This is an HTML version of an attachment to the Official Information request 'Request for Metropolitan rail: external benefits and optimal funding Report'.
Metropolitan rail: external benefits and 
optimal funding 
February 2015 
 
 
 
ACT 
 
THE 
 
 
 
R Irvine, A Schiff, T Denne and J Small  
Covec Ltd 
 
 
UNDER 
 
 
 
 
 
 
INFORMATION 
1982
 
 
 
 RELEASED 
 
 
 
 
OFFICIAL 
 
 
 
NZ Transport Agency research report 552 
Contracted research organisation – Covec Ltd 

 
 
 
 
 
 
 
 
THE  ACT 
 
 
 
 
 
 
UNDER 
 
ISBN 978-0-478-41949-8 (electronic) 
ISSN 1173-3764 (electronic) 
 
NZ Transport Agency 
Private Bag 6995, Wellington 6141, New Zealand 
Telephone 64 4 894 5400; facsimile 64 4 894 6100 
[email address] 
INFORMATION 
1982
www.nzta.govt.nz 
 
Irvine, R, A Schiff, T Denne and J Small (2015) Metropolitan rail: external benefits and optimal funding. NZ 
Transport Agency research report 552
. 100pp. 
RELEASED 
 
Covec Ltd was contracted by the NZ Transport Agency in 2012 to carry out this research. 
 
This publication is copyright © NZ Transport Agency 2015. Material in it may be reproduced for personal 
or in-house use without formal permission or charge, provided suitable acknowledgement is made to this 
OFFICIAL 
publication and the NZ Transport Agency as the source. Requests and enquiries about the reproduction of 
material in this publication for any other purpose should be made to the Manager National Programmes, 
Investment Team, NZ Transport Agency, at [email address]. 
 
Keywords: externalities, marginal cost pricing, optimal public funding, rail  
 

An important note for the reader 
The NZ Transport Agency is a Crown entity established under the Land Transport Management Act 2003. 
The objective of the Agency is to undertake its functions in a way that contributes to an efficient, effective 
and safe land transport system in the public interest. Each year, the NZ Transport Agency funds innovative 
and relevant research that contributes to this objective. 
The views expressed in research reports are the outcomes of the independent research, and should not be 
regarded as being the opinion or responsibility of the NZ Transport Agency. The material contained in the 
reports should not be construed in any way as policy adopted by the NZ Transport Agency or indeed any 
ACT 
agency of the NZ Government. The reports may, however, be used by NZ Government agencies as a 
THE 
reference in the development of policy. 
While research reports are believed to be correct at the time of their preparation, the NZ Transport Agency 
and agents involved in their preparation and publication do not accept any liability for use of the research. 
People using the research, whether directly or indirectly, should apply and rely on their own skill and 
judgement. They should not rely on the contents of the research reports in isolation from other sources of 
advice and information. If necessary, they should seek appropriate legal or other expert advice. 
 
 
UNDER 
INFORMATION 
1982
RELEASED 
OFFICIAL 
 

Acknowledgements 
We are grateful to the many people who have assisted with this project, including the steering group (Peter 
Kippenberger, Ian Duncan, Christine Perrins and Angus Gabara), peer reviewers (Malcolm Dean and Adolph 
Stroombergen), other NZ Transport Agency experts and staff (Shane Avers, Nick Hunter, Karen Johnson) 
and other contributors (Jojo Valero, Ken McLeod, Kerry Saywell, Geoffrey Cornelis, Nicola Duckett and 
James Hughes).  
 
 
THE  ACT 
 
Abbreviations and acronyms 
ACC 
 
Accident Compensation Corporation 
EMU 
 
electrical multiple unit 
ETS  
 
Emissions Trading Scheme 
GHG 
 
greenhouse gases 
UNDER 
LRMC   
long-run marginal cost 
NLTF 
 
National Land Transport Fund 
NPV 
 
net present value 
PM  
 
particular matter smaller than 10 microns in diameter 
10
RUC 
 
road user cost 
SKM 
 
Sinclair Knight Merz 
INFORMATION 
1982
SO  
 
sulphur dioxide 

SRMC   
short-run marginal cost 
Transport Agency  New Zealand Transport Agency 
VHR 
 
vehicle hours 
RELEASED 
VKT 
 
vehicle kilometres travelled 
 
  OFFICIAL 
 

link to page 7 link to page 10 link to page 11 link to page 11 link to page 13 link to page 15 link to page 16 link to page 16 link to page 17 link to page 17 link to page 18 link to page 23 link to page 24 link to page 27 link to page 27 link to page 29 link to page 33 link to page 39 link to page 41 link to page 41 link to page 42 link to page 45 link to page 46 link to page 61 link to page 64 link to page 65 link to page 67 link to page 68 link to page 69 link to page 70 link to page 72 link to page 72 link to page 72 link to page 74 link to page 75 link to page 76 link to page 81 link to page 85 link to page 91 link to page 91 link to page 91 link to page 91 Contents 
Executive summary ................................................................................................................................................................. 7 
Abstract ....................................................................................................................................................................................... 10 

Introduction ................................................................................................................................................................ 11 
1.1  Scope of analysis .......................................................................................................... 11 
1.2  Analytical framework ................................................................................................... 13 
1.3  Limitations .................................................................................................................... 15 

Metropolitan rail in New Zealand .................................................................................................................. 16 
ACT 
2.1  Industry structure ......................................................................................................... 16 
THE 
2.2  Auckland ....................................................................................................................... 17 
2.3  Wellington ..................................................................................................................... 17 
2.4  History of rail in New Zealand ..................................................................................... 18 
2.5  Summary ....................................................................................................................... 23 

Rail funding: international experience ....................................................................................................... 24 

Rail funding: economic principles ................................................................................................................ 27 
4.1  Why should metropolitan rail receive public funding? ............................................... 27 
4.2  How much funding should metropolitan rail receive? ................................................ 29 
4.3  How should public funding for rail be raised? ............................................................ 33 
UNDER 
4.4  Application of principles .............................................................................................. 39 

Marginal cost estimation .................................................................................................................................... 41 
5.1  Short-run versus long-run measures ........................................................................... 41 
5.2  Estimates ...................................................................................................................... 42 

Externality modelling and estimation ........................................................................................................ 45 
6.1  Congestion benefits ..................................................................................................... 46 
6.2  Emissions externalities ................................................................................................ 61 
INFORMATION 
6.3  Agglomeration and competition benefits ................................................................... 64 
1982
6.4  Crash and safety benefits ............................................................................................ 65 
6.5  Option value benefits ................................................................................................... 67 
6.6  Wider social benefits .................................................................................................... 68 
6.7  Resilience ...................................................................................................................... 69 
6.8  Disturbance externalities ............................................................................................. 70 
RELEASED 

Findings ........................................................................................................................................................................ 72 
7.1  Scope of findings.......................................................................................................... 72 
7.2  Background ................................................................................................................... 72 
7.3  Theoretical concepts and practical limitations ........................................................... 74 
7.4  Marginal costs of metropolitan rail ............................................................................. 75 
7.5  External benefits of rail ................................................................................................ 76 
OFFICIAL 
7.6  What is the optimal subsidy for metropolitan rail? .................................................... 81 
7.7  How should funding be raised? ................................................................................... 85 

Recommendations .................................................................................................................................................. 91 
8.1  Optimal fare subsidy: Auckland .................................................................................. 91 
8.2  Optimal fare subsidy: Wellington ................................................................................ 91 
8.3  Source of public funds ................................................................................................. 91 



link to page 92 link to page 92 link to page 92 link to page 93 link to page 96 link to page 97 8.4  National Farebox Recovery Policy ................................................................................ 92 
8.5  Funding assistance rates .............................................................................................. 92 
8.6  Economic evaluation manual ....................................................................................... 92 


References ................................................................................................................................................................... 93 
Appendix A: Rationale for government buy-back of rail assets .............................................................. 96 
Appendix B: Financial analysis ..................................................................................................................................... 97 
 
THE  ACT 
UNDER 
INFORMATION 
1982
RELEASED 
OFFICIAL 


 
Executive summary 
This report describes the economic principles that should be applied when evaluating the optimal level of 
public funding for metropolitan rail services. In combination with cost information and transport 
modelling provided by the Transport Agency and the relevant councils we have applied these principles to 
rail services in Auckland and Wellington. Our analysis generates estimates of the optimal subsidies for rail 
in these cities, based on the current configuration of the wider transport network, including other 
transport modes (eg buses), ticketing systems used at the time of the research and the continued absence 
of efficient road pricing.  
ACT 
We discuss possible sources of public funding and apply standard tax policy principles to assess the 
THE 
suitability of several potential revenue instruments. We also outline the policy implications arising from 
this analysis. 
At a broad level, there is also a policy question regarding the net impact on society of metropolitan rail as a 
whole, including all existing network infrastructure and whether public investment is warranted at all. 
Answering this would require a full cost-benefit analysis of the different configurations of rail infrastructure 
against all reasonable alternatives; however, this was outside the scope of this study. 
In any case, the local and central government agencies responsible for rail have committed to funding rail 
infrastructure and services for the foreseeable future. Therefore, this report assumes that some form of 
UNDER 
public funding will continue and takes as given the current and planned future configuration of rail 
infrastructure in these Auckland and Wellington.  
Economic concepts 
Two economic concepts – the marginal costs of services and externalities from usage – are important in 
determining the optimal level of public funding for commuter rail.  
Ensuring prices for rail services are economically efficient means that, as a starting point, fares should be 
based on the marginal (incremental) cost of additional usage. This ensures that trips are only undertaken 
INFORMATION 
1982
if the value generated by that trip is greater than the marginal cost incurred in facilitating it. However, a 
typical consequence of setting fares based on marginal costs is that farebox revenue does not cover the 
relatively high fixed costs associated with rail. Some other funding source, for example from central and 
local government agencies, is therefore required to meet the shortfall. 
An alternative pricing method would be to set fares at the average cost of service. In this case no 
RELEASED 
additional funding would be required to cover fixed costs. However, fares set at this level could 
inefficiently deter usage of rail by some passengers who are willing to pay all of the costs they impose on 
the rail system. Since trains will continue to run anyway, all passengers who are willing to pay their 
marginal costs should be served, provided capacity exists.  
The second important concept is that positive externalities arising from rail usage may justify additional 
subsidisation to reduce fares below marginal cost. The primary positive externality from metropolitan rail 
OFFICIAL 
is reduced traffic congestion, particularly at peak times. Where such positive spillovers exist, fares should 
be reduced below marginal costs to encourage greater patronage.  
Data limitations and practical constraints 
Data limitations and practical constraints can hinder the application of these concepts and affect the estimation 
and implementation of efficient fares for rail services. In this regard, there are several factors to consider.  


Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
First, estimates of the marginal costs of rail services are sensitive to the treatment of the large capital 
investments currently being undertaken and those planned for the future. Assumptions regarding future 
patronage levels also have a material impact on these estimates.  
Second, we have assumed that any revenue shortfall arising from marginal-cost pricing is funded from 
public subsidies. Other funding options we have disregarded are two-part tariffs and setting fares above 
efficient levels (eg average cost pricing). Practical constraints prevent instituting the lump sum 
‘connection’ charges on rail users that would be necessary in a two-part tariff. Additionally, although the 
demand elasticities for rail services at different times, locations and by different passenger groups are 
unknown, we have proceeded on the basis that other revenue instruments, eg property rates, the National 
Land Transport Fund (NLTF), would have smaller efficiency costs than higher rail fares. However, should 
THE  ACT 
policymakers not wish to use marginal cost pricing, we have separated out this cost shortfall component.  
Third, subsidies reflecting the positive spillovers from rail usage should ideally vary for each individual rail 
journey as these externalities are time- and location-specific. However, analysing these effects is highly 
complex and there is substantial difficulty implementing this in practice. Therefore we have adopted a 
simplified approach and have estimated total annual externalities, with optimal public funding determined 
on an aggregate basis. 
Fourth, as with funding marginal cost pricing shortfalls, the choice of funding sources for subsidies to 
reflect positive externalities of rail should ideally be informed by detailed knowledge of the relative 
economic efficiency costs of all possible revenue instruments. However, as this information is not readily 
UNDER 
available, we have based our conclusions on a more general assessment of a selection of more commonly 
used revenue mechanisms.  
Additionally, while moves to integrated ticketing could lead to more efficient public transport outcomes 
overall, they could also constrain the scope to set efficient prices for individual rail services in isolation. 
Similarly, single fares must often be applied to large groups of users despite the fact that the costs and/or 
externalities of certain services within these groups may differ considerably. It is also possible that the fares 
estimated in this analysis could materially alter future patronage levels from those currently projected. To 
more accurately determine the impact of these factors it would be necessary to undertake more complex 
INFORMATION 
1982
analysis using demand elasticity estimates. However, such analysis was outside the scope of this study. As a 
result of these considerations, this analysis provides broad guidance rather than precise, definitive 
recommended funding levels and detailed fares.  
Summary of findings 
Because of the uncertainties outlined above, we have undertaken sensitivity analysis and present our 
RELEASED 
estimates as broad ranges. Our resulting estimate of the current optimal level of public funding for rail in 
Auckland is somewhere between $102 million to $132 million. The corresponding range for Wellington is 
$47 million to $85 million.  
Our estimate of the long-run marginal cost of services in Auckland is around $4 to $5 per trip. Based on 
current patronage, setting fares at this level would result in annual farebox revenue of around $40 million 
to $50 million, given total annual costs are around $145 million. This would leave a shortfall of between 
OFFICIAL 
$95 million to $105 million in unrecovered costs. Additionally, we estimate that the positive externalities 
arising from existing rail use in Auckland would justify further subsidisation below marginal cost in the 
order of an additional $7 million to $27 million per annum. Given current patronage, this suggests that 
total rail subsidies in Auckland should be somewhere in the vicinity of 70% to 91% of total costs. Given 
current population levels and the existing configuration and usage patterns of rail and other transport 
infrastructure, the midpoint of this range implies an average fare of around $2.60 per trip. 


Executive summary 
In Wellington, setting fares on the basis of marginal costs, estimated at around $4.10 to $5.30 per trip, 
would result in a shortfall of around $26 million to $39 million given the total annual cost of operating rail 
services  is estimated at around $85 million. Additionally, rail usage in Wellington generates annual 
external benefits estimated in the order of $21 million to $74 million. This suggests the optimal subsidy 
for Wellington is between 55% and 100% of total costs. Given current patronage, the midpoint of this 
range would imply an average fare of around $1.70 per trip.  
The two main principles that should guide the choice of funding sources for these subsidies are: economic 
efficiency and equity (ie fairness). Pursuing economic efficiency implies subsidy funding should be raised 
in a manner that imposes the lowest cost on the wider community. The more costly (less efficient) the 
funding mechanisms, the less subsidisation is justified. Although we consider that economic efficiency 
THE  ACT 
should be the primary concern when raising public funds, some revenue mechanisms give rise to equity 
concerns and may not be politically acceptable. This means that policy makers may wish to trade-off 
efficiency and equity concerns to some extent. 
Of the funding sources considered, we believe that the most appropriate revenue instruments are property 
rates levied by councils, vehicle registration fees, petrol excise and road user charges. We note that 
congestion charges (ie road prices) are likely to be a superior method for addressing traffic congestion 
externalities and should be considered as an alternative to rail subsidies rather than a funding source.  
Impact of population growth and future infrastructure investments 
These estimates of optimal fare subsidies are based on a number of factors, including current population, the 
UNDER 
existing configuration of rail and other transport networks, and current levels of patronage and traffic 
congestion. Consequently, if these variables change over time optimal fare subsidies are also likely to change.  
This is particularly true in Auckland where patronage is forecast to increase substantially because of 
improvements to rail services, restructuring of the bus network, and because of continuing population 
growth. Another major factor in Auckland is the proposed City Rail Link (CRL). If the CRL proceeds as 
proposed, it would increase both costs and patronage (and associated positive externalities).  
Population increases and associated traffic congestion, along with increased patronage from the CRL, 
INFORMATION 
1982
would likely increase the positive congestion reduction externalities from rail usage. In isolation, this 
effect would suggest that average fares should be further reduced below marginal cost by increasing the 
level of optimal subsidy. Counter to this, the projected increase in patronage and associated farebox 
revenue would, on its own, imply a greater recovery of fixed costs and reduce the optimal subsidy. In the 
absence of more detailed modelling, the overall net impact of these effects on the future levels of optimal 
subsidisation in Auckland is uncertain.  
RELEASED 
In contrast, the optimal subsidy for Wellington is likely to be relatively stable over time as its public 
transport network is relatively mature and its forecast regional population growth rate is more modest. 
Policy implications 
The analysis finds that the existing levels of public funding of rail services in Auckland and Wellington are 
currently close to the estimated levels for optimal subsidisation. However, optimal subsidy levels may 
OFFICIAL 
change significantly in the future, particularly in Auckland. In Wellington, where the optimal subsidy is 
likely to be relatively stable over time, a higher level of subsidy may be justified because of the relatively 
large congestion reduction externalities from rail services.  
Current funding sources (property rates and the NLTF) appear to be broadly appropriate, as do the 
ongoing changes to funding assistance rates. However, the findings of this study are not necessarily 
consistent with the National Farebox Recovery Policy.  


Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
Abstract 
This study estimates the optimal level of fare subsidies for metropolitan rail services in Auckland and 
Wellington. In so doing it estimates the impact of economically efficient marginal cost-based pricing as 
well as the magnitude of the external benefits of metropolitan rail journeys to non-passengers.   
The study finds that the primary external benefit from rail usage is reduced traffic congestion, which is 
substantial in Wellington. The current levels of subsidisation appear to be close to optimal levels, although 
optimal levels may change significantly over time. This is particularly so for Auckland, where significant 
changes are expected to the patterns of transport use, population and the wider transport network.  
THE  ACT 
Using the principles of economic efficiency and equity, the study assesses a range of potential funding 
sources, including passengers, local ratepayers, users of other transport modes and other mechanisms. It 
also outlines the policy implications of its findings for the NZ Transport Agency’s farebox recovery policy, 
the funding assistance rate, the review of the Economic evaluation manual, and the setting of rail fares. A 
summary of the recent history of public funding of metropolitan rail is also included. 
 
UNDER 
INFORMATION 
1982
RELEASED 
OFFICIAL 
10 


Introduction 
1 
Introduction  
This study considers the optimal funding of metropolitan rail in New Zealand, including estimating the 
level of fare subsidies that are justified by usage externalities. Rail usage externalities are the positive or 
negative external impacts that arise from rail usage and are incurred by unrelated third parties (ie by 
those other than passengers or rail operators). We were asked to address the following key questions:  
•  What are the external benefits of metropolitan rail journeys to both rail passengers and non-rail 
passengers (eg motorists, the wider community and potentially land developers)? 
•  What are the appropriate funding contributions from stakeholders (passengers, local ratepayers, users 
THE  ACT 
of other transport modes – through the National Land Transport Fund (NLTF) and other charging 
mechanisms – the Crown, and potentially land owners and developers) and from these stakeholders 
across time, for the capital and operating requirements of metropolitan rail networks and services?   
•  What policy principles underpin the choice of funding splits and are there implications for the Crown 
entity that is the monopoly track provider?    
•  What implications does this research have for the NZ Transport Agency’s (Transport Agency’s) farebox 
recovery policy, the re-examination of the funding assistance rate, the review of the Transport 
Agency’s Economic evaluation manual (EEM) and the setting of rail fares in Wellington and Auckland? 
This chapter outlines the scope of this analysis and discusses the overarching analytical framework for 
UNDER 
assessing the optimal level of funding for rail.   
Chapter 2 briefly outlines the history of metropolitan rail in Auckland and Wellington, in particular the 
changes in industry structure and ownership over the previous 20 years. It also outlines the sources of 
funding used to cover the costs of this service and the stated rationales for the funding provided by the 
various central and local government agencies.  
In chapter 3 the allocation of public funding across customers, local government and central government 
in New Zealand is compared with selected comparator cities. The various funding mechanisms used 
INFORMATION 
1982
internationally are briefly outlined.   
Chapter 4 outlines the economic concepts and principles that are relevant to the analysis of cost recovery 
and cost allocation for metropolitan rail. This chapter outlines the guiding principles that should inform 
the choice of revenue instruments used to fund rail subsidies. 
Chapter 5 outlines the approach to estimating marginal costs and provides our estimates for Auckland 
RELEASED 
and Wellington.  
Chapter 6 contains the economic modelling and estimation of rail externalities.  
Chapter 7 discusses our main findings.  
Chapter 8 outlines the policy implications of our analysis and gives recommendations for future study and 
analysis. 
OFFICIAL 
1.1  Scope of analysis 
The efficient level of overall public funding for metropolitan rail infrastructure and services depends on 
the associated total social costs and total social benefits. Externalities are an important component of 
benefits, and are a crucial input into decisions regarding efficient public funding and farebox recovery for 
11 

Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
rail. Metropolitan rail externalities have not been studied in detail in New Zealand and this report helps to 
fill that gap.  
However, estimating the total benefits and costs of metropolitan rail and determining the efficient 
configuration of rail infrastructure, and hence the level of all public funding, is more complex. This would 
involve extensive transport network modelling that is highly context-specific, as well as extensive land use 
and property value analysis. That level of analysis is beyond the scope of this report.  
The contribution of this report is to estimate economically efficient fares, including externalities arising from 
the use of rail services, taking the level of investment in rail infrastructure and other transport modes as 
given. Implicitly, the analysis assumes that the capital investment programme has already been analysed 
properly; our focus is on pricing and financing decisions that lead to efficient use of the resulting assets. 
THE  ACT 
The cost structure of rail services is also relevant to setting fares. Ensuring the economically efficient 
usage of rail requires that fares be set with regard to marginal cost. However, marginal cost pricing 
typically results in insufficient farebox revenue to cover the large fixed costs associated with rail. This 
means that public funding may be necessary to fund unrecovered fixed costs and generate efficient usage 
of the rail assets.  
In contrast to fare-related funding decisions, overarching public funding choices regarding the total 
investment in rail infrastructure over the long run should be based on full cost-benefit analysis. Such 
analysis should consider particular rail projects, or the entire network, relative to suitable alternatives. 
This dichotomy is outlined in table 1.1.  
UNDER 
Table 1.1 
Key factors for assessing rail funding decisions 
 
Short run (pricing decisions) 
Long run (investment decisions) 
What factors should 
•  Marginal cost of services  
•  Net total social benefit as 
inform decisions on 
•  Externalities from usage 
determined by cost-benefit 
public funding? 
analysis 
What factors should 
•  The administrative, compliance and economic efficiency costs of 
inform how funds should 
different funding sources 
INFORMATION 
1982
be raised?  
•  Who gains and who loses from rail  
 
This report seeks to answer the following two key questions:  
1  How much public subsidisation of fares is warranted in the short run by marginal cost-based pricing of 
services along with rail usage externalities?  
RELEASED 
2  How should the public funds for rail subsidies be raised? Specifically, who should pay and what 
revenue instrument/s should be used? 
In answering these questions it is also important to distinguish between the different time horizons over 
which these questions may apply. Our analysis focuses on the current situation and asks: what is the size 
of the externalities given existing transport usage patterns, service frequencies and the current road and 
rail network configurations? However, given the expected demographic changes in Auckland, we have also 
OFFICIAL 
explored the potential impact on externalities of Auckland’s forecast population growth.  
In addition, we summarise the general principles for determining who should pay for the public funding of 
rail; these principles arise from considerations of economic efficiency and equity. They apply whether 
subsidies are required for short-term efficient fare setting or for funding long-term investments, such as 
new infrastructure.  
12 

link to page 7
Introduction 
Economic efficiency is important because the less efficient the methods used to raise funds (ie greater the 
costs of gathering revenue), the less subsidisation is justified. This suggests that any subsidies should be 
funded using the most efficient instrument possible. Equity is important because if a particular funding 
mechanism is considered to be fair by the wider community, including those required to pay, compliance 
is likely to be higher and the funding mechanism will be more politically sustainable. 
1.2  Analytical framework 
In this report we take as a starting point the assumption that existing and planned metropolitan rail 
infrastructure will remain in place in Auckland and Wellington and that these rail services will continue. We 
ACT 
also take as given: the structure of the road network (both the current structure and confirmed future 
THE 
investments); the absence of efficient road pricing (congestion charging); and the current structure and 
pricing of other modes, such as buses and ferries. It is possible that changes to other modes could have 
an impact on the optimal subsidisation of rail. Such changes could include alterations to levels of public 
investment, subsidies and pricing, or modifications to network structures and services.However, it is 
beyond the scope of this study to consider all such future possibilities. 
Although we discuss some of the wider benefits of metropolitan rail, we have not undertaken a complete 
cost-benefit analysis of rail as this is outside of our scope. Instead, from our starting point of current rail 
infrastructure we focus on the policy rationale for on-going public subsidisation of fares. The two main 
elements of this analysis are: 
UNDER 
1  Marginal cost-based pricing of fares and the cost structure of rail services 
2  The presence of externalities arising from rail. 
1.2.  
1 Marginal cost-based pricing 
In general, ensuring the optimal (economically efficient) level of consumption of a good or service requires 
the price to be set equal to the marginal cost of production. For rail, this implies that fares should be set 
equal to the marginal cost of services to ensure that the amount paid in fares by additional users covers 
INFORMATION 
1982
the incremental cost of providing those services. However, the cost structure of rail involves relatively high 
fixed costs and low variable costs. This means that fares set at marginal cost will generate insufficient fare 
revenue to cover total costs. This shortfall will therefore require some level of public funding, assuming 
that total social benefits of rail exceed total costs.  
In other sectors with similar cost structures, ‘two-part tariffs’ are often used to establish efficient prices 
for usage as well as recover fixed costs. Examples include water and electricity, where marginal costs are 
RELEASED 
typically recovered via per unit prices for usage, with fixed costs being recovered using lump-sum 
connection and monthly or annual fees. We assume that such an approach cannot be replicated with rail 
because it is not practical to apply either some form of ‘connection’ charge or monthly fixed fee for rail 
use. As a result, our analysis assumes that public funding would be used the cover the resulting shortfall 
brought about by marginal cost pricing. 
OFFICIAL 
A further complication regarding the setting of fares is the expected move to integrated public transport 
ticketing. As public transport services become more integrated, accurately separating out fare revenue 
from different modes will become more difficult, as will estimating appropriate cost-based figures upon 
                                                   
1 For instance, Auckland Transport is currently in the process of reviewing the wider public transport system with a view 
to creating an integrated rapid transit network which would eliminate existing duplication between modes.   
13 

Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
which to establish fares. Eventually it may be necessary to model the costs, benefits and externalities of 
the public transport system as a whole, rather than focusing on component parts. 
1.2.  
2 Externalities 
The presence of positive externalities associated with the consumption of a good or service can lead to 
market failure resulting in inefficiently low or high consumption. Positive externalities may be corrected by 
subsidising the product in question, provided the costs of subsidisation (eg the cost of raising funds and 
administering payments) do not exceed the external benefits of increased consumption. Rail subsidies can 
be used to reduce fares and thus increase patronage to an efficient level to take account of positive 
externalities. 
THE  ACT 
Ideally, subsidies should be applied to individual rail journeys that reflect the size of the relevant 
externalities that each trip generates. The resulting fares would then accurately signal all of the social 
opportunity costs and benefits and ensure these impacts are correctly ‘internalised’ by rail users on a per-
trip basis.  
However, because the positive externalities generated by rail vary according to the time of day and 
specific location, correctly internalising these would also require subsidies to be both time- and location-
specific, which would be impractical. Instead, we have adopted a simplified approach in which we estimate 
total annual externalities and derive the implications for fares on an averaged basis.  
1.2.  
3 Externalities and rail usage  UNDER 
A number of the externalities associated with rail are strongly correlated with usage. These include 
reduced road congestion, emissions, crashes and agglomeration benefits.  
In contrast, other external impacts of rail are not as strongly correlated with patronage. Externalities such as 
option value benefits, social connectivity benefits and negative noise disturbance effects are more closely 
related with the frequency, location and timing of rail services, rather than the degree to which these 
services are utilised. Transport network resilience benefits have even less correlation with patronage and 
instead depend more on the state of network infrastructure and its overall capacity and readiness for use.  
INFORMATION 
1982
Consequently, it is less clear whether this latter group of externalities should be internalised by way of 
fare subsidies. It is arguably more efficient for these impacts to be reflected in lump sum contributions 
towards the fixed costs of rail. This lump sum approach would be valid if the frequency of rail services is 
relatively fixed in the short run and these externalities do not vary with patronage.  
However, over time, changes in patronage probably do influence service frequency and therefore impact 
RELEASED 
on the magnitude of these externalities. This supports the view that these impacts should be incorporated 
into fare subsidies. Operationally, this means aligning fares with long-run marginal costs, so that most 
costs incurred in increasing service and network capacity are treated as variable with respect to patronage.  
1.2.  
4 Direct user benefits  
Rail users derive direct use benefits (consumer surplus) from their use of rail services. These surpluses are 
OFFICIAL 
the net difference between the total value users obtain from rail journeys less the amount they pay in 
fares. Over time, some of these direct use benefits are likely to be capitalised into the value of properties 
close to the rail network. This is because property prices are bid up by those who value the use of rail.  
This impact is relevant in determining the overall total social benefit of rail and should be a component of a 
full social cost-benefit analysis of any potential rail investment. However, because this impact accrues 
14 

link to page 13
Introduction 
(initially) directly to the users of rail, it does not constitute an externality. Consequently, this impact does not 
justify the direct subsidisation of fares, though it may justify greater total investment in rail infrastructure.  
In the absence of readily available data regarding both property values and property characteristics we 
have not attempted to estimate direct user benefits. 
1.3  Limitations  
Although the overarching analytical framework for this study is relatively straightforward, there are a 
number of constraints that prevent the analysis from providing highly precise detailed estimates. For 
instance, there is an absence of extensive data and information in relation to aspects such as demand 
THE  ACT 
elasticities for rail services, which are likely to vary at different times, locations and by different groups of 
users. This makes it difficult to assess the impacts on patronage of changes to subsidies and fares to a 
high level of precision, ie on a time- or route-specific basis.  
There is also a degree of uncertainty regarding future rail system costs. This means that the estimates of 
marginal costs in this report should be considered as approximate estimates rather than precise 
calculations. Furthermore, there is an absence of detailed information regarding the relative economic 
efficiency costs of the multitude of different methods of raising revenue.  
Additionally, this analysis has been based on the wider transport networks in Auckland and Wellington, 
either as they are currently structured or as they will be structured given confirmed future investments. 
UNDER 
Because there remains some uncertainty regarding the City Rail Link in Auckland, which has been 
announced but for which funding has yet to be confirmed, we have added this as a separate scenario. 
Other likely future changes to these networks and public transport services are also currently unknown. 
This is particularly the case in Auckland, where the wider public transport network is currently being 
reviewed by Auckland Transport.Because it is not possible to predict with certainty all future changes to 
these other transport modes, both in terms of services and prices, this analysis is based on the current 
state of the wider transport network unless otherwise stated. 
Consequently, this analysis should be viewed as providing broad guidance rather than precise, definitive 
INFORMATION 
1982
policy prescriptions. 
 
