Automatically calculating periodic timetables in public railway transport systems is an NP-complete problem – namely the Periodic Event Scheduling Problem (PESP). The original model is restricted to basic periodic timetabling. Extending the model by decisional transport networks with flows induces new possibilities in the timetabling and planning process. Subsequently, the given flexibility results in a generic model extension of PESP that can be applied in subsets of the timetabling process. The successful utilization of this approach is presented for distinct chain paths, duplicated chain paths and non-connected flow graphs that represent integration of routing and timetabling, planning of periodic rail freight train paths and track allocation, respectively. Furthermore, the encoding of this generic model into a binary propositional formula is introduced and the appropriate usage of several techniques like SAT solving and MaxSAT to calculate and optimize the corresponding instances will be presented accordingly. Computational results for real-world scenarios suggest the practical impact and give promising perspectives for further scientific research.

In der vorliegenden Dissertationsschrift wurde ein Instrumentarium zur Untersuchung der Zusammenhänge von Eisenbahnbetrieb, Infrastruktur und Kosten bei integrierten Eisenbahnunternehmen konzipiert und entwickelt. Fragestellungen zu dieser Thematik wurden bereits in einigen Forschungsarbeiten behandelt. Die Auswertung dieser Arbeiten zeigte allerdings, dass Ergebnisse häufig nicht als absolute (Zahlen-) Werte angegeben wurden, angewendete Methoden und Eingangsdaten nicht veröffentlicht wurden und eingesetzte Softwarelösungen ungeeignet bzw. zu komplex für Grundsatzuntersuchungen unter Kosteneinbeziehung und vielfältiger Auswertungen sind. Der Fokus der Arbeit liegt auf der integrierten Untersuchung der Aspekte Eisenbahnbetrieb, Systemauslegung und Kostenermittlung. Die gemeinsame und quantitative Betrachtung von sonst für sich betrachteten Aspekten des Eisenbahnsystems weist allerdings eine höhere Komplexität als bei abgegrenzten Untersuchungen auf. Besonders die Überlagerung von Einzeleffekten kann zu unerwarteten Ergebnissen führen. Untersuchungsgegenstand ist die Durchführung eines (variierbaren) generischen Betriebsprogramms auf einer (variierbaren) generischen Eisenbahnstrecke. Reale Eisenbahnstrecken und Fahrpläne wurden bewusst ausgeschlossen, weil die im Fokus stehenden grundsätzlichen Zusammenhänge häufig durch lokale und betriebliche Besonderheiten überdeckt oder zumindest beeinflusst werden. Der gegenwärtige Entwicklungsstand erlaubt die Untersuchung von artreinem Verkehr sowie Mischverkehr mit zwei Zuggattungen auf einer generischen Eisenbahninfrastruktur. Die Zugfahrten werden auf einem, im Ein-Richtungsbetrieb befahrenen, Richtungsgleis einer zweigleisigen Eisenbahnstrecke durchgeführt. Derzeit sind drei Zuggattungen modelliert (Schienenpersonennahverkehr, Schienenpersonenfernverkehr und Schienengüterverkehr). Diese unterscheiden sich durch Zugmasse, Zuglänge, Geschwindigkeit und die Kostensätze. Die wesentlichen Infrastrukturparameter sind Blocklänge, Überholbahnhofabstand und die Kostensätze für alle Infrastrukturkomponenten. Es wurden nur diejenigen Infrastrukturkomponenten modelliert, die für die Durchführung des Betriebsprogramms direkt benötigt werden und insofern in direkter Beziehung dazu stehen. Kostenkomponenten, die hauptsächlich von