially viable at 20 000 vpd while in South Africa a sustainable model for toll road development starts at 4 200 vpd. 

Any  parastatal  rail  operator will  advise  that  you  need  1 million  tonnes  of  freight  per  annum  to  justify investment in a railway, while we have seen private sector operated systems running sustainably from 300 000 tonnes per annum. 

When operating at those levels of usage financial collection efficiency becomes critical. There is little room for error. 

So  it  is suggested  that  the  first need  for  research  in  the  transport  financial arena  lies  in developing  legal frameworks  in Public Private Partnerships, Companies Law and Tax Law  that are  robust, understandable and easily repeatable  in the different  legal  frameworks of Sub‐Southern Africa. This should extend to the development of standard performance contracts and off take agreements. 

Any potential investor and public authority must know that the system that they are being asked to invest in  has  clearly  understandable  rules  which  will  be  consistently  applied  over  the  life  of  the  necessary investment and that provision exists to freely trade in financial instruments be they equity, loans or bonds. 

Most Southern African countries do not have stock or bond exchanges, or capital markets. While it remains first prize  to work  towards developing  these  in each member  state, avenues  should also be explored  to utilize,  for  example  the  South  African  Stock  and  Bond  Exchanges  to  mobilize  capital  for  transport infrastructure investment within the entire SADC‐EAC‐COMESA Region. 

In parallel with  that,  research  should  be  aimed  at  developing  systems  capable of  replication which  can collect  user  charges,  both  electronically  and  in multi  currencies,  at  low  volumes  in  a  robust,  effective, reliable and transparent manner. 

South African industry is well advanced in having developed pre paid meters for electricity cell phones and water, as well as very effective tracking devices, systems and processes for vehicles. 

There  is perhaps synergy  in extending the ability of these  items to address also the question of user cost recovery for low volume uses? 

Of equal  importance  is to research the possible  impact of a decline  in  liquid  fuel availability on transport systems  in general and,  specifically, what will  the overall effect be on  fuel  levy  revenues on which  road funds are dependent and what alternative funding mechanisms can be used to fill that decline. 

The question is put forward for discussion and debate. 

 

 

 

 

 

 

Page 39: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

 ANNEXURES: Figures supporting the discussion above which can be used in augmenting the text. 

 

 

 

Page 40: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

 

 

 

 

 

 

Page 41: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

 

 

 

 

 

Page 42: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

CHAPTER 5: ROAD TRANSPORT INFRASTRUCTURE 

Authors: James W. Maina, Joseph Anochie­Boateng and Morris de Beer 

This chapter highlights research efforts undertaken during 2009  in an effort to provide multifaceted tools for  improvement of accuracy  in pavement performance evaluation. These efforts were based on methods used  to  determine  road  pavement  response  under  the  loading  of  typical  dual  and  single  truck  tyre configurations. Data  gathered  from  a  tool  like  the  locally  developed  Stress‐In‐Motion  (SIM)  technology, which  is used to quantify three dimensional (3D) shapes of the tyre‐road pavement contact stresses were considered. Means and ways of utilizing these stresses as  input data for multi‐layer  linear elastic analyses were  investigated  in order  to demonstrate  improved evaluation of pavement performance, especially  in the  vicinity of  the  road  surface.  Strain  Energies of Distortion  (SEDs)  at  various  sections within  the  road pavement structure were computed for use as a response parameter. It is shown that the concept of SED as a “potential  for  failure  indicator” of a  road pavement structure seems  to  resonate well with  the applied tyre  stresses and  its different  shapes.  It was also  found  that  single wide base  tyres may  introduce more than double  the potential  for  failure compared with  the dual  tyre configuration on  the  same pavement. Furthermore, this study demonstrates that under‐inflated‐heavily‐loaded tyres may cause more damage on the  surface  of  the  road  compared  to  correctly  inflated  tyres.  The  use  of  SIM  technology  together with numerical  analysis  to  identify  areas of high potential  for  failure on  roads  is promising.  Furthermore,  an integrated research study in SIM technology, numerical analysis as well as advanced laboratory testing and modelling of road materials would improve performance and ensure long lasting road pavements 

Introduction 

South Africa (SA) is a developing country with a total of approximately 750 000 km of roads, of which only 20 percent is currently paved. Increased economic activities, in recent years, have resulted in considerable growth  in  both  passenger  and  freight  traffic  volumes.  A  study  conducted  five  years  ago  found  a  Total Vehicle (Combination) Mass (TVM/TCM) from approximately 253 000 registered heavy vehicles (HVs), out of which 26 000 were buses, to have exceeded 3.5 tonnes  (Bosman, 2004). Additionally, the Fifth annual State of Logistics Survey  for SA  indicated  that total  land transport  in SA accounted  for 1,5 billion tonnes, with recent growth of higher than 5 per cent, mainly captured by the road transport sector, as opposed to the rail sector carrying only 0.2 billion tonnes. See Figure 1.  

By supporting movement of people and goods, access to education and training, employment and health care, a sound road network plays a key role in socio‐economic development of a country. In order to better understand  impact  of  the  increased  loading  on  roads,  studies  on  tyre‐road  interaction  have  gained prominence  in  recent  years.  Tyres  form  an  essential  interface  between  vehicles  and  road  pavement surfaces. These are the only parts of the vehicle that are in contact with the road and transmit the vehicle loading to the  road surface. By using  fewer tyres and carrying heavier cargo, modern  trucks are exerting much higher contact stresses on the road surface than their predecessors. A good understanding of tyre‐road  contact  stresses  is,  therefore,  important  for  better  road  pavement  designs,  and  hence  improved performance.  This  document  informs  on  characterization  of  mechanical  properties  of  road  pavement materials and compares effects of tyre‐road pavement contact stresses from two main types of truck tyres – the recently introduced single tyre (wide base) and the conventional dual truck tyres – on road pavement performance  based  on  Strain  Energy  of  Distortion  (SED).  The  concept  of  SED  is  used  as  a  pavement 

Page 43: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

response parameter that may help to compare different pavement structures  in terms of their potentials for failure. 

Figure 1. Historical freight transport data (CSIR, 2007). 

Material testing and characterisation 

The  road pavement community  in South Africa  is currently  in  the process of  reviewing  the existing  road design procedures  for  improved methods  that  consider  the mechanical  response of  road materials. This transition  is  necessitated  by  the  fact  that  the  existing  road  pavement  design  methods  have  become outdated with  the  introduction of new pavement materials and continuing  increase  in  traffic volumes as well  as  truck  types,  truck weights,  and  tyre pressures.   A better  characterisation  and modelling of  road pavement material behaviour to account for the most damaging loading conditions out in the field through laboratory testing  is required by  the new road pavement design methods. Thus,  improved and advanced laboratory  testing procedures  that provide  reliable  test data are needed  for new and  rehabilitation  road pavement designs.    

The purpose of  laboratory testing of road materials  is to closely reproduce field  loading conditions of the road pavement,  including  the stress state, temperature, moisture, and general condition of  the material. The  laboratory  tests are performed  so  that expected pavement  responses  (stresses,  strains, deflections) due to traffic loading or environmental factors can be obtained through mechanics‐based theories.  

During  the  past  several  years  a  large  amount  of  data  has  been  documented  through  the  CSIR  Built Environment (CSIR BE) stress‐in‐motion (SIM) – see chapter 4 ‐ research studies. The SIM data comprises of the actual three dimensional contact tyre stresses, and practical loading conditions which are required for the  next  generation  laboratory  test  procedures  for  road materials.  Recently,  a wide  range  of  advanced laboratory  testing  equipment  has  been  procured  by  the  CSIR  BE  to  characterize  surfacing,  unbound base/subbase,  stabilized  and  subgrade materials  used  for  flexible  pavement  construction.  In  addition, advanced test methods have been developed for testing South Africa road materials (Boateng et al., 2009).  Currently, a comprehensive  laboratory  testing program  is being pursued by CSIR BE using  the developed test methods  to establish new database of South Africa  road pavement materials.   The database will be used  to model  resilient  response and damage characteristics  (dynamic modulus, permanent deformation and fatigue) of road materials for flexible pavement analysis in South Africa.  Figure 2 shows typical resilient 

Page 44: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

response model results (a) and fatigue characterisation model results (b) for selected South Africa asphalt mix.   

The broader impact of characterisation of road materials is that it provides accurate database to meet the requirements  of  both  empirical  and  the more  sophisticated mechanistic  pavement  design methods.  A continuous  review  and  development  of  laboratory predictive methods  or models  should  be  pursued  to provide suitable techniques for simulating field  loading conditions of vehicles for realistic characterization of the road materials.  

10

100

1000

10000

100000

0.000001 0.0001 0.01 1 100 10000 1000000

Dynam

ic m

odulus (MPa)

Reduced frequency (Hz)

0

2000

4000

6000

8000

10000

0 250000 500000 750000 1000000 1250000 1500000

Flexural Stiffne

ss (MPa)

Number of cycles

Nf = 50%

   (a)Asphalt stiffness model  (b) Asphalt fatigue characterisation 

Figure 2. Typical road material characterisation models for South African hot‐mix asphalt 

Truck tyre loading and stresses 

As  pointed  out  in  the  previous  chapter,  tyres  form  an  interface  between  vehicles  and  road  pavement surfaces. These are the only parts of the vehicles that are in contact with the road and, hence, transmit the vehicle loading to the road surface through a very small contact area, generally called the ‘contact patch’ or ‘tyre footprint’. By using  fewer tyres and carrying heavier cargo, modern trucks are exerting much higher contact stresses on the road surface than their predecessors. 

Currently, there are two main types of truck tyres widely used – the single (or so‐called wide base tyre) and the conventional dual  truck  tyres – on our  roads. A single wide base  tyre  is a proportionately  larger and more robust tyre that is now being used on trucks for heavy cargo, especially in Europe. This type of tyre is expected  to  replace  dual  tyres  in  the  future,  on  condition  of  minimal  damage  to  the  existing  road infrastructure. To be able to carry the same  load as the dual tyres, the wide base tyre may have a much greater  tyre  inflation  pressure  and  a  larger  individual  "footprint"  (but  could  also  be  smaller  than  two "footprints" from standard dual tyres). Preliminary research studies have shown the single wide base tyre to be potentially much more damaging to certain types of road pavements – which may be a risk to road owners, and needs to be addressed more scientifically. A good understanding of tyre‐road contact stresses is,  therefore,  important  for better  road pavement designs, durability and hence  improvement of overall road performance. 

Stress­In­Motion (SIM) Technology 

From a road pavement design point of view, pavement engineers are faced with many challenges, one of which  is  to  utilize  mechanistic‐empirical  pavement  design  methodologies  in  order  to  optimize  road structural design, construction and maintenance  (McGee, 1999; Theyse et al, 2007).  In general, there  is a move away from the Equivalent Standard Axle Load (ESAL) concept towards using the full axle load spectra 

Page 45: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

for  design, which  is  considered  a major  step  forward.  In  this  study,  a  new  locally  developed  technique whereby individual multi‐dimensional (3D) tyre‐road contact forces (and hence actual contact stresses) are measured is utilized. The technology is referred to as Stress‐In‐Motion (SIM) [which may be seen as a next generation  of  the  well  known Weigh‐In‐Motion  (WIM)  axle/truck  weigh  technologies,  De  Beer,  2007; Morgan et al, 2007], with specific use in capturing individual tyre loads and 3D contact stresses for the sole purpose of improved mechanistic‐empirical road pavement design and analysis. The output from SIM could potentially  be  used  by  consultants,  road  authorities  and  road  managers  to  optimize  the  design, construction, as well as maintenance of existing and new roads and their long term performance. 

As a demonstration of SIM technology, tyre‐road contact stress measurements were carried out,  in 2003, on a busy national road (N3) in SA from the port of Durban to the inland province of Gauteng (De Beer et al, 2004). The three‐dimensional (3D) tyre‐pavement  loading and contact stress regimes of 45 165  individual tyres  were measured  using  the  SIM  system  that  was  developed  by  the  CSIR  Transport  Infrastructure Engineering  Group  here  in  SA.  SIM  measurement  series  were  performed  at  slow  (<  5  km/hr)  speed conditions at a controlled weigh‐bridge point as part of the N3 Traffic Control Centre (N3‐TCC) operations near Heidelberg  in SA.  It was  found  that  the SIM system compared  favourably with WIM scales covering TVM/TCM of 2 292 HVs; individual tyre mass weights (45 165 tyres) and typical tyre inflation pressures on HVs (1070 tyres) (De Beer, 2007). With this type of  improved data the SIM measurements can be used as input data for mechanistic analysis by General Analysis for Multi‐layered Elastic Systems (GAMES) software (Maina and Matsui, 2004)  for pavement damage  studies  in  terms potential  for  fatigue  failure  (top‐down cracking) or permanent deformation  (rutting).  Suggestion  for  enhanced mechanistic‐empirical pavement design,  based  on  the  concept  for  Strain  Energy  of  Distortion  (SED)  as  an  indication  and  quantification parameter for road damage is presented in this paper. 

Equations for mechanistic road analysis 

In  order  to  develop  mathematical  relations  to  be  used  for  analysis,  the  road  pavement  structure  is considered to be a multi‐layered system. A circular load is assumed to act on the surface of the pavement. New models have not yet been implemented in the analysis algorithms and thus all materials are assumed to be  linear elastic. Furthermore, by  introducing a cylindrical coordinate system with a z‐axis common to the  local  coordinate  system  and  neglect  body  forces,  the  equilibrium  equation  in  the  ( θ,,zr )  for  an 

infinitesimal element (Figure 3) can be expressed using Navier’s equations (Maina and Matsui, 2004). 

A unique solution to these equations may be obtained by  introducing displacement  functions that would satisfy the equilibrium equations and compatibility equations. This can be accomplished if the displacement functions are solutions of bi‐harmonic and harmonic equations, respectively 

 

Figure  3. Multi‐

layered road 

pavement structure 

and Infinitesimal element 

h1

Subbase course

Subgrade∞

h3

Surface course

Base courseh2

h1

Subbase course

Subgrade∞

h3

Surface course

Base courseh2

Page 46: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

at equilibrium 

Worked Examples and Analytical Results 

To illustrate the above methodology, a typical three‐layer pavement structure was considered in this study with  structural  properties  shown  in  Table  1. Mechanistic  analysis  of  road  pavement  system  was  then carried out  considering  four  sets of  SIM measured data  and  two  SED  results on  the  road  surface under single (wide base) tyre are presented in Figure 4. 