RELEASED 
OFFICIAL 
                                                   
2 See: www.aucklandtransport.govt.nz/improving-transport/new-network/Pages/default.aspx. 
15 

Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
2 
Metropolitan rail in New Zealand 
This chapter outlines the industry structure of metropolitan rail services in Auckland and Wellington and 
current funding arrangements. It also briefly outlines the history of the rail sector more generally, with a 
particular focus on stated rationales provided for the major funding decisions by the various public sector 
organisations over the previous 15 to 20 years.  
2.1  Industry structure 
There are two main physical components of urban passenger services:  
THE  ACT 
1  The network infrastructure (track and stations) 
2  Carriages (rolling stock).  
These two separate assets may be owned by different organisations or may be owned by a single vertically 
integrated organisation. Similarly, the services provided using these assets: rail network access and 
timetabled passenger services respectively, may in turn be operated either by the asset owners themselves 
or may be provided under contract by independent parties.  
In addition to these two main services, there are a number of ancillary services that also may or may not 
be vertically integrated. These include train control/signalling, ticketing and sales, security (either on 
UNDER 
board or at stations), repairs and maintenance, cleaning etc. 
2.1.  
1 Cost structure 
A large proportion of the costs of metropolitan rail are fixed. Given relatively high fixed costs and low 
variable costs, rail services display economies of scale. Fixed costs arise from capital expenditures 
including: 
•  track building, track maintenance (ie renewals) and track upgrades (eg electrification) 
INFORMATION 
1982
•  establishing and/or upgrading train stations 
•  the purchase of rolling stock 
•  design and implementation of ticketing systems. 
Variable costs (operating expenditure) include: 
RELEASED 
•  staffing costs, eg train drivers and conductors 
•  fuel or electricity. 
2.1.  
2 Cost recovery 
The funding to cover urban commuter rail costs is typically sourced from several parties, including rail 
users (farebox revenue), local government (rates) and central government (taxation).  
OFFICIAL 
Within New Zealand, funding from central government agencies is further segregated into that sourced 
from: 
•  general tax revenue, typically used to fund one-off contributions towards specific capital items (eg 
new rolling stock or track network upgrades) 
16 

link to page 15
Metropolitan rail in New Zealand 
•  transport specific taxes (petrol excise, road user charges and registration fees), which contribute to 
the NLTF as administered by the Transport Agency.  
2.2  Auckland 
The Auckland rail network consists of approximately 100 route km of track with 38 stations across three 
lines. Although patronage has dipped slightly since the Rugby World Cup in 2011, the overall passenger 
volumes in Auckland have grown fivefold in little over a decade. Total journeys in the year to November 
2013 numbered 10.5 million. The substantial growth has been forecast to continue, with around 19 
million journeys expected in 2020. 
THE  ACT 
Although the Auckland rail network is owned and operated by KiwiRail, passenger services are operated 
under contract to Auckland Transport by Transdev Auckland Limited, a subsidiary of the multi-national 
Transdev Australasia group. 
The diesel carriages and diesel multiple units currently used to provide passenger services are owned by 
Auckland Transport, while the locomotives which haul the carriage trains are owned by KiwiRail and leased 
to Auckland Transport. The electrical multiple units (EMUs) that are to replace the current rolling stock 
from 2014 will be owned by Auckland Transport.  
Table 2.1 
Operating costs and farebox recovery for Auckland, 2011/12 
Item 
 
UNDER 
Total operating costs 
$104.7m 
Annual journeys 
10.9m 
Average journey length, km 
15.2 
Average revenue per journey 
$2.58 
Average subsidy per journey 
$7.03 
 
The total operating cost of urban rail services in Auckland in the 2011/12 financial year was estimated at 
INFORMATION 
1982
around $105 million.3 Farebox recovery was 26.8%. In 2012, 60% of this shortfall was sourced from the 
Transport Agency with the remainder coming from Auckland Council, although this proportion is being 
gradually reduced to 50% from 2013.  
2.3  Wellington  
RELEASED 
The Wellington rail network consists of approximately 175 route kilometres covering 49 stations across 
five lines. There are over 11 million passenger journeys per year.  
The rail network in Wellington, as across New Zealand, is owned by the government-owned New Zealand 
Railways Corporation, now trading as KiwiRail Group. KiwiRail Network, a division of KiwiRail, maintains 
and upgrades the network and is responsible for control of the network (ie train control and signalling). 
The costs of providing these network services are recovered through track access charges.  
OFFICIAL 
KiwiRail also operates the passenger services via its subsidiary Tranz Metro. These services are provided 
under contract to Greater Wellington Regional Council. This contract is set to expire in 2016. In 2011 the 
                                                   
3 As with Wellington, this estimate may include some element of fixed capital costs. Consequently, direct comparisons 
between farebox recovery of operating costs may not be strictly accurate. 
17 

link to page 17 Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
assets of Tranz Metro, which included the rolling stock (largely EMUs) and station buildings, were 
transferred from KiwiRail to the Greater Wellington subsidiary, Greater Wellington Rail Limited. There is 
also a small number of diesel electric locomotives used to haul passenger carriages on the Wairarapa line 
although these are owned by KiwiRail, not Greater Wellington.  
The total operating costs of passenger rail services in the 2011/12 financial year were estimated at around 
$77 million.Farebox recovery was 51.5%. Currently 60% of this shortfall is sourced from the Transport 
Agency with the remainder coming from Greater Wellington, although this proportion is gradually being 
reduced to 50% from 2013. Total expenditure on improvements to Wellington’s rail system has increased 
steadily from $24 million in 2007 to $129.7 million in 2012.  
Table 2.2 
Operating costs and farebox recovery for Wellington, 2011/12 
THE  ACT 
Item 
 
Total operating costs 
$76.6m 
Annual journeys 
11.3m 
Average journey length, km 
23.8 
Average revenue per journey 
$3.51 
Average subsidy per journey 
$3.31 
 
2.4
UNDER 
  History of rail in New Zealand 
The first rail lines were built in New Zealand by various provincial governments from 1863. These were 
purchased by the central government in the 1870s and run by the Ministry of Works until 1880. The few 
privately established lines were bought by the government, with the Wellington and Manawatu Railway 
Company being the only successful private firm until it was nationalised in 1908. 
From 1880 railways were operated chiefly by the New Zealand Railways Department (also known as New 
Zealand Government Railways) for just over 100 years. In 1982 the Railways Department was corporatised 
INFORMATION 
1982
and became the New Zealand Railways Corporation. In 1990 New Zealand Rail Limited, a state owned 
enterprise, was established to run core rail operations. It was then sold to a private consortium for $400 
million in 1993. This sale and the subsequent changes in ownership are outlined in figure 2.1 and the 
following sections. 
After privatisation New Zealand Rail Limited changed its name to Tranz Rail in 1995. The rationale for 
privatisation was that the rail sector would be more productive in private ownership (ISCR 1999). One 
RELEASED 
subsequent analysis has suggested that the productivity of rail increased after privatisation and that the 
government (and taxpayers) gained the most from privatisation because of the elimination of the 
subsidisation of losses that occurred under public ownership (ISCR 1999). This analysis also found that 
revenue exceeded operating costs for the period 1994 to 1997 but was insufficient to cover capital costs.  
 
 
OFFICIAL 
                                                   
4 This estimate may include some proportion of fixed capital costs. There does not appear to be a standard, industry-
wide definition of precisely which cost components constitute operating costs. 
18 



Metropolitan rail in New Zealand 
Figure 2.1 
Timeline 2003–2008 
THE  ACT 
Source: ISCR (2009) 
 
2.4.  
1 Re-nationalisation 
Since 2002, the government has gradually bought back various components of the rail system from 
private owners. The Auckland metropolitan rail network was bought back from Tranz Rail in 2002 for 
UNDER 
$81m. Around this time Tranz Rail had also decided not to re-tender for the operation of Auckland’s 
commuter rail system. Ownership of these track assets was transferred to state-owned enterprise 
New Zealand Railways Corporation, which was re-named ONTRACK. Auckland Regional Council took over 
responsibility for the operation of the commuter trains. These operations have been contracted out to 
Connex (since re-named Veolia and subsequently Transdev) since 2004 having previously been undertaken 
by Tranz Rail. 
Tranz Rail was then re-named Toll NZ after Toll Holdings took over majority ownership in the company, 
obtaining an 84% stake in 2003. 
INFORMATION 
1982
The Crown purchased the remainder of the track network in 2004, including the Wellington urban 
network. In 2008 it undertook an almost complete buy back of the rail (and ferry) operations of Toll NZ for 
$690m. These were then combined with ONTRACK and rebranded as KiwiRail. The government then 
invested $200m over five years to restore and upgrade the network (MoT 2005). 
An outline of the rationale for the re-nationalisation of rail is provided in appendix A.  
RELEASED 
2.4.  
2 Public funding of urban rail 
Central and local governments have long contributed funding for various aspects of Auckland and 
Wellington’s urban rail services. The operating costs of urban passenger rail in both Wellington and 
Auckland that are not covered by farebox revenue have typically been funded jointly by: 
•  regional councils, from rates and other council revenue 
OFFICIAL 
•  the Transport Agency, with funds from the NLTF.  
The split between funding from these two groups in recent years has been set at 60% from the Transport 
Agency and 40% from councils, although this ratio is gradually being reduced down to an even 50:50 split.  
Auckland Transport’s annual track access charge to KiwiRail for use of the network is also partly 
subsidised by the Transport Agency. Prior to 2012 the track access charge for Auckland Transport was 
19 

Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
around $4.7 million. Under a new agreement it is now around $12 million to $14 million per year and is 
set to rise further once maintenance and renewal of the traction system is incorporated in the near future. 
Similarly, track access charges in Wellington are paid to KiwiRail under a track access agreement. These 
charges total around $16 million per year and cover network maintenance, train control, incident services 
and renewals.  
As well as funding to cover operating costs, both regional councils and the Transport Agency have 
contributed towards capital expenditure, including rolling stock for urban rail passenger transport and 
fixed urban rail passenger network infrastructure (track and station upgrades). Additionally, the Crown 
has made a number of sizeable contributions towards capital improvements since it began buying back 
the rail system in the early 2000s.  
THE  ACT 
In particular, the Crown has funded specific national rail infrastructure projects through appropriations to 
ONTRACK (now KiwiRail Network). This has been justified on public policy grounds with Ministers, advised 
by the Ministry of Transport, determining the level and direction of funding. Loans were also provided to 
develop commercial projects and property and to promote the use of rail.  
The government has also provided capital funding for the Developing Auckland’s Rail Transport project. 
The 2006 budget included $600 million of funding for specified rail infrastructure improvements. These 
projects, including increased double tracking to improve capacity and the upgrade of several stations, 
have largely been completed.  
Funding of $500 million for the purchase of EMUs and construction of the EMU depot as part of the 
UNDER 
Auckland electrification project has in the first instance been provided by way of a government loan along 
with a grant of $90 million. Auckland Council and the Transport Agency will jointly repay this loan, with 
the Transport Agency initially contributing 60% of the costs of repayment with this contribution reducing 
to 50% on an annual 1% glide path starting from the 2012/13 financial year.  
In Wellington, the bulk of the $640 million spent on the purchase of EMUs and the upgrade of the metro 
rail network was provided either via the Transport Agency or directly from the Crown. This includes $88 
million in government funding to renew signalling and traction assets announced in 2011 (MoT 2013b; 
2013c). In relation to capital expenditure on rolling stock, around 10% of the cost has been funded by 
INFORMATION 
1982
Greater Wellington. 
2.4.  
3 Rationales provided for public funding 
In relation to both on-going financial support to cover operating costs as well as contributions to one-off 
capital expenditures, subsidies provided by local and central government to urban passenger rail are 
RELEASED 
typically justified on the basis that increased rail usage will reduce congestion on roads. That is, 
commuter rail generates positive externalities to (many, but not all) road users that are not reflected in 
what private rail commuters are willing to pay.  
Other potential spillover benefits from rail that have been used to justify public funding include improved 
public health outcomes from reduced vehicle crashes and improved environmental outcomes from 
reduced emissions.  
OFFICIAL 
Social objectives are also used as a rationale for public funding. In particular, greater public transportation 
options may be considered desirable for those with limited access to private transport.  
In the National rail strategy to 2015 (MoT 2005), the government outlined a number of wider objectives of 
the New Zealand transport system, these being: 
•  assisting economic development 
20 


Metropolitan rail in New Zealand 
•  assisting safety and personal security 
•  improving access and mobility 
•  protecting and promoting public health 
•  ensuring environmental sustainability. 
The National Rail Strategy referenced the 2005 Booze Allen report Surface transport costs and charges
In 2002 the Ministry of Transport commissioned an Investigation into surface transport costs 
and charges (STCC). This study examined the relationship between the costs (including 
economic, social, and environmental costs) of the use of road and rail transport and the  
ACT 
payments users make for using each mode. The findings of the study were that: 
THE 
• 
the charges paid by road and rail users do not cover the costs of those networks, and that some 
costs are not paid by anyone at all 

• 
rail users pay a higher proportion of their costs than road users 
• 
users of urban local roads pay a lower proportion of costs than users of rural roads 
• 
in many cases the costs of remedying a problem (eg congestion) are much lower than the cost 
of the problem itself. 

In the strategy, the government stated that encouraging more use of urban rail was a priority. Specifically: 
UNDER 
Greater use of passenger transport, including urban rail services (at present Auckland and 
Wellington only) can enhance access and mobility and help to reduce road congestion on busy 
corridors. A particular aim is to attract peak-hour car drivers onto rail. Removing a 
proportion of cars from congested traffic can have a disproportionately beneficial effect on 
congestion because of the non-linear nature of traffic flow. 

Consequently, the government outlined that it would provide funding assistance, both directly and 
through Land Transport NZ (now the Transport Agency), to develop urban passenger rail services in 
Wellington and Auckland, by providing: 
INFORMATION 
1982
•  60% of the cost of operating subsidies to passenger transport services 
•  funding assistance for improvements to, and replacement of, rolling stock 
•  funding support for infrastructure upgrades to increase the capacity and reliability of their urban 
passenger networks 
RELEASED 
•  funding assistance for activities that focus on transferring car commuters to rail or bus services, such 
as integrated ticketing and ‘park and ride’ facilities. 
The government’s recent funding of upgrades to Auckland’s rail network has been justified on the 
existence of a range of benefits (MoT 2013a):  
The benefits include: 
OFFICIAL 
• 
securing a sustainable funding and ownership partnership agreement for 10-minute frequent, 
fast and reliable all-electric purpose-designed train services for Auckland from 2013 

• 
costs shared fairly between government and Auckland Council/Auckland Transport 
• 
longer term cost savings from lower maintenance and operating costs for an all-electric fleet 
21 

Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
• 
clearly defined roles and responsibilities for the delivery and operation of the region’s rail 
services 

• 
more flexibility for the region in deciding how it runs services because of electric fleet operating 
across the network 

• 
more people using rail because of improved services 
• 
benefits to road users from reduced congestion on the road network 
• 
KiwiRail being able to focus on its core freight business and network system operation 
• 
fully realise the benefits of government and regional investment in signalling, track, station and 
ACT 
other system improvements 
THE 
• 
environmental benefits from an all-electric fleet including less noise and air pollution” 
In the Wellington Regional Rail Plan, developed by Greater Wellington in collaboration with KiwiRail, the 
Transport Agency and the Ministry of Transport, economic benefits of further expenditure on rail were 
calculated in accordance with the EEM. As well as private benefits for rail users, including reduced travel 
times, improved reliability and less crowding, a number of external benefits for non-users were estimated. 
These included reductions in: 
•  congestion 
•  local air quality 
UNDER 
•  greenhouse gases 
•  crashes 
•  noise 
•  road damage. 
Given the likely impact on car use, the bottom two impacts were considered to be insignificant, with 
congestion reduction having by far the largest estimated impact, accounting for approximately 90% of the 
INFORMATION 
1982
total. 
The Wellington Regional Rail Plan also identified agglomeration benefits that could arise from increased 
urban rail usage. Agglomeration benefits arise from intensification in urban centres which allows firms to 
locate in a cluster. The resulting high density of working populations can allow greater economies of 
scale, network effects and knowledge transfer and reduce transaction costs. These impacts can lead to 
RELEASED 
wider economic benefits. 
2.4.  
4 Allocation of public funding across central and local government 
Although it contributed over $2 billion to metropolitan rail in both regions over the past decade, the 
government has more recently stated (MoT 2013b):  
Longer term, a fairer share of the costs of the metro rail networks should be borne by the 
OFFICIAL 
passengers who use the services, the regional councils who are responsible for providing 
public transport services to their ratepayers and the NZTA who subsidises public transport 
activities in New Zealand on behalf of the Crown. 

The government’s expectation is that this will lead to councils’ contributions and fare prices increasing 
over time, although these increases should be gradual in nature. 
22 

link to page 18
Metropolitan rail in New Zealand 
Regarding the allocation of funding across different sources, the Treasury (2009) has previously stated 
that: 
• 
If the benefits from a rail project accrue to road users, or road owners (which are mostly 
internalised to road users by the road user charges systems), then the NLTF should be used to 
provide the funding assistance (contributed by road users). 

• 
If the benefits are mainly to society in general (eg reductions in environmental impacts such as 
CO  and noise, or road accident costs not covered by ACC levies), then the funding assistance 

2
should be from a general appropriation (contributed by taxpayers).5   
2.5  Summary 
THE  ACT 
Over the previous 20 years there have been substantial changes in the rail sector, including both in 
ownership of different aspects of the sector and in relation to the amount spent on maintaining and 
upgrading the rail network and providing services.  
A number of the major funding decisions by central and local government agencies appear to have been 
made on an ad-hoc basis. The current funding arrangements in both Auckland and Wellington involve an 
array of different parties responsible for funding different types of expenditure (ie operating versus capital 
costs). These arrangements appear to be the net result of a set of incrementally determined changes over 
a long period of time. It is not clear whether the net result is consistent with a principle-driven analysis.  
UNDER 
INFORMATION 
1982
RELEASED 
OFFICIAL 
                                                   
5 In principle, a calibrated ‘general equilibrium’ economic model could be used to estimate the distribution of benefits 
across these two types. 
23 

Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
3 
Rail funding: international experience 
In reviewing the approaches used in various comparator jurisdictions for funding metropolitan rail 
systems, we have focused on cities that are broadly similar in size to Auckland where there is an existing 
rail system (including light rail), and for which we were able to obtain sufficient information about funding 
(table 3.1). Wellington is also included despite having a significantly smaller population than the 
comparator cities. Wellington’s geography and population layout mean that it is relatively unique in having 
a rail network that serves such a small population. Consequently it is difficult to find cities with a similar 
population to Wellington that have metropolitan rail systems. 
ACT 
Table 3.1 
Comparator cities 
THE 
City 
Estimated population  Metro rail track km 
Total trips 2011 (m) 
Trips per capita per 
2012 (m) 
annum 
Sydney 
4.6 
815 
300 
65 
Vancouver 
2.4 
378 
120 
50 
Brisbane 
2.0 
380 
50 
25 
Perth 
1.7 
173 
63 
37 
Barcelona 
1.6 
125 
435 
272 
Phoenix 
1.6 
32 
10 

UNDER 
Auckland 
1.5 
100 
10 

San Diego 
1.3 
93 
33 
25 
Adelaide 
1.2 
126 
64 
53 
Wellington 
0.4 
175 
11 
28 
 
Differences in ownership structure across these jurisdictions make it difficult to compare metropolitan rail 
funding on a consistent basis. In many cases, the same authority or corporation operates rail and bus 
INFORMATION 
public transport services, and publically available funding information is not separated by mode. In other 
1982
cases, rail services are provided by one entity while infrastructure is provided by another. Finally, in some 
cases debt is used to finance infrastructure investment and operating losses, for one or more transport 
modes, and it is not always apparent how the debt funding is being applied. 
For these reasons, the following case studies should be taken as a rough guide only to the types of rail 
funding arrangements used in other cities. To facilitate comparisons, we have calculated two indicators: 
RELEASED 
1  The distribution of public transport revenues across fares and user charges, local and central 
government subsidies, and other sources (eg advertising) 
2  The ratio of liabilities to total assets for the rail infrastructure provider. 
Indicator 1 gives a broad overview of funding sources, particularly the split between fare revenues and 
subsidies. Indicator 2 will generally reflect the extent to which debt is used to finance infrastructure and 
OFFICIAL 
working capital, ie it will reflect financing arrangements. We used public annual reports for the most 
recently available financial year. Some potential benchmark cities (such as Melbourne) could not be 
included due to a lack of published detail about funding. 
The results of this analysis are shown in table 3.2. A variety of approaches to rail funding are used 
internationally. In most cases, around 20% to 30% of revenue comes from fares, with the remainder largely 
24 


Rail funding: international experience 
derived from local and central government subsidies. There is no clear pattern for the split of funding 
between local and central government. 
Table 3.2 
Cost allocation in selected comparator cities 
City 
Operator 
Fares 
Central 
State or 
Taxes  Other 
Services 
Ratio of 
Rail type 
and user  govern-
local 
liabilities 
charges 
ment 
govern-
to total 
subsidies 
ment 
assets 
subsidies 
Perth 
Transperth 
17% 
 
76% 
 
7% 
Bus, rail, 
26% 
Commuter 
ferry 
rail 
THE  ACT 
Adelaide 
Adelaide Metro 
29% 
 
71% 
 
 
Bus, rail 
2% 
Commuter 
rail 
Brisbane 
TransLink 
25% 
 
75% 
 
1% 
Bus, rail, 
28% 
Commuter 
ferry 
rail 
Barcelona 
TMB 
46% 
50% 
 
4% 
Rail 
66% 
Rapid transit 
Phoenix 
Valley Metro 
33% 
1% 
63% 
 
3% 
Rail 
6% 
Light rail 
San Diego 
MTS 
32% 
18% 
35% 
 
15% 
Bus, rail, 
16% 
Light rail 
ferry 
Vancouver  TransLink 
34% 
 
6% 
52% 
8% 
Bus, rail 
98% 
Elevated rapid 
UNDER 
transit 
Sydney 
RailCorp 
27% 
62% 
 
12% 
Rail 
9% 
Commuter 
rail 
 
The ‘other’ category includes revenue from advertising on trains and in stations. In some cases, 
advertising appears to be a small but not trivial source of revenue, although we do not have the 
breakdown of this category into advertising and other sources.  
Vancouver differs from the others in that a specific parking tax is levied in the city, with the revenue used 
INFORMATION 
specifically to fund metro rail services.  
1982
Other types of funding instrument which are occasionally utilised are land value capture mechanisms. This 
reflects the fact that the benefits of metropolitan rail services accrue partly to the owners of properties 
located close to railway stations. In particular, if rail services generate benefits to nearby users which are 
over and above what users pay in the form of fares, there is a ‘net benefit’ to these users referred to as a 
consumer surplus. Through the workings of residential property markets, some or all of this potential 
RELEASED 
consumer surplus to users is capitalised into the value of the properties close to train stations in the form 
of property price increases.  
Similarly, businesses located next to stations may benefit from improved rail services, particularly if there 
is an increased volume of customers. Increased profitability for these businesses would be likely to, in 
turn, result in increased commercial property rentals for landlords, and correspondingly into higher 
property prices, as these locations become more valuable.  
OFFICIAL 
In response to these effects, some municipal authorities in other jurisdictions have attempted to tax this gain 
through a mechanism referred to as land value capture. An example of land value capture includes funding 
the London CrossRail. This is a 120km railway that will pass under central London and link regions to the 
east and west of the city. It is currently under construction and planned for completion in 2018.  
25 

Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
The CrossRail project has an overall cost of around £16 billion (NZ$30 billion). To assist with the funding 
for this project a business rate supplement was levied on non-domestic properties within the greater 
London area with a value greater than £55,000 (NZ$104,000). This additional rate was imposed from April 
2010 and will be used to finance around a quarter of the total cost (£4 billion). The size of the additional 
business rate supplement depends on the location of the relevant borough. Boroughs that have stations 
face an additional 2% rate, those without stations but adjacent to those that do will face 1.5%, while those 
further away from stations will face a 1% rate. 
Another example of land value capture includes the development of Arlington Heights, a Chicago suburb 
which was rebuilt around a commuter rail station. This development was partially funded by property 
taxes collected from the resulting urban growth.  
THE  ACT 
A more unique instance of land value capture is the case of Hong Kong. The Hong Kong Government was 
able to raise a significant amount of funding for its metro system by capturing the economic rents from 
nationalised land. In Hong Kong all land is state property. The government is able to lease this land to 
private parties through its land contracting system. This has allowed the state to capture much of the 
value created by the metro system, including via rental income from retail areas in train stations, 
advertising in trains and stations, and the development of residential property and through its ownership 
of shopping centres and offices located near the rail network.  
Within New Zealand, land value capture has not been used as a funding instrument for rail infrastructure 
or services, but similar mechanisms are used to recover other infrastructure or service costs. For instance, 
UNDER 
development contributions levied by councils are used to recover additional costs caused by new 
residential developments. Similarly, in response to on-going coastal erosion in Haumoana, the Hawke’s 
Bay District Council proposed to apply targeted rates to properties that would benefit from the erection of 
an erosion protection structure. The proposed targeted rates were intended to recover the costs of 
constructing groynes to prevent erosion, with those properties that would obtain the largest (most 
immediate) benefits facing higher rates. 
 
