Die vorliegende Arbeit beinhaltet eine vertiefte Analyse zur Umsetzung von internationalen Rangierszenarien unter ETCS Level 2 ohne Signale in Deutschland. Die Untersuchung fußt auf den, vor allem im nordeuropäischen Ausland erfolgreich implementierten Technologien permanenter und temporärer Rangierbereiche. Auf dessen Grundlage ist ein weitgehender Verzicht auf ortsfeste Signale möglich. Die Arbeit kann einen Beitrag für zukünftig europäisch vereinheitlichte betriebliche Szenarien und der dafür notwendigen Anforderungen der Fahrzeugbewegungssicherung an das Zugbeeinflussungssystem darstellen. Die Aktualität der Thematik wird durch eine Auseinandersetzung mit dem Begriff Rangieren, welche mit einer neuen Definition endet, und der Einordnung in das Projekt der Digitalen Schiene Deutschland unterstrichen. Mit der Prüfung einher geht eine Betrachtung konkreter Beispiele sowie ein Vergleich mit dem aktuell in Deutschland verfolgten Ansatz.:1.1 Motivation 1.2 Methodik und Struktur der Arbeit 1.3 Abgrenzung der Arbeit 2 Grundlagen 2.1 Terminologien zum Thema Rangieren 2.1.1 Bedeutung und Definition des Begriffs Rangieren 2.1.2 Rangieren auf Haupt- und in Nebengleisen 2.2 DSD – Anforderungen, Zielbilder und neue Regelwerke 2.2.1 Starterpaket und Schnellläuferprogramm 2.2.2 Betrieblich-Technisches Zielbild DSD Starterpaket 2.2.3 Neue Fahrdienstvorschrift 2.2.4 Zusammenspiel von Hochleistungsnetz und DSD 3 Rangieren im Kontext des digitalen Bahnbetriebes 3.1 Aktuelle Entwicklungen bei den ETCS-Spezifikationen 3.2 Grundlagen zum Rangieren im betrieblichen Zielbild 3.3 Analyse der Rangierszenarien in den betrieblichen Regelwerken und im BZB 3.3.1 Umsetzen von Triebfahrzeugen 3.3.2 Bedienung von Anschlüssen 3.3.3 Anbindung von Rangierbahnhöfen, ZBA und Umschlagbahnhöfen 4 Umsetzbarkeit internationaler Rangierszenarien 4.1 Kurzvorstellung internationaler Konzepte 4.1.1 Definition Permanent Shunting Area (PSA) 4.1.2 Definition Temporary Shunting Area (TSA) 4.2 Umsetzen von Triebfahrzeugen 4.2.1 Darstellung der Ausgangssituation 4.2.2 Umsetzen im SH-Mode innerhalb eines TSA 4.2.3 Umsetzen als FS-/OS-Fahrt mittels Zugstraßen 4.3 Anschlussbedienung auf der freien Strecke - Einfahrt in einen PSA 4.3.1 Darstellung der Ausgangssituation 4.3.2 Ausführung als ortsbedienter PSA 4.3.3 Ausführung als stellwerksüberwachter PSA 4.4 Anschlussbedienung auf der freien Strecke – Ausfahrt aus einem PSA 4.4.1 Darstellung der Ausgangssituation 4.4.2 Ausführung als ortsbedienter PSA 4.4.3 Ausführung als stellwerksüberwachter PSA 4.5 Anschlussbedienung in Bahnhöfen 4.5.1 Darstellung der Ausgangssituation 4.5.2 Ausführung Nahbedienbereich über zwei separate TSA 4.5.3 Ausführung Nahbedienbereich als ein einzelner TSA 5 Nachweis der Praxistauglichkeit 5.1 Netzbezirk Halle (Saale) als Teil des ScanMed-Korridors 5.2 Anschluss Industriegebiete Halle-Queis und Star Park Halle 5.2.1 Lage und heutiger Zustand 5.2.2 Ausrüstung Anschluss als ortsbedienter PSA 5.2.3 Chancen und Herausforderungen der Umsetzung 5.3 Anschluss EDEKA und Stadt Landsberg 5.3.1 Lage und heutiger Zustand 5.3.2 Ausrüstung mittels Technologie der TSA 5.3.3 Chancen und Herausforderungen der Umsetzung 5.4 ZBA Halle 5.4.1 Lage und heutiger Zustand 5.4.2 Chancen und Herausforderungen einer Ausrüstung als stellwerksüberwachter PSA 6 