Table 1. Three Layer Pavement Model (this study). 

Layer  Thickness (cm) Modulus (MPa) Poisson’s ratio 

Surface and base course  15  3,500  0.44 

Subbase course  15  350  0.35 

Subgrade soil  ∞   100  0.35 

  

Figure 4. Road surface SED results for n‐shape (Left) and m‐shape (Right) contact stresses. 

Summary of research findings 

Characterization of mechanical properties of  road pavement materials will provide accurate database  to meet  the  requirements  of  both  empirical  and  the  more  sophisticated  mechanistic  pavement  design methods. 

Depending on the shape of the vertical contact stress distribution, the damaging effect in terms of SED of the single tyre is more damaging (2.0 to 4.3 times) than dual tyres under the same total loading. 

The  top 5 mm  to 10 mm of  road pavements  is potentially more prone  to  failure  (top‐down  cracking or rutting) than was perhaps realised in the past. 

References   

Boateng,  J.A., Denneman, E., and O’Connel,  J. 2009. Advanced  laboratory  test protocols  for determining properties of asphalt mixes in South Africa, CSIR technical report. 

Bosman,  J.  2004,  Traffic  Loading  Characteristics  of  South  African  Heavy  vehicles  8th  International Symposium on Heavy Vehicles, Weights and Dimensions. Loads, Roads and the Information Highway. Misty Hills Conference Centre, Muldersdrift, Gauteng, South Africa. 

Page 47: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

CSIR 2007.  The Fourth Annual State of Logistics Survey for South Africa, 2007. Logistics for regional growth and  development.  ISBN:  978‐0‐7988‐5574‐7.  Downloadable  from  CSIR  Web  Site: http://www.csir.co.za/sol/‐Website accessed 20 August 2008. 

DE Beer, M., Fisher, C., AND Kannemeyer, L. 2004, Tyre‐Pavement Interface Stresses on Flexible Pavements – Quo Vadis? 8th Conference on Asphalt Pavements for Southern Africa. Roads – The Arteries of Africa. Sun City, North West Province, South Africa. 

DE Beer, M, 2007. Stress‐In‐Motion (SIM) ‐ A New Tool for Road Infrastructure Protection ?. WIM Session 7: International Conference on Heavy Vehicles (HVParis2008) – May 19‐22, 2008, Paris/Marne‐la‐Vallée. 

Maina, J. W. and Matsui, K. 2004. Developing software for elastic analysis of pavement structure responses to vertical and horizontal surface loadings. Transportation Research Record (TRB), 1896. pp. 107‐118. 

McGee, K.H. 1999. Summary of the Proposed 2002 Pavement Design Guide, NCHRP Project 1‐37A. 

Morgan, G, Poulikakos, Ulises, Arraigada M,   Muff, and Partl, M. 2007. Stress‐in‐Motion Measurements of Heavy  Vehicles  from  the  Swiss  Footprint Monitoring  Site. WIM  Session  7:  International  Conference  on Heavy Vehicles (HVParis2008) – May 19‐22, 2008, Paris/Marne‐la‐Vallée. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 48: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

CHAPTER 6: PUBLIC TRANSPORT RESEARCH 

Author: Mathetha Mokonyama 

Introduction 

The  largest proportion of  the  South African population, both  in urban  and  rural  areas,  is dependant on public transport to travel. This  includes people who personally have no access to a car,  ineligible to have driving  licences  or  are mobility  impaired.  It  is  therefore  fundamentally  important  to  ensure  that  public transport services are accessible, acceptable, available and affordable. Research  in public  transport has a role to ensure that these objectives are sustainably met. 

The consolidated state of public transport research presented below is sourced from various contributions that include conference and journal papers as well as government publications. 

Research findings 

The research findings are summarised in eight separate topics in which research contributions were found, namely: public transport modes, revenue streams for transport, transport and public transport costs, data collection,  public  transport marketing,  public  transport  and  public  health,  universal  design  and  special needs passengers, and finally public transport subsidies and public transport contracts. 

Public transport modes 

Recently  in  South  Africa,  there  has  been  an  outcry  from  the  sole  passenger  rail  operator  that  the implementation of bus rapid transit (BRT) systems  in the cities, and  in particular being parallel to existing rail  lines, has the potential to reduce the rail passenger demand growth. Similarly the Gauteng Provincial government was  reprimanded  for  planning  for  a monorail  system  in  the  City  of  Johannesburg without proper public consultation and the adoption of the integrated planning framework. The implementation of a  high  speed  rail  line  (Gautrain)  to  serve  three  cities  in Gauteng  Province  also  polarised  the  transport planning  profession.  In  fact,  Van  Der Westhuizen  (2007)  concludes  that  political  symbolism  (projecting South  Africa  as  a  “pre‐eminent  modern  African  state”),  appears  to  be  the  main  explanation  for  the implementation  of  the  Gautrain.    Contentions  such  as  these  are  testimony  to  the  need  for  improved integrated modal planning  in South Africa. The design and authority control of transport networks, with a combination of the appropriate modes of transport to operate in the network, is fundamentally important (Department of Transport, 2007).  

In  terms  of  selecting  appropriate  modes  of  public  transport,  Dauby  (2009)  argues  that  deterministic capacity‐based selection guidelines are being blurred by the permutations that can be achieved by different modes, for example, bus rapid transit (BRT) can offer higher capacity than buses could historically offer. In this respect, Willumsen and Lilo (2005) make a case for the introduction of bus rapid transit (BRT) mode in Africa on  the basis of comparatively  low cost but with disproportionately high performance standards  in terms of capacity offering. For example, BRT can be  implemented at four times  less the costs of  light rail, whereas high speed  rail can be as much as  five  times more  than  light  rail. The cost effectiveness of BRT systems  is  validated  by Hensher  and Golob  (2008)  after  reviewing  the  performance  of  44  BRT  systems around the world in both developing and developed countries. Hensher and Golob (2008) use a two stage multivariate statistical analysis to find the reasons for variations in the costs of BRT systems, and find that 

Page 49: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

the  number  of  stations  as  well  as  the  number  of  priority  intersections,  were  significant  explanatory variables. Dauby  (2009)  further  indicates  that  the  ability  to  implement  public  transport  projects within limited political cycles  favours BRT projects over  rail. Willumsen and Lilo  (2005), however, warn  that  the design of BRT systems requires careful considerations  in respect of demand modelling, marketing, service design and interface with surrounding traffic. High demand corridors require express limited stop services, longer platforms and double  lanes at stops to allow  for overtaking. A notable undesirable  feature of BRT systems  is  their potential  to  create a  severance effect and  coexist  less  compatibly with pedestrians and cyclists, especially along high demand  routes  (Dauvy, 2009). This severance  impact makes  light  rail more attractive in terms of the ability to blend into an established urban environment. For improved BRT system design, Estupi and Rodriguez (2008) show through a two equation simultaneous model that the success of a BRT system  is dependant on  the built environment  in  the vicinity of  the stations.  In particular,  improved walking  facilities and  restrictions  to  car use  in  the vicinity of  the  station,  result  in  increased BRT  station boardings. 

The minibus  taxi  industry  has  protested  vigorously  against  the  implementation  of  BRT  on  the  basis  of encroachment  of  BRT  into  their market  share  as well  as  perceived  poor  consultation.  Schalekamp  and Behrens (2009) question the initial scale of BRT projects intervention and argue that staged intervention is more  appropriate  for  improved  consultation.  They  further  suggest  that  grouping  of  affected  taxi associations  is  essential  to  achieve  rapid  consensus,  but  call  for  proper  research  into  the  engagement process with minibus taxi operators in South Africa. However, Cameron (2009) shows that the consultation has  been  extensive  and  included  workshops,  overseas  visits  with  minibus  taxi  operators  and  the appointment of dedicated technical support for operators. Cameron (2009) argues that much of the protest emanates from a desire by dissident operators to secure influence and position through pressing for value chain concessions for national taxi industry participation. 

However,  if the Department of Transport  (2007) public transport strategy  is  fully  implemented,  in  future, the  different  transport  modes  would  need  to  operate  in  a  network  designed  and  controlled  by  the respective authorities. Improved modal integration would mean the isolated consideration of the different modes would be  a  thing of  the past.  Such  a  state  is  achievable with  improved  and deepened  technical human capacity, especially in local government. 

Revenue streams for public transport. 

Cameron (2009) warns that one of the largest threats facing the implementation of transformational public transport  infrastructure and services project and programmes beyond the hosting of the 2010 FIFA World Cup,  will  be  the  securing  of  necessary  finances.  This  implies  that  implementing  authorities  need  to innovatively  secure  sustainable  revenue  streams.  The  City  of  Johannesburg  investigated  and  estimated revenue  streams  that  could be derived  from  various  sources  that  include  car user  charging, advertising, developer contributions, road traffic  fines, public private partnerships and property related  levies (City of Johannesburg, 2005). The report concluded that, through various revenue streams, the City could generate sufficient revenue for transport. The biggest stumbling block was to ring‐fence the revenue exclusively for transport, within an integrated development planning framework which required a holistic approach to city planning  and  budgeting.  Nonetheless,  in many  parts  of  the  world  transport  has  been  able  to  secure revenue stream from various sources. In Hong Kong public transport property generates a third of income. East Japan Railways generate 30% of  income from non rail activities  (lifestyle business, shopping centres, hotels). In some South American cities, mass public transport services operate profitably without operating subsidies, and allow for future service expansions. 

Page 50: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Transport and public transport costs 

The  2005/2006  income  and  expenditure  survey  (StatsSA,  2008)  shows  that  transport  is  the  single household expenditure  item that  increased drastically over the recent past for both high and  low  income households.  For  higher  income  households  the  increased  transport  costs  emanate  from  private  car ownership  and  car  use.  For  lower  income  households  the  increased  transport  costs  are  largely  from expenditure  on  public  transport.  Letebele, Masemola  and Mokonyama  (2009)  show  from  industry  data that, for public transport, and in particular minibus taxis, fuel costs can be as much as 60% of the operator input costs. Furthermore, apart bio‐fuels, the adoption of alternative energy sources to reduce the rate of increase of public transport costs attracts increased capital costs which could be offset by increased public transport patronage. Overall, the household transport expenditure as a percentage household  income for low income households has on average surpassed the 10% benchmark suggested by transport policy (DoT, 1996). While  the  10%  benchmark  is  generally  seen  as  useful,  Venter  and  Behrens  (2005)  question  its current  formulation  for policy monitoring,  and  in particular,  its  inconsistent use  across  various planning authorities,  for  example  relative  to  households  expenditure  or  personal  expenditure  and whether  it  is proportion  of  disposable  or  gross  income.  For  this  Behrens  and  Venter  (2006)  recommend  the  use  of proportion of gross household  income spent on transport  irrespective of the mode of transport. Behrens and Venter (2006) also recommend capping it to a specified maximum level of household income to avoid the  inclusion  of  wealthy  households  with  large  transport  budgets,  and  also  to  improve  the  design  of questionnaires  in  respect of  introducing memory  jogging questions  in order  to  reduce underreporting of travel costs. Overall, the absence of a comprehensive transport cost management strategy from the South African Department of Transport is seen as a glaring gap (Letebele, Masemola and Mokonyama, 2009). The transport  cost management  framework  would  need  to  be  inclusive  of  all  the modes  of  transport,  as demonstrated through stated preference modelling performed by Van Zyl and Venter (2009), in respect of the interdependency of private and public transport costs. 

Data collection 

Moodley, Aucamp and Wood  (2005)  show  the practical difficulties  in a South African city,  including high costs,  of  collecting  data  relating  to  minibus  taxi  operations  for  input  into  public  transport  operating licensing strategy. Furthermore, a number of household travel surveys recently conducted  in South Africa have  provided  useful  information  but  their  costs  prohibit  their  repetition,  especially  against  other government service needs. Even when sizable budgets are allocated, the limitations of the data so collected make the transportation profession susceptible to criticisms. For this, Letshwiti and Lamprecht (2003) and Mokonyama  and  Schcnackenberg  (2006)  recommend  low  cost  data  collection  techniques  for  collecting administrative  data  for  planning  and monitoring  purposes.  In  fact,  using  a  small  sample  of  volunteers, Krygsman and Schmitz (2005) successfully demonstrate the use of mobile phones  in urban areas of South Africa for collecting some personal travel data at comparatively low cost relative to conventional methods. The applicability of the  low cost data collection methodology was further  illustrated by Krygsman and Nel (2009) where portable global positioning system (GPS) devices were used to monitor the activity spaces of volunteers.  Krygsman  and  Nel  (2009)  recommend  the  use  of  such  devices  as  complimentary  to conventional survey methods, especially  in  respect of estimating correction  factors  for conventional  trip‐recall surveys.  

The representivity of  road  traffic counts data to estimate transport models was put  into question by Del Mistro and Behrens (2006), in which number plate counts on an arterial in Cape Town revealed that while the day‐to‐day volumes remained similar, the actual composition of traffic was significantly variable.  In a subsequent study across different  types of  roads,  the variability was as much as 30%  for city centre and 

Page 51: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

residential  roads, and 50%  for arterial  roads,  implying  that only 30% and 50% of  traffic was  re‐observed making use of the roads  in the same period, for the respective road types (Behrens and Del Misto, 2008). This  implies  that  the  spatial  distribution  of  travel  changes  significantly  from  day‐to‐day,  requiring  even more responsive and dynamic planning approaches, including improved data collection techniques. Even in public transport oriented societies  like Hong Kong, surveys to understand the needs of customers before any  service  expansion  are  critical,  and  analysts  cannot  simply  ride  on  the  success  of  existing  public transport services (Jain, 2007). 

Public transport marketing 

Inevitably, the marketing of public transport  in South Africa became a necessary focal point as a result of the 2010 FIFA World Cup. The City of Johannesburg produced a minibus taxi hand signal guide  for use  in hailing the services, as well as a guide on how minibus taxi  fare are structured, especially for visitors and other people unfamiliar with the City’s transport system. The branding of the City of Johannesburg’s BRT system,  namely  “Rea  Vaya”  (we  are  going)  and  its  associated  livery  and  communication  strategy  are becoming  a  familiar  sight.  Page  and  Mokonyama  (2008)  examined  the  content  of  public  transport information  resources  available  for  the  2010  FIFA World  Cup  and  conclude  that  for  pre‐trip  planning purposes, the available resources,  including websites, are grossly  inadequate and render pre‐trip planning impossible. They recommend the urgent generation of minimum standards for on‐line resources in order to improve service  levels.  In a similar study Scrimgeour and Forrest  (2008) examine various public transport websites  in the United Kingdom and evaluate them  in terms of some of principles of cartographic design. Scrimgeour and Forrest (2008) find that the use of colour and symbology was generally found to be good, as well as the level of website interactivity for large organisations, but marginalia was often insufficient and the  requirements  for hardcopy printing  sometimes  inadequate. They  suggest a number of guidelines  for good  practice  on  publishing  online maps  and  emphasise  the  importance  of  clarity,  legibility  and  user feedback. 