 
INFORMATION 
1982
RELEASED 
OFFICIAL 
26 

link to page 39 link to page 23 link to page 27
Rail funding: economic principles 
4 
Rail funding: economic principles 
The application of economic concepts and principles to metropolitan rail, as well as the consideration of 
potential equity issues, can assist in answering several important questions: 
1  Why should metropolitan rail receive public funding? 
2  How much funding should it receive? 
3  How should these funds be raised? 
In this chapter we address these fundamental questions. We begin in section 4.1 by considering the 
THE  ACT 
market failure justification for intervention. We then discuss the estimation of efficient costs in section 4.2 
and consider how these might be recovered and from whom in section 4.3. This analysis is drawn together 
in section 4.4 where we derive general principles that should guide the funding of metropolitan rail in New 
Zealand. 
4.1  Why should metropolitan rail receive public funding? 
Metropolitan rail services are subject to two types of market failure, one relating to externalities and the 
other to natural monopolies and market power. Either of these market failures may justify some form of 
policy intervention including public subsidisation.  
UNDER 
One form of market failure arises from a set of spill-over, or ‘externality’ effects that arise from both rail 
usage specifically and from rail services more generally. For instance, users of rail services confer benefits 
on road users by reducing road traffic volumes and congestion, and therefore reducing the costs of 
congestion. Use of rail instead of roads may also reduce pollution and road crashes, conferring 
environmental and public health benefits on the general population. Likewise, agglomeration benefits 
from rail use may generate benefits to businesses from increased productivity. 
External benefits may also arise from the provision of rail services more generally. For instance, 
INFORMATION 
individuals may place a positive value on the option of having access to rail services even if they do not 
1982
use these services. Some individuals may also value the existence of rail services on the basis of aesthetics 
or other personal preferences.Other external benefits that may flow from rail include increased transport 
network resilience and social connectivity benefits to the extent that disadvantaged members of society 
are able to have access to more lower-cost transport options. 
The magnitude of spill-over effects may be considerable. Although not directly relevant to the estimates of 
RELEASED 
rail benefits, previous studies have suggested that the region-wide cost of all traffic congestion in 
Auckland may be as high as $1.25 billion per year, or $800 per person (Wallis and Lupton 2013).
Although the external benefits of rail are unlikely to be in this order of magnitude, rail may nevertheless 
assist with alleviating some proportion of these costs. 
OFFICIAL 
                                                   
6 Some individuals may value trains and rail services even if they do not use them, such as ‘train spotters’ or others who 
may have strong preferences for the existence of rail, potentially because of environmental or social beliefs and 
because of distaste for private vehicle use. 
7 This estimate is based on a zero-congestion, free-flowing comparator scenario. If assessed against a scenario of the 
network at full capacity, the cost of congestion is estimated at $250 million. Previous studies by Ernst and Young 
(1997) and Booze Allen Hamilton (2004) estimated costs in current dollars of $830 million and $1 billion respectively. 
27 


Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
In analysing these market failures and determining policy responses to them, it is important to distinguish 
between genuine externalities, which occur when impacts are not priced in a market, and so-called 
‘pecuniary’ externalities which are less important from an economic efficiency standpoint. For example, if 
road usage were priced in a reasonably efficient market (eg using congestion pricing), rail usage would affect 
the prices in that market but the effect would be a pecuniary one (ie congestion charges may go up or down 
depending on rail usage). 
Similarly, building new rail infrastructure and/or providing new services may increase the values of nearby 
properties. However, with the exception of any option value benefits, this increase is a consequence of the 
property market working to distribute the benefits of rail between property owners and others. The 
increase in property values reflects the benefits of rail that are attained by land owners.  
THE  ACT 
The natural monopoly features of metropolitan rail networks are the source of the other form of market 
failure, ie it is inefficient (from a cost perspective) to duplicate the network of tracks and stations. 
However, a monopoly owner of tracks and stations may charge excessive prices for these services. In 
contrast, the ability for rail services to be awarded via competitive tender processes means that these 
services do not necessarily generate the same market power issues.  
These market failures mean that metropolitan rail services are generally not provided on a fully 
commercial basis, either in New Zealand (as discussed in chapter 2) or in other countries (as discussed in 
chapter 3).  
Thus there is an economic efficiency rationale for some form of government involvement to address the 
UNDER 
spill-over benefits that rail delivers to non-passengers (eg motorists). In particular, since the social 
benefits of rail usage exceed the private benefits to rail passengers, usage of rail services at market prices 
will be below the level that maximises total welfare. Intervention may also be necessary to guard against 
monopoly pricing for tracks and stations and/or the degradation of service quality. 
Figure 4.1 
Optimal usage of metropolitan rail 
INFORMATION 
1982
RELEASED 
OFFICIAL 
A fundamental principle of welfare economics is that, where possible without excessive (transaction) 
costs, externalities should be priced. For example, Gramlich (1990) concludes that the presence of 
external benefits from public infrastructure (such as metropolitan rail) justifies the use of a system of co-
28 

link to page 27 link to page 29
Rail funding: economic principles 
payments from beneficiaries. The objective is to align private prices with marginal social benefits by 
internalising externalities, so that infrastructure users face the correct price for use of that infrastructure.  
The practical issues associated with raising revenue from groups that gain indirect benefits may be a 
constraint on fully achieving this alignment. Efficiency considerations require that such funds should be 
raised in the least distortionary way. It may turn out that the best achievable pattern of funding depends in 
part on how readily, and at what economic cost, funds can be secured from certain groups, regardless of 
whether they are beneficiaries of rail. This issue, along with associated equity considerations, is explored 
further in section 4.3.  
The fact that metropolitan rail networks are natural monopolies raises further issues regarding funding. It 
is well known, for example, that the standard efficiency rule of setting prices at marginal cost would 
THE  ACT 
underfund the rail service when there are economies of scale. Similarly, an unconstrained monopolist of 
metropolitan rail may set inefficiently high fares which would result in less rail usage than was socially 
optimal. 
Furthermore, the quality and coverage of metropolitan rail services are likely to be lower than the level 
that maximises total welfare if rail is the responsibility of commercial investors alone. This is because 
passenger fares are the main source of funding that would be available to commercial investors; they 
would have no simple way of securing contributions from other groups of beneficiaries that do not use 
rail. Private rail providers may also find it difficult to charge for any option and non-use values of rail 
networks. If these values are significant they could be a justification for public funding mechanisms. 
UNDER 
If all funding came from passengers only, then there would be T  trips per annum. However the existence of 
0
external benefits means that the total demand across all of society lies to the right of the demand curve of 
passengers alone. The socially optimal quantity of rail trips is T*.
Apart from specific market failure rationales for funding rail, policymakers may also consider policy 
rationales for subsidising forms of public transport. For instance, subsidised public transport can provide 
individuals in lower socio-economic demographic groups or those with disabilities with more affordable 
transport options and may assist with promoting improved social inclusion and other positive social and 
health outcomes.  
INFORMATION 
1982
However, even if policymakers consider that more affordable transport options should be provided for 
certain groups in the community, this does not necessarily mean that subsidised rail services are the most 
appropriate means of achieving this policy objective. For instance, it may be difficult to target subsidies to 
only those considered to be the desired recipients. Such practical difficulties may mean that a more 
efficient approach is to provide specific individuals or households with direct financial assistance which 
RELEASED 
could be used for transport purposes if required. 
4.2  How much funding should metropolitan rail receive?  
Any public funding for rail should be based on a finding that the total social benefits exceed the total 
social costs for a metropolitan rail network, or specific rail services or projects. That is, the net welfare 
OFFICIAL 
impact from rail services should be positive, where net welfare is the sum of direct use (consumer 
surpluses) benefits, producer surpluses (profits) and positive externalities less negative externalities and 
the costs associated with raising public funds.    
                                                   
8 It must be emphasised that the diagram is heuristic only. The task of estimating the position and slopes of the curves 
remains, as does the analysis of how to collect co-payments from external beneficiaries. 
9 For further discussion of these issues see Currie (2011).  
29 

link to page 29 link to page 30 Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
If the net welfare impact of rail is positive, it is not necessary that the public funding provided to rail 
should equal the total benefits of rail. Rather, once a full cost-benefit analysis indicates that rail generates 
a net overall benefit, the amount of funding provided should be limited to the amount necessary to cover 
the efficient costs of providing rail services less farebox revenue. 
Because of the cost structure of rail, particularly the rail network, determining efficient costs of rail 
services is not straightforward. The rail network in New Zealand is almost certainly a natural monopoly. 
This means that a single firm structure (rather than competing rail networks) is the least costly way to 
provide rail network services. Rail network services compete against road network services and against 
other modes of transport (sea and air freight), but rail network services themselves are unlikely to ever be 
competitively supplied. This means that the network provider potentially has market power that could be 
THE  ACT 
used to increase prices above cost. 
To either test this hypothesis or establish pricing that mitigates any market power, it is necessary to 
understand more precisely what is included in the ‘cost’ of the network provider. To do so, we draw on the 
principles of regulatory cost estimation. 
4.2.  
1 Revenue requirement methodology 
The network service provider needs sufficient revenue each year to cover its efficient costs. In practice, the 
‘efficient’ qualifier is addressed in two ways – by building incentive mechanisms into a revenue allowance, 
and by independent reviews of capital and operating expenditure plans. We do not need to discuss such 
UNDER 
mechanisms here, but these are practical issues that can be addressed in the implementation of a cost 
estimation methodology.10 
The required revenue in a year can be summarised as: 
R  = V  r + D  + O  
(Equation 4.1) 
t
t
t
t
Where R  is the required revenue for year ‘t’, V  is the value of the capital employed, r is a risk-adjusted rate 
t
t
of return on capital, D  is the depreciation allowance and O  represents all operating expenses including 
t
t
taxation. Regulators often try to ensure that the firm has incentives to minimise costs where possible; in 
INFORMATION 
1982
practice this can affect the allowance for operating costs (O ), the asset value (V ) and the treatment of new 
t
t
capital expenditure. 
Capital investment in year ‘t’ does not appear in equation 4.1 because it is not expensed in the year of 
investment. Instead, it will be recovered over time (ie in future years) through the return on capital term (V  t
r) and the depreciation term (D ). 
t
RELEASED 
The main difficulties in estimating this revenue requirement are in the first term of equation 4.1, where 
both the asset value (V ) and the rate of return on capital (r) are often contentious.11 The asset value term 
t
can be usefully split into two components: a base value and new investment.  
Provided there are mechanisms in place to promote only efficient capital investment (as distinct from 
excessive investment known as ‘gold plating’), it is reasonable to automatically roll new capital investment 
                                                   
OFFICIAL 
10 An example of such an incentive mechanism is the efficiency benefit sharing scheme used in regulating energy 
networks in Australia. See www.aemc.gov.au/electricity/rule-changes/completed/efficiency-benefit-sharing-scheme-and-
demand-management-expenditure-by-transmission-businesses.html. 
11 Depreciation is somewhat less contentious because investors have ambiguous interests regarding the timing of 
capital recoveries. While they require an expectation of full cost recovery over the life of the assets, most regulatory 
regimes are structured in such a way that the return on capital (r) is only earned on capital that has not yet been 
recovered through depreciation. 
30 

link to page 30 link to page 31
Rail funding: economic principles 
into the asset base. Doing so ensures that desirable investments are made in a timely manner because the 
investor is confident that there will be a reasonable payback through the revenue requirement. Therefore, 
at least from the perspective of efficient investment, it is not strictly necessary to separate out operating 
costs from capital expenditure from a cost recovery perspective.12 Both costs are combined into one 
revenue annual requirement. 
It is important to note, however, that processes for approving capital investment need to balance two 
potential errors: 
•  excessive investment, which can arise either because of a profit motive or simply because operational 
staff prefer to work with assets that err towards being over- rather than under-built 
THE  ACT 
•  insufficient investment, which can arise if there is a risk that invested capital will subsequently be 
written out of the asset base, which induces investors to be more hesitant and to defer investment, 
possibly for a long time.13 
In the case of the New Zealand rail network, the base value (or original value) of the network could be 
thought of as the price paid when the Crown acquired the network in two steps in 2001 and 2004. 
However it is also possible, and appears more in line with actual practice, for the base value to be set to 
zero if the owner is comfortable with this approach. This could be rationalised as implying that when the 
Crown acquired the network it treated it as a current period expense, or as a capital investment for which 
the returns would accrue directly to various parties that derive value from rail rather than to the Crown. 
UNDER 
In summary, estimating the revenues required by the monopoly network provider requires: 
•  establishing the initial value of capital employed by the network provider (the initial asset base) 
•  establishing a mechanism for approving capital investments to ensure only efficient investments are 
undertaken and the value of these is rolled in to the asset base 
•  estimating an appropriate risk-adjusted cost of capital 
•  deciding on an appropriate depreciation methodology and setting out rules for its implementation 
•  establishing efficient operating expenses. 
INFORMATION 
1982
4.2.  
2 Current practice in New Zealand 
It appears that much of the recent capital expenditure on the rail network in New Zealand is financed on a 
pay-as-you-go model, which is very different from the normal regulatory structure discussed above.  
For instance, KiwiRail divides its costs into what could be summarised as two components: 
RELEASED 
•  operational costs, including maintenance and overheads 
•  renewal costs. 
OFFICIAL 
                                                   
12 There may nevertheless be merit in dividing costs into fixed and variable components for the purpose of raising 
revenue. For example, if it is possible to use two-part tariffs then it will often be efficient to recover fixed costs through 
a fixed fee and variable costs through a usage fee. 
13 In some regulatory regimes, the valuation concept includes regular ‘optimisation’ of the asset base. This was a 
feature of regulatory asset valuation in New Zealand, but the recent work by the Commerce Commission on ‘input 
methodologies’ proposes abandoning optimisation and this is also a trend in Australian regulation. 
31 

Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
The latter category seems to include capital expenditure that is expensed in the year it is incurred. Since 
all capital seems to be treated this way, the capital accounting regime outlined above is not applicable. In 
particular, there is no base value, no need to apply a rate of return and no depreciation component.  
Two implications follow from this. First, the Crown is apparently not seeking any return on the capital 
invested to acquire the network. Second, given this position of an effectively zero asset base, it would be 
possible to expand capital investment in metropolitan rail by adopting a version of the normal regulatory 
capital accounting method outlined above, without increasing the annual revenue requirement for KiwiRail. 
Rather than using a pay-as-you-go basis for new capital investment, KiwiRail could borrow. This would 
allow the current level of revenues to be leveraged by permitting returns to capital investment to be 
spread over time rather than funded entirely by contemporaneous revenue. Obviously, there would be a 
THE  ACT 
cost of debt financing, but by deferring capital repayment, this approach would allow an expansion in the 
investment programme should that be desired. 
4.2.  
3 Marginal cost-based pricing and public funding 
The revenue used to cover the costs of metropolitan rail is typically obtained from two main sources: fares 
and public subsidies. In general, economic efficiency requires that those generating costs by using a 
specific service should fund those costs directly. This implies that those using a particular service should 
cover the marginal costs of its provision. However, if there are positive externalities and/or economies of 
scale, such as arise with metropolitan rail, there may be a strong case for some proportion to be funded 
by subsidies.  
UNDER 
To better ensure an efficient level of usage of rail services by passengers, the amount of fare subsidy 
should be related to the positive externalities that are generated. If subsidies are too low, there may be 
insufficient usage relative to the potential positive externalities. Conversely, it is also possible to provide 
too much funding for rail, particularly given that this funding could be used for other welfare-enhancing 
purposes.  
Economies of scale may also mean that marginal cost pricing may not recover all fixed costs. This 
suggests that either fares may need to be priced above marginal costs to ensure that total costs are 
INFORMATION 
1982
covered, or that additional public subsidies are provided. If fixed costs are to be recovered from 
passengers, the efficient way of doing this is to charge a higher mark-up over marginal cost for customers 
who are relatively insensitive to price changes.  
In other sectors with similar cost structures, ‘two-part tariffs’ are often used to establish efficient prices 
for usage as well as recover fixed costs. Examples include water and electricity, the marginal costs of 
which may be recovered via per unit prices for usage, with fixed costs being recovered using lump-sum 
RELEASED 
annual connection fees.  
Within rail, this may mean that fares are higher for some users who may have relatively inelastic demand 
(eg peak-time commuters) than for others (eg passengers travelling for non-work purposes). However, 
determining the optimal fare structure is not straightforward. The sensitivity of passenger demand to 
fares varies across a number of variables, including passenger characteristics, time of day, location, etc. 
Ideally fares should be structured in such a way that people’s transport decisions are distorted as little as 
OFFICIAL 
possible, ie prices should reflect the marginal cost of providing services with allowance for any positive 
and negative externalities.  
We assume that such an approach cannot be replicated with rail because of practical issues regarding fare-
setting, specifically because of an inability to apply one-off annual ‘connection’ charges. As a result, our 
analysis assumes that public funding would be used to cover the resulting shortfall brought about by 
marginal cost pricing. 
32 

link to page 31
Rail funding: economic principles 
4.3  How should public funding for rail be raised?  
Once a policy justification for the subsidisation of rail services has been established and the magnitude of 
the necessary public contribution has been estimated, the next issue to address is how these funds should 
be raised. There are two broad principles that can inform decisions concerning how funds should be 
raised. These are: 
1  Economic efficiency – in which funds are raised in a manner which imposes the smallest negative 
impact (least cost) on the economy and wider society 
2  Equity – in which funds are raised in manner which is considered to be fair given the parties that 
ACT 
benefit. 
THE 
4.3.  
1 Economic efficiency considerations  
Regarding the proportion of costs funded by public subsidies, it is important for policymakers to consider 
that the collection of revenue by central and local governments imposes costs on the economy and the 
wider society. The economic costs of raising the revenue needed to fund rail subsidies consist of:14 
1  Administrative costs – these are the costs incurred by the central or local government agencies 
responsible for collecting revenue 
2  Compliance costs – these are the costs (both financial expenditure and time costs) faced by those 
UNDER 
required to pay, which are incurred in the process of complying with revenue requirements. These 
include the costs of complying with government requirements, gathering information, making 
payments etc, but do not include the amount of tax or levy itself (which is not a net cost to society but 
a transfer from taxpayers to governments) 
3  Deadweight costs of taxation – these are the economic efficiency costs (marginal excess burden) that 
arise from the distortionary effect of taxes and charges. Levying a tax on an activity or product creates 
a disincentive to undertake that activity or to produce/purchase a product. If this results in lower 
levels of the activity or fewer sales of the product, it can in turn reduce the economic welfare of 
INFORMATION 
1982
affected individuals.  
Whether gathering revenue to subsidise rail generates significant additional administrative and compliance 
costs depends on the precise funding mechanisms used. If rail funding is sourced from existing tax 
instruments, eg petrol excise, road user charges and general taxation as collected by central government, or 
property rates collected by councils, then there is less likely to be any additional administrative and 
compliance costs generated. This is because rail funding would constitute only a small proportion of the 
RELEASED 
revenue collected from these sources and so these costs would be incurred regardless of whether rail is 
publicly funded.  
The only additional cost that arises from funding rail through these mechanisms occurs in relation to the 
increased rate of tax that is levied on these particular activities or assets. Because higher rates of tax, 
excise and rates are required to fund rail subsidies, the deadweight cost of these instruments will result in 
OFFICIAL 
a loss of overall economic welfare in society. For instance, an increase in petrol excise increases the 
disincentive to drive, causing some drivers to alter their behaviour, either by driving less or perhaps 
purchasing smaller vehicles than they would otherwise. Similarly, an increase in income tax would result in 
reduced work effort and output. To the extent that these distortionary effects cause individuals to alter 
                                                   
14 For a full discussion of these concepts and aspects see The Treasury (2001a; 2001b) and Tax Working Group (2009). 
33 

link to page 33 link to page 34 link to page 34 Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
their behaviour away from what they would otherwise do, this has the resulting effect of lowering overall 
economic welfare.  
These deadweight costs and resulting welfare losses of taxation may be somewhat minimised, however, if 
the activity being taxed is relatively inelastic to tax.15 This means that the imposition of a tax, or change 
in the tax rate, does little to change the quantity of the activity being undertaken or good being 
purchased. In this regard, revenue from property rates levied by councils that are currently used to 
contribute towards rail subsidies is of particular interest. This is because property ownership is generally 
considered to be relatively inelastic to typical rates of taxation. Similarly, fuel excise duties are also 
generally considered to be less distortionary given the relatively inelastic demand for fuel, at least in the 
short run.16 However, perhaps the least distortionary of the funding sources currently used by the 
THE  ACT 
Transport Agency are vehicle registration fees, as the demand for vehicle ownership is likely to be less 
elastic than vehicle usage.  
4.3.  
2 Corrective taxes 
One exception to this general result whereby increased rates of taxation generate increased deadweight 
costs and welfare losses is if the tax instrument in question is a ‘corrective’ tax.17 Corrective taxes and 
charges can used be to factor negative externalities into the prices faced by purchasers. For instance, a 
carbon charge can incorporate the external cost of greenhouse gas emissions into prices incurred by 
consumers or drivers. In this regard, corrective taxes can increase overall economic efficiency by providing 
people or firms with an incentive to adjust their behaviour in a manner that leads to better overall 
UNDER 
outcomes for the wider society.  
Another example of a corrective tax or charge that is relevant to metropolitan rail is congestion pricing 
(charging). Although this may be considered as a potential method for raising funds, congestion charging 
may actually eliminate much of the rationale for subsidising rail.  
This is because an appropriate congestion charge would cause car drivers to internalise the negative 
externalities that arise from road congestion during peak times. Consequently, congestion charging that 
ensures motorists face the true ‘social’ cost of their commuting decisions would result in more 
INFORMATION 
1982
appropriate (optimal) commuting decisions. This is because motorists would be forced to pay for the costs 
that their travel decisions impose on others. If their private benefits do not exceed the total social cost, 
their response may be to alter their commuting patterns (eg time of day), or the mode of transport they 
use, or they may continue unchanged.  
Regardless of the specific behavioural changes, incorporating these costs eliminates the need for the 
subsidisation of rail to reduce congestion because the negative externality would be internalised by 
RELEASED 
drivers via the prices faced for using roads. Instead, using funds raised from such an instrument for rail 
may lead to the ‘excessive’ provision and use of rail and be economically and socially inefficient. However, 
for the purposes of this report, we have assumed that the use of congestion pricing in Auckland and 
Wellington is not a practical alternative to the funding of commuter rail. 
The Treasury has previously stated that if metropolitan rail generates benefits to road users in the form of 
reduced congestion then funding from road users via the NLTF would be appropriate (Treasury 2009). 
OFFICIAL 
Although this approach would internalise these external benefits of rail to some extent, a crucial aspect of 
                                                   
15 Note that although this approach is generally considered to be welfare maximising, this result may not apply in all 
cases. See Creedy (2009).  
16 Kennedy and Wallis (2007) estimated a short run price elasticity of demand for petrol in New Zealand at -0.15.  
17 Also referred to as a Pigouvian tax. 
34 

link to page 34
Rail funding: economic principles 
congestion reduction externalities is that they are highly location- and time-specific. Consequently, 
sourcing rail subsidies from general fuel excise and road user charges would impose additional costs on 
the motorists outside of congested routes or peak times. As a result, this may distort drivers’ road use 
decisions leading to a loss in overall economic efficiency. 
4.3.  
3 Equity considerations 
As well as minimising the cost of raising funds, policy makers may also consider equity to be important. 
Applying the principle of equity implies that funds should be raised from those who benefit most from rail 
services.18  
However, equity issues can raise additional complexity and may be more subjective. Ensuring ‘fair’ 
THE  ACT 
outcomes may be particularly important where costs are to be shared between two or more distinct 
political entities, for instance between local and central governments, between distinct groups, eg road 
users and local residents, or if network infrastructure is used by different services, ie passenger and 
freight services.  
Cost allocation (funding) problems have been the subject of considerable academic research in the field of 
cooperative game theory. The motivating examples are situations where cooperation (involving some cost) 
between several individuals or groups has the potential to yield mutual net benefits, and the task is to find 
a set of prices (cost allocations) that make it rational for all parties to cooperate. If compulsion is not 
feasible, this amounts to finding a set of ‘subsidy-free’ prices (or contributions) which are defined as 
UNDER 
amounts at which no agent is made worse off by cooperating. 
This literature is a useful starting point for metropolitan rail cost allocation, but as will be seen below, it is 
possible and useful to extend the analysis beyond these foundation concepts. The reason is that 
designing subsidy-free prices only gives quite broad ranges for cost allocation. Incorporating demand side 
factors can narrow these ranges while reflecting externalities and direct sources of value. 
Before describing the concept of subsidy-free prices, it is useful to explain the context used to derive 
these results and therefore the (rather strict) meaning of the term ‘subsidy’. Assume that a single facility 
provides services that benefit several users or groups and the task is to recover the costs from those 
INFORMATION 
1982
users. Provided every user is at least as well off as they would be without the facility, then no user 
subsidises any other. 
By way of example, suppose it was found that the average motorist in Auckland attained time savings 
valued at $10/week as a result of metropolitan rail passengers not driving on the road. Asking (or 
requiring) that motorist to pay $10/week towards the cost of metropolitan rail does not involve any 
RELEASED 
subsidy because the motorist is no worse off, compared to a world with no metropolitan rail and no 
$10/week charge.  
This strict definition of a subsidy is not particularly well understood. To mitigate any confusion, in what 
follows we will use the strict definition of a subsidy but refer to contributions that might be sought from 
non-passenger groups as ‘co-payments’. Voluntary cooperation requires ensuring that the co-payments 
from each group are not so large as to involve an element of subsidy. 
OFFICIAL 
 
 
                                                   
18 Another equity concept commonly applied in taxation issues is ‘ability to pay’, which means that those who are most 
able to pay should contribute more than those less able to pay. This approach is used to justify progressive tax 
structures despite the fact that such structures may impose greater efficiency costs. 
35 

link to page 35
Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
4.3.4  Subsidy-free pricing 
Consider a simple example in which two nearby towns are considering the construction of water systems. 
Assume there are economies of scale so it would be cheaper to build one large system, big enough for 
both towns, than for each town to build its own separate smaller water system.  
The cost of building separate water systems (known as the ‘stand-alone cost’) is $7m for Town A and $8m 
for Town B, whereas the total cost of a system to serve both towns is $10m. Clearly, neither town would 
be willing to pay more than its stand-alone cost so A cannot be charged more than $7m and B cannot be 
charged more than $8m. The range of subsidy prices is therefore the set of ways that $10m can be 
allocated between the towns, subject to this constraint. Both towns will participate if charged prices within 
ACT 
this range and assuming the price is less than the gross benefits they receive from the water system. The 
THE 
situation is depicted in figure 4.2. 
Figure 4.2 
Subsidy-free prices – two agent example 
UNDER 
INFORMATION 
 
1982
When costs are fully and only just recovered, there is another cost concept that is equivalent to the upper-
bound of the subsidy free price range defined by stand-alone cost, but can be more useful in practice. We 
can define the ‘incremental cost’ for each town as the extra amount needed to accommodate that town’s 
water needs, over and above the costs already needed to serve the other town. 
If we start with the $7m project needed to serve Town A, then the incremental cost of adding Town B will 
RELEASED 
be $3m. Similarly the incremental cost of including Town A in the water system plans of Town B is $2m. 
Each town must pay at least its incremental cost for the prices to be subsidy free. Otherwise, the other 
town would be charged more than its stand-alone cost, and it would prefer to opt out of the joint project. 
Careful examination of figure 4.2 will show that this version of the subsidy-free pricing rule yields exactly 
the same set of subsidy-free prices as the stand-alone cost rule.  
These bounds on subsidy-free prices have been known for several decades (Faulhaber 1975, pp966–977). 
OFFICIAL 
They are based on the Pareto efficiency concept,19 because they seek to ensure that no party is worse off 
as a result of cooperating with others. The bounds can be generalised to multiple parties and have the 
effect of establishing very clear boundaries for allocating costs that are common to more than one activity. 
                                                   
19 An outcome is Pareto efficient if no party can be made better off without making others worse off. 
36 

link to page 36 link to page 37 link to page 37
Rail funding: economic principles 
However, in situations where common costs are a large fraction of total cost (ie where direct attribution 
rules for costs leave a large unexplained residual), there is a large gap between the minimum price 
(incremental cost) and the maximum price (stand-alone cost) and so the range of permissible prices is also 
very large. This opens up the potential for intense disputes about cost allocation, as there are a large 
number of ‘fair’ prices, yet changing the cost allocation within this range will make some parties better off 
and some worse off. Resolving these disputes can be costly and time-consuming. 
4.3.  
5 Refining the cost allocation 
In the case of metropolitan rail, the above analysis can be expanded to reflect several important facts: 
•  The relevant groups include parties that do not directly use rail services. THE  ACT 
•  An element of coercion is available (ie taxes). 
•  It is likely to be desirable to narrow the range of acceptable cost allocations to reflect other factors in 
addition to incremental costs, such as benefits. 
4.3.5.1 
Indirect beneficiaries 
There are several groups that are likely to benefit from metropolitan rail that may not directly use rail 
services. The following four main groups have been identified. 
•  road users, to the extent that congestion is lessened and/or safety is improved by some persons 
switching from road to rail transport 
UNDER 
•  owners of residential property located close to rail services, to the extent that the positive or negative 
value of such services are capitalised into property values20 
•  owners of businesses or commercial property located close to rail stations, to the extent that 
additional foot traffic generates additional business 
•  the general public, to the extent that there are CO  reduction benefits and/or public health and safety 
2
benefits. 
INFORMATION 
1982
In addition, there may be some agglomeration benefits21 that accrue to the last three of these groups.22  
As well as the direct and indirect benefits of passenger rail services, certain investments in the passenger 
rail network (eg track upgrades) may also generate benefits for those using freight services. 
Drawing on the analysis above, if every beneficiary group makes a co-payment that is no greater than the 
value of the indirect benefit it receives, then the group is no worse off from cooperating in the 
RELEASED 
metropolitan rail enterprise. Similarly, if any group suffers a detriment as a consequence of metropolitan 
rail activities, it should receive (in some form) a co-payment of at least a similar value. 
 