Bewertung der aufgezeigten Szenarien 6.1 Auswahl Vergleichskriterien 6.2 Vergleichstabellen 6.2.1 Umsetzen von Triebfahrzeugen 6.2.2 Anschlussbedienung auf der freien Strecke 6.2.3 Anschlussbedienung in Bahnhöfen 6.2.4 Ausrüstung von Rbf, ZBA und Ubf 7 Zusammenfassung und Ausblick 7.1 Fazit 7.2 Empfehlungen und weiterer Untersuchungsbedarf 7.3 Ausblick Abkürzungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Literaturverzeichnis Erklärung Verzeichnis der Anhänge Anhang A: Zielsetzungen der DSD Anhang B1: Betriebliche Grundsätze des BZB Anhang B2: Betrieblich-Technisches Zielbild für die DSD Starterpaket-Projekte Anhang C1: Ablaufdiagramm Umsetzen innerhalb eines TSA Anhang C2: Ablaufdiagramm Umsetzen als FS-/OS-Fahrt mit Umsetzfahrstraßen Anhang D1: Ablaufdiagramm Einfahrt in einen ortsbedienten PSA Anhang D2: Ablaufdiagramm Einfahrt in einen stellwerksüberwachten PSA Anhang E1: Ablaufdiagramm Ausfahrt aus einem ortsbedienten PSA Anhang E2: Ablaufdiagramm Ausfahrt aus einem stellwerksüberwachten PSA Anhang F1: Ablaufdiagramm Anschlussbedienung mit zwei separaten TSA Anhang F2: Ablaufdiagramm Anschlussbedienung mittels eines TSA Anhang G: Übersicht der Anschließer im Netzbezirk Halle (Saale) / This paper contains an in-depth analysis of the implementation of international shunting scenarios under ETCS Level 2 without trackside signals in Germany. The treatise is based on the technologies of permanent and temporary shunting areas that have been successfully implemented, especially in Northern European countries. Based on this, it is possible to largely dispense with trackside signals. The thesis can represent a contribution for future European standardised operational scenarios and the necessary requirements of vehicle movement safety on the train control system. The relevance of the subject is underlined by an examination of the term shunting, which culminates in a new definition, and the integration into the project Digitale Schiene Deutschland. The analysis is accompanied by a consideration of examples and a comparison with the approach currently being pursued in Germany.:1.1 Motivation 1.2 Methodik und Struktur der Arbeit 1.3 Abgrenzung der Arbeit 2 Grundlagen 2.1 Terminologien zum Thema Rangieren 2.1.1 Bedeutung und Definition des Begriffs Rangieren 2.1.2 Rangieren auf Haupt- und in Nebengleisen 2.2 DSD – Anforderungen, Zielbilder und neue Regelwerke 2.2.1 Starterpaket und Schnellläuferprogramm 2.2.2 Betrieblich-Technisches Zielbild DSD Starterpaket 2.2.3 Neue Fahrdienstvorschrift 2.2.4 Zusammenspiel von Hochleistungsnetz und DSD 3 Rangieren im Kontext des digitalen Bahnbetriebes 3.1 Aktuelle Entwicklungen bei den ETCS-Spezifikationen 3.2 Grundlagen zum Rangieren im betrieblichen Zielbild 3.3 Analyse der Rangierszenarien in den betrieblichen Regelwerken und im BZB 3.3.1 Umsetzen von Triebfahrzeugen 3.3.2 Bedienung von Anschlüssen 3.3.3 Anbindung von Rangierbahnhöfen, ZBA und Umschlagbahnhöfen 4 Umsetzbarkeit internationaler Rangierszenarien 4.1 Kurzvorstellung internationaler Konzepte 4.1.1 Definition Permanent Shunting Area (PSA) 4.1.2 Definition Temporary Shunting Area (TSA) 4.2 Umsetzen von Triebfahrzeugen 4.2.1 Darstellung der Ausgangssituation 4.2.2 Umsetzen im SH-Mode innerhalb eines TSA 4.2.3 Umsetzen als FS-/OS-Fahrt mittels Zugstraßen 4.3 