Public transport and public health 

Poorer households become even more vulnerable when their access to public transport is impeded by costs and availability of the services. Van der Meer and Loock (2008) show that unavailability of public transport is  a notable  reason  for patients  to miss  follow up  appointments  in poorer  communities. Maskew, et  al. (2007) conducted a survey to determine the causes of failure of HIV/AIDS patients in Johannesburg to make follow  up  appointments  and  find  that  the  leading  cause  cited  by  patients was  the  high  cost  of  public transport to healthcare  facilities.  In another study Rosen, et al.  (2007) show  through a  random survey  in urban, peri‐urban and rural areas, that while in South Africa HIV/AIDS antiretroviral drugs are provided free of charge in public hospitals, patients spend relatively substantial amounts of money on transport to access the  treatment. The high  transport costs also applicable  to caregivers who  take care of patient unable  to visit healthcare facilities. Zachariahet al. (2006) performed analyses on HIV‐positive tuberculosis patients in parts of Malawi and found that patients who pay  less for transport were more  likely than those who pay more  to  stick  to  the  treatment  programme.  These  studies  recommend  decentralisation  of  healthcare facilities  (Zachariahet  al.,  2006)  and  the  increased medicine  dispensing  per  visit  in  order  to  reduce  trip frequency (Rosen, et al., 2007). From a broader definition of accessibility, Tansera, Gijsbertsen and Herbst (2006) built a geographic  information system (GIS) model that  incorporates road quality, total travel time and out of pocket travel costs to quantify level of facility access. In many ways these studies challenge the current formulation of the public transport subsidy system in South Africa. 

From another public health perspective, there  is evidence that public transport hand‐touch surfaces have significant amount of bacteria, and the presence of sizable quantities of staphylococci have been detected 

Page 52: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

(Stepanovic et al., 2008).  In  South  Africa,  poor  diet  from  fast‐foods,  lack  of  exercise,  little  sleep,  and reduced  family contact contribute  to  the deteriorating health of  the majority of public  transport drivers, who  are  often  diagnosed  with  conditions  and  illnesses  such  as  diabetes,  high  blood  pressure,  eye conditions  and  muscular‐skeletal  problems  (SACN,  2008).  Furthermore,  lack  of  enforcement  of  sector determination standards exacerbates the situation.  

Universal design and special needs passengers 

Mashiri,  et  al.  (2005)  find  from  other  studies  that  access  to  information  in  appropriate  formats  is  a significant barrier to travel for people with sensory and  intellectual disabilities. They also  investigated the feasibility of standardising hand signals as well as improved capacity building to operators and drivers, and the provision of supportive devices for deaf people. Mashiri, et al. (2005) conclude that the implementation of  enabling  technologies  need  to  be  context  specific  and  aspects  such  as  affordability,  supportive infrastructure and cultural differences are especially important in developing countries.  

Public transport subsidies and Public transport contracts 

Based on a review of public transport subsidy systems across the world, Serebrisky et al. (2009) concluded that  supply‐side  subsidies  are  neutral  or  regressive  and  demand‐side  subsidies  perform  better,  and accordingly  recommend  policy  shift  to  demand‐side  subsidies.  For  targeting  the  poor,  Serebrisky  et  al. (2009)  recommend  the  channeling  of  subsidies  through mechanisms  other  than  transport,  for  example through the welfare system. In South Africa a supplier‐side subsidy is still in place. While the ultimate aim is to convert all subsidised public transport contracts to tendered contracts, the dispute between operators, government and labour has prevented this from fully occurring to an extent that all tendering was put to a halt  in 2002 (Walters and Cloete, 2008).  Negotiated contracts as opposed to tendered contracts are seen to be preferred by operators and organised  labour due to the minimum  impact they are  likely to have on incumbent operators and  job security.   Government on the other hand prefers tendered contacts due to their  relative  transparency and  for allowing market  forces  to keep contracted prices  low. There are also discussions with  regard  to  introducing performance based  contracts,  coupled with  the use of  Intelligent Transport  Systems  (ITS)  to minimise  human  involvement  in  the monitoring  of  contracts.  However,  not much research has been conducted in this regard.  

Promoting local content in the procurement of public transport infrastructure components and rolling stock is  in  line with  South Africa’s  industrial  strategy.  The  incorporation  of  this  industrial  growth  objective  in public  contracts  is  yet  to  be  fully  realised.  Cleaner  technology  specifications  in  public  transport  service contracts are also lagging behind. 

Way forward 

The state of the public transport research theme presented above should be noted. The multidisciplinary nature of  the public  transport  research  theme was evident, and  it  is  therefore essential  to strengthen  it even more. The volume of South African research output in this thematic area however remains low. Much of  the  research  output  is  empirical  and methodological, with  little  contribution  in  the  theoretical  and technological dimensions.  This  calls  for  increased  research output  in  theory  and  technology  in order  to create an appropriate balance. 

Page 53: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

References 

Behrens, R. and Venter, C. 2006.Unravelling travel costs: Towards  improved data collection and transport expenditure policy indicators. Proceedings of the 25th Annual Southern African Conference, Pretoria, South Africa. 

Behrens,  R.  and Del Mistro,  R.  2008. How  variable  is  the  variability  in  traffic? How  can  TDM  succeed? Proceedings of the 27th Annual Southern African Conference, Pretoria, South Africa. 

Cameron,  B.  2009.  The  National  Public  Transport  Strategy  and  implications  for  Energy  Management. Presentation delivered at the CSIR EnerKey Tranport Colloquium, Pretoria, South Africa. 

City  of  Johannesburg.  2005.  Investigation  into  sustainable  revenue  streams  for  transport.  Unpublished internal report. Johannesburg, South Africa. 

Dauby, L. 2009. Public  transport: making  the  right mobility choices. Public  transport  international, No. 4, July/August 2009. 

Department of Transport. 2007. Public transport strategy. South Africa. 

Del Mistro, R. and Behrens, R. 2006. Variability  in traffic streams: A gateway to successful travel demand management?. Proceedings of the 25th Annual Southern African Conference, Pretoria, South Africa. 

Estupin, N.  and  Rodriguez, D.A.  2008.    The  relationship  between  urban  form  and  station  boardings  for Bogota´s BRT. Transportation Research Part A. 42. 296‐306. 

Hensher, D.A. and Golob, T.F. 2008. Bus rapid transit systems: A comparative assessment. Transportation, 35, pp. 501‐518. 

Jain, A. 2007. Railways – A catalyst  for urban development  in Hong Kong. Public Transport  International. No. 5, Setember/October 2007. 

Krygsman, S. and Schmitz, P. 2005. The use of cell phone technology  in activity and travel data collection. Proceedings of the 24th Annual Southern African Conference, Pretoria, South Africa. 

Krygsman,  S.  and Nel,  J.H.  2009.  The  use of  global  positioning  devices  in  travel  surveys  –  a  developing country application. Proceedings of the 28th Annual Southern African Conference, Pretoria, South Africa. 

Letebele,  M.  Masemola,  R.  Mokonyama,  M.  2009.  Niche  public  transport  operational  and  capital investment  strategies  to minimise  fares  in  the  light  of  increased  energy  costs.  Proceedings  of  the  28th Annual Southern African Conference, Pretoria, South Africa. 

Letshwiti, V. and Lamprecht, T. 2004. Appropriate technology for automatic passenger counting on public transport vehicles  in South Africa. Proceedings of  the 23rd Annual Southern African Conference, Pretoria, South Africa. 

Mashiri, M. Maunder, D., Venter, C., Lakra, A. Bogopane‐Zulu, H., Zukulu, R. and Buiten, D. 2005. Improving the  provision  of  public  transport  information  for  persons  with  disabilities  in  the  developing  world. Proceedings of the 24th Annual Southern African Conference, Pretoria, South Africa. 

Page 54: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Maskew, M., MacPhail, P., Menezes, C., and Rubel, D. 2007.   Lost to follow up – contributing factors and challenges in South African patients on antiretroviral therapy. South African Medical Journal. Vol. 97, No. 9. 

Mokonyama, M.  and  Schnackenberg,  E.  2006. Harnessing  innovation  in passenger  transport  research  in Africa. Proceedings of the 25th Annual Southern African Conference, Pretoria, South Africa. 

Moodley, G.Y. Aucamp,  C.A.  and Wood, R.  2005. Developing  the  eThekwini operating  licences  strategy: How useful is the CPTR information. Proceedings of the 24th Annual Southern African Conference, Pretoria, South Africa. 

Page, O. and Mokonyama, M. 2008. Service design: Pre‐trip planning and the international visitor attending the 2010 soccer world cup. Proceedings of  the 27th Annual Southern African Conference, Pretoria, South Africa. 

Rodríguez,  D.A.,  Brisson,  E.M.  and  Estupiñán,  N.  2009.  The  relationship  between  segment‐level  built environment attributes and pedestrian activity around Bogota’s BRT stations. Transport Research Part D, 14, pp. 470‐478. 

Scrimgeour, R. and Forrest, D. 2008. Conveying geospatial public transport information on the world‐wide web: A review of the United Kingdom sources. The Catographic Journal, Vol. 45, No. 2, pp. 117‐128. 

Serebrisky,  T., Gomez‐Lobo, A.,  Estupinan, N.  and Monoz‐Raskin, R.  2009. Affordability  and  Subsidies  in Public Urban Transport: What Do We Mean, What Can Be Done? Transport Reviews, Vol. 29, No. 6, pp. 715–739.

Stepanovic,  S.,    Cirkovic,  I,  Djukic,  S.  Vukovic,  D.  and  Svabic‐Vlahovic, M.  2008.  Public  transport  as  a reservoir of methicillin‐resistant staphylococci. Letters in Applied Microbiology, 47, pp. 339‐341. 

Rosen,  S.,  Ketlhapile, M.,  Sanne,  I  and De  Silva, M.B.  2007. Cost  to  patients  of  obtaining  treatment  for HIV/AIDS in South Africa. South African Medical Journal. Vol. 97, No. 7. 

Schalekamp, H.  and Behrens,  R.  2009. An  international  review  of  paratransit  regulation  and  integration experiences:  Lessons  for  public  transport  rationalisation  and  improvement  in  South  African  cities.  Proceedings of the 28th Annual Southern African Conference, Pretoria, South Africa. 

Statistics  South  Africa  (StatsSA).  2008.  Income  and  expenditure  of  households  2005/2006:  Analysis  of results. Report no. 01‐00‐01, Pretoria. 

South African Cities Network  (SACN). 2009. Sustainable public  transport: Overview  report,  Johannesburg, South Africa. 

Tansera,  F.  Gijsbertsen,  B.  and  Herbst,  K.  2006.    Modelling  and  understanding  primary  health  care accessibility and utilization  in  rural South Africa: An exploration using ageographical  information  system. Social Science & Medicine, 63, pp. 691–705 

Van der Meer, G., Loock, J.W. Why patients miss  follow‐up appointments: a prospective control‐matched study. East African journal of public health 5 (3), pp. 154‐156.  

Van Der Westhizen, J. 2009. Glitz, glamour and the Gautrain: Mega‐projects as political symbols. Politikon, 34, 3, pp. 333‐351. 

Page 55: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Van Zyl, N.J.W. and Venter, B.D. 2009. How can we move commuters  from private to public transport? A case study of car and bus modal choices in Johannesburg. Proceedings of the 28th Annual Southern African Conference, Pretoria, South Africa. 

Venter,  C.  and  Behrens,  R.  2005.  Transport  expenditure:  Is  the  10%  policy  benchmark  appropriate? Proceedings of the 24th Annual Southern African Conference, Pretoria, South Africa.Walters, J. and Cloete, D.  2008.  The  South  African  experience  with  negotiated  versus  competitively  tendered  bus  contracts. Transportation Research Part A. 42, pp. 1163‐1175. 

Willumsen,  L.G.  and  Lilo,  E.  2005. Bus  rapid  transport  and  urban  development.  Proceedings  of  the  24th Annual Southern African Conference, Pretoria, South Africa. 

Zachariah, R. Harries, A.D., Manzi, M. Gomani, P. Teck, R. Phillips, M. and Firmenich, P. 2006. Acceptance of Anti‐Retroviral  Therapy  among  Patients  Infected with HIV  and  Tuberculosis  in  Rural Malawi  Is  Low  and Associated with Cost of Transport. PLoS ONE 1(1): e121.doi:10.1371/journal.pone.0000121 

 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 56: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

CHAPTER 7: TRANSPORT SAFETY AND SECURITY 

Authors: Hubrecht Ribbens and Karien Venter 

Introduction 

Most of the research available  is  in the form of presentations and research papers delivered at conferences both  in 

South Africa as well as internationally. Some of the research papers related to road transport safety in 2009 are aimed 

at preparing South Africa for the FIFA World Cup event that will take place in 2010.   

Road transport  

Theoretical contributions 

The Road Traffic Management Corporation: a case study (Adams, 2009). The thesis contributes to an overview of the 

RTMC and  its objective which  is to  improve road safety. The thesis review, evaluating and suggesting a way forward 

for  the RTMC  in  terms of  the process  it  intends  to use,  is evaluated  to determine whether  the goals  it  intends  to 

achieve through this process are realistic. Lastly, the engineering function required to improve road safety will also be 

evaluated in terms of what can be done by engineers to improve the safety on South African roads. 

Road  Traffic  Safety Management  Plan  for  2009‐2015:  Priorities  identified  through  National  Consultations with 

stakeholders  (Moyana,  H,  2009).The  RTMC  is  responsible  for  the  coordination  and  regulation  of  all  road  traffic 

management  functions  in  South  Africa.    Part  of  their  task  is  to  consider  ways  in  which  the  fragmented  traffic 

management  fraternity  can  be  addressed.  This  paper  gives  feedback with  regard  to  the  qualitative  findings  from 

consultations conducted nationally in all provinces within both the private and public sector. 