 
OFFICIAL 
                                                   
20 There may be a positive value associated with being located close to a station, but a negative value associated with 
being close to a track. 
21 Agglomeration benefits can arise from economies of scale and network effects that arise when firms locate in close 
physical proximity. 
22 For further discussion of some of the potential wider impacts of infrastructure investment, including transport 
infrastructure, see Grimes (2008).  
37 

link to page 37 Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
4.3.5.2 
Coercion 
It was noted above that there may be several sets of subsidy-free prices. When multilateral agreement is 
required before investment can proceed, this can induce opportunistic behaviour as interest groups with-
hold agreement in an effort to contribute less. 
In the case of metropolitan rail, however, there are some coercive mechanisms available that could be 
used to extract funding contributions from some of the indirect beneficiaries. For example, there may be 
an equity rationale for converting some fraction of the revenues collected from road users (via fuel excise 
duties and road user charges) into co-payments for metropolitan rail. Similarly, local authorities have 
existing systems for taxing property owners and methodologies that allow targeted rates in certain 
situations. Additionally, the central government’s legislative powers enable it to require central 
THE  ACT 
governments to fund certain activities. 
Notwithstanding these coercive mechanisms, the subsidy-free concept, which is closely linked with the 
‘willingness to pay’ of a stakeholder group, remains relevant to setting co-payments. One reason is simply 
that there is a strong equity argument for linking co-payments to the size of the associated externality. 
Additionally there are two efficiency rationales: 
•  Individuals have some ability to avoid such imposts by changing their conduct (eg road usage) or 
location (eg buying or selling property), and such decisions should be informed by efficient price 
signals. 
UNDER 
•  If some beneficiary group is excused, the remaining groups will face higher burdens that could exceed 
their willingness to pay (assuming contributing is voluntary), in which case socially valued investments 
may not occur. 
4.3.5.3 
Narrowing the range 
In some situations it is possible to devise specific cost allocations rather than broad ranges. For multi-
party problems like the funding of metropolitan rail, in particular the allocation of funding of proposed 
new rail projects between central and local government agencies, the only real prospect by which this 
might be achieved is through the Shapley value concept (Roth 1988). This concept can be implemented by 
INFORMATION 
1982
averaging the incremental costs of each stakeholder group, across all possible orderings of groups. While 
this may be feasible at a conceptual level, it would require information that is beyond the scope of this 
project.  
Nevertheless, it is still possible to use the cost allocation principles in combination with other principles of 
welfare economics to develop useful guidance for metropolitan rail funding. 
RELEASED 
4.3.  
6 Equity impacts and defining beneficiary groups 
Although those who benefit from metropolitan rail can be classified in broad terms, there are practical 
difficulties with identifying precisely those individuals who benefit, and therefore, who should contribute 
according to the principle of equity.  
For instance, although in general motorists benefit from less road congestion, the existence of 
OFFICIAL 
metropolitan rail does not benefit all motorists, but rather those motorists who travel at certain times of 
peak usage to certain central city locations in Auckland and Wellington and use specific motorways and 
arterial roads.23 Consequently, using some portion of revenue collected from vehicle registration revenue, 
                                                   
23 See http://newscenter.berkeley.edu/2012/12/20/cellphone-gps-data-suggest-new-strategy-for-alleviating-traffic-tie-
ups/ 
 
38 


Rail funding: economic principles 
petrol excise and/or road user charges could be considered by some to be unfair given that many 
motorists obtain no congestion reduction benefit from metropolitan rail. Similar limitations to applying an 
equity approach arise if funding is obtained from local government property rates which result in 
contributions from a large number of households that do not obtain direct benefits from rail. 
Some rail benefits may also accrue to taxpayers and the general public, such as health benefits from 
reduced particulates in high traffic areas and potentially fewer crashes and reduced associated emergency 
costs. If so, a degree of funding from central government tax revenue may be appropriate from a fairness 
perspective.  
Similarly, the use of land value capture instruments may appear less controversial to the extent that these 
instruments directly tax gains obtained by those property owners who benefit from rail. However, this 
THE  ACT 
approach is also not without practical difficulties and equity concerns. For instance, if targeted rates are 
applied to all properties within a certain distance (eg a one kilometre radius) of rail stations, this may not 
account for differences in access arising from street layouts or the presence or absence of accessways.  
Another important consideration is the timing of any impacts on property values of changes to rail 
services. The value of nearby properties is likely to be affected when rail services are improved, or 
potentially beforehand when proposed service improvements are first announced. Therefore, any property 
appreciation will accrue to those who own affected properties at the time this value appreciation occurs. It 
will subsequently be realised by owners when these properties are sold.  
Consequently, for a land value capture mechanism to effectively capture some portion of the increased 
UNDER 
land value from those who benefit, it would need to be applied to those individuals or parties that owned 
the property at the time the appreciation in value occurred. If such a mechanism is applied retrospectively, 
ie only after property values have increased, it may be incurred by some current owners who did not own 
the assets at the time it increased in value. Consequently, it would be unfair on these owners as they 
would effectively be charged twice: once in higher purchase prices and a second time by a targeted 
revenue measure.  
Additionally, the corollary of taxing those who benefit from an appreciation in property values from rail 
services is that those who suffer depreciation in land values because of a change in rail development or 
INFORMATION 
1982
change in rail services should be compensated. For example, if services are increased by running services 
earlier in the morning and later in the evening, properties close to railway lines may face greater 
disturbance, reducing their value. Similarly, while some businesses may benefit from rail because of 
increased custom, other businesses with less favourable locations may suffer from this trade diversion 
impact. 
RELEASED 
4.4  Application of principles 
Public intervention in the pricing and funding of metropolitan rail services may be justified because of 
externalities from rail use and the existence of rail networks, and the natural monopoly characteristics of 
rail networks. From the above discussion of economic principles, we can derive the following conclusions 
about the funding of metropolitan rail. 
OFFICIAL 
1  It is desirable for the funds payable to track and train operators to be limited to an estimate of the 
efficient costs of service (less farebox revenue) rather than to fully reimburse all expenditures. 
39 

link to page 38 Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
2  Passengers should pay at least the marginal (incremental) cost of their usage less the value of any 
spillover benefits to other groups, otherwise the wider community would be better off with fewer rail 
passengers.24 
3  Groups of non-users who benefit from the existence and usage of metropolitan rail should pay 
amounts no greater than the value of their benefits, provided this can be achieved without incurring 
unacceptable levels of transaction costs. In the absence of such payments, there may be an 
inefficiently low level of investment in metropolitan rail. 
4  According to the principle of equity, any group of non-users that suffers harm from the existence 
and/or usage of metropolitan rail should receive compensation, provided this can be achieved without 
incurring unacceptable levels of transaction costs.  
THE  ACT 
5  The efficiency impacts of raising revenues from beneficiaries need to be considered when designing a 
funding scheme. If these impacts have an effect on the final allocations, they will tend to increase the 
share allocated to relatively efficient forms of revenue raising, such as property taxes. 
The overall approach can be summarised using the following two equations. First, the estimation of total 
efficient cost combines allowances for operating costs and for capital costs. 
Operating 
Capital 
Total 
UNDER 
cost 
cost 
efficient 
al owance 
al owance 
cost 
 
This total cost is then recovered by charging the beneficiaries of spillovers from rail usage an amount 
equivalent to the value of benefits received, and raising the balance of the costs from passengers via 
fares. 
INFORMATION 
1982
Funds 
Fare 
from 
Total 
revenues 
other 
efficient 
groups 
cost 
RELEASED 
 
OFFICIAL 
                                                   
24 The issues surrounding determining marginal costs are outlined in chapter 1.  
40 

link to page 40
Marginal cost estimation 
5 
Marginal cost estimation 
The provision of metropolitan rail services typically involves incurring substantial fixed costs. These fixed 
costs relate predominantly to infrastructure such as tracks, stations and carriages although significant 
proportions of other costs may also be fixed, eg corporate overhead. In comparison, variable costs such as 
driver wages and fuel or electricity are a much smaller component of total costs. This means that rail 
services typically display large economies of scale – the average cost per passenger journey decreases as 
total passenger journeys increase. 
Applying an efficient pricing methodology of setting fares equal to the marginal (variable) cost of rail 
ACT 
services therefore results in losses as fares are not sufficient to cover fixed costs. Assuming that the 
THE 
overall net benefit of rail services is positive, this means that revenue needs to be obtained from another 
source.25  
  
Figure 5.1 
Losses from setting P = marginal cost with scale economies 
$
UNDER 
C1
Average cost
P1
Marginal cost
INFORMATION 
1982Demand Quantity
Q1
 
This is illustrated in the diagram above. If there are economies of scale, marginal cost is less than average 
RELEASED 
cost. At the efficient output level Q , setting price (P ) equal to marginal cost (C ) will imply an average loss 
1
1
1
of (C  – P ) per trip. The total loss is represented by the dark shaded area. 
1
1
5.1  Short-run versus long-run measures 
To determine the magnitude of the fare subsidies required by economies of scale and marginal cost 
OFFICIAL 
pricing, we have estimated the marginal cost of rail services in Auckland and Wellington. This can be done 
in (at least) two ways: 
                                                   
25 For further discussion see Smart (2008) and Smart and Hefter (2012). 
41 

link to page 41 Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
•  Short-run marginal cost (SRMC) is the extra cost of carrying one more passenger. On a train service 
that is not operating at full capacity, SRMC is likely to be very low, typically close to zero. A less 
extreme version of this approach would be to set the price at average variable cost. 
•  Long-run marginal cost (LRMC) takes a longer time horizon, and compares all anticipated extra costs 
(including capital inputs) against the additional passenger trip enabled by incurring these costs. The 
LRMC will depend heavily on the current and future states of the rail system. 
Because of the ‘lumpy’ nature of rail costs, estimates of marginal costs can be highly sensitive to the time 
period and ranges of patronage over which they are calculated. Given a specific service timetable, the 
SRMC of carrying one extra passenger is likely to be close to zero unless a particular service or network is 
operating at capacity.  
THE  ACT 
If at capacity, additional carriages and/or other investment in expanding network capacity may be 
necessary to facilitate additional patronage. In these cases, the incremental costs of servicing additional 
passengers are likely to be substantial. There is consequently a large gap between SRMC and LRMC and we 
need a principled basis on which to select a cost concept. In doing so, we have had regard to the rather 
different stages of network and urban development in Wellington and Auckland.  
Wellington has a mature rail network with modest patronage growth. It receives investment primarily for 
the purpose of replacing worn-out assets. An LRMC concept would attribute these replacement costs only 
to the small number of extra passengers which would overstate the costs that small group imposes on the 
network. Thus, in Wellington, we adopt the average variable cost concept as the measure of efficient fare. 
UNDER 
In practice, this means that the sequence of replacement costs over time is not charged to passengers. 
The situation is different in Auckland for several reasons. Significant extra capacity is being added to the 
rail network and more is anticipated, ie the City Rail Link (CRL). Population growth is strong and expected 
to remain so and some segments of the network are already at capacity at peak times. Also, current rail 
patronage levels are modest compared with future expectations. Thus, rail services in Auckland are likely 
to be affecting the long-term decisions regarding where to live and work for a not insignificant number of 
Auckland residents. The result of these decisions in turn implies a certain pattern of physical investment 
in housing and workspaces.  
INFORMATION 
1982
These facts lead us to the view that in Auckland the LRMC should be incorporated into fares. In practice, 
this means that over time fares should be based on the recovery of all operating costs as well as all of the 
additional capital costs of expanding network capacity,26 less any public subsidies that incorporate the 
positive externalities of rail.  
RELEASED 
5.2  Estimates 
We have used actual data and patronage forecasts to generate approximate estimates of the relevant 
marginal costs. It shows two very different LRMC outlooks for Auckland and Wellington. 
5.2.  
1 Auckland 
OFFICIAL 
The situation regarding future costs and patronage is quite different in Auckland. There, strong passenger 
growth is expected to follow the current electrification upgrade as well as after the planned CRL. Given 
there is some uncertainty regarding aspects of the CRL, eg timing, cost, patronage, we have modelled two 
scenarios: the first with electrification only and the second with electrification and the CRL.  
                                                   
26 For example, expanding network capacity in Auckland would include building the City Rail Link.   
42 

link to page 42
Marginal cost estimation 
5.2.1.1 
Electrification only 
We have calculated a net present value (NPV) for the cost of electrification (much of which will be incurred 
in the next few years) and the other extra capital and operating costs that are expected. For passenger 
growth, we adopt a Transport Agency forecast of 19.2 million trips in 2020. This is some 8.7 million trips 
more than at present. We assume that from 2020 through to 2050 passenger growth will be in line with 
population growth in Auckland, using Statistics New Zealand’s medium growth rate of 1.5% per annum. 
Discounting future trips using the same rate as for the costs NPV results in a range of LRMC estimates of 
$4 to $5 per trip. The lower end of this range uses a discount rate of 6% per annum, while the higher is 
based on an 8% per annum discount rate. 
5.2.1.2 
Electrification and city rail link 
THE  ACT 
The CRL would convert Britomart Station from a terminating station into a through station which will allow 
rail services to run in both directions through the city centre. This would more than double capacity from 
around 20 to 48 trains per hour into the station (SKM 2012). In our cost modelling we have made the 
following assumptions:  
•  It would be completed in 2023. This is midway between the Auckland Council’s and the government’s 
preferred completion dates of 2021 and 2026 respectively. 
•  The cost of $2.5 billion is spread evenly over six years.27 
•  Patronage rises linearly from the pre-existing forecast for 2012 to a level of 49.7 million in 2041 and 
UNDER 
thereafter at 1.5% per annum in line with expected population growth. 
•  Operating costs with the CRL are 50% higher each year compared to the costs without the CRL. 
•  The estimation horizon runs to 2070 and we use discount rates ranging from 6% to 8%. 
Under these assumptions the LRMC of rail trips ranges from $5.57 using 6% as the discount rate, to $7.65 
if we use 8% as the discount rate. 
Using these marginal cost estimates, we can now estimate the value of rail usage externalities to 
determine the marginal social costs and optimal fare subsidy. This is carried out in the next chapter. 
INFORMATION 
1982
5.2.  
2 Wellington 
Figure 5.2 shows that passenger trips are forecast to increase modestly in Wellington over the next six 
years. The annual growth rate is 1.5%. During this period some significant capital expenditures are 
envisaged, with investment of over $150 million planned to occur between 2014 and 2016. However, 
RELEASED 
these investments are largely replacement expenditures. They are not a reaction to materially increased 
usage, nor will they materially increase usage. 
 
 
OFFICIAL 
                                                   
27 This figure exceeds the stated $2.234 used by SKM in the CCFAS because of an additional 10% contingency to 
account for potential cost inflation. For further details regarding the CRL see: 
www.aucklandtransport.govt.nz/improving-transport/city-rail-link/Pages/default.aspx. 
43 


Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
Figure 5.2 
Forecast capital expenditure and patronage, Wellington 
THE  ACT 
 
In Wellington therefore, it would be unreasonable to attribute all of the capital spending to just the extra 
passengers. That would be justified if the spending was largely to accommodate extra passengers, but it 
is not.  
UNDER 
Instead, for Wellington, we have compared the extra operating costs over the forecast period with the 
extra passengers. This is an average variable cost measure which provides a reasonable estimate of 
marginal cost for the purpose at hand. The range we estimate is from $4.10 to $5.30. The higher end of 
this range is the average extra operating cost per extra passenger over the whole forecast period (ie out to 
the 2018/19 year); the lower end is the same average over the last three years of the forecast period. We 
consider that fares within this range will be reflective of average variable costs over the longer term. 
INFORMATION 
1982
RELEASED 
OFFICIAL 
44 


Externality modelling and estimation 
6 
Externality modelling and estimation 
In this chapter we discuss the theory and quantitative results for estimating the external benefits of 
metropolitan rail given the existing road and rail networks. This provides a basis for estimating the 
efficient operating (short-run) subsidy in addition to that required from marginal cost pricing.  
The additional subsidy warranted by external benefits is illustrated below as the red shaded area below 
the marginal cost curve. This reflects the difference between setting the price equal to the private 
marginal cost faced by rail operator (P ) and setting the price equal to the marginal social cost as reflected 
1
by the red dotted line (P ), where the marginal social cost incorporates the external benefits generated by 
2
ACT 
rail usage. Once these external benefits are accounted for, and the price reduced to P , the volume of trips 
THE 
2
undertaken increases from Q  to Q .   
1
2
Figure 6.1 
External benefits and marginal social cost of rail 
 
$
 
 
 
 
UNDER 
 
C
 
1
Average cost
C2
  P1
 
Marginal cost
  P2
Marginal social 
 
cost
INFORMATION 
1982
 
Demand
 
Quantity
Q
Q
 
1
2
For a given level of patronage of the rail network, people who do not use rail experience benefits. These 
RELEASED 
generally consist of reductions in congestion costs or other costs. Aside from the private benefits obtained 
by users when they travel by rail, the main additional benefits that rail may generate are: 
•  savings of travel time and costs by road users due to reduced congestion, including schedule 
rearrangement costs 
•  environmental and health benefits from reduced airborne emissions 
OFFICIAL 
•  safety benefits from less traffic and potentially fewer crashes 
•  agglomeration benefits which may arise from productivity improvements, a portion of which are 
captured by the owners of firms rather than their employees who may use rail 
•  option value benefits obtained by households who have access to rail services regardless of whether 
these services are used 
45 

link to page 43 Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
•  social inclusion benefits that arise if the wider community values low-cost travel for disadvantaged or 
disabled members of the society, and for which rail may provide a lower cost alternative than 
alternative transport options (eg disabled taxis) 
•  transport network resilience benefits arising from the existence of an additional transport mode. 
As well as these positive effects, metropolitan rail also generates negative externalities. Chief amongst these 
is noise disturbance, which may be incurred by households located close to rail networks. Other negative 
externalities from rail may include increased traffic delays and safety incidents arising from level crossings.  
There are two possible approaches to incorporating these external impacts of rail. One is to recognise that 
rail patronage, and hence road usage and emissions, depend partly on rail fares and the relative price 
ACT 
between rail and road transport.28 Assuming some demand functions for road and rail transport that 
THE 
depend on these prices, the rail fare that maximises total welfare and generates the optimal amount of rail 
and road usage can be calculated. The optimal subsidy can then be determined by comparing this optimal 
fare to the costs of the rail network. This would correct for congestion and environmental externalities, 
and to this estimate could be added estimates of the other benefits listed above. 
The other approach is to estimate the total external benefits generated by a given level of rail patronage 
and set the subsidy equal to this level. Rail fares can then be set to recover the remaining costs of the rail 
network.  
Both approaches have been developed and implemented by Smart (2008) and Smart and Hefter (2012) for 
UNDER 
metropolitan rail in Sydney. The latter approach (based on total effects rather than rail fare optimisation) 
is simpler to implement and requires less data, and is the method adopted by the New South Wales 
regulator for setting rail fares and subsidies in Sydney (IPART 2012). Accordingly, we have adopted the 
total externalities approach of Smart and Hefter (2012) in our analysis. 
We first discuss a model of congestion benefits of rail and estimate the value of these benefits for 
Wellington and Auckland. We then consider environmental and other externalities that are not modelled by 
Smart and Hefter (2012) and estimate the additional value of these. 
6.1
INFORMATION 
  Congestion benefits 
1982
Road congestion is made worse because road users do not take account of the impact on other users of 
their decision to use a road. A road user will base their decision to travel on their private benefits and 
costs, including their own travel time, but will not consider that their decision to travel will increase the 
travel times of other road users. The marginal social cost of using a road thus exceeds the marginal 
RELEASED 
private cost, and decision making based on private benefits and costs leads to excessive road usage and 
excessive congestion. A welfare improvement is possible if road usage is reduced by some mechanism. 
Traditional methods of quantifying the benefits of reducing congestion involve multiplying travel time 
savings using appropriate values of time saved. However, there is a growing debate regarding whether this 
is the best method to evaluate these benefits (NZIER 2013). Some recent evidence suggests that such 
congestion benefits may not be not fully realised because reduced travel times lead to changes to the 
OFFICIAL 
patterns of land use, eg increased suburban residential development. As a result, it may be that over the 
longer term, the actual benefits of congestion reductions arise from land use changes rather than travel 
                                                   
28 The ‘price’ of road transport refers to the generalised cost faced by road users, including vehicle operating costs and 
time costs. 
46 

link to page 46
Externality modelling and estimation 
time savings. Ultimately these benefits may manifest in different forms such as higher wages, increased 
productivity and economic output, higher property values and so on. 
Despite this, in the absence of a widely established alternative valuation method, we have used the 
traditional travel time saving approach to estimate this externality.  
6.1.  
1 Principles 
The welfare effects of road congestion are illustrated in figure 6.2. Road journeys generate some benefits, 
and the blue line represents the benefit of an additional trip. The private cost of an additional trip is 
represented by the orange line, and includes fuel and vehicle operating expenses, and the value of travel 
time of the person making the additional journey. The red line adds the external congestion costs to the 
THE  ACT 
private costs, and includes the value of additional travel time experienced by all other road users as a 
result of someone making an additional trip by road. 
Based on private benefits and costs, the total volume of road trips will be Q0. At this level, the additional 
benefit of an additional trip equals the additional private cost. However, the additional benefit is less than 
the additional social cost once congestion costs are accounted for. Total welfare can be increased by 
reducing the number of trips to Q1, foregoing the benefits associated with these trips but generating cost 
savings (including congestion costs) that exceed the foregone benefits. 
One way to achieve this would be to increase the ‘price’ faced by road users from P0 to P1, for example by 
introducing road usage pricing or by other indirect means that increase the generalised cost of travel by 
UNDER 
car.29 If this is done correctly then private and social costs will be aligned, and the amount of road usage 
will reduce to the level that maximises total welfare. 
Figure 6.2 
Illustration of road congestion externalities 
INFORMATION 
1982
RELEASED 
OFFICIAL 
 
                                                   
29 Possibilities include fuel taxes and parking levies. 
47 

link to page 47 Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
However, for various reasons, congestion pricing is difficult and is not used in New Zealand.30 A second-
best policy is therefore subsidies that encourage road users to substitute to other modes of transport that 
reduce road congestion, such as rail.  
6.1.  
2 Theoretical model of congestion 
We use the following model to estimate the total external road congestion benefits of a given level of rail 
patronage, following the methodology of Smart and Hefter (2012).  
Our objective is to estimate the total value of travel time saved by road users due to reduced congestion 
for a given level of rail patronage. Let 𝑌(𝑄) be the average time required to travel one kilometre by road, 
where 𝑄 is the number of road passenger-km travelled. Due to congestion, 𝑌 is increasing in 𝑄, ie average 
THE  ACT 
travel time increases as the total amount of road usage increases. If 𝜔 is the average value of travel time 
per hour, then the total cost of travel time as a function of 𝑄 is: 
𝑇(𝑄) = 𝜔𝑌(𝑄)𝑄 
(Equation 6.1) 
To model externalities, we are interested in how 𝑇(𝑄) changes as 𝑄 changes: 
𝑇′(𝑄) = 𝜔[𝑌(𝑄) + 𝑌′(𝑄)𝑄] 
(Equation 6.2) 
The change in total travel time resulting from an additional road passenger-km is thus composed of two 
effects: 
UNDER 
1  The value of the additional travel time experienced by the additional traveller: 𝜔𝑌(𝑄) 
2  The value of the additional travel time experienced by other road users as a result of the increase in 
congestion: 𝜔𝑌′(𝑄)𝑄. 
Effect (1) is not an externality – this reflects the private costs taken into account by the additional traveller. 
Effect (2) represents the externality on other road users. 
These two effects are illustrated in figure 6.3. The blue line represents the function 𝑌(𝑄), ie the 
relationship between average travel time and total road usage. Suppose that road passenger-km increases 
INFORMATION 
1982
from level QA to QB. The yellow area represents additional travel time costs incurred by the additional 
travellers. This is effect (1) above, and is not an externality. The green rectangle represents the increase in 
travel time experienced by the road users who were already travelling at QA. This is effect (2) above and 
represents the congestion externality. 
For simplicity in the quantitative analysis, following Smart and Hefter (2012), we assume that 𝑌(𝑄) is a 
RELEASED 
linear function: 
𝑌(𝑄) = 𝐴𝑄 + 𝐵 
(Equation 6.3) 
where 𝐴 and 𝐵 are parameters to be estimated, reflecting the relationship between average travel time and 
total road passenger-km. 
With this linear function, the marginal external congestion cost of road travel is: 
OFFICIAL 
𝜉(𝑄) = 𝜔𝑌′(𝑄)𝑄 = 𝜔𝐴𝑄 
(Equation 6.4) 
                                                   
30 Although congestion charges have not been implemented, there are some instances of ‘road pricing’, including the 
Northern Gateway toll road in Auckland and ‘Route K’ in Tauranga. The Tauranga Eastern Link road now under 
construction will also be a toll road. However, although these tolls are used to recover the costs of construction, these 
charges do not incorporate any congestion externality costs. 
48 


Externality modelling and estimation 
The function 𝜉(𝑄) represents the additional travel time cost experienced by other road users due to one 
additional passenger-km of road travel. If road usage reduces due to rail patronage, then 𝜉(𝑄) reflects the 
resulting external cost savings of road users. To calculate the total external benefit of a given level of rail 
patronage we need to ‘add up’ these external cost savings over the relevant range of road usage. 
The relevant range of road usage is bounded by the level of road usage at the current level of rail 
patronage and the level of road usage that would be generated if rail patronage were zero. 
Figure 6.3 
Relationship between road passenger km and travel time 
THE  ACT 
UNDER 
 
In particular, let 𝑄1 be total road passenger-km given current rail patronage during a particular time period 
(eg the peak period) and let 𝑄2 be total road passenger-km assuming the rail network did not exist, where 
INFORMATION 
clearly it is the case that 𝑄
1982
2 > 𝑄1. Then the total road congestion benefits of the current level of rail 
patronage are given by: 
𝑄2
𝑄2
𝜔𝐴
𝛯 = � 𝜉(𝑄)𝑑𝑄 = � 𝜔𝐴𝑄𝑑𝑄 =
2
2  
(Equation 6.5) 
𝑄1
𝑄
2 [𝑄2 − 𝑄1]
1
6.1.  
3 Interpretation 
RELEASED 
The above model of congestion can be interpreted in the following way. First imagine that the volume of 
traffic on roads and travel times is at its current level, given current rail patronage. Now imagine adding 
extra passenger-km to the road network, up to the level that total road traffic would be if the rail network 
did not exist. For each extra passenger-km added, calculate the additional travel time experienced by all 
existing road users that is caused by the extra passenger-km. Place a dollar value on each of these 
OFFICIAL 
additions to travel time, and add up over the range of passenger-km added to the road network. The total 
dollar value is the total congestion road cost saved by the current level of rail patronage. 
Various studies have estimated total congestion costs for Auckland and other cities. The most recent 
report for Auckland is Wallis and Lupton (2013). This study and others like it differ from ours as they seek 
to estimate the total congestion cost, rather than congestion costs saved by rail.  
49 

link to page 48 link to page 50 Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
Estimating total congestion costs requires defining a standard against which the status quo is measured. 
As discussed by Wallis and Lupton (2013), this can be done in different ways and the resulting estimates 
of congestion costs can vary significantly. Wallis and Lupton estimate a cost for Auckland of $1250 million 
per annum if free-flow is used as the baseline, versus $250 million per annum if ‘capacity’ is used as the 
baseline, where capacity is defined as the level of road usage at which flow is maximised. 
In contrast, as described above, our analysis measures congestion using an economic definition of congestion 
externalities: the additional travel time experienced by existing road users as a result of an additional road 
user’s decision to travel. For the purposes of our analysis this is a superior measure to costs calculated against 
free-flow or capacity baselines, as both of these are arbitrary standards that do not necessarily represent 
optimal levels of use of the road network, once all benefits and costs are accounted for.  
THE  ACT 
6.1.  
4 Schedule rearrangement costs 
A significant component of the Wallis and Lupton (2013) congestion cost estimates for Auckland is what 
they refer to as ‘schedule delay’ costs, which we refer to as ‘schedule rearrangement’ costs to avoid 
confusion. These are costs incurred by road users who change their behaviour to travel at a less-preferred 
time to avoid peak congestion. In other words, some drivers would have preferred to travel at peak 
periods, but because of congestion they travel instead at another time. As a result they experience some 
disbenefit from rearranging their travel plans.31  
Wallis and Lupton (2013) estimate an upper bound for these costs for Auckland as being between 65% and 
UNDER 
70% of the standard travel time congestion cost. Their methodology assumes that travellers adjust their 
schedules in such a way that those travelling in the hours either side of the peak period are indifferent as 
to whether they travel during that time or travel in the peak. Since the travel time around the peak is less 
than within the peak, the difference in travel time is assumed to reflect the disbenefit that people receive 
from travelling outside their preferred time. 
Wallis and Lupton correctly note this is an estimate of the maximum schedule rearrangement cost, as 
some people would have travelled immediately before or after the peak period for reasons other than 
trying to avoid peak delays. For this reason we present schedule rearrangement costs separately and it 
INFORMATION 
1982
should be noted that actual costs will be somewhere between zero and this maximum. 
Schedule rearrangement costs are not estimated by Smart and Hefter (2012). We present estimates of 
congestion costs with and without an increment for schedule rearrangement costs, using the average 
uplift (67.5%) estimated by Wallis and Lupton (2013) for Auckland.32 The presence of schedule 
rearrangement costs has the effect of significantly increasing the congestion cost estimate. This depends 
on the plausible but untested assumption that a significant proportion of road users change the timing of 
RELEASED 
their travel to avoid periods of congestion. We also note that Wallis and Lupton (2013) describe their 
schedule rearrangement cost estimates as an upper bound, and do not offer an alternative lower bound. 
We follow the same approach and use a range starting at zero and ranging up to the upper bound. 
6.1.  
5 Quantification 
To estimate the total road congestion benefits from rail patronage using the methodology described 
OFFICIAL 
above, the following four parameters need to be estimated: 
                                                   
31 Drivers may also ‘time-shift’ their journeys within peak times to reduce congestion delays.  
32 In the absence of other data on the appropriate uplift, we also apply this same parameter to Wellington. We caution 
however, that this is based on Auckland data only and may not be a reliable estimate of the schedule delay costs for 
Wellington. 
50 

link to page 50 link to page 51
Externality modelling and estimation 
𝜔: the average value of travel time per road passenger hour 
𝐴: change in average road travel time per km due to an additional road passenger-km 
𝑄1: total road passenger-km given current rail patronage 
𝑄2: total road passenger-km if the rail network did not exist. 
We assume that average value of travel time does not vary by location. The EEM gives various estimates for 
valuing travel time.33 We assume a value for 𝜔 of $20.22 per hour, reflecting the average value of travel 
time used by the Transport Agency for urban arterial and other urban roads.34  
The other parameters 𝐴, 𝑄1 and 𝑄2 are location-specific and depend on the level of rail patronage and the 
ACT 
road and rail transport networks in each location. We therefore use different values for these parameters 
THE 
for Wellington and Auckland.  
6.1.5.1 
Congestion relationship parameter 
The parameter A will also vary at different times of the day, and in particular is likely to be greater during 
peak periods than inter-peak periods, reflecting the more severe impact of additional vehicles on average 
travel time during times when roads are close to capacity or are already experiencing congestion.  
This is illustrated by figure 6.4, which shows the speed and flow relationship that is typically observed for 
any given section of road. Starting from a situation of free flow (at the top left of the graph), which has a 
low rate of flow but high vehicle speed, additional vehicles cause average speed to drop, but to a relatively 
UNDER 
small extent so that flow is still able to increase. At some point (the nominal ‘capacity’ of the road), the 
impact of additional vehicles is such that speed and flow both diminish.  
Figure 6.4 
Typical relationship between vehicle speed and flow for a given road section 
Speed 
(km/hr)
Free flow
INFORMATION 
1982“Capacity”
RELEASED 
Flow (vehicles/hour)
OFFICIAL 
 