Anschlussbedienung auf der freien Strecke - Einfahrt in einen PSA 4.3.1 Darstellung der Ausgangssituation 4.3.2 Ausführung als ortsbedienter PSA 4.3.3 Ausführung als stellwerksüberwachter PSA 4.4 Anschlussbedienung auf der freien Strecke – Ausfahrt aus einem PSA 4.4.1 Darstellung der Ausgangssituation 4.4.2 Ausführung als ortsbedienter PSA 4.4.3 Ausführung als stellwerksüberwachter PSA 4.5 Anschlussbedienung in Bahnhöfen 4.5.1 Darstellung der Ausgangssituation 4.5.2 Ausführung Nahbedienbereich über zwei separate TSA 4.5.3 Ausführung Nahbedienbereich als ein einzelner TSA 5 Nachweis der Praxistauglichkeit 5.1 Netzbezirk Halle (Saale) als Teil des ScanMed-Korridors 5.2 Anschluss Industriegebiete Halle-Queis und Star Park Halle 5.2.1 Lage und heutiger Zustand 5.2.2 Ausrüstung Anschluss als ortsbedienter PSA 5.2.3 Chancen und Herausforderungen der Umsetzung 5.3 Anschluss EDEKA und Stadt Landsberg 5.3.1 Lage und heutiger Zustand 5.3.2 Ausrüstung mittels Technologie der TSA 5.3.3 Chancen und Herausforderungen der Umsetzung 5.4 ZBA Halle 5.4.1 Lage und heutiger Zustand 5.4.2 Chancen und Herausforderungen einer Ausrüstung als stellwerksüberwachter PSA 6 Bewertung der aufgezeigten Szenarien 6.1 Auswahl Vergleichskriterien 6.2 Vergleichstabellen 6.2.1 Umsetzen von Triebfahrzeugen 6.2.2 Anschlussbedienung auf der freien Strecke 6.2.3 Anschlussbedienung in Bahnhöfen 6.2.4 Ausrüstung von Rbf, ZBA und Ubf 7 Zusammenfassung und Ausblick 7.1 Fazit 7.2 Empfehlungen und weiterer Untersuchungsbedarf 7.3 Ausblick Abkürzungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Literaturverzeichnis Erklärung Verzeichnis der Anhänge Anhang A: Zielsetzungen der DSD Anhang B1: Betriebliche Grundsätze des BZB Anhang B2: Betrieblich-Technisches Zielbild für die DSD Starterpaket-Projekte Anhang C1: Ablaufdiagramm Umsetzen innerhalb eines TSA Anhang C2: Ablaufdiagramm Umsetzen als FS-/OS-Fahrt mit Umsetzfahrstraßen Anhang D1: Ablaufdiagramm Einfahrt in einen ortsbedienten PSA Anhang D2: Ablaufdiagramm Einfahrt in einen stellwerksüberwachten PSA Anhang E1: Ablaufdiagramm Ausfahrt aus einem ortsbedienten PSA Anhang E2: Ablaufdiagramm Ausfahrt aus einem stellwerksüberwachten PSA Anhang F1: Ablaufdiagramm Anschlussbedienung mit zwei separaten TSA Anhang F2: Ablaufdiagramm Anschlussbedienung mittels eines TSA Anhang G: Übersicht der Anschließer im Netzbezirk Halle (Saale)

Object recognition in the visual cortex is based on a hierarchical architecture, in which specialized brain regions along the ventral pathway extract object features of increasing levels of complexity, accompanied by greater invariance in stimulus size, position, and orientation. Recent theoretical studies postulate a non-linear pooling function, such as the maximum (MAX) operation could be fundamental in achieving such invariance. In this paper, we are concerned with neurally plausible mechanisms that may be involved in realizing the MAX operation. Four canonical circuits are proposed, each based on neural mechanisms that have been previously discussed in the context of cortical processing. Through simulations and mathematical analysis, we examine the relative performance and robustness of these mechanisms. We derive experimentally verifiable predictions for each circuit and discuss their respective physiological considerations.