An evaluation of incident management systems: Case of the Bakwena Platinum Highway Corridor in the North‐West 

Province (Stolfi, Browne and Downes: 2009). This paper considers the value of pre‐planned and coordinated response 

to  incidents on the Corridor. The paper highlights particular areas of concern as well as the benefits of a functional 

IMS system  

A causal based multi‐sectoral approach  to  the prevention of  road  traffic accidents and prioritization of  response 

measures in South Africa (Nyarirangwe: 2009). ‐ A holistic “multi‐pronged” approach to analyse road traffic crashes in 

South Africa 

The feasibility of using mobility performance measures for congestion analysis in South Africa (Loubser and Bester: 

2009).  This  paper  investigates  the  feasibility  of mobility  performance measures  to monitor  congestion  on  South 

African roads 

Riding Towards Safer Roads (Van Rensburg: 2009). From a Motorcycling Perspective gives an overview of the current 

risks  that motorcycle  drivers  in  South  Africa  face.  The  paper  gives  an  overview  of  current  practices  as  well  as 

recommendations for ensuring safe motorcycling in South Africa. 

Page 57: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

What  influence Dangerous Goods Driver Behaviour?  (Goibaiyer: 2009). Behavioural safety has provided a platform 

for constructive debate, and the conflicting opinions have challenged the safety professional to learn more about the 

psychology of  injury prevention. This paper explores some of the workplace road safety  initiatives, their benefits as 

well as challenges faced within the hazardous chemical driver industry.  This paper is a review of new developments in 

human  factors  and  driver  behaviour  research  and  forms  the  basis  for  understanding  the  role  of  driver  factors  in 

commercial vehicle safety.  

Violence and injuries in South Africa: prioritising an agenda for prevention (Seedat, Van Niekerk, Jewks, Suffla and 

Ratele:  2009).    This  paper,  based  on  the  injury  and  violence  prevention  programme  from  the Medical  Research 

Council and Unisa Injury prevention programme refers to the violence and injuries that are the second leading cause 

of death  and  lost disability‐adjusted  life  years  in  South Africa.  The  focus of  the paper  is mainly on homicide,  and 

violence  against  women  and  children  with  a  review  of  the magnitude,  contexts  of  occurrence,  and  patterns  of 

violence, as well as  reference  to  traffic‐related and other unintentional  injuries. Recommendations  from  the  study 

include suggestions for the government to identify violence and injury prevention as a priority in order to successfully 

address the problem in SA.  

Achieving Excellence through Quality Training (Van der Merwe: 2009).This paper, elaborates on why Quality Training 

is essential for the training of law enforcement officials in South Africa. Van der Merwe takes the listener through the 

process and principles of a Quality Management System after which he emphasises the importance of quality training 

for traffic law enforcement officials in South Africa.  

Importance  of  coordinated  road  transport  law  enforcement  (Stuurman  and  Ditshego:  2009).  A  cross  border 

perspective focus on the challenges of cross‐border road transport  law enforcement within the SADC region, the C‐

BRTA mandate, legislation and challenges the Agency face in terms of safety and security in cross‐border operations. 

The  contributors  conclude with  possible  solutions within  the  frameworks  as  provided  by  SADC  and  inter‐agency 

agreements. 

Recent developments in South African criminal law relating to the exercise of police powers to conduct warrantless 

consent searches and seizures in the absence of ‘reasonable grounds’ (Ally: 2009). Ally explains and dissects a court 

case  applicable  to  recent developments  in  South African  criminal  law  relating  to  the  exercise of  police powers  to 

conduct warrantless consent searches and seizures in the absence of ‘reasonable grounds’  

Practical application of research 

AARTO: The case for  justifiable traffic management (Chuwe: 2009). The AARTO Pilot projects have been rolled out in Gauteng in 2008. The purpose of this paper is to explain how the system will work and impact on road users; provide some of the standardised  fines and demerit points  for some critical  infringements and offences; as well as to briefly provide certain rights and obligations in this regard.  

Cape Provincial Operations Task Team (Bramwell: 2009). This paper reflects on the success and failure of the Eastern 

Cape Provincial DOT  special operations  task  team  that aims  to  safeguard  road users  from  the atrocities emanating 

from the abuse of liquor by motor vehicle drivers.  

Page 58: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Predictability of  ITS  impacts  for Highway Traffic Flow: Case studies with bus and high occupancy‐vehicle  lanes  in 

South Africa (Van Schuuren: 2009). This paper considers the predictability and accuracy of determining specific types 

of driver behaviour, making use of ITS technology. This paper indicated that it can be 100% correctly predicted.   

City of Johannesburg (CoJ) 2010 FIFA By‐Laws State of readiness (Maila: 2009).This paper addresses the CoJ  strategies  in  terms  of  safety  and  security  regarding  By‐Laws  in  terms  of:  FIFA  Requirements  / obligations; Establishment of Right Protection Unit Ambush Marketing; Training; Prohibited and restricted trading  areas;  Responsibilities  of  Johannesburg  Metro  Police  Department;  Enforcement  as  per  FIFA requirements;  Experience  of  Confederation  Cup;  Challenges  and  conclude  that  Johannesburg meet  all safety and security requirements and is ready for the 2010 rollout. 

“Promoting police professionalism: How  to  change perceptions of South Africa”  (Boikanyo: 2009). This paper explores the current view of traffic law enforcement in South Africa and considers issues in ethics as well as make recommendations toward promoting professionalism in the fraternity  

Technological innovations 

Meeting  the  challenge  for  traffic  management  and  signalisation  for  the  Bus  Rapid  Transport  for Johannesburg (Brislin: 2009). This paper highlights unique and innovative signalisation systems to solve the problem of traffic management for the Bus Rapid Transport System in the CoJ.  

Traffic signal strategies  for the Cape Town  integrated rapid transport project  (Krogscheepers, Frieslaar, and Rouma: 2009). This paper looks at innovative traffic signal strategies for the BRT in Cape Town, in order to manage traffic around the system more effectively.  

Rail Transport 

Methodical/analytic approaches 

In terms of the Rail Safety Regulator (RSR), one of the interesting developments at the Rail Safety Regulator in 2009 

included  the  determination  of  the major  contributory  factors  in  accidents, which  as  is  the  case  in  road  transport 

accidents,  has  been  human  error.  This  determination  of  causal  factors  encouraged  the  RSR,  together  with  the 

industry,  to  address  the matter  through  the  development  of  Human  Factors Management  Standards  that  focus 

particularly on safety critical positions such as train drivers and train control officers.  

Theoretical contributions 

The  Rail  Safety  Regulator  (RSR)  has  had,  according  to  the  SA  Minister  of  Transport,  notable  improvements  in 

reportable railway occurrence categories. He  indicated that urgent  interventions are, however, required to  improve 

safety  in  the  critical  occurrence  categories  such  as  derailments,  collisions,  level  crossings  and  security  related 

incidences such as vandalism and theft of operational assets.  

Practical application of research 

No practical application of research was available for review.  

Technological innovations 

According to SHEQ Africa website a new derailment containment method is being employed on elevated

structures of the Gautrain line. This elevated structures uses fabricated steel brackets fixed on the end of

Page 59: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

sleepers, which consist of a rolled steel channel section. The method allows for tamping to be performed

with ease by reprogramming the tamper. The method improves track holding and vertical alignment, and

reduces incursion into the path of trains travelling on the adjacent line.

Aviation  

Methodical/analytic approaches 

The perceived value of mobile devices to passengers across the airline travel activity chain (Lubbe and Louw: 2009). This research paper considers the determinants of air travellers ‘readiness’ to interact with

airlines via mobile devices. The research takes on a multi-dimensional measure which is based on factors

influencing consumer adoption and use of mobile devices. This research also considers perceptions of value

across the air travel activity chain. The findings indicate that consumers' mobile readiness is directly related

to their perception of the value of receiving information or making bookings on their mobile devices, but that

certain predictors such as the purpose and frequency of travel and certain demographic characteristics are

significant.

Theoretical contributions 

SA Civil Aviation Authority  representative  (Bali: 2009)  gave  a presentation  about  ICAO  (International Civil Aviation 

Organisation)  regulations  and  the  new  regulations  for  air  transport  of  dangerous  goods  including  samples  and 

products.    

The thesis by Schroeder (2009) states that Africa would benefit from comprehensive United States Africa

Command (USAFRICOM) leadership in international and interagency efforts to improve air traffic safety

focused on a single continent-wide system. The thesis claims that overall safety is only as effective as the

weakest national system traversed. The research make recommendations for better integration efforts,

including how USAFRICOM can create a comprehensive air traffic system fostering international

transportation, economic growth, and stability benefiting air transportation Africa-wide.

Practical application of research 

The UK South African Airport Sector Report  (Nothard; 2009) gives an overview of  the Airports Company of South 

Africa  (ACSA), operating South Africa's ten principal airports,  including three  international airports. This report  from 

the  UK,  explores  some  of  the main  challenges  facing  the  company  including  safety,  security,  rapid  growth,  staff 

quality, maintenance and project management, and give recommendations as to where UK expertise could add value. 

Technological innovations 

Determining  long‐term  parking  needs  at OR  Tambo  International  Airport  in  Johannesburg  (Adam  and  Van  der 

Schuuren: 2009).  In  this  research paper  thought  is given  to  the economic growth and arrival of  low‐cost airlines  in 

South Africa which has led to a boom in air passenger travel. The OR Tambo International Airport in Johannesburg has 

seen increased passenger numbers of around 10% per annum. This, combined with FIFA requirements for the Soccer 

World  Cup  2010,  has  sparked  various  investments.  During  the  planning  of  the  investment  a  knowledge  gap was 

identified.  This  resulted  in  a  research  study  by  the  University  of  Cape  Town  which  in  turn  has  resulted  in  the 

Page 60: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

development of a long‐term sketch planning tool that can assist in exploring future scenarios. This paper summarises 

the development and application of the tool. 

Maritime Transport 

Methodical/analytic approaches 

Monitoring  and maintenance  of  breakwaters which  protect  port  entrances  (Tulsi  and  Phelp:  2009).  This  paper 

provides an overview of the performance of dolos breakwaters in South Africa. The paper also provides explanations 

about field monitoring techniques that are used to monitor and record the annual damage to the armouring. 

Theoretical contributions 

“Creating  a  Safe,  Secure  and  Clean Maritime  Transport  Industry  in  Africa”  (Ndebele:  2009).  The  importance  of 

transport  in supporting socio‐economic development and regional  integration was debated at the 2nd African Union 

(AU) Conference of Ministers responsible  for Maritime Transport  in Durban. This gathering of technical experts and 

decision makers of  all member  States  in  the African Union was  an opportunity  to  review  the performance of  the 

maritime  transport  industry  in  the  continent  and  to  adopt  the  updated  African  Maritime  Transport  Charter;  a 

continental policy and strategic framework that involves stakeholders both in the public and private sector. 

General characteristics of South African ports and the safe mooring of ships consider mooring problems  in South 

Africa (Van der Molen and Moes: 2009). The main problems identified include the occurrence of long waves and to 

some extend harbour seiching. The research  illustrates the problem  in a simple manner while recommendations are 

made to improve long wave port tranquillity and mooring conditions.   

Practical application of research 

Investigating  the  potential  climate  change  impacts  on  maritime  operations  around  the  South  African  coast 

(Rossouw and Theron: 2009). This report gives an overview of the wave climate in South Africa as well as the trends 

identified  there‐in.  The  research  contributes  to  the  determination  of  risks  for  ports  and  maritime  operations. 

Preliminary findings indicate that long‐term trends in the met ocean climate and a rise in sea level will greatly increase 

risks and safety associated with severe sea storms.  

Technological innovations 

Video  systems  for  improving  port  and  shipping  safety  (Phelp  and Hough:  2009).  This  paper  explains  how  video 

images and digital  image processing can be used to support safe port operations especially  in developing countries. 

The smart software  that analysis and stores the  information can be used  to  transmit messages via radio and micro 

waves to conventional telecommunication networks when required.  

References   

Adam  F.  and  Van  der  Schuuren,  W.M.J.A.  2009.  Determining  long‐term  parking  needs  at  OR  Tambo International Airport in Johannesburg. Journal of Air Transport Management 15(6), pp 363‐367.  

Page 61: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Adams, M.  2009.  The  Road  Traffic Management  Corporation:  a  case  study,  Dissertation  completed  for Masters  Degree  in  Engineering  from  the  University  of  Johannesburg,  Department  of  Electrical  and Electronic Engineering, URL: http://hdl.handle.net/10210/2151.    

Ally, D. 2009. Recent developments  in South African criminal law relating to the exercise of police powers to  conduct  warrantless  consent  searches  and  seizures  in  the  absence  of  ‘reasonable  grounds’,  in proceedings of  the  International Road Safety Management Conference Cape Town, South Africa 24 – 28 August 2009 

Bali,  L.  SA  CAA  Civil  Aviation  Association‐ICAO  regulations  and  the  new  regulations  for  air  transport  of dangerous goods – samples and products Presentation given at the International Transport and Environmental 

Conference “Placing Africa on the Global Map for Safe Chemical Transport” 2‐4 March 2009, Durban ICC 

Boikanyo, K. “Promoting police professionalism: How to change perceptions of South Africa” In proceedings of the International Road Safety Management Conference Cape Town, South Africa 24 – 28 August 2009 

Bramwell, C.T. 2009. Eastern Cape Provincial Operations Task Team,  In proceedings of  the  International Road Safety Management Conference Cape Town, South Africa 24 – 28 August 2009 

Brislin,  A.G.  2009. Meeting  the  challenge  for  traffic  management  and  signalisation  for  the  Bus  Rapid Transport  for  Johannesburg,  in  proceedings  of  the  28th  Southern  African  Transport  Conference,  CSIR Pretoria, 6‐9 July 2009 

Chuwe, J. 2009. AARTO: The case for a  justifiable traffic management.  In proceedings of the  International Road Safety Management Conference Cape Town, South Africa 24 – 28 August 2009 

Goibaiyer. W. 2009. What influence Dangerous goods Driver Behaviour? In proceedings of the International Road Safety Management Conference Cape Town, South Africa 24 – 28 August 2009 

Hough, G. and. Phelp, D. 2009. Video Systems for improving port and shipping safety, in proceedings of the 28th Southern African Transport Conference, CSIR Pretoria, 6‐9 July 2009 

Krogscheepers, J.C., Frieslaar, A. and Rouma, M. 2009. Traffic signal strategies for the Cape Town integrated rapid transport project, in proceedings of the 28th Southern African Transport Conference, CSIR Pretoria, 6‐9 July 2009 

Loubser, R. and Bester, C.J. 2009. The  feasibility of using mobility performance measures  for  congestion analysis in South Africa, in proceedings of the 28th Southern African Transport Conference, CSIR Pretoria, 6‐9 July 2009 

Lubbe, B and Louw, L. 2009. The perceived value of mobile devices to passengers across the airline travel activity chain. Journal of Air Transport Management 16(2010), pp. 12‐15 

Maila,  T.I.  2009.  City  of  Johannesburg  2010  FIFA  By‐Laws  State  of  readiness,  in  proceedings  of  the International Road Safety Management Conference Cape Town, South Africa 24 – 28 August 2009 

Melcher,  D.J.  Jupe,  J.D.  and  Bosworth, M.F.  Vehicular  and  driver  factors  in  commercial  vehicle  safety, Armstrong  forensic engineers,  in proceedings of  the  International Road  Safety Management Conference Cape Town, South Africa 24 – 28 August 2009 

Page 62: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Moyana,  H.  2009.  Road  Traffic  Safety  Management  Plan  for  2009‐2015:  Priorities  identified  through National  Consultations  with  stakeholders,  in  proceedings  of  the  28th  Southern  African  Transport Conference, CSIR Pretoria, 6‐9 July 2009 

Ndebele, S. 2009. Opening address by Minister of Transport Mr Sibusiso Ndebele at the African Union (AU) Ministers responsible for Maritime Transport, Inkosi Albert Luthuli ICC,  “Creating a Safe, Secure and Clean Maritime Transport Industry in Africa”  

Nothard, A. 2009. South African Airport Sector Report. UK Department of Trade and Industry: Durban.  