                                                   
33 See table A4.3 in the EEM. 
34 This approach implies that the value of travel time is constant. However, we note that the relationship between travel 
time and the value of time may be non-linear. For example, it may be that the value of 1,000 motorists saving 10 
minutes each is larger than if 10,000 motorists saved one minute each, even though the total time saved is the same.  
51 

link to page 51 Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
The upper portion of the speed-flow curve includes congestion effects, in the sense that additional 
vehicles cause delay for existing vehicles on the road. The lower portion of the curve is referred to as 
‘hyper’ congestion, as additional vehicles cause very high amounts of delay. During peak periods, many 
roads will be close to capacity or on the hyper congestion portion of the speed-flow curve. This means that 
additional vehicles on the road will have relatively severe delay effects on existing vehicles on the road, 
and the value of the parameter A in our model will be relatively high. Conversely, in inter-peak periods, 
most roads will be on the upper portion of the speed-flow curve and the value of A will be lower. 
For both Auckland and Wellington we have used results from regional transport network models to 
estimate the values of A in peak periods and at other times. These models include a realistic 
representation of the road and public transport networks, and incorporate calibrated speed-flow 
THE  ACT 
relationships of the type illustrated in figure 6.4, for many different road segments. The models can be 
used to predict average speeds at different times of the day, for given road travel volumes and public 
transport patronage.  
6.1.5.2 
Road passenger-km parameters 
Data on total road passenger-km given current rail patronage () is readily available in existing transport 
1
statistics. The total road passenger-km that would result if the rail network did not exist () must be 
2
estimated using assumptions about traveller behaviour in the absence of rail and the average distance of 
rail journeys.  
Our objective is to estimate the congestion reduction benefits of the rail network given the current level of 
UNDER 
patronage and given the existing road and other public transport networks. For the purpose of estimating 
the optimal rail subsidy, we have assumed that the road and bus networks do not change from their 
current form.35 The degree of substitution to other modes then depends on travellers’ preferences and the 
ability (capacity) of other transport networks to accommodate the additional demand.  
We discuss our particular assumptions about substitution from rail to other transport modes in the 
absence of rail for Wellington and Auckland below.  
6.1.5.3 
Congestion model results for Wellington 
INFORMATION 
1982
Data was provided to us by the Greater Wellington Regional Council based on analysis from its Strategic 
Transport Model. This is an integrated model of transport in the Wellington region that incorporates road 
and public transport modes.  
The data provided was from a simulation exercise conducted in 2009 that estimated the effect of assigning 
all rail transport demand to roads. The impact on vehicle kilometres travelled (VKT), vehicle travel time or 
RELEASED 
vehicle hours (VHR) and speed was calculated for different scenarios in the AM peak period, inter-peak 
period, and estimated overall annual effect.  
The road network modelling results provided to us for the baseline scenario and the no-rail scenario in 
Wellington are shown in table 6.1. The no-rail scenario assumes that all rail users switch to private cars in 
the absence of rail. In reality it is likely that some of these people would use other forms of public 
transport instead, and the impact on congestion may be less than assumed by allocating all rail demand to 
OFFICIAL 
private cars. These results therefore represent an upper bound on the likely congestion effect. We also 
estimate results for alternative scenarios below.  
                                                   
35 Although we are aware that aspects of Auckland’s public transport network are to be reconfigured, incorporating 
these prospective changes (which were not finalised at the time of writing) would require a substantial expansion of this 
analysis to consider the optimal allocation of resources between road, bus, rail and all other transport modes. This is 
beyond the scope of our report, thus we take the road and other public transport networks as given. 
52 

link to page 52
Externality modelling and estimation 
Table 6.1 
Congestion modelling results for Wellington (average per day)  
Time period 
Scenario 
Total car VKT 
Ave speed 
(km/h) 
AM peak 
Baseline 
1,430,244 
49 
No rail 
1,669,583 
31 
Inter-peak 
Baseline 
992,921 
54 
No rail 
1,013,537 
54 
 
The Wellington transport model includes two time periods, with the AM peak assumed to be also 
ACT 
representative of the PM peak, and inter-peak representing all other time periods. Absent rail, peak VKT is 
THE 
estimated to increase by about 239,000km per day (17% relative to baseline) and inter-peak VKT is 
estimated to increase by about 21,000km per day (2% relative to baseline).  
The increase in peak VKT was estimated by the Wellington transport model to cause a significant 
reduction in average travel speed of 17.5km/hour (36% relative to baseline), although this is under the 
assumption that all rail users switch to cars in the absence of rail. In the inter-peak period, there is no 
significant effect on average travel speed due to roads being relatively uncongested.   
These results were supported by the congestion observed on State Highway 2 during the seven-day 
closure of the Hutt Line between Petone and Wellington in June 2013 because of storm damage. Large 
UNDER 
delays to traffic at peak periods resulted in travel times of up to one hour 20 minutes between Melling and 
Wellington. However, travel times during inter-peak periods appeared to be substantially less affected.36  
Preliminary analysis undertaken by the Transport Agency also supports our estimates. This analysis 
predicted that if rail patronage were transferred to the state highway network, journey times during the 
AM peak would increase by up to one hour 42 minutes (GWRC 2013, section 5.2). This is based on an 
estimated additional 4972 vehicles (equivalent to 6811 rail passengers) travelling through Ngauranga 
during the morning peak of 7:00am until 9:00am in the absence of rail services. The Transport Agency 
estimated that it would take until around 11:00am for the queue to completely dissipate. This is shown in 
INFORMATION 
figure 6.5.  
1982
 
 
RELEASED 
OFFICIAL 
                                                   
36 See: www.stuff.co.nz/dominion-post/news/hutt-valley/8833240/Hutt-traffic-grinds-to-a-standstill 
53 


Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
Figure 6.5 
Ngauranga Gorge, traffic congestion modelling  
THE  ACT 
Source: NZ Transport Agency 
 
UNDER 
We understand that the average car occupancy in Wellington is 1.4 passengers per vehicle and we used 
this factor to convert car VKT into passenger-km, to facilitate congestion modelling on the basis of 
passenger-km. Some additional scenario results from the transport model were also provided, enabling us 
to estimate the relationship between road passenger-km and average hours per kilometre (the parameter 
A in the model described above).   
Figure 6.6 shows the estimated relationship between total road passenger-km and average hours per km 
in the AM peak period, and figure 6.7 shows the same for the inter-peak period. As expected in both cases 
there is a positive relationship, and the slope is steeper in the peak period, reflecting greater traffic levels 
INFORMATION 
1982
and the relative steepness of the speed-flow relationship at peaks. However, we caution that these results 
are based on a limited number of scenarios and there is correspondingly high uncertainty associated with 
the estimated value of the parameter A in each case. Our results based on these scenarios should be 
considered as indicative but not definitive of the congestion benefits of rail for Wellington. 
 
 
RELEASED 
OFFICIAL 
54 


Externality modelling and estimation 
Figure 6.6 
Estimated relationship between AM peak daily road passenger-km and average hours per km in 
Wellington 
0.035
y = 9E-09x + 0.009
0.030
0.025
0.020
 per k
THE  ACT 
0.015
Hours
0.010
0.005
0.000
0
500,000
1,000,000
1,500,000
2,000,000
2,500,000
Passenger km
Source: Calculated from data provided by Greater Wellington Regional Council 
UNDER 
 
Figure 6.7 
Estimated relationship between inter-peak daily road passenger-km and average hours per km in 
Wellington 
0.0190
y = 2E-09x + 0.0154
0.0185
0.0180
INFORMATION 
1982
0.0175
 per k
0.0170
Hours
0.0165
RELEASED 
0.0160
0.0155
0
200,000
400,000
600,000
800,000 1,000,000 1,200,000 1,400,000 1,600,000
Passenger km
OFFICIAL 
 
As mentioned above, the Wellington ‘no rail’ scenario assumes that all passengers travel by car in the 
absence of rail. The most recent (2012) data from the Ministry of Transport’s New Zealand Household Travel 
Survey indicates that all modes of public transport accounted for approximately 17% of travel to work 
55 

link to page 53 Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
kilometres and around 6% of all travel in the Wellington region.37 This suggests a high propensity to use cars 
over public transport, but these results reflect the travel patterns of all travellers. Regular rail users may have 
different preferences for using cars versus other public transport modes, if rail were not available.   
We were also provided with some data indicating the behaviour of rail passengers in response to 
announced rail network closures in Wellington, where replacement buses were provided. The number of 
such occurrences was small, thus the results must be interpreted cautiously. This data indicated that 
approximately 80% of rail passengers used replacement buses, while the remainder used some other 
unknown transport mode or did not travel. This suggests that the propensity of rail users to substitute to 
other public transport modes in the absence of rail may be relatively high, although these results reflect 
temporary shutdowns only, where replacement bus services were provided that closely mimicked the 
THE  ACT 
existing rail service and passengers were not required to use buses on a permanent basis. 
From this information, it is difficult to be precise about how Wellington rail users would travel in the 
absence of rail. The propensity of the average Wellington resident to use private cars is high, but rail users 
may behave differently. As a result we consider two alternatives to the scenario of all rail users switching 
to cars. In our first alternative scenario we double the household travel survey percentages using private 
cars and assume that in the absence of rail, around one third of rail users travel by other public transport 
modes (ie bus) and two thirds use cars in peak periods, and that similarly 12% use public transport and 
88% use car in inter-peak periods. To generate results for this alternative scenario we scale back the 
increases in VKT between the baseline and no-rail scenarios in table 6.1 by 34% in peak and 12% in inter-
peak periods. Our second alternative scenario assumes that in the absence of rail, two thirds of current 
UNDER 
rail users would use buses and one third cars during peak periods.  
Table 6.2 shows the estimated congestion benefits of rail across these three scenarios. Given the current 
level of patronage, the Wellington metropolitan rail network is estimated to generate congestion benefits 
of somewhere between $21 million and $67 million per annum. To this can be added estimated schedule 
rearrangement benefits (as noted above, based on analysis from Auckland), potentially up to a maximum 
of $45 million per annum, depending on the scenario. The vast majority of the benefits (over 90%) are in 
the peak time period, with inter-peak benefits being quite small.  
INFORMATION 
1982
Table 6.2 
Congestion modelling results for Wellington 
Scenario 
Congestion 
Maximum 
Maximum 
benefit 
rearrangement 
total  
($m/yr) 
benefit 
($m/yr) 
($m/yr) 
All rail patronage switches to cars 
67 
<45 
$112 
RELEASED 
Alternative: Most rail patronage switches to cars 
44 
<30 
$73 
Alternative: Most rail patronage switches to 
21 
<14 
$35 
buses 
 
6.1.5.4 
Congestion model results for Auckland 
OFFICIAL 
Transport data was provided to us by Auckland Council based on the Auckland Transport Model. As for 
Wellington, this is an integrated model of road and public transport, and can be used to estimate VKT and 
average speed during three time periods: AM peak, PM peak, and inter-peak. The model is calibrated using 
                                                   
37 See: 
www.transport.govt.nz/research/Documents/Main%20urban%20area%20travel_2%20year%20moving%20av
erage_2003_2011.xls.  
56 


Externality modelling and estimation 
2006 data, so the data provided to us was forecasts for 2011 transport volumes. We were also provided 
with forecasts out to 2041 under medium and high population growth scenarios. We used the medium 
growth forecasts in some of our analysis.  
The road network modelling results provided to us for the 2011 baseline and estimated VKT if the 
Auckland rail network did not exist are shown in table 6.3. These results suggest that the effect of the rail 
network on average road speeds across Auckland, and thus on congestion, is relatively small.  
However it should be noted that the results provided to us are based on current patronage levels and 
assume that in the absence of rail, the majority of rail passengers travel by bus instead, with no 
corresponding increase in bus VKT and no impact of additional buses on congestion.   
ACT 
Table 6.3 
Congestion modelling results for Auckland (average per day) 
THE 
Time period 
Scenario 
Total car VKT 
Average speed 
(km/h) 
AM peak 
2011 baseline 
5,105,847 
45.1 
2011 no rail 
5,137,046 
44.9 
Inter-peak 
2011 baseline 
4,302,856 
49.0 
2011 no rail 
4,316,911 
48.9 
PM peak 
2011 baseline 
5,297,446 
46.0 
2011 no rail 
5,317,593 
45.9 
UNDER 
 
To overcome these limitations we have developed alternative scenarios for Auckland. The first is based on 
the 2011 results but assumes that all rail passenger-km become car passenger-km in the absence of rail. 
This is the same assumption as one of the Wellington scenarios and represents an upper bound on the 
congestion benefits of rail.  
The development of these scenarios is shown in table 6.4. In each case we start with the 2011 baseline 
and add the rail passenger-km to calculate car passenger-km without rail. This is the same approach used 
for Wellington. The values for car passenger-km with and without rail can be input into the congestion 
INFORMATION 
1982
model as the values of  and .  
1
2
The second baseline scenario we have used is based on the forecasts provided to us is for 2031, and again 
in that year we assume that all rail passenger-km become car passenger-km in the absence of rail.  
Table 6.4 
Alternative road congestion scenarios for Auckland (average per day) 
RELEASED 
Time period 
Car passenger-
Rail passenger-
Car passenger-
km with rail 
km 
km without rail 
2011 
AM peak 
6,127,016 
127,084 
6,254,099 
Inter-peak 
5,163,427 
39,704 
5,203,130 
PM peak 
6,356,935 
132,880 
6,489,815 
OFFICIAL 
2031 
AM peak 
7,864,504 
383,062 
8,247,566 
Inter-peak 
7,355,075 
102,775 
7,457,850 
PM peak 
8,333,931 
302,187 
8,636,118 
Source: Calculated from data provided by Auckland Council. 
57 

Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
To carry out the congestion analysis, we need an estimate of the relationship between total passenger-km 
and average travel time (the parameter A in the theoretical congestion model). Figure 6.8 shows these 
relationships for the scenarios provided to us. We have converted VKT to passenger-km assuming 1.2 
passengers per car. The three relationships are approximately linear in nature, yielding values for A of 
1.55E-09, 1.15E-09 and 1.92E-09 in the AM peak, inter-peak and PM peak time periods respectively. 
Figure 6.8 
Estimated relationships between daily road passenger-km and average travel time in Auckland 
0.029
0.028
0.027
THE  ACT 
0.026
0.025
m
 per k 0.024
Hours 0.023
0.022
0.021
AM Peak
UNDER Interpeak
0.020
PM Peak
0.019
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
9.5
Passenger km
Millions
Source: Calculated from scenarios provided by Auckland Council. 
 
Table 6.5 shows the congestion modelling results for Auckland, under the three scenarios described 
INFORMATION 
1982
above. We use the same annualisation factors as for Wellington, to convert daily results to annual (245 for 
the AM and PM peaks and 2038 for inter-peak). The congestion benefits of rail for 2011 vary between $7 
million and $24 million, plus schedule rearrangement benefits of between $5 million and $16 million. The 
congestion benefits increase to a maximum of $84 million in 2031, plus schedule rearrangement benefits 
of $57 million. 
RELEASED 
Table 6.5 
Congestion modelling results for Auckland 
Scenario 
Congestion 
Maximum 
Total ($m per 
benefit ($m 
schedule 
annum) 
per annum) 
rearrangement 
benefit ($m per 
annum) 
OFFICIAL 
2011 
 
 
 
All rail patronage switches to cars 
24 
16 
$40 
Most rail patronage switches to cars 
16 
11 
$26 
Most rail patronage switches to buses 


$12 
2031 
 
 
 
All rail patronage switches to cars 
84 
57 
$141 
58 


Externality modelling and estimation 
6.1.5.5 
Comparing results for Auckland and Wellington 
There are significant differences in the magnitude of the congestion benefits for rail in Auckland and 
Wellington. These differences reflect differences in the level of rail patronage relative to road usage, and 
different implications of increases in road traffic volumes for congestion and travel times in each city. 
Table 6.6 illustrates the difference in the relative importance of rail – in Auckland around 2% of peak 
passenger-km uses rail, compared with 17% in Wellington. In relative terms, the pressure that rail 
passenger demand would put on the road network in Wellington if rail were unavailable is significantly 
greater than in Auckland. We note, however, that these are region-wide averages and some congestion in 
some places in Auckland may be more significant, particularly for roads close to the rail network.  
ACT 
Table 6.6 
Comparison of rail and road passenger demands in Auckland and Wellington 
THE 
 
Auckland 
Wellington 
AM peak 
Road passenger-km 
6,127,016 
1,976,659 
Rail passenger-km 
127,084 
330,777 
Rail % 
2% 
17% 
Inter-peak 
Road passenger-km 
5,163,427 
1,372,260 
UNDER 
Rail passenger-km 
39,704 
28,492 
Rail % 
1% 
2% 
PM peak 
Road passenger-km 
6,356,935 
na 
Rail passenger-km 
132,880 
na 
Rail % 
2% 
na 
Source: Calculated from data provided by Auckland Council and Greater Wellington Regional Council. 
INFORMATION 
1982
 
The second reason for the difference is the relative steepness of the relationship between road passenger-
km and average travel time (the value of the parameter A in the congestion model). Based on the 
information provided to us, this relationship in peak times appears to be significantly steeper in 
Wellington than Auckland, although total transport volumes are lower in Wellington (figure 6.9).  
This suggests that Wellington’s road network is closer to its overall capacity than in Auckland, and 
RELEASED 
congestion effects if rail did not exist would be more severe. These results depend on the transport 
modelling assumptions embedded in the two models and the results provided to us. To some extent these 
results are supported by the aftermath of the June 2013 storm events in Wellington.   
It is also interesting to note the relative similarity of peak and inter-peak congestion relationships for 
Auckland, while in Wellington there is a significant difference between peak and inter-peak. This likely 
OFFICIAL 
reflects relatively high traffic volumes on Auckland’s road network in inter-peak periods, something noted 
by Wallis and Lupton (2013).  
 
 
59 


Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
Figure 6.9 
Comparison of the relationships between road passenger-km and average travel time between 
Auckland and Wellington 
0.035
0.030
0.025
0.020
ACT 
 per k
THE 
0.015
Hours
AKL AM Peak
0.010
AKL Interpeak
AKL PM Peak
0.005
WLG AM Peak
WLG Interpeak
0.000
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Average Daily Passenger km
UNDER Millions
 
These differences between Auckland and Wellington may be at least partially explained by differences in 
the geographical layout of these cities and the resulting road and rail networks. Specifically, there is a 
substantial bottleneck in Wellington’s road network just north of the CBD where State Highway 1 and State 
Highway 2 connect (figure 6.10). 
Figure 6.10  Wellington with selected elements of road network displayed 
INFORMATION 
1982
RELEASED 
OFFICIAL 
Source: Google Maps 
60 



Externality modelling and estimation 
Because the main railway lines run roughly parallel with these roads they provide an effective substitute 
for individuals travelling south into the city centre in the AM peak and north out of the centre in the PM 
peak.  
In contrast, the bottlenecks in Auckland’s road network, at least on those routes for which rail provides a 
viable alternative (figure 6.11) are much less pronounced. For instance, commuting into the isthmus from 
the west, the main roadways include State Highway 16, Great North Road, New North Road and Blockhouse 
Bay Road amongst others. For those travelling from the south there is State Highway 1, State Highway 20, 
Great South Road and the Ellerslie-Panmure Highway amongst other routes.  
Furthermore, a substantial proportion of rail commuters in Auckland make relatively short journeys from 
within the isthmus. If rail were not available there is wide range of road routes that these commuters 
THE  ACT 
would use to enter the city centre. Additionally, within Auckland’s isthmus other modes of transport, such 
as buses, cycling or walking may also provide an effective substitute to rail for many of these individuals. 
This would tend to limit the congestion that would otherwise occur in the absence of rail services. This 
differs from Wellington where the absence of rail would result in a large number of commuters having to 
travel through a single pinch-point in the road network. 
Figure 6.11  Auckland with selected elements of the road network displayed 
UNDER 
INFORMATION 
1982
RELEASED 
 
Source: Google Maps 
 
6.2  Emissions externalities 
OFFICIAL 
Air emissions arise when fuel is burned by vehicles, or is burned to generate electricity for electric 
vehicles. These emissions include ‘greenhouse gases’ (GHGs) such as carbon dioxide (CO ) that lead to 
2
61 

link to page 56 Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
climate change, and airborne particulates that cause detriments to human health.38 Air pollution disperses 
to such an extent that these effects can be considered to be felt by the entire population, not just 
transport users. 
To the extent that rail transport is more fuel efficient than road transport, usage of rail will reduce 
emissions and the consequent reduction in externalities is a benefit of rail. As with congestion, if harmful 
emissions are not appropriately priced, these externalities can justify a subsidy for rail. 
A further potential environmental externality of rail may arise if fewer private journeys in cars result in less 
chemical ‘run-off’ from roads. Such run-off may have a negative impact on surrounding soil or waterways. 
Although a potential benefit from rail, we consider that the incremental run-off avoided is likely to be 
insufficient to have any significant additional impact on the roadside environments in Auckland and 
THE  ACT 
Wellington. 
6.2.  
1 Principles 
The economic principles of emissions externalities are essentially the same as congestion externalities, as 
illustrated in figure 6.2. The existence of emissions externalities means that the marginal social cost of 
road transport exceeds the marginal private cost, and road usage decisions based on private benefits and 
costs lead to excessive travel by road. Welfare can be increased by reducing road usage, either by putting 
a price on emissions, or by using subsidies to encourage road users to use other forms of transport. 
6.2.1.1 
Greenhouse gas emissions 
UNDER 
CO  is very long lived and mixes thoroughly throughout the earth’s atmosphere. This means emissions of 
2
CO  from New Zealand have a global impact. Some estimates have been made of the global climate change 
2
costs of an additional tonne of CO  emitted, but the proportion of this cost borne by New Zealand is 
2
extremely small. The marginal external damage costs experienced by New Zealand as a result of 
New Zealand CO  emissions are, for all intents and purposes, zero. This is the reason why climate change 
2
is being tackled globally, as individual countries have no incentive to act unilaterally. 
The cost to New Zealand of emissions of CO  and other greenhouse gases from New Zealand are better 
2
INFORMATION 
measured as the costs of New Zealand coming into compliance with its obligations to limit emissions. 
1982
Although New Zealand has chosen not to be bound by emission limitation commitments in the second 
commitment period of the Kyoto Protocol, it has effectively taken on commitments by continuing to 
include certain emission sources and sinks in the Emissions Trading Scheme (ETS). It may face additional 
costs as a result of the international community’s response to its lack of quantified commitments, but 
these costs do not translate into marginal costs per unit of emissions. 
RELEASED 
Under the ETS, suppliers of liquid fuels in New Zealand have obligations to surrender emission units in 
proportion to fuel sold for domestic consumption. The current obligation is one New Zealand unit (NZU) 
per two tonnes of CO  emissions equivalent. The cost of these units is passed on in the fuel price. This 1-
2
for-2 obligation is effectively an emissions obligation to New Zealand and results in an additional cost per 
additional unit of fuel consumed. The national obligation is equivalent to the aggregate of the obligations 
of the individual firms. GHG emission costs are thus already internalised in fuel prices via the ETS. The 
OFFICIAL 
level and nature of the obligation changes if the government takes on some new obligation, but it would 
be expected that the costs of this would also be internalised via the ETS.  
                                                   
38 In addition to airborne emissions, those living near to transport infrastructure may experience negative externalities 
due to noise and visual amenity, and contaminated water run-off may affect the natural environment. These effects are 
difficult to quantify reliably, so we focus on the effects of airborne emissions here. 
62 

link to page 64 link to page 62
Externality modelling and estimation 
The existence of the ETS means that it would be inefficient to further adjust the relative price of rail via a 
subsidy on the grounds that usage of rail reduces New Zealand’s emissions obligation. Doing so would 
effectively double-count the emissions obligation benefits, and would lead to an inefficiently low level of 
road usage and inefficiently high level of rail usage, everything else equal. 
In summary, we do not estimate benefits of rail usage associated with reductions in CO  emissions, as any 
2
associated benefits are already internalised by transport users via the operation of the ETS.  
6.2.1.2 
Particulate emissions and health effects 
Airborne emissions from transport activity have direct negative effects on human health. These effects are 
relatively localised (unlike the globally dispersed effects of CO  emissions) and affect transport users as 
2
ACT 
well as any other individuals in the vicinity. If such costs created by transport activity are significant, a 
THE 
subsidy for rail could be appropriate, if rail emissions are lower than for other transport modes.39 
Accordingly, we estimate the total value of external health benefits for a given level of rail patronage. 
Denne (2006) examined the health costs of various types of emissions in New Zealand, and concluded that 
only the effects of particular matter smaller than 10 microns in diameter (PM10) and sulphur dioxide (SO ) 
2
were significantly large enough to measure. The effect of these emissions is to cause some people to die 
earlier than they otherwise would. The cost of this is therefore the value of the lost years of life discounted 
back to present value terms. We present marginal external cost estimates for PM10 and SO  in 
2
New Zealand in section 6.2.3 below. 
UNDER 
6.2.  
2 Theoretical model 
Again we follow the approach set out in Smart and Hefter (2012). Vehicle emissions are proportional to 
the number of litres of fuel burnt. As discussed above, the effects of PM10 and SO  emissions are felt by 
2
the entire population. Thus it is appropriate to assume that all of the emissions effects of changes in the 
amount of transport fuel burnt are externalities. In other words, an additional passenger-km travelled by 
car will generate some emissions, and all associated health costs are counted as externalities. 
With this in mind, the quantity of fuel burnt depends largely on VKT, rather than passenger-km.  
INFORMATION 
1982
To illustrate, we use 𝛾𝑚 to represent the marginal external health costs of emissions for an additional 
passenger-km travelled by mode m. For simplicity we assume that the marginal external costs associated 
with emissions are constant with respect to the volume of travel on each mode. Thus the total external 
emissions benefit associated with rail travel is given by: 
Ψ = 𝑅[𝜎bus(𝜓bus − 𝜓rail) + 𝜎car(𝜓car − 𝜓rail)] 
(Equation 6.6) 
RELEASED 
Where: 
𝑅 is total passenger-km travelled by rail 
𝜎bus is the change in passenger-km travelled by bus for a given change in passenger-km travelled by rail 
𝜎car is the change in passenger-km travelled by car for a given change in passenger-km travelled by rail. 
OFFICIAL 
The parameters 𝜎bus and 𝜎car capture the rate of substitution between use of rail and use of other transport 
modes. Given these rates of substitution, the emissions externalities depend on the difference between 
the marginal external cost per passenger-km travelled by rail versus by bus and by car. 
                                                   
39 The metropolitan rail fleet in Wellington is electric and the Auckland network will be electrified within a few years. 
Around half of New Zealand electricity generation is hydroelectric, with no emissions. The remaining generation 
capacity is relatively efficient compared to vehicles and located away from population centres in many cases. 
63 

link to page 63 Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
6.2.  
3 Quantification 
Denne (2006) reports estimates of the marginal external health costs of PM10 and SO  for New Zealand. 
2
Our estimates are based on his figures, inflated to 2013 dollars. These calculations are shown in tables 
6.6 and 6.7 
Table 6.6 
Estimated marginal external cost of PM10 
 
g PM/ litre 
litres/100km 
g PM/km 
health cost 
$ per VKT 
$/tonne PM 
Car (petrol) 
1.00 

0.050 
5850 
0.00053 
Bus (diesel) 
3.40 
30 
0.060 
5850 
0.00597 
THE  ACT 
Source: Calculated from Denne (2006). 
 
Table 6.7 
Estimated marginal external cost of SO2 
 
g SO /litre 
litres/100km 
g SO2/km 
health cost 
$ per VKT 
2
$/tonne SO  
2
Car (petrol) 
0.112 

0.010 
3,456 
0.000035 
Bus (diesel) 
0.084 
30 
0.025 
3,456 
0.000087 
Source: Calculated from Denne (2006). 
 
