Karayolu projelerinin fayda-maliyet analizleri için risk eklentili yeni bir bulanık bilişsel harita modeli
A new risk-added fuzzy cognitive map model for cost-benefit analysis of highway projects
Yazar: MUHAMMED EMİN CİHANGİR BAĞDATLI
Danışman: DOÇ. DR. RIFAT AKBIYIKLI
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Ulaştırma Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Ulaşım = Transportation ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Fayda Maliyet Analizi (FMA) ülkemizde ve dünyada ulaştırma projelerinin ekonomik değerlendirmelerinde yaygın olarak kullanılan önemli bir karar verme tekniğidir. Ancak bu metot çok sayıda verinin analiz edilmesini gerektirmektedir. Bu sebeple doğasında yer alan ve sonuçları olumsuz yönde etkileyen belirsizlik etkisiyle başa çıkmaya ihtiyaç duymaktadır. Bir karayolu projesi veri eksikliği, gelecek yıllara ait tahminler, ekonomik belirsizlik vb. nedenlerden dolayı yüksek belirsizlik etkisine sahiptir. Geleneksel yaklaşımda söz konusu problemi çözmek için Duyarlılık Analizine (DA) dayalı bir risk analizi uygulanmaktadır. Ancak bu yaklaşım iki temel sorunu sunmaktadır: bunlardan ilki tüm belirsizlik etkisinin analiz edilmesinde ortaya çıkan zaman kaybı; diğeri de elde edilen sonuçların yorumlanabilme zorluğudur. Bu sorunları aşmak için araştırmacılar son yıllarda FMA'daki belirsizlikle başa çıkmada etkili bir yaklaşım olan Monte Carlo Simülasyonu (MCS) üzerinde araştırmalarını sürdürmektedirler. Literatürdeki çalışmalar bu metodun ulaştırma projelerinin ekonomik risk analizlerinde elverişliliğini ortaya koymaktadır. Ancak analiz sonucunun doğruluğu, bir modelde kullanılacak olan değişkenlere atanacak olasılık dağılımlarının doğruluğuna dayanmaktadır. Böylelikle MCS'deki bu zaman alıcı süreç risk analizi için önemli bir dejavantaj oluşturmaktadır. 
Bu çalışma, karayolu projeleri FMA'daki belirsizlik etkisiyle kolay ve kullanıcı dostu bir yaklaşımla mücadele edebilen yeni bir yaklaşımın kullanılabilirliğini ve faydasını araştırmayı amaçlamıştır. Bu amaca ulaşmak için karmaşık problemleri modelleyebilmesindeki kolaylığından dolayı Bulanık Bilişsel Harita (BBH) metodu kullanılmıştır. Bu metotla, bir RİSK parametresi kullanılarak karayolu projelerindeki fayda ve maliyetleri değerlendirebilen bir BBH modeli geliştirilmiştir. Modelde geleneksel FMA'da bulunan değişkenler kullanılmış ve bir de modele RİSK parametresi dâhil edilmiştir. Geliştirilen modelin kullanılabilirliği ülkemizdeki ulaştırma otoritelerinden elde edilen gerçek birkaç fizibilite çalışması yardımıyla araştırılmıştır. Gerçekleştirilen simülasyonlar sonrasında BBH modelinden elde edilen karar verme sonuçlarının gerçek fizibilite çalışmalarına ait karar verme sonuçları ile örtüştüğü görülmüştür. Bunun yanı sıra bir durum çalışması yapılarak geliştirilen BBH modelinin performansı ortaya konulmuş ve ulaştırma projelerinin FMA'da geleneksel risk analizleri olan DA ve MCS yaklaşımlarıyla karşılaştırılarak BBH yaklaşımının avantajları sunulmuştur. Yapılan karşılaştırmalar sonucunda BBH yaklaşımının FMA'nın risk analizi için ümit verici olduğu ortaya konulmuştur.

Abstract:
Cost Benefit Analysis (CBA) is a method widely used in all over the world for decision making focused mainly on economical evaluation of the transportation projects. However, this method requires the analysis of a relatively large amount of data and also needs to handle the inherent uncertainty which affects the results negatively. In a highway project there are high uncertainties due to lack of data, future predictions, economic indeterminacy etc. In conventional approach, a risk analysis, which is based primarily on a Sensitivity Analysis (SA) is conducted in order to solve the problems mentioned above. However, this approach presents two main drawbacks (as follows); the first one refers to time consumption in analyzing all the influences of uncertainty and the second one is related to the difficulty on interpretability of the results. To cope with these drawbacks, researchers have studied Monte Carlo Simulation (MCS) which has recently been considered as an effective approach in tackling uncertainty of CBA. Previous studies have already shown its usefulness in this field; however the accuracy of analysis results is based on providing proper probability distributions assigned to variables in a model. Thus, the time consuming process is a significant limitation for MCS. 
This study aims to investigate usability and utility of a new approach in highways CBA in order to cope with uncertainty easily and more user-friendly. To achieve the above-cited goal, the technique of Fuzzy Cognitive Map (FCM) was utilized for decision making due to its popularity in modeling complex problems. Thus, a FCM model which is capable of evaluating benefit and costs of highway projects was developed using RISK parameter. The concepts of CBA took part in the construction of the developed model. In addition, a RISK parameter was considered for the model. As was observed, the final decisions of the developed model concurred with the final decisions of the feasibility studies. The usability of the developed FCM model was investigated through a number of real feasibility studies obtained from Turkish transportation authorities.  In addition, a case study was conducted in order to validate the performance of the developed model. In consequence of comparisons with results of SA and MCS known as conventional risk analysis for CBA, it is obtained promising results for validation of developed FCM model.