Foi realizado o estudo morfométrico e o estudo hemodinâmico da veia porta em vinte cães normais, de idade igual e inferior a 120 dias, e em cinco cães portadores de desvio portossistêmico, de idades entre 90 e 360 dias. Dois animais do grupo de cães portadores de desvio portossistêmico foram submetidos ao tratamento cirúrgico (colocação de anel ameróide) e avaliações subseqüentes ao procedimento cirúrgico foram realizados. Nos cães do grupo normal, as margens hepáticas apresentaram-se entre 1,50cm e 3,00cm depois da margem costal. As médias dos diâmetros médios da veia porta (VP), veia cava caudal (VCC) e aorta abdominal (AO) obtidas foram respectivamente, 0,38cm, 0,37cm e 0,41cm. As proporções entre os diâmetros médios VP/VCC e VP/AO apresentaram médias de 1,10 e 0,94, respectivamente. As médias das áreas de VP, VCC e AO mediram respectivamente, 0,12cm2, 0,11cm2 e 0,14cm2. No estudo hemodinâmico de VP destes animais, utilizando-se o ultra-som Doppler, a velocidade média de fluxo sangüíneo portal (VMFSP) mediu 17,77cm/s. A média de fluxo sangüíneo portal (FSP) mediu 83,11ml/min/kg. O índice de congestão (IC) apresentou média de 0,009. Para o grupo de cães portadores de desvio portossistêmico, o fígado apresentou redução de seu volume, sendo visibilizado entre 1,00cm e 2,00cm antes da margem costal. No estudo morfométrico, as médias dos diâmetros médios obtidos de VP, VCC e AO mensuraram respectivamente, 0,52cm, 0,79cm e 0,58cm. As proporções entre os diâmetros médios VP/VCC e VP/AO mediram respectivamente, 0,62 e 0,84. As médias das áreas de VP, VCC e AO mediram respectivamente, 0,22cm2, 0,56cm2 e 0,27cm2. Ao ultra-som Doppler a VMFSP mediu 26,10cm/s e a média do IC obtido foi de 0,009. Nos animais do grupo de cães portadores de desvio portossistêmico submetidos ao procedimento cirúrgico, foi observado aumento de volume hepático na semana seguinte à colocação do anel ameróide e a VMFSP manteve-se inferior a 19,50cm/s em todos exames subseqüentes à cirurgia no cão 1. / The morphometry and haemodynamic aspects of portal vein were studied in 20 normal dogs with less than 120 days of age and in 5 dogs presenting portosystemic shunting with ages between 90 and 360 days. 2 dogs of the group of animals with portosystemic shunting were submitted to surgical treatment, using a specialized device (ameroid constrictor). Subsequent evaluations were made after the surgical procedure. In the normal group the hepatic margins were seen 1.50cm to 3.00cm below de costal margin. Collected data indicated that the mean diameter of portal vein (VP), caudal vena cava (VCC) and abdominal aorta (AO) measured respectively, 0.38cm, 0.37cm and 0.41cm. The VP/VCC and VP/AO mean ratios were respectively, 1.10 and 0.94. The average of VP, VCC and AO areas were respectively, 0.12cm2, 0.11cm2 and 0.14cm2. The haemodynamic of portal vein was studied by ultrasound Doppler and the mean velocity of portal blood flow (VMFSP) measured was 17.77cm/s. It was verified that portal blood flow (FSP) average was 83.11ml/min/kg and the congestion index (IC) average was 0.009. In the group of animals presenting portosystemic shunting, the hepatic margins were seen 1.00cm to 2.00cm above the costal margin. The morphometry of VP, VCC and AO presented a mean diameter of 0.52cm, 0.79cm and 0.59cm, respectively. The VP/VCC and VP/AO mean ratios were respectively, 0.62 and 0.84. The average of VP, VCC and AO areas were respectively, 0.22cm2, 0.56cm2 and 0.27cm2. The haemodynamic study demonstrated that the VMFSP measured was 26.10cm/s and de IC average was 0.009. In the group of animals with portosystemic shunting which were submitted to surgical treatment, an increase of the liver size was seen from the first ultrasonographic evaluation. The measurements of VMFSP collected in the post surgical period were <= 19.50cm/s in dog 1.