Nyarirangwe, M. 2009. A causal based multi‐sectoral approach to the prevention of road traffic accidents and  prioritization  of  response  measures  in  South  Africa,  in  proceedings  of  the  28th  Southern  African Transport Conference, CSIR Pretoria, 6‐9 July 2009 

Rossouw,  M.  and  Theron,  A.K.  2009  investigating  the  potential  climate  change  impacts  on  maritime operations  around  the  South  African  Coast,  in  proceedings  of  the  28th  Southern  African  Transport Conference, CSIR Pretoria, 6‐9 July 2009 

Schroeder, D.M. 2009 Friendly  skies over Africa  Improving Air Traffic System Safety  in Africa and United States Africa Command’s Role in Development, USAF: A Research Report Submitted to the Faculty in Partial Fulfilment of the Graduation Requirements for Master of Strategic Studies, 12 February 2009 

SHEQ Africa‐More Gautrain  Safety  Features,  20 November  2009, URL:  http://sheqafrica.com/blog/gautrain‐

safety/. 

Seedat, M. Van Niekerk, A.  Jewks, R. Suffla, S. and Ratele, K. 2009. Violence and  injuries  in South Africa: prioritising an agenda for prevention. The Lancet, 347(9694), pp1011‐1022 

Stolfi, D., Browne, D.H. and Downes, A.G. An evaluation of incident management systems: The case of the Bakwena  Platinum  Highway  Corridor  in  the  North‐West  Province,  in  proceedings  of  the  28th  Southern African Transport Conference, CSIR Pretoria, 6‐9 July 2009 

Stuurman .R. and Ditshego, S. 2009. Importance of coordinated road transport law enforcement – A cross border perspective,  in proceedings of the  International Road Safety Management Conference Cape Town, South Africa 24 – 28 August 2009 

Thompson, L.S.  Railway and Ports Organization in the Republic of South Africa and Turkey: The Integrator’s Paradise? Louis S Galenson and Associates, Saratoga, CA 

Thulsi, K and Phelp, D. 2009. Monitoring and maintenance of breakwaters which protect port entrances, in proceedings of the 28th Southern African Transport Conference, CSIR Pretoria, 6‐9 July 2009 

United States OECD Joint Transport Research Centre Discussion Paper No. 2009‐5 

February 2009 

Van der Merwe, W. 2009. Achieving Excellence through Quality Training, in proceedings of the International Road Safety Management Conference Cape Town, South Africa 24 – 28 August 2009 

Van der Molen, W. and Moes, H. 2009. General characteristics of South African ports and mooring of ships, in proceedings of the 28th Southern African Transport Conference, CSIR Pretoria, 6‐9 July 2009 

Page 63: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Van Rensburg, W. 2009. Riding Towards Safer Roads – From a Motorcycling Perspective, in proceedings of the International Road Safety Management Conference Cape Town, South Africa 24 – 28 August 2009 

Van Schuuren, M.W.J.A.  2009. Predictability of ITS impacts for Highway Traffic Flow: Case studies with bus and high occupancy‐vehicle  lanes  in South Africa. 88th Transportation Research Board Meeting, paper 09‐1833 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Page 64: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

CHAPTER 9: FREIGHT LOGISTICS 

Authors: David King and Hans Ittmann 

Introduction 

Economies across the world are dependent on the supply and demand of goods. This  is achieved through the movement  of  freight  using  various modes  of  transport.  Freight  logistics  determines  how  well  this freight is transported in terms of getting the right goods, to the right place, at the right time and at the right cost. In turn this contributes largely to the competiveness of countries in the global market place. From this the importance of freight logistics becomes very clear. 

The Nature of Freight Logistics 

Freight  represents  all  the materials  and  goods  produced,  purchased,  consumed,  exported, discarded or recycled  that  support  homes  and  businesses  in  a  region.  By  definition  then,  freight  also  describes  the process  of  transporting  goods,  the  transported  goods  themselves,  as well  as  the  associated  charge  for goods transported. Physical distribution  is only one element  in the myriad of processes and activities that are  involved  in moving  goods  around,  to  and  through  a  region.  Physical  distribution  has  evolved  into logistics and this in turn has grown into supply chain management that covers the entire organisation. Two important definitions are presented here namely: 

Logistics Management as defined by the Council of Supply Chain Management Professionals (CSCMP): "Logistics management  is that part of supply chain management that plans,  implements, and controls the efficient, effective forward and reverse flow and storage of goods, services, and related information between the point of origin and the point of consumption  in order to meet customers' requirements. Logistics management activities typically include inbound and outbound transportation management, fleet  management,  warehousing,  materials  handling,  order  fulfilment,  logistics  network  design, inventory management,  supply/demand  planning,  and management  of  third  party  logistics  services providers.  To  varying  degrees,  the  logistics  function  also  includes  sourcing  and  procurement, production planning and scheduling, packaging and assembly, and customer service. It is involved in all levels  of  planning  and  execution‐strategic,  operational,  and  tactical.  Logistics  management  is  an integrating  function  which  coordinates  and  optimizes  all  logistics  activities,  as  well  as  integrates logistics  activities  with  other  functions,  including  marketing,  sales,  manufacturing,  finance,  and information technology." (CSCMP, 2009a) 

Supply Chain Management (SCM) as defined by the CSCMP: "Supply Chain Management encompasses the planning and management of all activities  involved  in sourcing and procurement, conversion, and all  logistics management  activities.  Importantly,  it  also  includes  coordination  and  collaboration with channel partners, which can be suppliers, intermediaries, third‐party service providers, and customers. In essence, supply chain management  integrates supply and demand management within and across companies. Supply Chain Management is an integrating function with primary responsibility for linking major business functions and business processes within and across companies into a cohesive and high‐performing business model. It includes all of the logistics management activities noted above, as well as manufacturing  operations,  and  it  drives  coordination  of  processes  and  activities  with  and  across marketing, sales, product design, finance, and information technology." (CSCMP, 2009a) 

Page 65: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

The primary  focus  is on  integration of  functions,  collaboration  amongst  the  various  roles players  in  the supply chain with the aim to reduce costs while increasing customer service. Cost reduction is no longer an absolute  objective  since  reliability  and  quality  of  services  are  becoming  as  important.  Freight  logistics encompasses all of these aspects. 

In South Africa, as in most other countries in the world, freight is mainly transported on road. Close to 90% of  freight  in  South Africa  is on  roads while  the  rest  is on  rail.  The  contribution  from  air  and pipeline  is relatively  small  (CSIR  Built  Environment  (BE),  2009).3 What  is  interesting  to  note  is  that  the  growth  of freight has predominantly been on road over the last number of years ‐ see Figure 1 (CSIR BE, 2008).4 

Figure 1: Land freight growth over a number of years

The above phenomena have  impacted the  logistics competitiveness of South Africa. The  first World Bank report on  logistics competitiveness shows that South Africa  lies 24th  in the world out of 150 countries on the  Logistics  Performance  Index  (LPI)  but  that  its  internal  logistics  costs,  as  one  of  the  7  indicators measured,  is 124th  in  the world  (The World Bank, 2007). One of  the main  reasons  for  this high  internal logistics costs is the very high transportation costs of freight in South Africa, this constitutes almost 53% of the total logistics costs whereas in the rest of the world the average of this costs is 38% (CSIR BE, 2009).5  

Status of Research in logistics and supply chain management 

Research Themes – International Perspective 

An area where there has been phenomenal growth in research topics is supply chain management (SCM) of which  freight  logistics  is  an  integral  part.  As  indicated  SCM  has  evolved  from  physical  distribution  to logistics where it has now possibly become the most important business function, cutting across the entire company and playing an integration role, ensuring the absence of “silo” behaviour in companies. There are many challenges and opportunities for further research work in supply chain management and the area  is rife  with  such  opportunities.  Schoenherr  (2009)  provides  a  valuable  overview  of  logistics  and  SCM 

                                                            3 Stellenbosch University National Freight Flow Model. J Havenga et al. 4 Ibid. 5 Stellenbosch University Logistics Cost Model. J Havenga et al. 

Page 66: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

applications  in a global context  from 2000  to 2008 and  identifies 11 overriding  themes  that are grouped into five categories (see Figure ). 

Figure 2: Framework for the analysis of global logistics and SCM literature

 

The  important  research  themes  that  have  been  identified  out  of  mainstream  logistics  journals  and international conferences, that are applicable to freight transport specifically, include: 

Collaboration  and  relationships between  logistics partners  –  this  remains  a  very  important  research area; 

Global competitiveness – this has become a critical issue with the rise of China, India and Brazil;    Global infrastructure investment;  Green and reverse logistics – with global climate change the “greening” agenda has impacted logistics 

and SCM more and more and will possibly become even more important in future;  Humanitarian  logistics – a totally new area which has come too the forefront over the  last number of 

years (Tomasini and van Wassenhove, 2009);  Intermodal logistics solutions – will remain important as SCM activities need to be streamlined further;  Logistics and information technologies – improving the integration role;  Logistics best‐practices and the Supply Chain Operations Reference (SCOR) model – measurement and 

metrics are critical in performance measurement and improving the supply chain;  Outsourcing and Logistics Service Providers (LSPs);   Risk management and security in the supply chain – this became a big issue after 9/11. There has been 

a huge  focus on  security  in port especially  from  the USA authorities. Currently MIT  is doing a world wide study on risk to understand if regional and cultural differences affect how people think about and manage supply chain risks; and 

Resilience  in the supply chain – this  is  linked to risk management and security but focuses specifically on how to overcome vulnerability in the supply chain (Sheffi, 2005). 

More specifically to freight transport Hillestad, Van Roo and Yoho (2009) identifies four overarching issues to improve freight transport in the United States, however these are also applicable to other countries and provide a framework for research in freight logistics: 

Page 67: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Increasing  the  capacity  of  the  U.S.  national  and  international  freight  systems  through  operational improvements and selective infrastructure enhancement; 

Creating an adaptable, less vulnerable, and more resilient freight‐transportation system;  Addressing the energy and environmental issues associated with freight transportation; and  Making  the  case  for  public  and  private  investment  in  freight‐transportation  infrastructure  and 

establishing sustainable priorities for funding. 

The 20th Annual State of Logistics Report of the USA has the theme “Riding out the recession” and indicates that the current recession is the appropriate time to focus on redesigning and optimising supply chains  in preparation for the next upturn  in the economy (CSCMP, 2009b). A second survey, the 14th Annual Third‐Party  Logistics  Study  (Langley  et  al,  2009)  explored  key  issues  affecting  the  industry  namely  economic volatility,  the  IT capability gap and the challenges of supply chain orchestration.  In addition  international logistics  and  supply  chain  conferences  focussed  mainly  on  how  to  overcome  the  current  world  wide financial crisis. 

Research Themes – South African Perspective 

The South African  logistics  research  fraternity  is much small and  therefore  the  research outputs are also much  lower. The research work  is also much more ad hoc and there  is not a strong focus on any specific area. Nevertheless the relevant research themes in the South African context for 2009 include: 

SCOR model – using it but also adopting it for South African circumstances;  Green logistics and the environment – South Africa is lagging the rest of the world on this;  Collaboration – where the automotive industry is leading the way in South Africa;  Skills,  education  and  training  –  a  critical  aspect  and  a  possible  “time  bomb”  (supplychainforesight, 

2006);  Intermodal solutions – these have been identified as one of the weak points in the supply chains in the 

country;  Infrastructure investment – much is being done but more is possibly needed;  Managing congestion especially on the main highways around the major metros;  Global competitiveness and the economic crisis;  SMME  development  and  rural  or  small  business  logistics  –  this  is  required  to  include  the  products 

developed by small entrepreneurs into the national supply chains; and    Corridor development. 

The 5th Annual State of Logistics  (SOL) Survey  for South Africa has as  its theme “Logistics value and cost drivers from a macro‐ and micro‐economic perspective”  indicating the  importance of addressing the high internal  logistics  costs  (CSIR  Built  Environment,  2009).  Aspects  that  were  touched  on  in  this  survey included: 

The value of logistics; Logistics (and supply chain management) cost drivers; Skills in logistics – An uncertain future; The potential cost of bad roads in South Africa; The green supply chain – cost burden or value creator; and AISI – Adding value to the South African aerospace industry.

Another survey, the supplychainforesight, has as its theme “Global Supply Chain Dynamics – Measuring the Butterfly  Effect  for  South Africa”  (supplychainforesight,  2009)  and  key  aspects  addressed  in  this  survey were: 

Page 68: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Globalisation and the economic crisis;  Outsourcing;  Green SCM and sustainability; and  Private and public sector co‐operation. 