der Topografie und Besiedlung abhängen (Erd- und Ingenieurbauwerke) sowie Verkehrsbauten wurden, um den Umfang der Arbeit nicht zu sprengen, nicht modelliert. Das gilt es bei der Interpretation der absoluten Infrastrukturkosten zu berücksichtigen, so dass im gegenwärtigen Entwicklungsstadium eine Eignung vornehmlich für vergleichende Untersuchungen unter denselben Topografie-Bedingungen gegeben ist. Ein wesentlicher Aspekt der Arbeit war die Schaffung des Instrumentariums, weil in der Phase der Konzeption der Arbeit deutlich wurde, dass existierende Fachsoftware zu viele Restriktionen aufweist, als dass die Untersuchungen in der gewünschten Form hätten durchgeführt werden können. Das entwickelte Softwaretool erlaubt es, Berechnungen elegant durchzuführen (z.B. Variation einer oder mehrerer Eingangsgrößen in beliebigen Wertebereichen in einem einzigen Rechendurchgang), Berechnungsmethoden beliebigen Detailierungsgrades einzusetzen sowie das System zu verfeinern und zu erweitern. Durch die Implementierung des Softwaretools als MS Excel-Applikation können alle Möglichkeiten, die Excel zur Weiterverarbeitung und Darstellung von Daten bietet, ohne Zusatzaufwand eingesetzt werden. Die Anwendung des Tools auf verschiedene Fallbeispiele kommt zu dem Ergebnis, dass für praxisnah konfigurierte Strecken und Betriebsprogramme etwa ein Kostenverhältnis von 30 % Infrastrukturkosten zu 70 % Zugkosten vorliegt, wobei sich hier die reduzierte Infrastrukturmodellierung natürlich bemerkbar macht. Infrastrukturell bedeutsam sind Streckenkosten und Betriebserschwerniskosten. Bei den Zugkosten bilden Instandhaltungskosten, Energiekosten und der Kapitaldienst den Hauptanteil, Personalkosten fallen dahinter zurück. Wartekosten weisen nur bei starker Streckenauslastung eine gewisse Bedeutung auf. Die durchgeführte Sensitivitätsanalyse lässt erkennen, dass sich der Einfluss einzelner Eingangsgrößen für verschiedene Systemzustände bzw. Einstellungen quantitativ grundsätzlich unterscheiden kann. Je komplexer das System, desto schwieriger ist es, Wirkungszusammenhänge „vorherzusehen“. Das Tool unterstützt und vereinfacht entsprechende Untersuchungen. Ein komplexer Verlauf eines Kostengraphen kann etwa durch eine Aufschlüsselung der Untersuchung auf die einzelnen Kostenkomponenten nachvollziehbar werden. Durch die integrierte Betrachtung wird implizit ein Verständnis für die Strukturen des gesamten Bahnsystems geschaffen. Das im Tool abgebildete System wird besonders bezüglich der innewohnenden kostenrelevanten Wirkungsmechanismen untersucht, wodurch Kostentreiber identifiziert werden können. Es wird ermittelt, wie diese Komponenten auf Veränderungen von Eingangsgrößen reagieren. Mit dem geschaffenen Instrumentarium können dann zum Beispiel nachfolgende Fragestellungen vergleichsweise aufwandsarm untersucht werden: Welche gemeinsame Kostenstruktur weisen ein konkret konfigurierter Eisenbahnstreckenabschnitt und ein darauf durchgeführtes Betriebsprogramm auf? Wie entwickeln sich die Kosten bei veränderter Streckenbelastung? Welche Kostenstrukturen und -unterschiede weisen Personenverkehr und Güterverkehr auf? Wie werden die Fahrwegkosten durch die Betriebsbelastung beeinflusst? Welche Zusammenhänge bestehen zwischen der Qualität des Betriebsablaufs und den Kosten? Wie beeinflusst die Zugmischung die spezifischen Kosten? Welche Einflüsse können Baukostenkostenzuschüsse oder veränderte Energie- bzw. Personalkosten auf die Gesamtkosten ausüben?