Foi realizado o estudo morfométrico e o estudo hemodinâmico da veia porta em vinte cães normais, de idade igual e inferior a 120 dias, e em cinco cães portadores de desvio portossistêmico, de idades entre 90 e 360 dias. Dois animais do grupo de cães portadores de desvio portossistêmico foram submetidos ao tratamento cirúrgico (colocação de anel ameróide) e avaliações subseqüentes ao procedimento cirúrgico foram realizados. Nos cães do grupo normal, as margens hepáticas apresentaram-se entre 1,50cm e 3,00cm depois da margem costal. As médias dos diâmetros médios da veia porta (VP), veia cava caudal (VCC) e aorta abdominal (AO) obtidas foram respectivamente, 0,38cm, 0,37cm e 0,41cm. As proporções entre os diâmetros médios VP/VCC e VP/AO apresentaram médias de 1,10 e 0,94, respectivamente. As médias das áreas de VP, VCC e AO mediram respectivamente, 0,12cm2, 0,11cm2 e 0,14cm2. No estudo hemodinâmico de VP destes animais, utilizando-se o ultra-som Doppler, a velocidade média de fluxo sangüíneo portal (VMFSP) mediu 17,77cm/s. A média de fluxo sangüíneo portal (FSP) mediu 83,11ml/min/kg. O índice de congestão (IC) apresentou média de 0,009. Para o grupo de cães portadores de desvio portossistêmico, o fígado apresentou redução de seu volume, sendo visibilizado entre 1,00cm e 2,00cm antes da margem costal. No estudo morfométrico, as médias dos diâmetros médios obtidos de VP, VCC e AO mensuraram respectivamente, 0,52cm, 0,79cm e 0,58cm. As proporções entre os diâmetros médios VP/VCC e VP/AO mediram respectivamente, 0,62 e 0,84. As médias das áreas de VP, VCC e AO mediram respectivamente, 0,22cm2, 0,56cm2 e 0,27cm2. Ao ultra-som Doppler a VMFSP mediu 26,10cm/s e a média do IC obtido foi de 0,009. Nos animais do grupo de cães portadores de desvio portossistêmico submetidos ao procedimento cirúrgico, foi observado aumento de volume hepático na semana seguinte à colocação do anel ameróide e a VMFSP manteve-se inferior a 19,50cm/s em todos exames subseqüentes à cirurgia no cão 1. / The morphometry and haemodynamic aspects of portal vein were studied in 20 normal dogs with less than 120 days of age and in 5 dogs presenting portosystemic shunting with ages between 90 and 360 days. 2 dogs of the group of animals with portosystemic shunting were submitted to surgical treatment, using a specialized device (ameroid constrictor). Subsequent evaluations were made after the surgical procedure. In the normal group the hepatic margins were seen 1.50cm to 3.00cm below de costal margin. Collected data indicated that the mean diameter of portal vein (VP), caudal vena cava (VCC) and abdominal aorta (AO) measured respectively, 0.38cm, 0.37cm and 0.41cm. The VP/VCC and VP/AO mean ratios were respectively, 1.10 and 0.94. The average of VP, VCC and AO areas were respectively, 0.12cm2, 0.11cm2 and 0.14cm2. The haemodynamic of portal vein was studied by ultrasound Doppler and the mean velocity of portal blood flow (VMFSP) measured was 17.77cm/s. It was verified that portal blood flow (FSP) average was 83.11ml/min/kg and the congestion index (IC) average was 0.009. In the group of animals presenting portosystemic shunting, the hepatic margins were seen 1.00cm to 2.00cm above the costal margin. The morphometry of VP, VCC and AO presented a mean diameter of 0.52cm, 0.79cm and 0.59cm, respectively. The VP/VCC and VP/AO mean ratios were respectively, 0.62 and 0.84. The average of VP, VCC and AO areas were respectively, 0.22cm2, 0.56cm2 and 0.27cm2. The haemodynamic study demonstrated that the VMFSP measured was 26.10cm/s and de IC average was 0.009. In the group of animals with portosystemic shunting which were submitted to surgical treatment, an increase of the liver size was seen from the first ultrasonographic evaluation. The measurements of VMFSP collected in the post surgical period were <= 19.50cm/s in dog 1.