The  first  Supply  Chain  Intelligence  Report  (SCIR)  report  was  published  in  early  2009  with  the  theme “Effectively Addressing the Planning and Forecasting Challenge”  (SCIR, 2009). Topics that were addressed included: 

Supply chain visibility;  Supply chain collaboration;  Technology;  Supply chain reactivity;  Global competitiveness and the economic crisis;  A lack of concern for the environment; and  The importance of planning. 

There are some similarities is the topics addressed by all three of these surveys however it also shows the diversity  of  issues  being  considered.  The major  difference  between  the  three  reports  is  that  both  the supplychainforesight and SCIR reports are qualitative of nature whereas the SOL survey  is predominantly quantitative. 

In South Africa there are a whole range of  logistics conferences annually but the main one  is possibly the annual SAPICS conference, organised by the Professional Society for Supply Chain Management, while the South African Transport Conference (SATC) and the Africa Roads and Africa Ports & Harbours Conferences have  tracks  dedicated  to  logistics  and  supply  chain  management.  The  topics  addressed  at  these conferences were very similar to the topics covered by the surveys listed above. 

Concluding Remarks 

Research  in  the  freight  logistics  area  is  closely  linked  to  research  in  supply  chain  management. Internationally, SCM  is getting a  lot of attention and a number of critical areas are being addressed  inter alia  global  logistics,  greening  of  the  supply  chain,  collaboration,  and  humanitarian  logistics.  In  South Africa very little research is conducted in comparison and there is a much broader range of topics that are being addressed. All the research is however focussed on improving or “optimising” the supply chain in one way or another and the overall objective is improved competitiveness. 

References 

Council  for Supply Chain Management Professionals  (CSCMP). 2009a. CSCMP’s Definition of Supply Chain Management. http://cscmp.org/aboutcscmp/definitions.asp 

CSCMP, 2009b. The 20th Annual State of Logistics. 2009. Riding out the recession. CSCMP. USA. 

Page 69: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

CSIR Built Environment, 2008. The 4th Annual State of Logistics survey for South Africa, 2007. Logistics for regional growth and development. CSIR BE, South Africa. 

CSIR Built Environment, 2009. The 5th Annual State of Logistics survey for South Africa, 2008. Logistics value and cost drivers from a macro‐ and micro‐economic perspective. CSIR BE, South Africa. 

Hillestad  R,  Van  Roo  BD,  Yoho  KD.  2009.  FAST‐FORWARD  Key  Issues  in Modernizing  the  U.S.  Freight‐Transportation System for Future Economic Growth. Supply Chain Policy Centre. RAND Corporation. USA. 

Langley  Jr.  J,  Capgemini   USA.  The  14th  Annual  Third‐Party  Logistics  Study.  2009.  The  State  of  Logistics Outsourcing in 2009.  

Schoenherr  T.  2009.  Logistics  and  supply  chain  management  applications  within  a  global  context:  An overview. Journal of Business Logistics. Vol. 30, No. 2. CSCMP. USA. 

SCIR  (Supply  Chain  Intelligence  Report).  2009.  Effectively  Addressing  the  Planning  and  Forecasting Challenge. Terranova. South Africa. 

Sheffi Y. 2005. The Resilient Enterprise: Overcoming Vulnerability for Competitive Advantage. The MIT Press, Cambridge, USA. 

Supplychainforesight. 2006. Research results. Barloworld Logistics. South Africa. 

Supplychainforesight. 2009. Global Supply Chain Dynamics – Measuring the Butterfly Effect for South Africa. Barloworld Logistics. South Africa. 

The World Bank. 2007. Connecting  to Compete: Trade  logistics  in  the global economy. The International Bank for Reconstruction and Development / The World Bank. USA. 

Tomasini R, van Wassenhove L. 2009. Humanitarian Logistics. Palgrave Macmillan, England. pp. 178.  

 

 

 

Page 70: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

CHAPTER 10: AVIATION 

Author: Bridget Ssamula 

Introduction 

This paper aims to highlight the research that the aviation  industry,  in South Africa has undergone  in the last  few  years.  The  paper will  assess  the  research  need,  the  approach  and methodology  used  for  the research, the major findings and the practical application or technological innovation that will be applied in the  industry  in South Africa.  In areas where ongoing  research exists, this will be highlighted as well. This paper will review the areas of research for the South African  industry within the four areas that drive the industry: 

1. Infrastructure,  2. Operations,  3. Regulatory Compliance, Oversight & monitoring 4. Cross‐cutting issues  

a. Skills b. Climate change in aviation industry 

Global overview 

The aviation  industry as compared to other transport service modes  is the most  internationally regulated industry,  having  worldwide  standards  and  regulations  to  adhere  to.  Furthermore,  the  nature  of  the business  is affected by  international economic drivers of elements  like exchange rates, security, crude oil prices, etc. The industry has seen major effects drive the industry the world economic recession and tragic events like 9/11 have all had a catapulting effect on the air transport industry.  

In  light of this, the effects of the global aviation  industry will be the first step towards understanding the major  elements  affecting  the  aviation  industry.  The  current  ongoing  economic  recession,  which most countries have grappled with, has not  left  the aviation  industry untouched, Fuel prices  reached a  record high of 140 US dollars a barrel to become the most expensive running cost for airlines. With high operating costs, and  low passenger numbers, as people could not afford to fly, airlines shed extra fleet capacity, cut down  frequency and  laid off employees so as to survive.  International Air Transport association  (IATA)  in their September 2009  industry outlook showed some of the devastating effects the recession has had on the aviation industry at a global level to include: 

Financial losses from commercial airline operations worldwide in 2009 to reach $11 billion, and returns on invested capital in the airline industry may start improving next year but, at less than 3%, will remain below sustainable levels. 

July 2009 air freight tonne kilometres flown were around 10% up on the December low point, although still well  below  year  earlier  levels. Air  freight  capacity  utilization  remaining  below  50%,  despite  the removal of more than 200 freighters this year, there remains a lot of downward pressure on yields  

Passenger markets were slower to reach a bottom as rising unemployment and weak  income growth discouraged travel. By July there were some early signs of an upturn in travel volumes, especially in the Asian markets.  

Page 71: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

There remains a long way to go before the early signs of rising passenger number and freight volumes can be described as a ‘recovery’. For the moment the industry remains in survival mode and the need to conserve cash, manage capacity effectively and cut costs is crucial for most airlines. (IATA, 2009c)

Infrastructure 

In South Africa, a  lot of  infrastructure needs have been highlighted with the FIFA 2010 world cup. Various levels of government explored ways  to upgrade and  fund  Infrastructure  in  the  form of airports, so as  to meet  the  growing demand  that was  estimated  for  the  FIFA 2010 world  cup.  Some of  the  research  that arises from this include; 

ACSA Capital Expenditure (CAPEX) programme 

For South Africa’s primary airports, 9 of which are owned, operated and managed by a state owned agency Airport company South Africa (ACSA), large scale expansion programmes mean the airline industry was in a perilous state and could not afford further large‐scale expansion programmes, yet someone has to foot the bill for the CAPEX expenditure if not met fully by the government. Some of the issues that arise with large scale expansion programmes was  researched by  IATA  in consultation with ACSA and worked closely with local airline representatives,  including the Airlines Association of Southern Africa(AASA) & Board of Airline Representatives  in  South  Africa(BARSA), monitoring  their  proposed  CAPEX  plans  for  Cape  Town  (CPT), Durban (DUR) & Johannesburg (JNB) airports. From these consultations, IATA advised: 

That ACSA should “sweat” their existing assets, ensuring that the   capacity of all existing passenger & cargo terminals be used at optimum levels; 

Should reduce the scope of current projects and/or defer  individual projects;  Ensure future capacity enhancement projects were demand led. 

Some of  the  results of  the  results of  this were  shown  that at  the Airport Consultative Committee  (ACC) meeting in late January 2009, IATA received confirmation from ACSA that: 

They had reduced their CAPEX plans from 27.0 to 19.3 billion Rand. The sudden downturn in traffic and a  revised  forecast  by  Airport’s  Council  International  (ACI)  indicating  that  traffic  will  stagnate  for between 15 to 18 months had prompted ACSA to heed IATA’s previous cautionary recommendations. 

ACSA announced that it had deferred the following projects;

A new realigned runway & associated taxiways at Cape Town  International CPT (estimated cost 2.0 b Rand), 

A new midfield passenger terminal complex with capacity for 13 million passengers per annum &  A new midfield cargo terminal at O R Tambo International airport. 

The contribution of this research is that because of the reduced CAPEX program, allowed for ACSA to limit their request (to the Regulator) to increase passenger handling charges ‐ down from 46.4% to 18.5% (IATA, 2009b) 

Infrastructure funding research; 

The large gaps in infrastructure costs and the persistence of “structural” gaps in other categories highlight the  importance of governments and  the aviation  industry as a whole helping  to  improve cost efficiency. Airports and suppliers must also proactively seek greater efficiency in their operations. Governments must allow airlines greater  freedom  to  restructure  their operations and ownership on a  commercial basis but 

Page 72: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

with  this  comes  the need  to understand  and  restructure Government  strategy  for  state ownership  and government ownership of  infrastructure within the aviation  industry  is unclear and  it  is on this back  foot that the following ongoing research is being undertaken by various institutions: 

Development bank of Southern Africa (DBSA) is undertaking research on strategies that inform airport infrastructure investment to understand the need, priorities economic development, propose financing frameworks that are relevant for the region. The DBSA needs  to channel, coordinate, and complement relevant  initiatives  of  government,  national  aviation  sector  entities  and  other  institutions  in  the Southern  African  Development  Community  (SADC),  pursue  a  proactive  and  progressive  drawing together of airport infrastructure investment (Neluheni, 2009). 

The National  Department  of  Transport  (DOT)  undertook  a  national  airports master  plan  study  that involved strategizing categorizing and classifying airports, airfield and aerodromes at a national level, so as  to  promote  development  for  regions  without  creating  unnecessary  duplication  of  services  and competition for private and government owned airports. This oversight would inform strategic funding measures that can be undertaken especially  for province and municipalities owned airports. Some of the various roles airports play in South Africa need to be streamlined for the following purposes; freight delivery,  travel  for  politicians,  complements  globalization,  tourism  is  facilitated,  emergency medical services, security surveillance, catalyst for economic development. 

Operations 

Within the current global financial crisis it has become prudent for airlines to survive. Cost efficiency is critical for an airline’s ability to compete and survive. Yet not every airline should seek to be the lowest cost operator.  

Fuel Cost 

The Graph below based on IATA, 2009 global airline data shows that in 2008, fuel  prices increased the operating costs of operating an airline, to 32% at their highest points. Airlines needed to raise their fares, and  increase fuel levies  in order to recoup the fuel expenses. (IATA, 2009a) 

Figure 2: Fuel cost increase for airlines

Ssamula  (2009)  carried out  research  to  assess  the  current  state‐owned  airlines  in Africa,  in  this  current operating environment  to highlight  some of  the  inherent weaknesses and  identify elements within  their 

Page 73: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

operational  models  that  can  improve  their  sustainability. Some  of  the  elements  that  were  analysed included: 

Aircraft ownership, acquisition and maintenance models  that offer newer aircraft without  increasing the company’s debts. 

Reforming ownership stakes for state –owned airlines to maintain control but  include private and /or foreign airline ownership to benefit from their efficiencies and experience. 

Adopting relevant corporate governance structures so as to run airlines efficiently  Exploring mergers and alliances to recapitalise and /or resurrect struggling airlines  Adopting low cost carriers operating models and outsourcing of  non‐core services  Expanding networks through code sharing and alliances with regional carriers  Creation of spin off airlines and growing non‐aeronautical business revenue. 

South Africa’s Econometric Forecast Model 

The South African airline  industry has undergone a major change– probably  the biggest change  in  its 70‐year existence  ‐ since deregulation of  the domestic airline  industry  in the early 90’s. At  that stage  it was estimated  that SAA had more  than 95% of  the domestic airline market. Since  then SAA has  lost market share to 50% and 55% to airlines such as Comair and low cost carrier airlines (Markman, 2006). 

With deregulation, there is a need  to inform all relevant stakeholders which include government, airports, airlines,  as  to how  the deregulated  industry has enhanced  the and grown  the demand  for air  transport market. Research work was commissioned to develop an econometric forecast model, for the three main airports of ACSA, tailored to the South African situation, to forecast passenger, traffic and freight volumes for the period 2008 to 2022. The modelling study was unique because the airlines under the neutrality of the AASA, contributed the base data which was beneficial based on the secretive nature of the  industry. Some of the results of the study revealed that (Walters, 2009). 

R  Tambo  International  Airport  (ORTIA)  handles  64%  of  total  passenger movements  and  40%  of  air traffic movements (ATMs) at all ACSA airports 

Cape town International Airport (CIA) handles 21% of total passenger movements and 25% of ATMs at all ACSA airports 

Durban  International Airport (DIA) handles 10% of total passenger movements and 8% of ATMs at all ACSA airports 

Combined the three airports handle 95% of passengers and 73% of ATMs   Full costs carriers’ average market share for these three airports has decreased from 86% in April 2003 

to 56% in May 2008 where as the average market share for low cost carriers has increased from 12.3% to 44% over the same time period. 

This research contributes greatly to inform infrastructure investment, and to assess the competitiveness of the  airline  industry  for  South  Africa,  which  at  policy  level  was  spearheaded  by  the  Airlift  strategy. Furthermore  at  an  oversight  level,  the  National  Department  of  transport  in  undertaking  the  following research studies in order to monitor the aviation industry impact on the Country: 

The impact of low cost airlines to the economy and its sustainability 6  Evaluate;  detail  the  benefits  and  cost  of  adopting  the  horizontal  agreement,  its  implication  for 

Yamoussoukro Decision, South Africa, Southern Africa Development community(SADC) and Africa 7 

                                                            6 Request for services, reference number : DOT/RFQ/01/2008/TP&ER; 7 Request for services reference No ;DOT/34/ 2008/TR&AII; Tender bulletin no 2598 of 04‐sep‐2009, vol. 531; 

Page 74: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

A study on the contribution of civil aviation to the south African economy8  

Aviation Operations research 

Ssamula (2008) embarked on research entitled “strategies to design a cost‐effective hub network for sparse air  travel  demand  in Africa”.  The  study  investigates  cost‐effective  hub‐and‐spoke  (H&S)  network  design strategies  for  the  African  route  network.  This  network  would  minimise  the  cost  of  air  transport  and improve accessibility and connectivity, which are some of the major  issues the aviation  industry  in Africa grapples with.  The  study  challenges  the  typical  characteristics  of  similar  structure  networks which  are usually  found  in  denser  route  networks.  As  a  first‐cut  analysis  for  Africa,  the  results  of  the  research contribute to understanding the effectiveness of H&S networks  in markets with sparse demand and show that economies of scale are realised even for denser networks. The study found that for sparse networks, the cheapest hub‐location options should have: high passenger demand for greater economies of scale and short sector distances in order to operate more efficient short‐range aircraft. It is hoped that this work will be  useful  to  airline  operators,  researchers  and  policy makers, while moving  forward  in  growing  airline networks more so for the African region. 