In der Verkehrswirtschaft findet ein von der Europäischen Union ausgelöster Deregulierungsprozess statt, welcher zu neuen und wissenschaftlich bisher nicht identifizierten Geschäftsmodellen in den Transportketten des Schienengüterverkehrs in Europa geführt hat. Diese Geschäftsmodelle stellen den Untersuchungsgegenstand der Dissertation dar. Zur Durchführung deren Identifikation definiert der Autor ein Geschäftsmodellverständnis und grenzt dieses vom Strategiebegriff ab. Er konkretisiert den Geschäftsmodellbegriff mit der Art und Weise der Wertschöpfung im Unternehmen und nutzt dafür unter anderem theoretische Ansätze des strategischen Managements und der Institutionenökonomie. Die gewählten Ansätze verknüpft er zu einem Wertschöpfungswürfel, mit welchem er die Identifikation der Wertschöpfung in den Geschäftsmodellen des Schienengüterverkehrs vornimmt. Den Leistungsumfang der Geschäftsmodelle des Schienengüterverkehrs gegenüber den Kunden bringt der Autor durch die Berücksichtigung der Transportketten in die Diskussion ein. Aus den Dimensionen Art und Weise der Wertschöpfung und Leistungsumfang in den Transportketten bildet er ein Portfolio zur Geschäftsmodellidentifikation, welches neun theoretische Geschäftsmodelle in den Transportketten des europäischen Schienengüterverkehrs beschreibt. Um die Geschäftsmodelle auch empirisch nachzuweisen führt der Autor eine Studie unter Güterbahnen im deutschsprachigen Raum durch. Die Auswertung erfolgt mittels einer Korrespondenzanalyse, durch welche das theoretisch aufgestellte Portfolio bestätigt wird und sechs zum Teil signifikant verschiedene Geschäftsmodelle in den Transportketten des Schienengüterverkehrs identifiziert werden. Mittels der entwickelten Geschäftsmodelllogik ermittelt der Autor den Veränderungsbedarf je Geschäftsmodell, wofür auch erweiterte Korrespondenzanalyen zur Anwendung kommen. (Autorenreferat) / In transport economics a deregulation process is taking place, triggered by the European Union, which has led to new and not scientifically identified business models in transport chains of European rail freight transport. These business models represent the examination subject of the thesis. For their identification the author defines an understanding of business model and delimits this from the strategy concept. He puts the business model concept in concrete terms with the way of the added value in the enterprise and uses among other things theoretical approaches of the strategic management and the institutional economics. He connects the chosen approaches to an added value cube with which he carries out the identification of the added value in the business models of rail freight transport. Considering also transport chains the author brings into the discussion the scope of work of the business models of rail freight transport for the customer. Out of the dimensions ‘way of the added value’ and ‘scope of work in the transport chains’ he forms a portfolio for the business model identification which describes nine theoretical business models in the transport chains of the European rail freight transport. To prove the business models also empirically, the author carries out a study under railway undertakings in the German-speaking area. The examination of the study was done with a correspondence analysis with which the theoretically built portfolio was confirmed and six partly significantly different business models in the transport chains of the rail freight transport were identified. By means of the developed business model logic the author determines the change requirement per business model. For this he uses also enlarged applications of the correspondence analysis. (Author’s abstract)