UNDER 
Overall we estimate a marginal external health cost per VKT of $0.000561 for cars and $0.00605 for 
buses. On this basis, the marginal external health costs associated with reduced vehicle emissions due to 
rail usage are insignificant, even if we assume that all rail passengers use cars in the absence of rail and 
that the marginal external health cost of rail is zero.40   
6.3  Agglomeration and competition benefits 
Agglomeration externalities are productivity benefits arising in cities and other employment-dense 
INFORMATION 
1982
regions. There is a branch of the economics literature that examines these effects and develops methods 
for quantifying them. Public transport can generate agglomeration benefits by reducing the cost of travel 
into a CBD, with the change in relative prices stimulating commuting activity by some people.  
This topic has been covered very well in New Zealand through recent work by Hazledine et al (2013). In 
that work, the agglomeration benefits of two projects were estimated. The central connector bus corridor 
RELEASED 
in Auckland was estimated to produce almost $2 million of benefits per annum by 2021, which is 23% of 
the ‘conventional’ benefits. The double tracking and electrification of the rail corridor to Waikanae was 
estimated to produce a total NPV benefit of $3.45 million which is only 3% of ‘conventional’ benefits. 
Agglomeration benefits of this type only arise when more people travel. They are consequently most 
relevant to the decisions over capital investment projects that will induce extra travel. While it is 
theoretically valid to use estimates of agglomeration benefits as part of the gap between the private and 
OFFICIAL 
social calculus for rail usage, two factors need to be borne in mind with this approach to avoid double 
counting: 
                                                   
40 Although Auckland services currently rely on diesel powered locomotives and multiple units, this analysis is based on 
an electrified service, as electrification is scheduled to be completed within the next two years. 
64 


Externality modelling and estimation 
•  If agglomeration benefits are used to justify a capital subsidy for a construction project, it would not 
then be valid to consider them again when setting optimal fares. 
•  If the congestion benefits of usage are evaluated based on an expectation that all current rail 
passengers would travel by road in the absence of rail, then it is not valid to also add an 
agglomeration benefit. 
The second point may need some elaboration. Consider how a rail commuter would respond if rail 
services were no longer available. If they would travel by road, then the rail service is contributing to a 
reduction in road congestion, and this effect should be counted as part of the congestion externality. If 
they would stay at home or work locally, then the rail service is contributing to an agglomeration benefit, 
but no congestion benefit. 
THE  ACT 
For this project, we have included all rail trips as part of the congestion benefit and so we have not 
estimated separate agglomeration benefits. While we consider this conservative approach is appropriate in 
relation to existing levels of rail patronage, agglomeration benefits may become relevant if any increase in 
future rail patronage involves a significant number of journeys that would not otherwise occur. 
6.3.  
1 Increased commercial activity and competition 
As well as agglomeration benefits, rail may also benefit businesses which are located near to rail stations. 
Retail businesses in particular may obtain spillover benefits from rail services as a result of increased foot 
traffic. Over time, such benefits are likely to be reflected in higher commercial property rents and, 
UNDER 
therefore, feed through into upward impacts on property values. 
However, a substantial proportion of this additional activity is likely to be a diversion of trade away from 
other existing businesses. This diversion effect would work to reduce the value of sites negatively affected 
by rail. However, there may remain a small positive impact arising from the fact that commuters have a 
greater range of retail choices available to them. Nevertheless, we consider that the overall net impact is 
likely to be negligible once diversion is factored into the analysis. 
Similarly, if rail reduces road congestion and provides improved transport options, this reduction in the 
INFORMATION 
generalised cost of transport can result in increased competition between some firms, particularly those 
1982
that rely on road or rail transport, either directly or because their consumers rely on transport services. 
This can generate additional output and lower prices in these downstream markets. In the absence of 
quantitative estimates of these impacts we have used a conservative approach and considered these 
benefits to be negligible.  
6.4
RELEASED 
  Crash and safety benefits 
The use of rail results in fewer vehicle journeys which may result in fewer traffic crashes. Fewer crashes 
may in turn result in less physical harm, lower emergency and healthcare costs, and lower crash damage 
costs. Some portion of these costs would constitute negative externalities arising from road transport. 
Therefore to the extent that they are avoided because of increased rail use, these avoided negative 
OFFICIAL 
externalities of road transport constitute external benefits of rail.  
Although less traffic is likely to mean fewer crashes, less congestion also means that traffic speeds are 
higher. Consequently, while there may be fewer crashes in the absence of rail, those that do occur may be 
more serious. Additionally, the presence of rail may lead to a small number of rail-related incidents, for 
instance around level crossings with pedestrians. The external cost of these would work to offset the 
benefits of rail to some degree.  
65 

link to page 64 Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
6.4.  
1 Principle   
Fewer crashes arising from less road traffic would reduce total road crash costs. However, it is only the 
proportion of crash costs that are externalities that are relevant to determining the external benefit of rail 
that may justify subsidisation. Those crash costs that are effectively incorporated into the generalised cost 
of transport faced by motorists (ie internalised), and therefore inform peoples’ decisions regarding which 
mode of travel they choose, would not constitute externalities.  
For instance, crash damage costs incurred by motorists, whether via insurance or by direct liability, as well 
as healthcare costs covered by the Accident Compensation Corporation (ACC) and incorporated into 
vehicle operating costs are implicitly factored into peoples’ decisions regarding their chosen mode of 
ACT 
transport. This suggests that such costs are not true externalities. The exceptions to this are those crash 
THE 
costs, physical harm or emotional distress incurred by those others than motorists who have chosen to 
drive. This could include third parties affected by crashes, such as pedestrians, family members of crash 
victims, property owners who suffer uninsured loss from road crashes, and taxpayers who are forced to 
fund emergency service costs that are not covered by the ACC.  
6.4.  
2 Quantification 
One approach to estimating the possible scale of the potential external crash benefits of rail would be to 
multiply the rate at which crashes occur by the VKT avoided by the existence of rail to establish an 
estimate of the number of crashes. This number could then be multiplied by the average external costs of 
UNDER 
traffic crashes.  
Based on the transport modelling outlined in section 6.1.5, the absence of rail in Wellington would lead to, 
at most, an additional 141.6 million VKT per year. The corresponding figure for Auckland is 144.6 million 
VKT per year. Given that these estimates are based on scenarios in which all rail users would instead use 
cars in the absence of rail, the actual increase in VKT is likely to be much lower. Based on the scenarios we 
have estimated, actual increases in VKT are more likely to be less than half of these figures, ie under 70 
million VKT per year.  
Over the entire road network as a whole, road injury crashes occur at a rate of around 25 per 100 million 
INFORMATION 
1982
VKT.41 However, whether crashes occur at the same rate over the roads that are affected by the existence 
of rail is uncertain.  
If crash rates on suburban roads and city motorways in Auckland and Wellington are lower on a per 
kilometre travelled basis than on rural roads and state highways elsewhere, applying the rate above will 
overestimate the actual number of crashes avoided. As a result, these figures suggest that the number of 
RELEASED 
injury crashes avoided because of rail may be in the order of around 10 to 15 per year in both Auckland 
and Wellington. Although there may be a much larger number of non-injury crashes, more minor crashes 
are less likely to generate significant externalities. However, if crashes are more likely to occur at higher 
speeds, then a reduction in speed caused by increased congestion may also reduce the rate at which 
crashes occur. 
Given that a substantial proportion of resulting crash costs, such as damage costs, are not likely to be true 
OFFICIAL 
externalities, and because higher speeds resulting from less congestion could increase crash rates, we 
have taken a conservative approach and assumed that the external crash and safety benefits of rail that 
would justify subsidisation are negligible.  
                                                   
41 www.transport.govt.nz/ourwork/TMIF/Pages/SS014.aspx 
66 

link to page 66
Externality modelling and estimation 
6.5  Option value benefits 
Individuals may place a positive value on the existence of rail services irrespective of whether they use 
these services. This value may stem from the fact that rail can provide an alternative form of transport 
should other modes not be available. This is referred to as an option value.  
Additionally, it is possible that some individuals may also obtain benefits from the existence of rail arising 
from strong personal preferences for the wider use of rail over private vehicles or merely for aesthetic 
reasons, ie train spotters. These benefits may arise as a result of environmental concerns and a perception 
that rail has environmental advantages. These can be described as non-use, or existence, benefits.  
ACT 
The value that individuals place on having access to rail, or its existence, even if they do not intend to use 
THE 
rail services, are reflected in their ‘willingness to pay’ for the continued existence of rail services. This 
willingness to pay is separate from any benefits that they may obtain from actual usage.  
6.5.  
1 Quantification 
In the absence of actual transactions in which individuals directly contribute towards the cost of rail, it is 
necessary to estimate the willingness to pay of individuals using other means. In some cases hedonic 
pricing analysis may be useful for estimating these benefits. Such analysis could be used to determine the 
additional value individuals place on properties that have access to rail compared with properties that do 
not. However, it would be difficult to determine the extent to which any such rail premium related to any 
UNDER 
option value residents obtained compared with any consumer surplus benefit any residents obtained from 
actual use. In any case, we did not obtain sufficient data to allow us to undertake such analysis.  
Another approach to estimating the option value of rail is through the use of contingent valuation 
methods which seek to identify how much individuals would be willing to pay to obtain, or maintain, rail 
services. This is primarily achieved using willingness-to-pay surveys. While this approach has the 
advantage of being relatively straightforward to implement, willingness-to-pay surveys also have a number 
of drawbacks. For instance, responses may be highly sensitive to the framing of questions. Respondents’ 
answers to hypothetical questions may also not reflect what they would actually be prepared to pay in 
INFORMATION 
1982
practice, and responses may be affected by cognitive biases. In this case, it may also be difficult for 
respondents to differentiate between non-use values and any consumer surplus benefits from rail usage. 
Because of these drawbacks, more complex methods such as choice experiments are increasingly being 
used because they provide more accurate estimates. Choice experiments involve the use of more complex, 
detailed surveys that obtain information about the trade-offs individuals and households are prepared to 
RELEASED 
make in order to obtain the benefits of a specific policy or investment. 
Unfortunately no choice experiment studies relating to willingness to pay for rail have been conducted in 
Auckland and Wellington. However, we are aware of willingness-to-pay studies regarding access to rail that 
have been carried out overseas,42  and one study recently undertaken in New Zealand. Wallis and Wignall 
(2012) estimated option values and non-use values for public transport in several areas in New Zealand. In 
particular, this study undertook a willingness-to-pay survey to generate estimates of the option and non-
OFFICIAL 
use values of commuter rail in three locations, Te Kuiti, Featherstone and Tuakau.  
Data from this study suggests that the option and non-use value per household of rail is $86 in Tuakau 
(60km south of Auckland) and $132 in Featherston (65km north of Wellington). These value estimates 
were multiplied by the rail catchments in Auckland and Wellington, estimated at approximately 110,000 
                                                   
42 For instance see Geurs et al (2006).   
67 

link to page 67 Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
and 150,000 households respectively. This approach would suggest that total option value benefits may 
be as high as $9.5 million in Auckland and $15 million in Wellington.  
However, we believe that these estimates overestimate the likely option values for the majority of 
households in these rail catchments. This is because alternative modes of public transport in Tuakau and 
Featherston into the respective CBDs are either extremely limited or relatively expensive. Specifically, there 
are likely to be few, if any, buses servicing Auckland and Wellington from these areas and taxi journeys 
may cost in excess of $100. In contrast, the majority of households in both rail catchments are in less 
remote, urban areas for which there are more abundant alternative transport alternatives, eg cycling, 
walking, buses, taxis. Consequently, we consider that actual option value benefits are likely to be 
substantially smaller than these figures although in the absence of further information it is not possible to 
THE  ACT 
estimate these values with any precision. 
6.6  Wider social benefits 
The benefits that disadvantaged individuals obtain from using rail are direct user benefits (ie consumer 
surpluses) and therefore do not constitute external benefits of rail that justify subsidisation.43 Aside from 
these direct use benefits however, external gains may arise if the wider community places a positive value 
on the ability of certain groups to have sufficient access to transport. That is, there may be a willingness 
to pay across the wider community to ensure that disadvantaged individuals have access to the provision 
of affordable transport services. 
UNDER 
We presume it is this willingness to pay that is reflected in the existing subsidised taxi services available for 
disabled individuals in both Auckland and Wellington (NZ Transport Agency 2014). Individuals that qualify 
for the taxi schemes are eligible for subsidies of 50% of taxi fares up to $80 per journey, ie the maximum 
subsidy is $40.  
Given the existence of subsidised taxis services, the provision of rail services for disabled users effectively 
lowers the costs to the community (ie ratepayers and taxpayers) of providing specialised subsidised 
services to these individuals. Consequently, we have included the value of disabled taxi subsidies that are 
potentially avoided by the use of rail as an external benefit of rail.  
INFORMATION 
1982
6.6.  
1 Quantification 
Figures from Auckland Transport suggest there are currently around 45,000 rail journeys undertaken in 
Auckland by disabled users each year. As similar figures for Wellington are not available, we have assumed 
that the proportion of disabled journeys to total journeys is similar to Auckland and applied this ratio to 
RELEASED 
total patronage figures. This suggests there are around 50,000 rail journeys per year in Wellington by 
disabled individuals.  
We then assume that that each of these rail journeys would have otherwise have been undertaken in a 
subsidised taxi, and that each journey would have attracted the maximum annual taxi subsidy of $40. This 
implies that the cost avoided by the use of rail may be up to $1.8 million in Auckland and $2 million in 
Wellington. Given that these figures assume that each of these journeys would have attracted the 
OFFICIAL 
maximum subsidy if taken by taxi, these estimates should be considered upper bounds as some 
proportion of these journeys are likely to attracted subsidies lower than $40. 
                                                   
43 Concessionary fares provided to targeted groups can be thought of as transfers which increase the consumer 
surpluses of these users at the expense of those who fund rail.  
68 

link to page 68 link to page 69 link to page 69
Externality modelling and estimation 
6.7  Resilience  
If an adverse event disrupts elements of the road networks in either Wellington or Auckland, metropolitan 
rail may provide an alternative means of transportation. Consequently, rail improves the overall resilience 
of the entire transport network. This may generate external benefits in the form of fewer delay costs 
and/or the fewer losses of commercial and social activity that would otherwise occur if road networks 
were compromised.  
Disruptions to the road network may range from relatively short term, eg a crash may block a road for 
several hours, to more severe and longer lasting disruptions, for instance a natural disaster or 
construction failure may close a motorway for a period of days or weeks. Similarly a severe shock to oil 
THE  ACT 
supplies could substantially curtail private motor vehicle use but leave electrified rail services 
unaffected.44  
Because resilience benefits arise largely from the existence of the rail network and are not affected by 
changes in usage over time, it may be inappropriate to internalise these benefits into fare subsidies. 
However, it may still be appropriate for some degree of public contribution towards the overall total cost 
of rail on the basis of network resilience impacts.  
6.7.  
1 Quantification 
Because of the high degree of uncertainty regarding the likelihood and scale and possible disruptions to the 
UNDER 
transport network, resilience benefits are inherently difficult to quantify. The magnitude of the contingency 
benefit of rail is related to the disruption costs that would be avoided by using rail to bypass the road 
network in the event usage of the road network is curtailed. Disruption costs include the costs of delay and 
the economic and social activity lost as a result of road network blockages. The expected resilience benefit 
would be equal to the sum of avoided disruption costs from all possible types of road network disruptions 
multiplied by the probability of each type of adverse event that would cause disruption.  
We are unaware of any attempts to estimate these values for Auckland or Wellington, or for any other 
similar jurisdiction overseas. We understand that most empirical studies regarding transport network 
INFORMATION 
1982
resilience tend to focus on transport modelling and network optimisation rather than quantifying 
resilience benefits. Studies that do attempt to quantify resilience benefits typically consider specific 
investments or projects.45  
Work recently undertaken by Aecom for the Transport Agency established a general framework for 
assessing resilience that could be applied to specific parts of the transport network.46 The framework 
RELEASED 
considered various features such as the importance of aspects of a piece of infrastructure or network and 
the ability to resolve potential disturbances, including existing network redundancy as well as the 
organisational capability of network operators to address disturbances and to implement and manage 
repairs. This may help inform the quantification of transport resilience benefits in the future. 
                                                   
OFFICIAL 
44 The Transport Agency also defines resilience to include the ability of the transport network to more effectively handle 
changes in transport patterns over time, for instance because of demographic changes. To the extent that such 
changes directly impact on the congestion benefits arising from rail usage these issues may be more appropriately 
dealt with by considering specific changes to traffic congestion costs over time. For a discussion of how demographic 
changes may affect congestion costs in Auckland, see section 7.6.1. 
45 For example, see: http://assets.dft.gov.uk/publications/winter-resilience-in-transport/an-assessment-of-the-case-for-
additional-investment.pdf.
 
46 See: www.nzta.govt.nz/resources/research/reports/546/  
69 

link to page 69 Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
In the absence of currently available data we have not attempted to generate an estimate of the external 
resilience benefit of rail. Instead, we have considered several aspects of the road and rail networks in 
Auckland and Wellington that may be suggestive of the potential magnitude of resilience benefits, 
particularly in light of the likelihood of certain types of adverse events.  
For rail to provide a resilience benefit, it must be useable in the event that there is a disruption to the road 
network. This may be less likely in some areas and in relation to some adverse events. For instance both 
State Highway 1 and the Upper Hutt and Melling rail lines in Wellington run adjacent to each other along 
the side of the harbour north of the CBD. Any natural disaster that would seriously impact upon State 
Highway 1 in this location, such as an earthquake or tsunami, is also likely to adversely affect the rail 
lines.47 Similarly, any large-scale seismic disturbance (eg new volcanic activity) that disrupted the Southern 
THE  ACT 
Motorway in Auckland may also affect the Southern Rail line which runs in close proximity to the 
motorway on the Auckland isthmus. In other areas rail lines may be sufficiently distant from elements of 
the road network that may be more susceptible to damage from natural disasters, eg the Western line and 
State Highway 16 in Auckland. 
Road-specific disruptions are more likely to be the result of incidents such as traffic crashes. In the case of 
severe crashes that render parts of the road network unusable, rail services may indeed provide useful 
alternatives and provide a resilience benefit. Although more prevalent than natural disasters, these 
disturbances are likely to be relatively short-term, and require less than one day to alleviate. Additionally, 
unless road users have sufficient warning of network blockages they may not be able to adjust their travel 
plans to utilise rail.  
UNDER 
Consequently, although there is a definite resilience benefit from the existence of rail, it would appear 
that adverse events that would tend to generate the greatest potential disruption costs are likely to be 
those that are perhaps less likely to occur, eg roading damage from natural disasters or oil shocks. 
Conversely, road network disruptions that are more likely to occur would possibly be relatively short-lived 
and impose lower disruption costs, eg serious traffic crashes.  
6.8  Disturbance externalities 
INFORMATION 
1982
The operation of rail services through population centres creates noise and negative aesthetic impacts. 
These negatively impact upon the wider community, in particular residents of properties that are located 
adjacent to railway lines. It also generates delays for motorists and pedestrians at level crossings. 
The negative effect of noise disturbances and aesthetic impacts are likely to feed through into property 
values that are lower for affected properties than they otherwise would be in the absence of rail.  
RELEASED 
These negative impacts are likely to be most highly correlated with train frequency rather than patronage. 
Whereas the number of passengers on any given carriage makes no difference to noise disturbances and 
traffic delays, the more services in operation the greater these impacts. Therefore, a short-run perspective 
would suggest that it may not be appropriate for these impacts to be incorporated into fares, for instance 
by reducing any specific per journey subsidies that are justified by other positive externalities.  
OFFICIAL 
However, if over the long run usage were to increase, we would expect that increased patronage would 
result in an increased frequency of services as existing services reach capacity. Therefore, in this case it 
                                                   
47 Where this rail corridor may provide some resilience benefit is in relation to its unintended function as a barrier 
between the sea and the road. Although rail services were affected by the June 2013 storm events, State Highway 2 was 
largely protected from sea damage. 
70 


Externality modelling and estimation 
may be efficient for such externalities to be internalised into fares, similar to how fixed-cost investments 
required to expand capacity are converted into long-run marginal costs.  
Regardless of whether or not these impacts are incorporated into prices by adjusting fares, such impacts 
should be included in any cost-benefit analysis of either rail in general or specific rail services. 
6.8.  
1 Quantification 
Estimating the value of disturbance externalities could be achieved by undertaking hedonic pricing 
analysis of property values, provided sufficiently detailed property value information is available. Such 
analysis could estimate the amount by which properties values are lower if they are located next to rail 
infrastructure taking all other relevant variables into account. As this would form part of a wider cost-
THE  ACT 
benefit analysis of rail and is not directly relevant to the setting of fares, it is outside the scope of this 
paper.  
The cost of traffic delays created by level crossings could be estimated using total travel time delays 
multiplied by an appropriate value of value. Because this impact is not directly correlated with rail usage, 
at least insofar as service frequency is unaffected, along with an absence of readily available traffic 
modelling data, we have not attempted to quantify this impact. We also expect that overall traffic delay 
impacts would tend to be relatively small when compared with the total congestion alleviation benefits of 
rail, although we are aware that planned increased service frequency in Auckland from 2016 may result in 
significant delays at some crossings located close to major arterials. 
UNDER 
INFORMATION 
1982
RELEASED 
OFFICIAL 
71 

Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
7 
Findings  
7.1  Scope of findings 
Assessing the overall optimal level of funding for rail, not only in relation to fare subsidies but also 
network infrastructure, involves considering several issues. At a broad level, there is a policy question 
regarding the net impact on society of metropolitan rail as a whole, and whether public investment is 
warranted at all. Determining this would require a full cost-benefit analysis of rail to evaluate the costs and 
benefits of different configurations of rail infrastructure against reasonable alternatives.  
THE  ACT 
However, such an extensive cost-benefit analysis was outside the scope of the research. Additionally, the 
local and central government agencies responsible for rail have committed to funding rail infrastructure 
and services for the foreseeable future. Therefore, this report assumes that some form of public funding 
will continue and takes as given the current and planned future configuration of rail infrastructure in 
Auckland and Wellington. We refer to this as the ‘going concern’ assumption because it reflects the fact 
that all current planning decisions are based on the view that metropolitan rail should continue to operate.  
We also treat as given the absence of efficient road pricing, which contributes to congestion. Similarly, we 
have taken as given the structure of other transport modes, such as buses, and ticketing systems at the 
time this research was undertaken. To the extent that there is currently unnecessary duplication of some 
bus and train routes, the current structure of the public transport network may be sub-optimal and may 
UNDER 
also contribute towards congestion. Should these networks be re-designed and integrated ticketing 
introduced, some proportion of existing congestion might be alleviated. 
Given these assumptions, this report estimates the level of fare revenue and total subsidies that are most 
appropriate, and how public funding for these subsidies should be raised. Because of data limitations 
regarding a number of key variables, the estimates contained in this report should not be considered as 
highly precise or definitive. Rather this report uses available information to provide an important first step 
in understanding the optimal subsidisation of commuter rail in New Zealand. 
INFORMATION 
1982
7.2  Background  
Metropolitan rail services in both Auckland and Wellington currently support a similar level of patronage, 
roughly around 11 million trips per year. However, over the past decade Wellington has experienced 
relatively stable passenger volumes whereas Auckland has experienced high levels of growth. In response 
RELEASED 
to improvements in infrastructure and services, patronage in Auckland increased from around two million 
trips in 2000. These levels have subsequently dipped slightly since the peaks experienced during the 
Rugby World Cup 2011. Closures during network upgrades have also reduced passenger volumes, with 
total patronage for the year to November 2013 being around 10.5 million trips. More recent figures 
indicate that passenger volumes are again increasing. 
The cost of operating urban rail services in Auckland in the 2011/12 financial year was $105 million. 
OFFICIAL 
Around one quarter of this ($28 million) was recovered from farebox revenue. The remaining $77 million 
shortfall was split between the Transport Agency and Auckland Council on a 60:40 basis. This proportion 
is set to change by 1% a year until the share of subsidy funding is 50:50.  
 
 
72 


Findings 
Figure 7.1 
Metropolitan rail patronage, actual and forecast  
20
18
Auckland
16
Wel ington
14
12
10
8
6
THE  ACT 
4
2
0
 
Continuing upgrades to the rail system in Auckland, including the rollout of electrified services, are expected 
to increase costs to around $145 million per year. This increase includes many of the capital costs of 
electrification, including new rolling stock. Patronage is also forecast to increase, to around 19 million trips 
per annum by 2020. Patronage will rise further if the proposed $2.2 billion City Rail Link (CRL) is 
UNDER 
constructed. If built, the CRL is projected to increase patronage to nearly 50 million trips per annum by 
2041.  
The cost of operating passenger rail services in Wellington in the 2011/12 financial year was estimated at 
around $77 million, with farebox revenue contributing approximately half of this amount ($39 million). As 
in Auckland, 60% of the shortfall has been funded by the Transport Agency with the remaining 40% funded 
by Greater Wellington, although these proportions are to change by 1% a year until the share becomes 
50:50. Total capital expenditure on improvements to Wellington’s rail system in 2012 was $129.7 million. 
This has increased steadily from $24 million in 2007 because of a recent sequence of capital investments.  
INFORMATION 
1982
Table 7.1 
Auckland and Wellington metropolitan railways, 2011/12 financial year 
 
Auckland 
Wellington 
Route km 
100 
175 
Stations 
38 
49 
RELEASED 
Lines 


Annual patronage, trips 
10.9m 
11.3m 
Total passenger km 
145m 
270m 
Average trip length, km 
15.2 
23.8 
OFFICIAL 
Revenue and subsidies 
 
 
Average fare 
$2.60 
$3.50 
Total farebox revenue 
$28m 
$39m 
Average subsidy/trip 
$7.00 
$3.30 
Total subsidy 
$77m 
$37m 
73 

Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
7.2.  
1 Policy environment 
As with the wider rail network, policy towards New Zealand’s metropolitan rail systems has fluctuated over 
much of the past two decades. Policies regarding public funding, organisational structures and the level of 
public ownership have changed several times over this period. Many of the capital investments in rail 
networks during this period, particularly in Auckland, have been the result of one-off decisions rather than 
components of an overarching, long-term framework that encompasses transport networks more widely. 
Although successive governments have released general transport policy statements that include broad 
principles regarding rail funding, it is not clear that all major rail funding decisions have been arrived at 
through in-depth, robust economic cost-benefit analysis.  
THE  ACT 
7.3  Theoretical concepts and practical limitations 
Two economic concepts are important in determining the optimal level of public funding for commuter 
rail. These are the marginal costs of services, and externalities from usage.  
Ensuring that prices for rail services are economically efficient means that, as a starting point, fares 
should be based on the marginal (incremental) cost of additional usage. This ensures that trips are only 
undertaken if the value generated by that trip is greater than the marginal cost incurred in facilitating it. 
This is a fundamental starting point for economic efficiency. However, a consequence of setting fares 
based on marginal costs is that farebox revenue does not cover the relatively high fixed costs associated 
UNDER 
with rail. Some other funding source is therefore required to meet the shortfall. The existing funding from 
central and local government agencies can be seen as playing this type of role. 
An alternative pricing method would be to set fares at the average cost of service. In this case no additional 
funding would be required. However, fares set at this level would inefficiently deter usage of rail by some 
passengers who are willing to pay all of the costs they impose on the rail system. We consider that this 
inefficiency is incompatible with the going concern assumption. Since trains are running anyway, all 
passengers who are willing to pay their marginal costs should be accommodated, provided capacity exists.  
The second important concept is that positive externalities arising from rail usage may justify additional 
INFORMATION 
1982
subsidisation to reduce fares below marginal cost. The primary positive externality from metropolitan rail 
is reduced traffic congestion, particularly at peak times. Where such positive spillovers exist, fares should 
be reduced below marginal costs to encourage greater patronage to reflect the wider marginal social 
benefits of rail usage.  
Although these two economic concepts can provide a policy rationale for subsidising fares, practical 
RELEASED 
constraints can make the precise implementation of efficient fares for rail services difficult. For instance, 
while moves to integrated ticketing could lead to more efficient public transport outcomes overall, they 
could constrain the scope to set prices for individual rail services in isolation. Similarly, although regular 
adjustments in fares might better reflect changes in externalities over time, such changes could cause 
widespread confusion amongst passengers. Furthermore, single fares must often be applied to large 
groups of consumers despite the fact that the costs and/or externalities of certain services within these 
groups may differ considerably. 
OFFICIAL 
Additionally, determining efficient fares to a high degree of precision requires extensive analysis of 
detailed information regarding a range of different variables. The information required includes, amongst 
other things, demand elasticities for rail services at different times, locations and by different groups of 
users. Determining the precise optimal mix of funding sources would also require knowing the relative 
economic efficiency costs of the multitude of different methods of raising revenue. In the absence of such 
74 


Findings 
detailed information, this analysis should be viewed as providing broad guidance rather than precise, 
definitive policy prescriptions and detailed recommended prices. 
In this regard, there are three key points to note regarding these estimates. First, estimates of the 
marginal costs of rail services are sensitive to the treatment of the large capital investments currently 
being undertaken and those planned for the future. Assumptions regarding future patronage levels also 
have a material impact on these estimates.  
Second, our analysis assumes any revenue shortfall brought about by marginal-cost pricing is funded by 
public subsidies. The other funding options we have disregarded are the use of two-part tariffs or to set 
fares above efficient levels (eg average cost pricing). This public funding assumption is made because 
there are practical constraints to instituting lump sum ‘connection’ charges on rail users that would be 
THE  ACT 
necessary as part of any two-part tariff. Additionally, several sources of public funds (eg property rates, 
petrol excise and vehicle registration fees) are likely to impose relatively low economic efficiency costs in 
comparison to higher rail fares. Nevertheless, should policymakers not wish to implement marginal cost 
pricing we have clearly separated this component in our results.  
Third, subsidies reflecting the positive spillovers from rail usage should ideally vary for each individual rail 
journey as these externalities are time- and location-specific. However, analysing these effects is highly 
complex and there is substantial difficulty implementing this in practice. Therefore we have adopted a 
simplified approach and have estimated total annual externalities. As a result, the implications for the 
optimal split between public funding and farebox revenue are then determined on an aggregate basis. 
UNDER 
Because of these and other uncertainties we have undertaken sensitivity analysis and present our 
estimates as broad ranges. 
7.4  Marginal costs of metropolitan rail  
To determine the appropriate level of public funding for metropolitan rail we have undertaken a two-step 
process. First, we have estimated the marginal cost of rail services in both Wellington and Auckland. This 
provides a starting point for determining efficient fares and, consequently, how much public funding may 
INFORMATION 
1982
be justified to cover fixed costs if total farebox revenue is insufficient. The second step is to subtract from 
marginal cost-based fares the positive externalities from rail usage. 
Using available cost forecast and passenger volume projections, we have generated approximate 
estimates of the appropriate long-run marginal cost measures. Because of the uncertainty inherent in 
regarding future costs and patronage projections we have provided ranges of marginal costs; the extent of 
RELEASED 
the uncertainty means these ranges are relatively wide.  
Estimates for Auckland are subject to additional uncertainty as a result of the substantial changes to 
services and the network currently being undertaken. Recent and current investments totalling well over 
$1 billion include replacement of rolling stock, electrification, redevelopment of a number of stations, 
duplication of the Western Line, and various other safety and reliability improvements to the network. This 
is forecast to lead to significant growth in passenger numbers which impacts on the estimated long-run 
OFFICIAL 
marginal cost.  
A further complicating factor in Auckland is the proposed CRL. As it is not yet clear when, and if, this 
project will commence, we have estimated the marginal cost of rail in Auckland both without the CRL and 
with it. We have assumed that if it proceeds, it would be completed in 2023. This is midway between the 
Auckland Council’s and the government’s preferred completion dates.  
75 

link to page 70 Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
We estimate that the appropriate long-run marginal cost measure for Auckland if the CRL is not included is 
between $4 and $5 per trip depending on the discount rate chosen. Our estimated short-run marginal cost 
of rail services in Wellington is between $4.10 and $5.30. Note that these estimates do not include the 
value of positive externalities from rail usage (see section 7.2). 
Table 7.2 
Long-run marginal cost estimates, $ per passenger 
Network 
Low 
High 
Auckland – without CRL 
$4.00 
$5.00 
Wellington  
$4.10 
$5.30 
 