Regulatory, Compliance, Oversight and Monitoring 

Even though South Africa still maintains a good record within the scheduled category a review of the March 2008  incident  category  indicates  various  causes  of  incidents  and  accidents  in  the  general  aviation(GA) sector in September and October of 2008, in which in two months alone, a total of 56 people lost their lives in general aviation accidents. The South African Civil aviation Authority (CAA) gathered industry role players through the General Aviation Safety  Initiative  (GASI) to suggest ways to drastically  improve the country’s safety  record  in a  view  to  reduce  these  Incidents and Accidents by 50%  in 2012.  (CAA, 2009a)The main objective of GASI  is to serve as a think‐tank that will devise out‐of‐the‐box solutions to age‐old problems within general aviation, which have not been adequately addressed by the hundreds of safety forums and documents  that have been produced over  the years. The  research undertaken by  the GSSI  revealed and recommended the following initiatives: 

One of the areas that has been identified as having the greatest potential for reducing GA accidents is that of  implementing  single pilot  resource management programme, based on  the highly  successful multi‐crew resource management programmes introduced into the airline environment in the late 80s and early 90s. 

Training organisations have not until now been  approved by  the CAA which  is different  to all other spheres of aviation training, e.g. flights schools. This gap has now been closed by introducing regulation which comes  into effect April 20101, that schools should apply and be approved as Aviation Training Organisations by the CAA, this will help to root out bogus institutions (CAA, 2009b) 

Another regulation has been introduced that requires the presentation of compulsory aviation security awareness programmes to non‐security personnel who are working within an airport environment, so that they are able to respond to various threatening situations  appropriately (CAA, 2009b) 

Another  initiative  that  was  spearheaded  by  the  CAA  was  the  formation  of  the  Recreational  Aviation Administration  of  South  Africa  (RAASA).  RAASA  is  a  non‐profit  entity  tasked with,  amongst  others,  the issuing of “Authorities to Fly”  for  light sport aircraft and the  issuing of national pilot’s  licences  for micro‐lights, gyroplanes and light sport aircraft. The entity will be funded by fees collected from users and by the SACAA for the oversight role that it will carry out on behalf of the Authority.                                                              8 Request for services Ref No; DOT/09/2008/TP&ER, Tender bulletin no 2570 of 20‐feb‐2009, vol. 524;  

Page 75: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Crosscutting issues 

Emissions Targeting 

IATA announced at  its annual general meeting  in  June that the airline  industry  is committed to achieving carbon‐neutral growth by 2020. Airlines committed to a global cap on emissions  in 2020. After this date, aviation’s emissions will not grow even as demand  increases. The commitment to carbon‐neutral growth completes a set of three sequential goals for air transport:  

A 1.5% average annual improvement in fuel efficiency from 2009 to 2020;   Carbon‐neutral growth from 2020 and   A 50% absolute reduction in carbon emissions by 2050. 

In  light of  the above declaration,  South African petrochemical  company  Sasol has  scored  another world first, receiving international approval for its 100% synthetic jet fuel, produced through its proprietary coal‐to‐liquids  (CTL)  process,  to  be  used  by  commercial  airliners  at  Johannesburg's OR  Tambo  International Airport. This project  is a development  in  the adoption of clean burning alternative  fuels  for  the aviation industry, with the engine‐out emissions of Sasol's jet fuel being lower than those from jet fuel derived from crude oil,  due  to  its  limited  sulphur  content.  In  keeping with  the  stringent  regulation,  aviation  industry stakeholders  including  airframe,  engine  and  ancillary  equipment  manufacturers;  airlines  and  aviation authorities  such as  IATA and  relevant oil  companies have all participated  in  the approval process  (Sasol, 2009). 

Loss of skills 

The Commercial Aviation Association of Southern Africa (CAASA) CEO Kim Gorringe says that that the most pressing  challenge  currently  facing  the  aerospace  industry  is  linked  to  skills.  The  South African  aviation sector is facing an unprecedented loss of skills, as highly trained technical and air crew leave the country for more lucrative employment in Australia, and the Middle and Far East.  

Research  by  SACAA  reveals  that  technical  skills,  namely  pilots  and maintenance  engineers,  are  in  great demand by countries from the East and Middle East. Serious concerns regarding the exodus of these skills have been raised in various for a including the media. The following initiatives are currently taking place in the industry ;( ASGISA, 2008) 

A  recent  research  by  the  SACAA  revealed  that  there  is  a  healthy  distribution  of  professional  pilots (ATP’s and Com’s) throughout the industry. Meanwhile such results are positive for the country, more needs to be done to retain such scarce skills. The same recent research by the Authority revealed a high number of entrants  in the  industry between the ages of 21 and 29. This means that there  is growing interest in the industry to supply future Pilot needs of the country. 

The shortage of skills may result from that fact that several people in the general aviation industry also self‐fund  their  training, and  that  flight  training  is becoming  increasingly expensive owing  to  the  fuel price and the price of aircraft maintenance. He says the industry has to consider interventions to keep flight training affordable. 

CAASA  is  interacting with the Department of Finance and the Department of Education to categorise aviation training as education, and not as vocation training, which  it  is currently classified as. This will exempt students from having to pay value added tax, which will make it more affordable and attractive and bring more numbers into the flight schools. 

Page 76: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Broad‐based  black  economic  empowerment  (BBBEE)  is  also  an  aspect  that  CAASA  is  addressing  on behalf of the general aviation sector. The aviation industry is in the process of finalising the negotiation of a domestic aviation charter and scorecard with government. 

Even though South Africa is making great strides in improving aviation research, a lot more could be done to improve and inform the industry and the relevant stakeholders on issues that are of interest to them. A platform  where  aviation  industry  stakeholders  should  be  convened  annually,  such  that  policy makers, academia and  relevant service providers share problems and  issues and  research work  that will  improve the aviation industry environment in South Africa. 

References 

ASGISA,  (2008),  Asgisa  report,  Skills  shortage  in  the  general  aviation  industry,  Engineering News http://www.asgisaskillsbase.info/Discover/News/Pages/Skillsshortageinthegeneralaviationindustry.aspx, accessed 30/11/2009 

CAA (2009a), South African civil aviation authority Strategic plan ‐ 2009/12 

CAA (2009b), MEDIA STATEMENT, 16 OCTOBER 2009 Kempton Park, South Africa 

IATA  (2009a),  Airline  jet  Fuel  price  monitor,  IATA  ECONOMICS  BRIEFING  No.5, http://www.iata.org/whatwedo/economics/fuel_monitor/index.htm, accessed 30/11/2009 

IATA‐A,  (2009b)  Infrastructure,  IATA  secures  7.7  b  Rand  Savings,  IATA Africa  news  ‐  Issue No.4  /  2009, http://www.iata.org/NR/rdonlyres/F9ED7062-D082-440B-852E-AB860F2418D9/0/africa_newsletter_may09.pdf, accessed 30/11/2009 

IATA  (2009c),  Aviation  Industry  Outlook,  September  2009, http://www.iata.org/html_email/ns1001814/ns1001814‐email.html, accessed 30/11/2009 

Malindi  Neluheni,  (2009)  Position  paper‐  Airports  Infrastructure:  Sustainable  aviation  infrastructure  to support  development,  Development  bank  southern  Africa,  DBSA, http://www.dbsa.org/Research/FocusAreas/Pages/AirportsInfrastructure.aspx, accessed 30/11/2009 

Markman, T., 2006, Air Transport and challenges for 2006, paper presented at 25th annual SATC conference, 

Sasol  (2009),  Sasol  synfuel  in  world  aviation  first  media article,http://www.southafrica.info/pls/procs/iac.page?p_t1=2780&p_t2=738, accessed 30/11/2009 

Ssamula B., 2009, Sustainable Business Models For The State‐Owned African Airlines, presented at the 28th annual South African Transport Conference, Pretoria, South Africa, July 2009 

Ssamula B., 2008, Strategies to design a cost‐effective hub network for sparse air travel demand  in Africa, PhD thesis, university of Pretoria South Africa, April 2008. 

Walters J., 2009, Trends  in  low cost airline participation  in the South African airline  industry, presented at Transport Forum, July 2009. 

Page 77: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

CHAPTER 11: PUBLIC WORKS 

Authors: Sihle Dlungwana, Rafeek Louw, Johan Wiggett and Alex McKay 

Introduction 

In  his  State  of  the Nation  speech  in  February  2003,  the  President  stated  that:  “…  the  government  has decided  that we  should  launch  an expanded public works programme  (EPWP). This will ensure  that we draw significant numbers of the unemployed into productive work, and that these workers gain skills while they work, and thus take an  important step to get out of the pool of those who are marginalised…”  In a similar speech the Premier of Gauteng, on 13 February 2006, stated that: “…the primary aim  is to change the lives of our people for the better by beautifying our townships, providing decent schools, clinics, sports and  recreational  facilities,  lighting,  stormwater drains, MPCC’s,  libraries and  taxi  ranks.”  In particular, he emphasised  that all roads  in previously neglected  townships will be serviced by 2009 and  that each area should have a vibrant commercial transportation hub. 

This article provides a brief synthesis of research relating to the development of management and  labour skills for small contractors involved in labour intensive road infrastructure. The research analysis focuses on a  model  for  developing  contractor  and  labour  skills  within  the  context  of  construction  of  Ultra  Thin Reinforced Concrete Pavements  (UTRCP),  a CSIR  technology which  the Department of Public Works has endorsed.  The  article  therefore  links  two  research  projects  which  started  independently  but  are  now increasingly being implemented under a joint effort.  

The  article  further  critiques  the  generally  disintegrated  approach  for  conducting  research,  training  and infrastructure  delivery  in  South  Africa’s  public  works.  The  article  argues  that  researchers,  industry practitioners and government should work in an integrated manner that is focused on maximization of the socio‐economic benefits for the country. 

Methodical/ Analytical approaches 

The methods used to synthesise research work in the South African public sector was the literature survey, mainly in form of conference papers, and case studies of work covering piloted UTRCP road technology that was constructed by the CSIR under laboratory conditions in various parts of South Africa. 

The  proceedings  of  the  12th  Regional  Seminar  on  Labour  Intensive  Practices  held  in  Durban  in  2007 comprise a valuable  review of  the government’s Department of Public Works activities  in  relation  to  the strengths, weaknesses, successes and failures of the Expanded Public Works Programme. In addition to the analysis of what the Public sector is doing, the Seminar provided a number of  lessons that can be  learned by South Africa. The areas of research covered  in the Seminar that are more relevant to the scope of this article were the skills development and training aspects of contractors and labour on the EPWP. The role of the training  institutions, such as the Construction Education and Training Authority (CETA), was  identified and described. 

 

Page 78: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

A critical observation that arises from the study of two research projects  in the context of public works  is that  coordinated  planning,  research  and  implementation  of  the  two  projects  could  have  yielded  better results? The authors are of the view that enhanced collaboration by all construction industry stakeholders can greatly benefit the public sector. 

Theoretical contributions 

This section covers the theory behind the skills development model used as a tool to provide skills capacity for small contractors. The model is based on the Total Quality Management (TQM) philosophy as applied to organizational  self  assessment  models.  Some  examples  of  these  models  are  Malcolm  Baldrige  (USA), European Foundation  for Quality Management  (EFQM) and  the South African Excellence Model  (SAEM). The framework in figure 1 is a CSIR derivative based on the SAEM model.   

CONTINUOUS IMPROVEMENT (REVIEW)

ENABLERS500 points

RESULTS500 points

5. Resources &Information

Management60 points

2. Strategy &Planning70 points

6. Processes 120 Points

3. Client &Market Focus

60 points

4. PeopleManagement

90 points

10. Suppliers &PartnershipPerformance

30 points

7. SocialResponsibility

60 points

8. ClientSatisfaction170 points

9. PeopleSatisfaction

90 points

11. BusinessResults

150 points

1. Leadership100 points

 

Figure  1:  The  research  framework  of  the  Integrated  Emerging  Contractor Development Model  (IECDM) Source:  (Dlungwana & Rwelamila, 2005:5) 

The  critical  aspects of  the  skills development models  that  are  in use  in  South Africa  recognize  that  skill development involves the acquisition of both construction theory (management or technical) as well as on the job/ on‐site experiential learning.   

The  IECDM model  has  been  implemented  in  various  forms  in  a  number  of  government  projects  and  is currently being promoted as an ideal tool for training, monitoring and evaluation EPWP skills development activities. 

The  theoretical analysis of  the Ultra Thin Reinforced Concrete Pavements  is an ongoing process which  is part of the current research. This article will therefore not cover this work‐in‐progress. 

 

Technological innovations of thin concrete pavements 

This  section  describes  the  technology which  is  under  focus,  namely  the Ultra  Thin  Reinforced  Concrete Pavements. 

Page 79: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Description (What?): 

Ultra‐thin reinforced concrete pavements (UTRCP) were  introduced  into South Africa by the CSIR  in 2002. This technology was developed as a result of attendance of a low volume roads conference in Iowa  in the USA  in  1979, where  attendees were  shown  a  thin  concrete  road  (4”/100 mm  thick),  un‐reinforced  and lightly reinforced. The performance of the mesh reinforced pavement after 15 years of traffic (1 100 v.p.d with 4% ‐ 5% heavy vehicles) was impressive.  

 Rationale (Why?): 

The CSIR considered this kind of construction to be  ideal  for urban streets, especially  in areas where  the streets have been neglected and where surfaced  streets  received very  little maintenance. Streets with a concrete surface would have a number of advantages,  including  the use of  local materials and  therefore less reliance on  imported bitumen. They are also  ideal for construction using  local  labour with  light plant and equipment, thus creating employment opportunities (a priority of the South African government). Such roads require minimal maintenance when compared to other surfacing types. 