Kaum ein Unternehmen in Deutschland steht derart häufig im Fokus einer kritischen Betrachtung durch die Öffentlichkeit wie die Deutsche Bahn. Über Themen wie “Pünktlichkeit”, “Service/ Kundenorientierung” oder die Fahrzeugproblematik wird nicht nur in den Medien regelmäßig berichtet und kontrovers diskutiert. Sehr oft wird hierbei das bestehende Bahn-Image als verbesserungsbedürftig betrachtet. Ausgehend von der These, dass sich die Bahn schon länger mit einem eher schlechten Image auseinanderzusetzen hat, die Eisenbahn früher jedoch einen besseren Ruf genoss, werden die Bahnen in Deutschland näher untersucht. Die Forschungsfrage lautet: Wie haben sich die beiden Parameter “ökonomischer Erfolg” und “Image” verkehrshistorisch betrachtet in den vergangenen acht Jahrzehnten im jeweiligen verkehrspolitischen und gesellschaftlichen Umfeld für die Eisenbahnunternehmen in Deutschland verändert? Welche Aussagen können zum Ruf der Bahn in der jeweiligen Öffentlichkeit getroffen werden? Die Arbeit gliedert sich in drei Teile, bestehend aus dem Theorieteil, dem verkehrshistorischen Teil und dem empirischen Teil. Teil 1 Ausgangspunkt ist der Theorieteil. Das theoretische Fundament bildet die wissenschaftliche Einordnung der Begriffe „Verkehrshistorie“, “ökonomischer Erfolg“ und “Image“. Teil 2 Der Hauptfokus der Arbeit liegt im Aufzeigen der verkehrshistorischen Entwicklung der Eisenbahnen in Deutschland unter wirtschaftlichen Aspekten, dem jeweiligen verkehrspolitischen Umfeld sowie imagerelevanten Gesichtspunkten. In einer Zeitreihenanalyse werden für die Jahre von 1925 bis 2003 die ökonomischen relevanten Geschehnisse von der Deutschen Reichsbahn-Gesellschaft, über die Deutsche Bundesbahn bis zur heutigen Deutschen Bahn AG aufgezeigt, dies unter dem besonderen Blickwinkel imageprägender Begebenheiten. Teil 3 Der dritte Teil setzt sich mit empirischen Untersuchungen zum Image der Deutschen Bahnen auseinander. Imagerelevante Aussagen zur Bahn, in Auftrag gegeben entweder von der DB AG selbst oder von externen Organisationen, werden vorgestellt. Kernstück ist ein eigener empirischer Studienansatz, der aufzeigt, wie das Bahnimage über einen langen Zeitraum zu ermitteln ist.

Die Arbeit ist ein Beitrag zur betrieblich-ökonomischen Optimierung der Eisenbahninfrastruktur auf der Grundlage ihres Kosten-Nutzen-Verhältnisses. Der wesentliche Inhalt der Arbeit ist die Erarbeitung einer Methodik, mit deren Hilfe die Kosten einer Eisenbahnstrecke je fahrbarer Zugtrasse, basierend auf Streckenstandards, der Deutsche Bahn AG, berechnet werden können.

Seit den 90er Jahren ist die Wettbewerbsstruktur im europäischen Eisenbahngüterverkehr starken Veränderungen unterworfen. Die Auflösung staatlicher Monopole sowie die Öffnung nationaler Märkte implizieren einen intensivierten Wettbewerb, bieten jedoch gleichzeitig die Möglichkeit, sich über neuartige Formen der Allianzbildung Wettbewerbsvorteile zu sichern bzw. Eintrittschancen in neue Transportmärkte zu nutzen. Die Einführung wettbewerblicher Marktstrukturen im Eisenbahngüterverkehr betrifft einerseits die Schaffung gleicher Wettbewerbsvoraussetzungen im Verhältnis der Verkehrsträger untereinander (intermodal). Weiterhin steht die Einführung von Wettbewerb zwischen Eisenbahnverkehrsunternehmen im Vordergrund (intramodal). Die vorliegende Arbeit betrachtet Allianzmöglichkeiten entlang beider Dimensionen: im Mittelpunkt stehen Partnerschaften zwischen Eisenbahnverkehrsunternehmen und/oder intermodalen Partnern, die grundsätzlich auf die Gestaltung des intramodalen Wettbewerbs ausgerichtet sind. Aufgrund des Einbezugs intermodaler Partner, der vor dem Hintergrund integrierter Logistikketten immer bedeutsamer wird, gelangt die Perspektive der Beeinflussung des Wettbewerbs der Verkehrsträger untereinander mittels Allianzen ebenfalls in das Blickfeld der Untersuchung. Übergeordnetes Ziel der Arbeit stellt die Analyse des Allianzphänomens und die Systematisierung spezifischer Allianzmodelle im europäischen Eisenbahngüterverkehr vor dem Hintergrund der sich fortlaufend verändernden Marktstruktur und fortgesetzten Deregulierung dieser Branche dar. Das Hauptinteresse gilt der Allianzrelevanz in dieser Branche im allgemeinen und der Verdeutlichung branchenstrukturprägender Allianzmuster im besonderen. Betriebswirtschaftlicher Forschung in diesem Branchenumfeld soll damit ein stärkeres Gewicht beigemessen werden.