The growing markets for analytical techniques in areas such as pathogen detection, clinical analysis, forensic investigation, environmental analysis and food analysis require the development of devices with simultaneous high performance, speed, simplicity and low cost. Analysis of deoxyribonucleic acid (DNA) has been enhanced by use of the polymerase chain reaction (PCR) technique, which is now a widely used tool for in vitro amplification of nucleic acids. In this work, a miniaturised PCR system comprising a microfluidic PCR chip, novel heating method and fluorescence detection unit was developed. PCR chip with reactants were shunted along three temperature zones in a fine polycarbonate chip. The polycarbonate PCR chip was fabricated using milling and thermal fusion binding for sealing of the cover. Thermal-cycling within the microfluidic chip was achieved by programmable shunting of the chip between three double side temperature zones with different temperatures to accomplish the denaturation, annealing and elongation steps necessary for PCR amplification. This thermal-cycling model potentially improves PCR efficacy because it increases the ramping rates for heating and cooling the PCR mixture. The detection unit comprises a photo-detector and Light Emitting Diode (LED) as the source of excitation. The detection limit of the system was determined on the PCR chip using Fluorescein isothiocyanate (FITC) as a fluorophore dye. The detection limit achieved was 7.8 pg ml-1 or (19.7 pmol) of FITC. The chromosomal DNA used in this work was extracted from non-pathogenic K-12 subtype of Escherichia coli (E. coli). The investigations showed that the system was capable of performing PCR amplification with different annealing temperature ranging from 54 to 68 °C, targeting three different sizes of PCR products of 250, 552 and 1500 bp. The prototype thermal-cycler and PCR chip were used successfully to amplify the three sizes and the results were compared with same fragments amplified on a conventional PCR .thermal-cycler machine. The method used for comparison was gel electrophoresis. In addition, a fluorescence detection system was employed for detecting of PCR products using SYBR Green I fluorescent dye. The whole system allows for developments of low cost, easy to use and portable instruments.

The cardiovascular systems in ectothermic reptiles have long been studied and its development represent a transition state between a single- and a double circulation. This literature review focus on the typical-reptilian heart and therefore distinguishes between orders within the class of Reptilia. The typical-reptilian heart is found in the non-crocodilian reptiles referring to the orders Chelonia and Squamata. The heart is composed of two atria and one common ventricle, compartmentalized into three interconnected ventricular cava. However, there is some species-specific variation in gross anatomy where the monitor lizard Varanus and Python pose a striking exception to the typical-reptilian heart. The cardiac building plan exhibits variation in size and relative dimensions, in particular the relationship between cava and the degree of ventricular septation. Varanus and Python have a larger and more muscular systemic side of the ventricle, a highly developed vertical septum and muscular ridge. Today, it is known that a ventricle with a less developed muscular ridge acts as a single pressure source, subsequently allowing admixture of oxygenated- and deoxygenated blood within the ventricle. In contrast, a ventricle with a more developed muscular ridge and vertical septum may function as a dual pressure source during parts of systole, temporarily separating the ventricle in a high-pressure systemic side and a low-pressure pulmonary side. Septal development provides different haemodynamic conditions and yield diverse functions. This literature review is a combination of practical laboratory work and a literature study. Dissections of the typical-reptilian hearts provide information about exterior and interior morphology, and findings are then compared to existing literature.