Construction Technique (How?): 

The  CSIR  was  afforded  the  opportunity  to  test  three  sections  of  continuously  reinforced  concrete pavements ‐ 100 mm, 75 mm and 50 mm thick ‐ all reinforced with a reference 193 mesh. The performance of the 50 mm thick section resulted in the 50 mm UTRCP being constructed by the Eastern Cape Provincial Government on an access road to a quarry in Mthatha as a demonstration project. The Gauteng Provincial Government  and  Tshwane Metropolitan Municipality have  also undertaken  a number of demonstration projects. The performance of these pavements will be monitored in the future. A draft guideline document and construction specification were written based on experiences gained during these projects. 

Practical application of research and benefits 

Case studies of the IECDM programme and pilot UTRCP projects demonstrate the practical challenges and benefits of implementation. This section examines the practical application, challenges and benefits of skills training of small contractors and labour. 

A  large  number  of  contractors  participated  in  contractor  development  programmes  presented  by  the various stakeholders in the past. Many of these contractors are active and are currently registered with the CIDB. These contractors currently face challenges in terms of their own development, for instance; 

Accessing training in Labour Intensive Construction methods to comply with the EPWP requirements;  Improving their CIDB rating;  Obtaining a qualification in terms of the National Qualifications Framework (NQF); and  Establishing a skilled workforce within their companies. 

Road construction works in City of Tshwane townships had been identified as an ideal opportunity to offer learnerships, through the RPL process, to existing small scale contractors operating in the Tshwane region.  The learnership programme was implemented in terms of: 

The approved Project Implementation Plan;  Guidelines  for  learnerships  for contractors as outlined  in  the EPWP Management Plan  (and currently 

implemented nationally);  Department of Labour’s Skills Development Act: Determination 5 ‐ Learnerships 

Page 80: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

The main contractual challenge was  to change  the conventional procurement approach  in  the provincial environment  with  existing  established  small  contractors  into  a  training  environment  where  training, support, mentorship and construction were  integrated. This  training environment was  ideal  to  introduce the UTRCP technology to the industry and, at the same time disseminate the expertise to many small scale contractors. 

The UTRCP technology  is very  labour  friendly and provides  for the  increase of employment opportunities and  training, which are at  the heart of EPWP.   During  the  implementation of  the projects over a 3‐year period, a total number of 680 persons, comprising 26% women and 37% youth, have been employed. The average period of employment per worker was 73 days, which meant that he/she earned a total of R 5 110 on this project. The total number of person‐days of employment created on these projects were 28 970 (R 2 027 900 paid to workers and thus an economic benefit of R 4 055 800 to the communities).  

The job creation of an UTRCP surfacing has been compared to other low volume road surfacings. The table below  gives  a  summary  of  job  creation,  labour  cost  and  the  economic  benefit  of  low  volume  road surfacings.  UTRCP  has  the  highest  job  creation  and  benefit  to  the  community  compared  to  other  low volume road surfacings. 

Surfacing Employment /km Labour cost /km Economic benefit /km

Cape Seal 375 R 26,250 R 52,500

UTRCP 1 124 R 78,680 R 157,360

Asphalt 84 R 5,880 R 11,760

Block paving 318 R 22,260 R 44,520

 

Conclusion 

There  is  plentiful  infrastructure‐related work  that  has been  researched,  developed  and  implemented  in South Africa’s public works, although  less such work  is  in  the public domain. Even  less work has enjoyed true multi‐disciplinary collaboration of effort among various professions. 

In future it is critical that South African researchers, industry practitioners and government work in a more integrated approach  in order to  limit duplication of effort and encourage efficiency and  innovation within the broader national system of innovation.  

References 

Dlungwana, S. & Rwelamila, P.D. 2005, Contractor development models for promoting sustainable building – A case for developing management capabilities of contractors, Sustainable Building Conference, Tokyo. 

International  Labour Organisation,  2007,  Proceedings  of  the  12th  Regional  Seminar  on  Labour  Intensive Practices, held in Durban in 2007. 

 

 

Page 81: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

CHAPTER 12: INTELLIGENT TRANSPORT SYSTEMS 

Author: Koos Van Zyl 

Introduction 

ITS  is a  relative new  field  in  transport and  it covers a wide  range of  themes.  ITS  refers  to efforts  to add information  and  communications  technology  to  transport  infrastructure  and  vehicles  in  an  effort  to improve mobility. 

There is currently no specific course, under‐graduate or post‐graduate, available that specifically covers ITS research.  Efforts  are  under way  to  establish  courses  in  ITS  in  order  to  offer  research  opportunities  to students and people in the industry. Examples are: 

ITS  Centre  of  Excellence:  ITS  South  Africa  established  the  ITS  Centre  of  Excellence  as  a  delivery mechanism. It is virtual centre that will encourage cooperation with other organisations where there is a  possibility  of  achieving  synergy.  The  ITS  CoE  will  grow  its  activities  to  cover  five  focus  areas: education,  training  and  skills  development,  research,  innovation  and  knowledge  management.  The  ITS  Centre  of  Excellence  will  initially  focus  on  education  and  training  in  the  field  of  ITS  and knowledge management  to provide  its members with access  to  topical  information and case  studies about ITS deployment projects. 

University  of  Stellenbosch:  Post Graduate  Course  in  ITS  ‐ A  panel  of  local  and  international  experts presented a five‐day post‐graduate ITS course. The course was presented by the Institute for Transport Technology and the Department of Civil Engineering, University of Stellenbosch from 7 ‐ 11 September 2009. 

CSIR Nyenda Mentoring and  Internship  Programme:  The CSIR has  launched  the Nyenda  initiative  to establish a centre of excellence  in the  field of transport and traffic management,  in order  to  fulfil  its role within the transport sector as research and development agency of government. In the course of its  activities  the  CSIR  identified  specific  training  needs  for  this  sector,  ranging  from  the  need  for internships for recent graduates moving into industry, to the need for mentorship at middle and senior management  level, both  in  the public and private sectors. Furthermore  it was  found,  through  liaison with existing  training organisations,  that  there  is a need  to upskill existing  training organisations and make  high‐level  inputs  into  existing  training  programmes  for  operators  at  various  levels.  It  was therefore decided to formally add a training element to the existing Nyenda activities in order to fill the gap for specialised training in this sector.  It must be mentioned  that  the primary  focus of Nyenda will be  to provide  training of  a  specialised nature to select audiences  in the transport sector, rather than to train  large numbers of operators at more basic skill levels. The training that will be provided will however have a big impact, as the target audience includes high level decisionmakers controlling large infrastructure expansions budgets, as well as existing trainers that have access to large numbers of trainees at various levels. This focus fits in with the mission statement of the CSIR as high level research organisation, and will also ensure that Nyenda makes a unique contribution, rather than to compete with existing role‐players in this sector. 

 

Page 82: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

Due to the  lack of existing established  ITS courses, research  is mainly done on Masters and PhD  levels at universities under the guidance of lecturers in transport engineering. 

Research Projects: University of Stellencbosch 

(There  is no  finished  ITS  research projects currently at  the US. The  following  research project  is  in  its 3rd year of research and has some preliminary results.) 

Researcher:  JE van Zyl 

Research for:  PhD 

Title:    Attractive ITS applications for taxi owners 

Summary:  Research  is being done  to develop  a method or model  for  gathering  accurate  statistical information regarding the operations of the minibus taxis in South Africa. The types of information include routes of operation,  time periods of operation, passenger capacity, passenger movements, effectiveness and other statistical information. The most important aspect is that the taxi owners should benefit through the monitoring of their taxis. 

Methodical/Analytical approaches: 

The student aims to develop a system by practically testing the different  ITS applications  in minibus taxis. The feedback from the taxi owners regarding the operating attractiveness and the feedback from the local municipalities  regarding  the  usefulness  of  gathered  data  will  be  taken  into  account  when  forming  an opinion about the monitoring methods and other applications 

Theoretical contributions 

Investigation is done to determine if taxi owners and drivers will accept new ITS technology, knowing that the technology will monitor their day to day operations. It is proposed that the ITS applications on minibus taxis should be of such a nature that it generates an additional income for the taxi owner and driver. If this is the case then the additional revenue streams will offset the adversity that the owner driver has against being monitored. 

Practical application of research 

A  vehicle  with  ITS  equipment  is  currently  operating  in  the  Western  Cape.  The  applications  that  is operational is an Automatic Vehicle Location (AVL) service, a LCD screen showing advertisements and clips to the passengers, and equipment to sell airtime from the taxi. The AVL application is linked to a web server on which the movement of the taxi is displayed on a map. The taxi owner can follow the movements of the taxi on an  internet  connected PC and  the  response has been very positive.  It  is a great  comfort  for  the owner to be able to monitor the taxi’s position. The driver  is able to sell airtime and generate additional income  for himself. This ensures that he  is  looking after the state of his vehicle and on‐board equipment with more care and attention. 

Technological innovations 

As part of getting CPTR  records  for  the municipality,  the on‐board equipment needs  to know how many passenger are carried on which routes. This implies the need for a passenger counter. There is currently no effective passenger counters available for minibus taxis, and the author is in the process of manufacturing and testing several different passenger counters. The research aims to provide reports on several different 

Page 83: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

types of passenger counters. The research will also provide  insight  in what different combinations of on‐board equipment can be effectively used in the minibus taxi arena. 

Research Projects: University of Cape Town 

(There are no finished ITS research at this stage at UCT. Following are two research projects that  is  in the beginning stages and promises to contribute positively to the industry) 

Research led by:  A/Prof Marianne Vanderschuren 

Volvo funded project 

A  project  on  Intelligent  transport  systems,  led  by  A/Prof  Marianne  Vanderschuren ([email protected])  and  funded  by  the  Volvo  Research  and  Educational Foundations, is exploring ITS systems that improve the service level of public transport, as well as provide better  information  to users.  ITS  systems provide  the possibility  to  improve  safety, mobility  (reduction of delays),  efficiency  (throughput),  productivity  (cost  efficiency),  energy  use  and  the  environment,  and customer  satisfaction  (via  improved  level  of  service  and  information  provision).  Within  the  project, potential ITS systems that can improve public transport service levels will be reviewed. An initial literature review  has  revealed:  fleet  management,  navigation  systems,  electronic  ticketing,  CCTV  cameras, highspeed\ ground transportation, automatic vehicle  identification,  intelligent speed adaptation, distance warning, public transport priority, and realtime information, as the main potential systems. These systems will all be reviewed with regards to potential benefits. 

The  largest  benefits, with  regards  to  improving  the  service  level  of  public  transport  are  expected  from public  transport prioritisation. This can be achieved  through, amongst other measures, the adaptation of traffic  signals,  and  the  provision  of  special  lanes.  The  modelling  study  will  explore  the  potential improvements. In the initial phase, a general review will be carried out. Thereafter, research students from the  three case cities will model  their own cities.  In  these case studies, potential  infrastructure measures, such as high occupancy vehicle lanes, can be assessed as well.  

Weather related ITS Doctoral dissertation research 

A risk averse approach to managing transport systems  in conditions of poor visibility was  initiated by Ms Chantal  Greenwood  (supervised  by A/Prof  Vanderschuren).  The  association  between  alcohol  and  road crashes has been acknowledged  for many decades and  is well documented  in the  literature, as are other social  factors,  such  as  overcrowding,  poverty,  crime,  attitudes  and  illness.  However,  the  association  of adverse weather and  road crashes  in  the context of  road safety  is  relatively new. This  field  is growing  in importance,  with  some  transportation  agencies,  highway  authorities  and  government  departments elsewhere organising special teams to manage and mitigate the effects of adverse weather on road traffic, in particular with respect to fog, rain and snow. 

Road  administrators  in  South  Africa  should  be  taking  responsibility  for  the  safety  of  road  users  during conditions  of  adverse weather  (in  particular  poor  visibility)  by  focusing  on  reducing  the  risk  of  crashes occurring during such conditions. The economic justification for the provision of devices to detect and warn traffic of reduced visibility on the road ahead lies largely in the avoidance of road crashes and the saving in lives,  injuries and damage  to property. Expenditure on devices  to warn drivers  to expect  impairment of their  vision  enables  the  avoidance  of  collisions  by  enhancing  drivers’  alertness  to  that  risk. While  the alertness continues, any crashes which might occur as a result of carelessness on the part of any driver are also  likely to be avoided.  In accordance with existing national and  local government policies of  improving 

Page 84: STATE OF TRANSPORT RESEARCH IN SOUTH AFRICA: …s3.amazonaws.com/zanran_storage/€¦ · 1 “It is not the wealth of nations that build roads but the roads that builds the wealth

  

road safety in South Africa, this study attempts to assess the development of a system to model the risk to traffic  in  conditions of poor visibility at various  locations on  the  road  system, and where driver warning systems should be incorporated into the road network. 

Council for Scientific and Industrial Research 

The following ITS research project is still in progress and only a summary is given here. 

Researcher:  Kobus Labuschagne 

Project: NyendaWeb 

NyendaWeb is a revolutionary development that aims to achieve a collaborative, coherent, consistent, and consolidated transport‐ traffic‐related sensor data collection, fusion and distribution system. NyendaWeb is built  on  the  Sensor Web  platform which will  ultimately  establish  an  extensive monitoring  and  sensing system providing timely, comprehensive, continuous and multi‐mode observations.  

It  has  been  conceived  and  developed  in  the  ITS  Lab  of  the  Built  Environment  Unit  of  the  CSIR  in collaboration with the ICT4EO Research Group at the Meraka Institute which is spearheading the initiative to research, build and deploy the Sensor Web infrastructure. NyendaWeb will contribute to this initiative by focussing on the potential transport and traffic data‐generating sensors and systems.  

The need for a NyendaWeb stems from a number of needs:  

the need for improved access to transport‐ and traffic‐related data, particularly for research and development purposes, but also for transport planning, and traffic operations and management;  

the need for greater integration of data with specific reference to data cross‐cutting functional lines, e.g. housing, health, education, etc;  

the need to better utilise the vast amounts of data that is becoming available as a result of the ICT driven economies and processes;  

the need to unlock in‐process generated data that could become useful information if appropriately processed and integrated, e.g. fleet management, cellphone data, etc.  

 

NyendaWeb,  thus,  is  an  open  platform  that  will  ultimately  allow  all  owners  of  transport‐  and  traffic‐relevant data, to voluntarily plug‐in their sensors and/or databases to create a synergistic environment that will  improve  the  quality  of  information  to  all  levels  of  potential  users,  road  authorities,  businesses, transport operators, etc. NyendaWeb will also be configured to protect users from unauthorised access to their proprietary information.