THE  ACT 
If the CRL is included in our analysis, our estimated range for long-run marginal costs increases to 
between $5.60 and $7.65.  
These estimates are multiplied by patronage figures to determine the hypothetical total farebox recovery 
that setting fares equal to marginal costs would generate. The resulting total farebox revenue figures are 
then compared with the total costs of these services to estimate the amount of unrecovered fixed costs 
that would require subsidisation.  
As indicated in table 7.2, setting average fares equal to the midpoint estimate of marginal costs would 
result in a revenue shortfall of around $100 million (70% of costs) in Auckland for the current year. 
However, increased patronage would see this shortfall reduced to around $58 million (40%) in 2020, 
UNDER 
assuming operating costs remain unchanged.48 For Wellington the revenue shortfall from efficient 
(marginal cost) pricing would fall from 38% of current costs to 32% in 2020 as patronage increases. 
Table 7.3 
Estimates of marginal costs, revenues and marginal cost pricing shortfalls (without CRL) 
 
Auckland 
Wellington 
 
2013 
2020 
2013 
2020 
Marginal cost ($/trip)(a) 
$4.50 
$4.50 
$4.70 
$4.70 
Patronage (m trips/year) 
10 
19 
11 
13 
INFORMATION 
1982
Fare revenue ($m) 
45  
87 
53 
63 
Operating costs ($m)(b) 
145 
145 
85 
85 
Shortfall ($m) 
$100m  
$58m  
$32m  
$22m  
(a) Midpoint estimates, Auckland estimate is without CRL  
(b) Assumed constant over time 
RELEASED 
7.5  External benefits of rail  
Having established estimates for marginal cost-based fares we have estimated the value of positive 
externalities from rail usage. These values are subtracted from hypothetical total farebox revenue to 
estimate the appropriate level of public subsidisation. To do this, we have generated quantitative 
OFFICIAL 
estimates on rail externalities based on the information and data available. In particular, traffic modelling 
provided by the respective councils has helped inform congestion externality estimates. Where data is 
                                                   
48 In practice, operating costs are likely to increase to some extent along with increased patronage although the rate of 
increase is likely to be less than the increase in patronage. 
76 


Findings 
limited we have provided approximate estimates of potential magnitudes. Where data is unavailable we 
have provided qualitative descriptions.  
7.5.  
1 Reduced traffic congestion 
The primary external benefit from metropolitan rail services is a reduction in congestion on road networks 
and improved travel times for car drivers. Traditional methods of quantifying this benefit involve multiplying 
travel time savings using appropriate values of time saved. However, there is a growing debate about 
whether this is the best method to evaluate these benefits. Some recent evidence suggests that such 
congestion benefits may not be fully realised because reduced travel times lead to changes to the patterns of 
land use, eg increased suburban residential development. As a result, it may be that over the longer term, 
ACT 
the actual benefits of congestion reductions arise from land use changes rather than travel time savings.  
THE 
Despite this, in the absence of a widely established alternative valuation method, we have used the 
traditional travel time saving approach to estimate this externality. We used road network modelling 
results provided by Greater Wellington Regional Council and Auckland Council to estimate the extent to 
which the current level of rail patronage reduces congestion.  
We modelled peak and inter-peak time periods separately and considered the extent to which average 
travel times for road users would increase if the rail network did not exist, given the current levels of 
patronage. For Auckland, because of expected demographic changes we also generated estimates based 
on forecasts provided by Auckland Council of road and rail usage 20 years into the future.  
UNDER 
In addition to the effect on road travel times, we also considered ‘schedule rearrangement’ impacts. These 
are the costs that arise from some motorists choosing to travel at less preferred times to avoid 
congestion. Our estimates of these costs are based on modelling previously undertaken for the Transport 
Agency. Given the uncertainty regarding the impacts, these estimates are provided as a broad range from 
zero up to an estimated maximum upper bound.  
The congestion modelling required estimating the level of road usage if the rail networks in Auckland and 
Wellington did not exist, so as to determine how much congestion is prevented by current rail patronage. 
We did this under three assumptions: INFORMATION 
1982
1  All rail passenger-km became car passenger-km in the absence of rail. 
2  Rail passengers substituted to a mix of mostly cars and some other public transport modes. 
3  Rail passengers substituted to a mix of mostly other public transport modes and some cars.  
The first assumption is an extreme case which generates a maximum upper estimate of the congestion benefit.  
RELEASED 
Current estimates of congestion benefits of rail are significantly higher in Wellington than in Auckland. 
Our presumption is that this is because of the relatively high proportion of total travel by rail in Wellington 
compared with Auckland, particularly in peak time. In Wellington rail comprises 17% of peak-time 
passenger-km network. In contrast, Auckland’s rail usage comprises only 2% of peak-time passenger-km.  
Table 7.4 
Summary of congestion modelling results ($m per annum) 
OFFICIAL 
Without rail scenarios – 
Travel time 
Re-scheduling 
Total congestion 
passengers switch to:  
benefit  
benefit  
benefits 
Wellington 
 
 
Cars only 
67m 
0–45m 
$67m–$112m 
 
Mostly cars, some buses 
44m 
0–30m 
$44m–$74m 
 
Mostly buses, some cars 
21m 
0–14m 
$21m–$35m 
77 

Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
Without rail scenarios – 
Travel time 
Re-scheduling 
Total congestion 
passengers switch to:  
benefit  
benefit  
benefits 
Auckland 
 
 
Cars only 
24m 
0–16m 
$24m–$40m 
 
Mostly cars, some buses 
16m 
0–11m 
$16m–$27m 
 
Mostly buses, some cars 
7m 
0–5m 
$7m–$12m 
Auckland – 2031 
 
 
 
 
Cars only 
84m 
0–57m 
$84m–$141m 
 
ACT 
We expect that severe road network bottlenecks on State Highways 1 and 2 in Wellington also mean that if 
THE 
rail passengers were diverted away from rail this would have a relatively significant impact on travel times. 
By comparison Auckland’s road system provides greater network diversity with fewer bottlenecks. 
Although currently relatively small in comparison with Wellington, the estimated congestion benefits for 
Auckland are likely to grow over time as both road usage and rail patronage increase. 
We note that congestion benefit estimates do not include any roading network expansion costs that might 
be incurred in the absence of rail. This is because investments in expanding roading capacity are 
undertaken primarily to reduce congestion. Therefore, including roading expansion costs would effectively 
double count congestion costs.  
UNDER 
7.5.  
2 Health benefits from reduced vehicle emissions   
To the extent that rail emissions per passenger-km are lower than other transport modes, there are health 
externalities associated with rail usage. Airborne emissions such as small particulates affect human health 
and can result in premature deaths. The costs of this are the value of additional years of life lost, 
discounted to the present. 
The best available estimates for these costs in New Zealand are extremely small. The estimated marginal 
external health cost per vehicle-km due to PM10 emissions from cars is in the order of 0.03 cents per 
vehicle-km. Estimated marginal external health costs for other types of emissions are even smaller. Thus 
INFORMATION 
1982
even if rail had zero emissions, the health externalities are negligible and do not justify a subsidy. 
Similarly, any change in external crash costs because of rail are also likely to be negligible. 
7.5.  
3 Environmental benefits  
GHG emissions from New Zealand vehicles have a global impact, not a local impact. The proportion of the 
RELEASED 
global climate change cost borne by New Zealand due to an additional tonne of GHG emissions is therefore 
very small. Thus external damage costs experienced by New Zealand as a result of the country’s GHG 
emissions from vehicles do not justify subsidising rail usage. 
The costs to New Zealand of GHG emissions are better measured as the costs of coming into compliance 
with New Zealand’s obligations to limit these emissions. New Zealand has chosen not to be bound by 
emissions commitments in the second commitment period of the Kyoto Protocol, but it has effectively 
OFFICIAL 
taken on commitments by including certain emissions sources and sinks in the ETS.  
The ETS effectively creates an emissions obligation for New Zealand and results in an additional cost per 
unit of liquid fuel consumed. To the extent that rail patronage uses less liquid fuel per passenger-km than 
other transport modes, usage of rail reduces the emissions obligation cost for New Zealand and this is a 
benefit. 
78 


Findings 
However, the ETS mechanism means that the relative cost of travelling by rail versus other modes already 
reflects this benefit. This is because the ETS allows emissions obligation costs to flow through to liquids 
fuels prices, which affect the relative costs of travel on different modes. A further subsidy for rail 
(reducing the price of rail relative to other modes) would effectively double-count these benefits and is not 
justified. 
We also consider that other potential environmental impacts, such as reduced road run-off or reduced 
roading footprint as a result of fewer road capacity investments, are also insignificant.  
7.5.  
4 Agglomeration benefits  
Agglomeration benefits are factored into cost-benefit analyses for major roading projects. We agree with 
THE  ACT 
the EEM that these benefits will only be material for ‘large and complex urban transport activities’, which 
by definition includes metropolitan rail. The source and mechanism of agglomeration benefits is as 
follows: 
•  A step change in transport infrastructure reduces travel costs into a large urban location such as the 
Auckland or Wellington CBD. 
•  In response, residents travel to that location more frequently and at lower cost for work productivity 
increases via localisation and urbanisation effects and the total predicted increase in GDP is regarded 
as the size of the agglomeration benefit. UNDER 
Agglomeration benefits are therefore a potential externality of rail that is relevant to the cost-benefit 
analysis for new metro rail infrastructure. However the case for including agglomeration benefits as part 
of a usage subsidy is weaker and should be considered jointly with the benefits of relieving road 
congestion.  
To the extent that rail passengers would otherwise travel by road, there is no agglomeration benefit 
because no extra people travel to central locations. This is the assumption we use here. To do otherwise, 
we would need to estimate the share of rail passengers that (in the absence of rail) would not travel by 
road, apply agglomeration effects for those passengers and reduce the congestion benefit for them to 
INFORMATION 
avoid double counting. 
1982
While we consider this conservative approach is appropriate in relation to existing levels of rail patronage, 
agglomeration benefits may become relevant if any increase in future rail patronage involves a significant 
number of journeys that would not otherwise occur. 
7.5.  
5 Option value of rail 
RELEASED 
Households may obtain a benefit from having access to rail services even if they are not used. The option 
to use rail, whether directly or by visitors, provides a benefit to households located near the rail network. 
This benefit is likely to be capitalised into higher values for these properties.  
The only available data regarding potential option and non-use values of metropolitan rail suggests that 
the value per household of rail access is $86 in Tuakau (60km south of Auckland) and $132 in Featherston 
OFFICIAL 
(65km north of Wellington). Using these option values across the rail catchments in Auckland 
(approximately 110,000 households) and Wellington (approximately 150,000 households) the total option 
value benefits may be as high as $9.5 million and $15 million in Auckland and Wellington respectively.  
However, these estimates probably overestimate the option values for the majority of households in these 
rail catchments. This is because alternative modes of public transport in Tuakau and Featherston are 
either relatively limited (buses) or relatively expensive (taxis). In contrast the majority of households in rail 
79 

Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
catchments are located in less remote, urban areas for which there are more abundant transport 
alternatives, eg cycling, walking, buses, taxis. Consequently, we consider that actual option value benefits 
are likely to be substantially smaller than these figures. 
7.5.  
6 Wider social benefits  
Although the direct use (consumer surplus) benefits of rail to disadvantaged individuals do not constitute 
externalities, providing transport services to such groups can generate wider benefits. This occurs if the 
community values the provision of low-cost transport services for certain individuals, eg disabled persons, 
and there is a willingness to pay for it. 
This willingness to pay is likely to be reflected in the existing subsidised taxi services available for 
THE  ACT 
disabled individuals in both Auckland and Wellington. To the extent that rail services might be an 
alternative method of providing more affordable transport services for disabled users, their existence 
could effectively lower the costs to the community (ie ratepayers and taxpayers) of subsidised taxi 
services. Rail journeys can be an effective substitute for taxi services when the origin and destination 
points are close to rail stations and these stations have disabled access. Therefore, a reduction in total 
disabled taxi subsidies, because of increased use of rail, would constitute a wider social benefit of rail.  
Based on annual disabled usage estimates of around 45,000 journeys in Auckland and 50,000 in 
Wellington, and assuming that each journey would have required the maximum available subsidy per 
journey of $40 if taken by taxi, the annual subsidy cost saved by the use of rail could be up to $1.8 million 
UNDER 
in Auckland and $2 million in Wellington. Given that these figures assume each of the journeys would have 
attracted the maximum subsidy if taken by taxi, the estimates are upper bounds as the actual benefits are 
likely to be lower than these figures.  
7.5.  
7 Improved transport system resilience  
If an adverse event disrupts elements of the road network in either Wellington or Auckland, the presence 
of metropolitan rail may avoid delays and enable the transportation of more people than would otherwise 
be the case. Avoidance of loss of travel and travel delay costs would constitute an external benefit of 
INFORMATION 
metropolitan rail. 
1982
The magnitude of resilience benefits is related to the likelihood of road-specific transport disruptions and 
the transport loss and delay costs that would be imposed by these disruptions. In general, the less likely 
the disruption the greater the potential disruption costs, eg roading damage from a natural disaster or an 
oil supply shock. Conversely, road network disruptions that are more likely to occur will probably be 
relatively short lived and impose lower delay costs, eg traffic crashes.   
RELEASED 
7.5.  
8 Negative external impacts 
As well as positive externalities, metropolitan rail also generates negative externalities. These negative 
impacts can include noise disturbances experienced by properties located near railway lines and are 
reflected in lower values for affected properties. Crashes and traffic delays incurred by motorists at level 
crossings are another negative externality of rail.  
OFFICIAL 
These externalities are more closely related to the frequency of services and the existence of rail itself 
rather than specific levels of patronage. For instance, noise disturbance, traffic delay and crash 
externalities will arise regardless of whether carriages are empty or full. In this regard, these impacts may 
be more relevant to any overall cost-benefit analysis of rail rather than an estimation of the optimal fare 
subsidy, although over the longer term patronage levels may have some impact on service frequency and 
80 


Findings 
resulting negative externalities. Despite this, the difficulty in estimating these externalities means that 
these impacts remain unquantified in this analysis.  
7.5.  
9 Summary of external impacts 
Based on transport network modelling provided by the respective councils, we estimate that the current 
external usage-based benefits of metropolitan rail are likely to have a value of somewhere between $7 
million and $40 million per year in Auckland, and $21 million to $112 million per year in Wellington. The 
other external impacts of rail that are less correlated with patronage, but may nevertheless influence the 
level of overall public funding, are also outlined in table 7.4. 
Table 7.5 
Summary of metropolitan rail externalities (2012) 
THE  ACT 
Impact 
Auckland 
Wellington 
Highly correlated with usage 
 
 
Reduced congestion 
$7m–$24m 
$21m–$67m  
Avoided schedule rearrangement 
<$16m 
<$45m 
Environmental benefits 
$0 
$0 
Health benefits 
$0 
$0 
Agglomeration 
$0  
$0  
Less correlated with usage 
 
 
UNDER 
Option value  
<$9.5m  
<$15m  
Social benefits 
<$1.8m  
<$2m  
Resilience (positive) 
Unquantified 
Unquantified 
Disturbance (negative) 
Unquantified 
Unquantified 
 
Although the congestion externalities of rail in Auckland are significantly smaller than in Wellington, we 
expect this to change over time given Auckland’s forecast population growth. Congestion externalities 
avoided from the usage of Auckland’s metropolitan rail services could become substantially larger given 
INFORMATION 
1982
its population is projected to grow by 33% (nearly 500,000) to just under two million by 2031. We estimate 
that the (undiscounted) annual value of positive congestion externalities from metropolitan rail could be in 
the vicinity of $80 million per year by this time. Additional schedule rearrangement benefits could be up 
to a further $60 million per year. 
7.6
RELEASED 
  What is the optimal subsidy for metropolitan rail?  
The optimal subsidy for metropolitan rail depends on a number of factors, including the level of 
investment in, and the pricing of, other modes of transport. However, considering all of these factors in 
detail is outside the scope of this study. As a result we have taken the structure of the broader transport 
network and the pricing of other modes as given. We have also assumed that rail will continue to be 
publicly funded to some extent, which effectively presumes that there is a net benefit from the continued 
OFFICIAL 
existence of metropolitan rail.  
To estimate the appropriate level of subsidy we have undertaken a two-step process. First, we have 
estimated the marginal costs of rail services. This sets a benchmark for establishing efficient fares. 
Second, we have estimated the externalities generated by rail which may justify subsidising fares below 
marginal costs.  
81 

Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
Because of uncertainty regarding several aspects of this analysis, we have undertaken sensitivity analysis 
and considered several scenarios. Consequently we present our estimates as broad ranges to reflect the 
extent of uncertainty around several key variables.  
One area of uncertainty is estimating the marginal cost of services. In particular there is a tension between 
the use of short-run or long-run measures of marginal costs for the purposes of establishing efficient 
fares. In the very short run the marginal cost of an additional passenger will be close to zero. Using this 
measure would imply setting fares at very low levels, resulting in the need for a high degree of external 
funding to cover fixed costs. In contrast over the very long run marginal costs will tend towards average 
costs. Using this measure fares would be set much higher and little subsidisation would be required to 
cover fixed costs. While we have attempted to estimate the most appropriate measure of marginal costs 
THE  ACT 
for both rail networks based on the information provided, this may be an issue that would benefit from 
further study should more data become available.  
We have also made several conservative assumptions regarding externalities in an effort to avoid 
overestimating optimal fare subsidies. In particular, we have excluded potential option value benefits from 
our operating subsidy estimates. This is because the magnitude of these benefits is subject to high 
uncertainty and these benefits may be more closely tied to operating schedules than to patronage 
volumes. Likewise we have excluded an allowance for potential wider social benefits, although the 
maximum estimate for these effects is relatively insignificant.  
Additionally, we have excluded the ‘cars only’ scenarios from our congestion benefit estimate ranges. This 
UNDER 
is because it is unlikely that in the absence of rail all existing rail passengers would switch to driving. 
Instead we expect that if rail did not exist, more extensive bus services would be provided and these 
would be utilised to a greater extent than existing services.    
We also note that practical constraints can also make the implementation of efficient rail fares difficult. 
Historic (zonal) fare structures and ticketing systems can potentially constrain fare setting. Similarly, while 
integrated ticketing can lead to more efficient public transport outcomes overall, it can limit the scope to 
set prices for individual rail services in isolation. Additionally, single fares must often be applied to large 
groups of consumers despite the fact that the costs and/or externalities of certain services within these 
INFORMATION 
1982
groups may differ considerably. 
Nevertheless, based on several assumptions, such as taking the current configuration of rail infrastructure 
and other transport modes as given, our analysis suggests that the appropriate level of public funding for 
rail fares in Auckland is currently somewhere between $102 million and $132 million per year. The 
corresponding range for Wellington is $47 million to $85 million. Again, this estimated range takes 
current rail and other infrastructure as given.  
RELEASED 
Table 7.6 
Optimal subsidy estimates 2013, $m  
Estimates 
Auckland 
Wellington 
Total cost(a) 
$145m 
$85m 
Subsidy components 
 
 
OFFICIAL 
Shortfall from marginal cost pricing  
95m – 105m 
26m – 39m 
Externality benefits 
7m – 27m 
21m – 74m 
Total subsidy(b) 
$102m – $132m 
$47m – $85m 
(a) Excludes major network upgrades/replacements not funded by farebox revenue 
(b) Where subsidy components exceed costs, subsidy capped to total cost 
 
82 


Findings 
Including the current electrification process, the total cost of operating rail services in Auckland is 
estimated to have increased to $145 million per year. Excluding possible CRL costs, establishing 
economically efficient prices based on long-run marginal costs suggests that average fares should be in 
the vicinity of $4 to $5 per trip. Based on current patronage this would result in farebox revenue of 
around $40 million to $50 million over a year. This would leave a shortfall of between $95 million to $105 
million in unrecovered costs which would require funding.  
Additionally, the positive externalities arising from rail use in Auckland, chiefly avoided traffic congestion, 
could justify further subsidisation in the region of an additional $7 million to $27 million. This implies 
that total rail subsidies in Auckland should currently be somewhere in the order of 70% to 91% of total 
costs. The midpoint of this range implies an optimal subsidy rate of approximately 80% of total costs. 
THE  ACT 
Given current patronage this midpoint would result in an average fare of $2.60 per trip. 
The cost of operating rail services in Wellington is estimated at $85 million per year. Setting fares on the 
basis of marginal costs, estimated to be around $4.10 to $5.30 per trip, would result in a shortfall of 
approximately $26 million to $39 million. Additionally, rail usage in Wellington generates external 
benefits estimated to range from as low as $21 million to as high as $74 million.  
Consequently, our analysis suggests that the optimal subsidy is somewhere between 55% and 100% of 
total costs. The midpoint of this range suggests a subsidy rate of around three quarters of total costs 
would be appropriate. Given current patronage this midpoint would result in an average fare in the order 
of $1.70 per trip. 
UNDER 
Table 7.7 
Optimal subsidy estimates 2013, % of current total costs 
Optimal subsidy  
Auckland 
Wellington 
High estimate 
91% 
100% 
Midpoint estimate 
80% 
78% 
Low estimate 
70% 
55% 
 
7.6.  
1 Impact of future changes 
INFORMATION 
1982
These estimates are based on a number of factors, including present population levels, the existing 
configuration of rail and other transport networks, and current rates of patronage and traffic congestion. 
Consequently, optimal fare subsidies are likely to change over time as these variables change.  
This is particularly true in Auckland where patronage is forecast to increase substantially. The increase in 
RELEASED 
patronage is in part because of improvements to rail services and restructuring of the bus network and in 
part because of continuing population growth. For a given level of average fares, this would result in 
higher farebox revenue and fewer unrecovered costs, reducing the funding necessary to cover fixed costs. 
For instance, if patronage in Auckland rises to 19 million by 2020 as forecast, farebox revenue would 
roughly double. Assuming average fares were unchanged, this change would decrease the level of 
unrecovered costs that would need to be funded through subsidy by almost half. 
OFFICIAL 
Offsetting this effect to some extent is that Auckland’s ongoing population increase is also likely to 
significantly increase traffic congestion, and in turn increase the positive spillover effects of rail usage. On 
its own, this effect would suggest greater subsidisation of fares. Preliminary transport modelling suggests 
that by 2031 the congestion costs avoided by rail could, under the worst congestion scenario, range from 
$85 million to $140 million per year. These positive externalities would work to greatly increase the 
optimal rail subsidy for Auckland. However, in the absence of additional transport modelling and analysis, 
83 

link to page 76 link to page 84 Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
it is not clear what the net impact of these two offsetting effects on the optimal subsidy will be in the 
future.     
Figure 7.2 
Expected impact on optimal subsidy of population and patronage increases in Auckland  
 $ 
 
 
Congestion 
 
externality 
 
THE  ACT 
 
 
Marginal cost 
 
pricing 
shortfall 
 
Tim
 
2013 
  
 
A further major complicating factor in Auckland is the proposed CRL. If the CRL proceeds as proposed, it 
would increase both costs and patronage (and associated positive externalities). These impacts would also 
UNDER 
affect the optimal level of public funding in Auckland.  
The CRL is forecast to cost $2.2 billion (2013 dollars). It is projected to lead to annual patronage of nearly 
50 million trips by 2041, more than double the volume expected without the CRL. Incorporating these 
increased costs and increased patronage projections into the analysis results in an estimated long-run 
marginal cost that is higher than current estimates, ie between $5.60 and $7.65 depending on the 
discount rate used.49  
Using this estimated range of values for long-run marginal cost we subtract the current value of positive 
INFORMATION 
1982
externalities, estimated to range from $7 million to $27 million. At current patronage levels, the positive 
externality amounts to between $0.67 and $2.57 per passenger. Subtracting these amounts from the 
long-run marginal cost estimate implies that the appropriate average fare would currently be somewhere 
between $3 and $7 per trip.50 Using the midpoint estimate of long-run marginal cost ($6.63) narrows this 
range to between $4 and $6 per trip, depending on the magnitude of positive externalities.  
RELEASED 
There are two points to note regarding these estimates. First these estimated ranges are based on current 
patronage levels. However, increased patronage from the CRL is likely to increase the value of the external 
benefits from rail usage, particularly congestion reduction. This is especially so for those commuters who 
would switch to rail as a result of the new routes and destinations that the CRL would provide. The City 
centre future access study
 (SKM 2012) estimated the CRL would generate additional external benefits in 
terms of reduced road congestion with a present value of $400 million over a 30-year period. In isolation, 
this effect would suggest that average fares should be further reduced below marginal cost by increasing 
OFFICIAL 
the level of optimal subsidy.  
                                                   
49 A 6% discount rate corresponds to the $5.60 estimate; an 8% discount rate corresponds to the $7.65 estimate. 
50 Positive externalities of $7 million correspond to the $7 fare estimate; positive externalities of $27 million 
correspond to the $3 estimate.  
84 


Findings 
Counter to this effect, the projected increase in patronage and associated farebox revenue would, on its 
own, imply a greater recovery of fixed costs. This would have the effect of reducing the optimal level of 
subsidisation. In the absence of more detailed modelling, the overall net impact of these two effects on 
the level of optimal subsidisation is uncertain.  
Second, these estimates assume that fares within the ranges outlined above would not materially alter 
future patronage levels from those which have been projected. To more accurately determine the impact 
of different fares on future patronage levels it would be necessary to undertake more complex analysis 
using demand elasticity estimates. Such analysis is outside the scope of this study. 
In contrast to Auckland, Wellington’s public transport network is relatively mature and the regional 
population is forecast to grow at a more modest rate. This means that the optimal subsidy for Wellington 
THE  ACT 
is likely to remain relatively stable over time. 
7.7  How should funding be raised? 
Having determined there are policy rationales for subsidising rail fares, we outline two main principles that 
should guide the choice of funding sources: 
•  economic efficiency 
•  equity (ie fairness).  
UNDER 
From an economic efficiency perspective, the funding required for subsidies should be raised in the 
manner that imposes the lowest cost on the wider community. The more costly (less efficient) the funding 
mechanisms used to raise revenue, the less subsidisation is justified.  
Although we consider that economic efficiency should be the primary concern when raising public funds, 
some revenue mechanisms give rise to equity (fairness) concerns and may not be politically acceptable. 
This means that policy makers may wish to trade-off efficiency and equity concerns when deciding on 
funding sources. 
Practical constraints are also important. In other sectors where marginal cost-based pricing is insufficient 
INFORMATION 
1982
to cover fixed costs, shortfalls are often funded via two-part tariffs. For example, per unit usage prices for 
gas and electricity are typically set with usage being priced at marginal cost and any shortfall recovered 
from lump sum connection charges. Although these two-part tariffs are both equitable and efficient, 
applying these to metropolitan rail would be problematic. Periodic lump sum ‘connection’ charges would 
likely also have a large negative impact on casual rail usage by occasional passengers, as would fares 
based on average cost discussed above. 
RELEASED 
This analysis therefore proceeds on the assumption that any revenue shortfall from marginal cost pricing 
would be publicly funded. There are several obvious sources of funding that are likely to have relatively 
low efficiency costs (eg property rates, fuel excise and vehicle registration). However, recognising that 
policymakers may wish to employ average cost pricing we have specifically estimated the funding 
requirement that would arise from marginal cost-based pricing as opposed to that related to internalising 
OFFICIAL 
positive externalities (see table 7.5).  
Similarly, the public funding of fare subsidies may also give rise to efficiency and equity trade-offs. For 
instance, from an equity perspective those who benefit from rail should contribute towards funding, eg 
tolls on motorists that benefit from reduced congestion. However, it can be difficult and costly to target 
these individuals. This example also illustrates a further point. Such targeted congestion charges could 
effectively provide efficient road pricing by internalising negative congestion externalities. This would 
eliminate the road congestion rationale for subsidising rail fares below marginal cost.  
85 

Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
7.7.  
1 Economic efficiency  
Public funds for rail subsidies should ideally be raised in the most economically efficient manner that is 
practically possible.  
Applying the principle of economic efficiency requires that the administration, compliance and economic 
(deadweight) costs of revenue collection measures should be minimised. This implies that revenue 
instruments should be simple, and easy to implement and comply with. Ensuring that administration 
costs, compliance costs and the distortionary deadweight costs of taxation are minimised in turn justifies 
a larger degree of subsidisation. The higher the costs incurred in raising revenue, the lower the level of 
subsidisation that is justified. 
THE  ACT 
To minimise efficiency costs, any revenue instrument should either cause as little distortion to economic 
activity as possible or alternatively should correct for some form of market failure, as is the case with 
‘corrective’ taxes.  
While most revenue instruments impose distortionary economic costs, corrective taxes can improve the 
overall welfare of the wider community to the extent that they internalise negative externalities. Examples 
of these can include taxes on cigarettes, which seek to internalise the external health costs arising from 
smoking and lead to improved outcomes for the wider community.  
Importantly, applying the principle of economic efficiency does not require that the source of funds for rail 
subsidies need be associated with the transport sector in any way. If existing revenue instruments broadly 
UNDER 
meet the non-distortionary, economic efficiency criteria, it may be preferable to use these to avoid 
incurring additional transitional and set-up costs inherent in implementing new revenue instruments. For 
example, if property-based rates currently levied by councils are relatively efficient at raising revenue, it 
may be appropriate to increase these rather than implement a new revenue instrument that imposes 
additional administrative and compliance costs.  
7.7.  
2 Equity 
In contrast to economic efficiency, the principle of equity (fairness) implies that those who gain the most 
INFORMATION 
1982
from subsidised metropolitan rail services should contribute the most towards public funding. Although 
some revenue instruments may be more economically efficient than others, some of the more efficient 
instruments may be considered unfair by a significant proportion of the wider community. A lack of 
perceived fairness can limit the extent that certain options are politically acceptable and sustainable. 
For instance, general taxation or property rates may be considered less equitable than fuel excise and 
road user charges. This is because funds would be sourced from taxpayers throughout the country, or 
RELEASED 
ratepayers throughout a region, as opposed to motorists, some of whom will directly benefit from reduced 
congestion. Similarly, general fuel taxes may be considered less equitable than regional fuel taxes that 
target motorists in Auckland and Wellington. However, even regional fuel taxes would impose levies on a 
large number of motorists who do not benefit from rail. This is because much of this tax revenue would 
come from those who drive outside of peak times or on roads unaffected by rail. Similarly, parking levies 
would apply to many motorists that do not benefit from rail and would also impose additional 
OFFICIAL 
administrative and compliance costs to establish and maintain.  
Conversely revenue instruments that may be considered more equitable by the wider community could 
give rise to serious economic efficiency problems. For instance, as outlined in more detail in section 7.7.8, 
using congestion charges to fund rail is inefficient where these charges are applied to motorists that 
benefit from reduced congestion because of rail. Instead, congestion charges are more appropriate as a 
86 

link to page 84 link to page 87
Findings 
revenue raising tool if applied to roads that are unaffected by rail. Although more economically efficient, 
this counter-intuitive result is likely to be considered by the community as much less equitable.  
7.7.  
3 Funding options 
Because undertaking a detailed evaluation of each of these factors for all possible revenue instruments is 
beyond the scope of this analysis, we have instead focused on a few key revenue instruments most likely 
to be considered by policy makers. In so doing we note that there is no economic rationale for funding 
mechanisms to necessarily be related to transport in any way.  
The funding options we considered include: 
ACT 
•  property rates levied by councils 
THE 
•  fuel excise, road user charges and vehicle registration fees, which comprise the NLTF administered by 
the Transport Agency 
•  general taxation collected by the central government 
•  regional fuel taxes and parking levies 
•  congestion charges 
•  land value capture instruments.   
7.7.  
4 Property rates 
UNDER 
The instruments likely to impose the fewest costs are property rates levied by councils. These would exist 
regardless of whether rail is subsidised, so they would not incur additional administrative or compliance 
costs. Additionally, the distortionary effects (ie deadweight costs) from levying tax on property are likely 
to be relatively low.  
Although some ratepayers gain from rail services, many ratepayers in Auckland and Wellington do not 
directly benefit from access to rail services or reduced traffic congestion.51 Consequently, some may 
consider that it is unfair to use revenue from property rates to fund rail. A possible counter argument is 
INFORMATION 
1982
that ratepayers within these regions benefit indirectly as a result of these cities having more efficient 
transport systems which may make them more productive and more liveable.52  
7.7.  
5 National Land Transport Fund  
The next most efficient source of current funding is vehicle registration fees, and to a lesser extent, fuel 
RELEASED 
excise and road user charges (RUCs), which form the NLTF. These instruments impose some efficiency 
costs, particularly fuel excise and RUCs because of their distortionary impact in reducing transport 
activity. However, these efficiency costs are also likely to be relatively low because the elasticity of demand 
for petrol (and presumably also diesel vehicle use) is relatively low. Additionally, these instruments would 
exist regardless of whether rail is subsidised, so they would not incur additional administrative or 
compliance costs. 
OFFICIAL 
From an equity perspective, taxes levied on motorists may be considered more equitable than other 
sources like property rates and general taxation. However, the only motorists who gain from metropolitan 
                                                   
51 For example, individuals who live in the southern and eastern suburbs of Wellington or on Auckland’s North Shore 
may not obtain any direct benefit from rail.  
52 See section 4.3.6 for a more detailed discussion of the issue of equity and identifying those groups that benefit from 
metropolitan rail.  
87 

Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
rail are those who travel at peak times to certain central city locations in Auckland and Wellington using 
motorways and arterial roads for which rail services are substitutes. Therefore sourcing revenue from the 
NLTF is not necessarily an especially targeted approach from an equity perspective.  
7.7.  
6 General taxation 
Compared with council rates or the NLTF, using revenue from general taxation is likely to impose higher 
efficiency costs. This is because the distortionary effects of taxing other assets or activities, such as 
income or goods and services, are likely to be higher General taxation may be considered less equitable 
than fuel excise and RUCs because funds would be sourced from taxpayers nationwide rather than from 
motorists. 
THE  ACT 
7.7.  
7 Regional fuel taxes and parking levies 
Regional fuel taxes and parking levies would be a more equitable alternative to the NLTF as they would 
target motorists only in those areas where rail services exist. However, even regional fuel taxes and 
parking levies would impose levies on a large number of motorists who do not benefit from rail either 
because they drive outside peak times or on roads unaffected by rail.  
These instruments would also impose additional administrative and compliance costs, particularly with 
regards to implementation. This means they may be less efficient than the other existing measures 
outlined above.  
UNDER 
7.7.  
8 Congestion charges 
While most revenue raising instruments have distortionary impacts and incur economic costs, some may 
have efficiency benefits and can improve the overall welfare of the wider community. These include 
‘corrective’ taxes which seek to internalise negative externalities.  
Road congestion charges are an example of such an efficiency enhancing mechanism that can also be a 
revenue raising tool. Such charges can improve overall welfare to the extent that these internalise the 
external congestion delay costs of vehicle travel at peak times and establish appropriate ‘road pricing’. 
INFORMATION 
1982
Although introducing such charges would generate additional administrative and compliance costs, such 
an instrument nevertheless has the potential to improve overall economic efficiency by better allocating 
scarce resources, eg road space at peak times.  
Despite this, there is an important caveat regarding using road pricing initiatives to fund rail. In the 
absence of efficient road pricing, road congestion can justify subsidising rail services, because rail reduces 
the external costs of congestion. However, if the costs of that congestion are internalised directly, as they 
RELEASED 
are with road pricing, then there is no longer a negative congestion externality. Therefore, if efficient 
congestion charges are introduced the externality justification for subsidising rail disappears. This means 
that road pricing should be considered as a more efficient alternative for addressing congestion than 
subsidising rail, rather than a means of raising funds. 
In this situation, instituting rail subsidies as well as applying congestion charges to routes that already 
OFFICIAL 
benefit from rail would effectively ‘double count’ these externalities. This implies that congestion charges 
should be instituted instead of rail subsidies. If this is not possible on routes for which rail is an effective 
substitute, the revenue required to fund rail subsidies should be raised from congestion charges imposed 
on routes that do not already benefit from rail.  
88 


Findings 
A third alternative is to ‘mix and match’ rail subsidies and congestion charges, by splitting the external 
congestion cost and rail benefit across both modes. As an example, half the costs of congestion could be 
reflected in rail subsidies and the other half in congestion charges. 
Regardless of the mix of congestion charges and rail subsidies, the efficient approach of not charging 
motorists for the congestion benefit they obtain from rail is counter to that dictated by the concept of 
fairness. A more equitable, and less efficient approach, would be that those motorists who benefit most 
from rail through reduced traffic congestion should contribute most to rail subsidies.   
7.7.  
9 Land value capture 
One group which benefits directly from metropolitan rail comprises those who obtain use of ‘consumer 
THE  ACT 
surplus’, benefits. These surpluses consist of the total value users place on rail journeys less the amount 
they are required to pay in fares. Although stemming from direct usage, these benefits are likely to be 
incorporated to some extent into the values of property located near the rail network. As a result, these 
benefits may ultimately be captured by property owners, regardless of whether they use rail services.  
Similarly, businesses near rail stations may also gain from increased sales, although as with residential 
properties, any increase in sales may be passed through to property owners in the form of higher rents 
and, subsequently, capitalised into property values.  
Consequently, an instrument that could both better target those who benefit from rail as well as have 
relatively low efficiency costs is a land value capture mechanism. This would be somewhat similar to 
UNDER 
existing property rates except it would be limited to properties close to railway stations and tax increases 
in property value arising from the benefits of being in close proximity to rail services.  
In theory, such an approach would be relatively efficient because, if set correctly, it would not distort 
people’s transport, work and living decisions. However, in practice many of the benefits of proximity to 
existing rail services will have already been capitalised into property values. As a result, many of these 
gains will have already been realised by former property owners who have since sold.  
Therefore, if used to fund existing services this approach would effectively result in arbitrary lump sum 
INFORMATION 
levies being imposed on some property owners who may not have obtained any benefits from rail. This 
1982
would present serious equity concerns. This means that land value capture is a more appropriate funding 
instrument for specific future investments that increase property values rather than to fund existing 
services. 
From an equity perspective there may also be a rationale for compensation to the owners of commercial 
properties who have been adversely affected by rail. For instance, some businesses and property owners 
RELEASED 
may have suffered because of a diversion of custom to other firms that are located closer to the rail 
network. 
 
 
 
OFFICIAL 
89 

Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
Figure 7.8 
Selected revenue instruments 
Funding source 
Pros 
Cons 
Property rates 
Low efficiency costs 
Some equity concerns 
No admin and compliance costs 
NLTF (fuel excise, RUCs, 
Low efficiency costs 
Some equity concerns 
vehicle registration) 
No admin and compliance costs 
Congestion charges 
Potentially efficiency enhancing 
Potential efficiency costs or equity concerns – 
depends on routes and charges  
Additional admin and compliance costs 
ACT 
General taxation 
Low or no admin and compliance 
Some efficiency costs 
THE 
costs 
Equity concerns 
Regional fuel tax 
Low equity concerns 
Some efficiency costs 
Additional admin and compliance costs 
Parking levies 
Low equity concerns 
Some efficiency costs 
Additional admin and compliance costs 
Land value capture 
Low efficiency costs 
Practical limitations  
Additional admin and compliance costs 
Equity concerns if applied to fund existing rail 
services 
UNDER 
 
INFORMATION 
1982
RELEASED 
OFFICIAL 
90 


Recommendations 
8 
Recommendations 
The findings of this analysis have several policy implications. Our recommendations for addressing these 
are as follows:  
8.1  Optimal fare subsidy: Auckland  
The amount of subsidy funding currently provided to rail in Auckland is slightly less than the optimal 
estimated range. The large majority of the optimal fare subsidy arises from the revenue shortfall that 
would arise if fares were set based on long-run marginal costs, rather than the external benefits of rail 
THE  ACT 
use. However, if patronage increases as projected, much of this shortfall will be reduced as farebox 
revenue rises. Therefore, over the near term the level of fare subsidisation that may be justified by 
marginal cost pricing is likely to fall substantially.  
In contrast, over the longer term expected demographic changes and the associated increase in traffic 
congestion are likely to increase the external benefits of rail. This would have the opposite effect and 
would work to increase the optimal subsidy. In the absence of further study, it is not possible to 
determine the net impact of these changes on the optimal subsidy over time. 
Because of the relatively long-term nature of decisions regarding where to live and work, and the possible 
inertia surrounding shifts in modal patterns, the Transport Agency may wish to revisit this analysis in the 
UNDER 
future and consider the optimal subsidy for rail services in Auckland over a longer time period. Such a long-
run approach could have the benefit of promoting greater stability in fares and may avoid negative impacts 
on the demand for rail services that could occur if fares are significantly adjusted on a regular basis. 
8.2  Optimal fare subsidy: Wellington 
As with Auckland, the current level of subsidisation in Wellington may be lower than optimal, albeit only 
slightly lower than the estimated range. In particular, the possibility that the external benefits of avoided 
INFORMATION 
1982
traffic congestion generated by rail in Wellington are substantial may justify larger a subsidy than that 
currently provided.  
Unlike Auckland, the relatively maturity and stability of rail services, patronage and demographic trends in 
Wellington means that the optimal level of subsidisation is unlikely to change significantly in the 
foreseeable future.  
RELEASED 
8.3  Source of public funds 
Overall, there does not appear to be a strong policy rationale for large-scale changes to current funding 
sources. Revenue instruments such as property rates levied by councils and the NLTF are reasonably 
efficient when compared with many other possible revenue instruments. However, further detailed analysis 
of alternative mechanisms would provide more insight into the relative costs and benefits of different 
OFFICIAL 
approaches.    
91 

Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
8.4  National Farebox Recovery Policy  
The National Farebox Recovery Policy requires councils to ensure that public transport users contribute 
their fair share of the costs of services. This analysis can help inform the relevant councils in refining their 
target farebox recovery ratios.  
The National Farebox Recovery Policy has a stated aim of achieving an overall national average farebox 
recovery rate for public transport of no less than 50%. Therefore, to the extent that the estimated optimal 
subsidy funding for Auckland and Wellington is currently higher than 50%, this is inconsistent with the 
policy.   
ACT 
While it may still be possible for the overall national average rate of farebox recovery to be 50%, this may 
THE 
require subsidies for public transport in other areas or for modes to be reduced to levels that are sub-
optimal. This suggests it may be appropriate to review the policy itself.  
8.5  Funding assistance rates 
Funding assistance rates refer to the proportion of approved transport activity subsidies that are funded 
out of the NLTF.  
The ongoing reduction in the Transport Agency’s funding assistance rates for rail, which requires councils 
to contribute greater shares of subsidies, may enhance overall economic efficiency. This is because a 
UNDER 
greater share of funding will be sourced from property rates levied by councils, which is likely to impose 
fewer distortionary impacts and be more economically efficient than many other sources, including fuel 
excise duties, RUCs and vehicle registration fees. This in turn would justify greater subsidisation for rail, 
improving the overall welfare of the wider community.  
8.6  Economic evaluation manual 
The EEM is used by organisations such as councils for evaluating and preparing funding applications to 
INFORMATION 
1982
the Transport Agency. 
The findings of this report do not directly impact on the EEM, although one issue raised in this analysis 
that the Transport Agency may wish to consider further is the approach to valuing the benefits of reduced 
congestion arising from transport investments. The standard approach as used in this analysis is to 
estimate the value of time travel savings. However, the Transport Agency may wish to investigate 
approaches that incorporate changes in land use patterns resulting from transport investments. 
RELEASED 
OFFICIAL 
92 


References 
9 
References 
Abley, S, M Chou and M Douglass (2008) National travel profiling part A: Description of daily travel 
patterns. NZ Transport Agency research report 353
Allison, N. D Lupton and I Wallis (2013) Development of a public transport investment model. NZ 
Transport Agency research report 524
Alternative Funding for Transport (2013) Funding Auckland’s transport future. Public discussion 
document. 
ACT 
APB&B (2010) Business case: Auckland CBD rail link. Prepared for KiwiRail and ARTA. 
THE 
Arter, K, C Buchanan, P Buchanan and R Meeks (2006) Agglomeration benefits of CrossRail. Association for 
European Transport and contributors.  
Asada, Y and F Yamazaki (2006) Measurement of the congestion externality in rail commuting in the Tokyo 
metropolitan area. Sophia University, Meikai University.  
Booze Allen Hamilton, Institute for Transport Studies, University of Leeds and associated consultants 
(2005) Surface transport costs and charges study. Report for the Ministry of Transport.  
Button, K (2005) The economics of cost recovery in transport. Journal of Transport Economics and Policy 
39, no.3: 241–257. 
UNDER 
Chung, P (2012) Walkable catchments analysis at Auckland train stations: New Lynn, Glen Innes and Mt 
Albert – 2012. Auckland Council technical report 2012/023. 
Clark, H (2008) Speech on the launch of KiwiRail. The New Zealand Herald. Accessed 27 April 2014. 
www.nzherald.co.nz/nz/news/article.cfm?c_id=1&objectid=10519328.  
Creedy, J (2009) The distortionary costs of taxation. Background paper for the Tax Working Group, Session 
Five. 
INFORMATION 
Cullen, M (2008) Back on track – infrastructure for NZ. Speech. Accessed 27 April 2014. 
1982
www.railpage.com.au/f-t11343161-s0-0-asc.htm   
Currie, G (2011) New perspectives and methods in transport and social exclusion research, Sydney: 
Emerald Group Publishing.   
Denne, T (2006) Enabling biofuels: biofuel economics. Covec report for the Ministry of Transport. 
RELEASED 
Department for Transport, UK (2005) Transport, wider economic benefits, and impacts on GDP. Discussion 
paper. 
Ernst & Young (1997) Alternative transport infrastructure investments and economic development for the 
Auckland region. Report for the Keep Auckland Moving Campaign (ARC and the region’s TLAs). 
Faulhaber, G (1975) Cross-subsidization: pricing in public enterprises, The American Economic Review 65
OFFICIAL 
no.5: 966–977. 
Fisher, G, K Rolfe, T Kjellstrom, A Woodward, S Hales, A Sturman, S Kingham, J Peterson, R Shrestha and D 
King (2002) Health effects due to motor vehicle air pollution in New Zealand. Report to the Ministry of 
Transport.  
Geurs K, R Haaijer and B Van Wee (2006) Option value of public transport: methodology for measurement 
and case study for regional rail links in the Netherlands. Transport Reviews 26, no.5: 613–643.   
93 

Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
Gramlich, E (1990) How should public infrastructure be financed? Conference series, Federal Reserve Bank 
of Boston, pp223–245. Accessed 28 April 2014. www.bos.frb.org/economic/conf/conf34/conf34g.pdf 
Greater Wellington Regional Council (GWRC) (2013) Wellington regional rail plan 2010 – 2035. Revised 
edition. Wellington: GWRC. 
Grimes, A (2008) The role of infrastructure in developing New Zealand’s economy. Paper presented to 
Institute of Policy Studies Spring 2008 lecture series. 
Guerra, E (2010) Valuing rail transit: comparing capital and operating costs to consumer benefits
Berkeley: University of California. 
HAPINZ (2012) Updated health and air pollution in New Zealand study. Prepared for Health Research 
THE  ACT 
Council of New Zealand, Ministry of Transport, Ministry for the Environment and New Zealand 
Transport Agency. Accessed 20 March 2013. www.hapinz.org.nz/. 
Hazledine, T, S Donovan and J Bolland (2013) The contribution of public transport to economic 
productivity. NZ Transport Agency research report 514. 63pp. 
Independent Pricing and Regulatory Tribunal (2012) Review of maximum fares for CityRail services from 
January 2013. Final report, November 2012. 
Institute for the Study of Competition and Regulation (1999) The privatisation of New Zealand Rail part 2: 
quantitative cost benefit analysis. Accessed 27 April 2014. 
UNDER 
www.iscr.org.nz/f251,5018/5018_tranzrail_part_2_100799.pdf.  
Institute for the Study of Competition and Regulation (2009) The history and future of rail in New Zealand.  
Kemp, A, V Mollard and I Wallis (2012) Value capture mechanisms for funding transport infrastructure. NZ 
Transport Agency research report 511. 107pp. 
Kennedy, D (2013) Econometric models for public transport forecasting. NZ Transport Agency research 
report 518. 407pp. 
Kennedy, D and I Wallis (2007) Impacts of fuel price changes on New Zealand transport. Land Transport 
INFORMATION 
1982
NZ research report 331
Longley, I, S Kingham, K Dirks, E Somervell, W Pattinson and A Elangasinghe (2013) Detailed observations 
and validated modelling of the impact of traffic on the air quality of roadside communities. NZ 
Transport Agency research report 516. 
203pp. 
Mathur, S, and A Smith (2012) A decision-support framework for using value capture to fund public 
RELEASED 
transit: lessons from project-specific analyses. Mineta Transportation Institute report 11–14
Medda, FR and M Modelewska (2011) Land value capture as a funding source for urban investment: the 
Warsaw metro system. Ernst & Young.   
Ministry of Transport (MoT) (2005) National rail strategy to 2015. Accessed 27 April 2014. 
www.transport.govt.nz/about/publications/Documents/nationalrailstrategy.pdf  
OFFICIAL 
Ministry of Transport (MoT) (2013a) Auckland metro rail funding and ownership package. Accessed 28 
April 2014. www.transport.govt.nz/ourwork/rail/aucklandmetrorail/ 
Ministry of Transport (MoT) (2013b) Wellington metro rail funding and ownership package. Accessed 28 
April 2014. www.transport.govt.nz/ourwork/rail/wellingtonmetrorail/ 
Ministry of Transport (MoT) (2013c) Government policy and funding for rail. Accessed 28 April 2014. 
www.transport.govt.nz/ourwork/rail/governmentpolicyandfundingforrail/ 
94 


References 
National Infrastructure Unit (2010) National infrastructure plan. Accessed 28 April 2014. 
www.infrastructure.govt.nz/plan/mar2010  
New Zealand Institute of Economic Research (2013) Appraising transport strategies that induce land use 
changes. Public discussion document. Working paper 2013-04. 
New Zealand Transport Agency (2010a) Economic evaluation manual, volumes 1 and 2.  
New Zealand Transport Agency (2010b) Notification of NZTA’s expectations regarding farebox recovery 
and funding policies in regional public transport plans and regional land transport programmes. 
General circular policy: no 10/03.  
New Zealand Transport Agency (2010c) Fare policy decision-making guide.  THE  ACT 
New Zealand Transport Agency (2012) Estimating indirect benefits for public transport economic 
appraisals. NZTA Research, supplementary issue.  
New Zealand Transport Agency (2014) Total mobility around New Zealand: a guide to the total mobility 
scheme in the different regions around New Zealand. Accessed 28 April 2014. 
www.nzta.govt.nz/resources/total-mobility-scheme/docs/total-mobility-around-new-zealand.pdf. 
PriceWaterhouseCoopers (2004) Infrastructure audit: infrastructure stocktake. Wellington: Ministry of 
Economic Development.  
Roth, A (1988) Introduction to the Shapley value. Pp1–30 in The Shapley value, A Roth (Ed) New York: 
UNDER 
Cambridge University Press, Accessed 28 April 2014. 
http://catdir.loc.gov/catdir/samples/cam031/88002983.pdf. 
Sinclair Knight Merz (SKM) (2012) City centre future access study. Study technical report for Auckland 
Council and Auckland Transport. 
Smart, M (2008) Value of CityRail externalities and optimal government subsidy. CRA International, final 
report. Prepared for IPART.  
Smart, M (2008) An empirical estimate of CityRail’s marginal costs and externalities. Wellington: Law and 
INFORMATION 
1982
Economic Consulting Group. 
Smart, M and E Hefter (2012) External benefits of CityRail services – final report to IPART. Wellington: 
Sapere Research Group. 
Tax Working Group (2009) Design of the income tax/transfer system – background paper for the Tax 
Working Group, Session One, 24 July 2009. 
RELEASED 
The Treasury (2001a) Tax review. Issues paper June 2001.Wellington: The Treasury. 
The Treasury (2001b) Tax review. Final report October 2001. Wellington: The Treasury. 
The Treasury (2002) National rail – how to progress the options. Treasury report T2002/1756. Wellington: 
The Treasury. 
The Treasury and Crown Company Monitoring Advisory Unit (2009) Joint officials report on rail funding 
OFFICIAL 
and policy. CCMAU report KWR-033/A72197. Wellington: The Treasury, CCMAU. 
Wallis, I and D Lupton (2013) The costs of congestion reappraised. NZ Transport Agency research report 
489. 
Wallis, I and D Wignall (2012) The benefits of public transport – option values and non-use values. NZ 
Transport Agency research report 471. 
95 

Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
Appendix A: Rationale for government buy-back of 
rail assets 
The specific justifications for the government buy-backs that occurred from 2002 to 2008 are outlined in 
the following sources: 
•  A 2002 Treasury report National rail – how to progress the options recommended the government 
negotiate with Tranz Rail to buy back the rail infrastructure, in order to further the government 
objectives of: 
THE  ACT 

network integrity – this being the ability to maintain and extend the network in terms of coverage 
and maintenance levels 

service coverage – this is the ability to increase service levels or alter the type of services provided 

alternative operators – the ability for alternative operators to access the network. 
•  The National Infrastructure Unit’s (2010) National infrastructure plan stated: 
Political and public concern about under-investment in the rail network resulted in government buy-
back of the track network in 2004. Subsequent government concern about an effective on-going 
subsidy for the private rail operator, through public investment in the track network, led eventually to 
a full public ownership of the entire rail business in 2008
..  
UNDER 
•  A 2004 infrastructure audit by PriceWaterhouseCoopers pointed to low levels of asset-replacement by 
New Zealand Rail in the years since privatisation, resulting from its poor financial performance. 
•  A speech by Finance Minister Michael Cullen in 2008 expressed a political preference to subsidise a 
state-owned enterprise instead of a foreign-owned company. 
•  A speech by Prime Minister Helen Clark in 2008 stated: 
Our government has bought back the rail business for strategic reasons... it also has become clear 
INFORMATION 
1982
that our rail system cannot survive without substantial government subsidies into the future. That, 
together with the need to develop a more sustainable and integrated transport system for our 
country, makes the case for public ownership compelling in the 21st century

RELEASED 
OFFICIAL 
96 

Appendix B: Financial analysis 
Appendix B: Financial analysis 
To complement our work on the distribution of metropolitan rail benefits, we also undertook a financial 
analysis to indicate the outcome for particular groups of allocating costs in line with benefits. This was 
achieved by building a spreadsheet model that holds recent and forecast cost data for metropolitan rail in 
Wellington and Auckland. 
The model allows users to explore a range of cost allocation scenarios and can accommodate the slotting-
in of different cost shares as these emerge from new information, further research, or negotiated 
agreement. In its default form, the model uses the following parameter set for the cost shares. 
THE  ACT 
•  farebox: 30% to 60% in steps of 10% 
•  road users: 10% to 30% in steps of 10% 
•  central government: 15% to 25% in steps of 10% 
•  local government: balance to 100% 
The default parameter set is loosely based on recent experience, and these values can be changed as 
better information emerges. The balancing share which is labelled ‘local government’ could equally be 
thought of as ‘owners of property near stations’ or as some combination of this group and the wider 
ratepayer community. 
UNDER 
The model is also designed to illustrate the difference between a pay-go system for capital expenditure 
and a depreciation-based alternative in which the capital costs are spread over time. In the latter case, the 
model user can adjust both the duration of time for recovering capital and the interest rate payable. 
Annual capital charges are then allocated across the benefitting groups in the selected proportions. 
B1  Data 
The model uses Transport Agency data on rail patronage, rail passenger-km and rail vehicle-km, and 
INFORMATION 
1982
forecasts of these variables out to 2018/19. It also draws on operating and capital cost data from the 
Transport Agency and in the case of Wellington it uses the latest forecasts of capital expenditure provided 
by the Greater Wellington Regional Council.   
An interesting feature of the Wellington data is the very lumpy nature of the recent and forecast capital 
expenditures as shown in figure B.1.  
RELEASED 
 
 
OFFICIAL 
97 



Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
Figure B.1 
Actual and projected capital expenditure, Wellington ($m) 
THE  ACT 
 
B2  Illustrative results 
UNDER 
The main value of this model is that it translates benefit shares into cost allocations. However it is also of 
interest to see how different the cost allocations look depending on the treatment of capital expenditure. 
In figure B.2 we show how costs would have been allocated for Wellington metropolitan rail under a pay-go 
approach to capital investment, and forecasts for these shares out to 2019. 
Figure B.2 
Indicative cost allocation and average fares: Wellington; pay-go 
INFORMATION 
1982
RELEASED 
OFFICIAL 
  
98 

link to page 87 link to page 99
Appendix B: Financial analysis 
This figure is based on the following allocated shares:53 
•  farebox 
 
 
 
40% 
•  road users  (NLTF)    
20% 
•  central government54 
15% 
•  local government 
 
25% 
It will be noted that the average fare oscillates in line with total costs, which are lumpy because of capital 
spending. Fares range from around $7 to around $2 in just a few years. By contrast, figure B.3 shows the 
same situation except with a smoothing out of capital spending through the use of debt financing at an 
ACT 
interest rate of 6% per annum. 
THE 
Figure B.3 
Indicative cost allocation and average fares: Wellington depreciation over 10 years 
UNDER 
INFORMATION 
1982
 
In this case fares are much more stable, in the range of $4 to $5 over the forecast period.  
Another useful experiment is to hold average fares constant and track the total subsidy required. As 
RELEASED 
shown in figure B.4 below (which uses Wellington data), the size of the subsidy depends heavily on the 
treatment of capital expenditure, with the time profile for the pay-go method again being much more 
volatile. 
 
 
OFFICIAL 
                                                   
53 These shares are used as an illustrative example and do not necessarily reflect the optimal amounts.  
54 Sourced from general taxation. 
99 



Metropolitan rail: external benefits and optimal funding 
Figure B.4 
Wellington simulation with constant fares over forecast period 
THE  ACT 
 
 
Conversely, we might consider what happens to average fares if the total subsidy is fixed over time. In the 
simulation shown in figure B.5 we fix the total subsidy at $25m per annum and allow fares to adjust to 
recover the balance of cost. The same general pattern would emerge with higher levels of constant 
subsidy. 
UNDER 
Figure B.5 
Wellington simulation with constant total subsidy 
INFORMATION 
1982
RELEASED 
 
 
  OFFICIAL 
100 

Document Outline