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The European Commission has foreseen a modal share of 30% by 2030 for rail freight transport. To achieve this increase in the modal share, enhanced reliability of rail freight services is required. Optimal functioning of shunting yards is one of the areas that can improve this reliability. Shunting yards are large areas allocated to reassemble freight trains for dispatching to new destinations. Their productivity has a direct impact on the overall performance of a rail freight network. Therefore, analysing and modelling of departure deviations from shunting yards are required to enhance the interactions between shunting yards and the network; this thesis contributes to this gap. Paper I investigates the probability and temporal distribution of departure deviations using a large data set comprising 250,000 departures over seven years from two main shunting yards (Malmö and Hallsberg) in Sweden. The probability distribution of departure deviations is found comparing four main distributions including the exponential, the log-normal, the gamma, and the Weibull according to the maximum likelihood estimates and the results of the Anderson-Darling goodness of fit test.  The log-normal and the gamma are shown the best fits for departure deviations: the former on delays, and the latter on early departures. In the temporal delay distribution, the weekly and monthly, but not yearly delayed departures are positively correlated with the network usage. However, for hourly delayed departures, a shunting yard involved with international traffic does not show any correlation between delayed departures and the network usage, whereas a domestic shunting yard shows a significant negative correlation between these two parameters.  The findings obtained from this thesis contribute to a better understanding of departure deviations from shunting yards, and can be applied in enhancing the operations and capacity utilization of shunting yards in future models. Papers II and III analyse the relationship between congestion in the arrival yard and departure delays using the same data set as paper I.  According to previous research, congestion plays an important role in shunting yard delays. With defining congestion as the number of arriving trains before departure time, paper II analyses this relationship limiting the arrivals and departures between the two shunting yards considering varying time periods before departure,whereas Paper III elaborates the analysis by defining congestion level in a fixed period of time before departure time including all arrivals and departures. Considering the data set used in the analysis, the results show that there is no significant relationship between the congestion in the arrival yard and departure delays of trains. It is possible that congestion may not impact the departure delays of trains, but it may impact the departure delays of wagons due to missed wagon connection or increasing wagon idle time, which can be explored with the availability of wagon connection data.  Additionally, future elaboration of congestion definition, covering congestion at the shunting yard level, may lead to further improved analyses. / Europeiska kommissionen har förutspått en markansandel på 30% framtill 2030 för järnvägstransporter av gods. För att uppnå denna ökning krävsökad tillförlitlighet hos järnvägstransporttjänster. Rangergodsbangårdars optimalafunktion är ett av de områden som kan förbättra denna tillförlitlighet.Rangergodsbangårdar stora områden som är avsedda för att koppla ihopgodståg för sändning till nya destinationer. Deras produktivitet har en direktinverkan på järnvägsnätets totala prestanda. Därför krävs analys och modelleringav avvikelser från dessa noder för att förbättra interaktionen mellanrangergodsbangårdar och järnvägsnätet. I papper I undersöks sannolikheten och den tidsmässiga fördelningen avavvikelser med hjälp av en stor datamängd som omfattar 250 000 avgångaröver sju år från två rangergodsbangårdar (Malmö och Hallsberg) i Sverige.Sannolikhetsdistributioner av avvikelser jämförs med fyra huvuddistributioner,exponentiell, log-normal, gamma och Weibull enligt de maximalasannolikhetsuppskattningarna och resultaten av Anderson-Darling godhetav passningstest. Log-normal och gamma visar sig passa bäst för avvikelser:den förstnämnda vid förseningar och den senare vid tidiga avgångar. I dentidsmässiga fördröjningsfördelningen är de veckovisa och månatliga men inteårliga försenade avgångarna positivt korrelerade med järnvägsnätets nyttjandegrad.För försenade avgångar per timme visar dock en rangergodsbangårdsom är inblandad i internationell trafik ingen korrelation mellan försenadeavgångar och järnvägsnätets nyttjandegrad, medan en inhemsk rangergodsbangårdvisaren signifikant negativ korrelation mellan dessa två parametrar.Resultaten från denna avhandling bidrar till en bättre förståelse av avvikelserfrån rangergodsbangårdar och kan användas för att förbättra drift och kapacitetsutnyttjandeav rangergodsbangårdar växelplatser i framtida modeller. Papper II och III analyserar förhållandet mellan trängsel i ankomstgårdenoch avgångsförseningar med hjälp av samma datamängd som i papperI. Enligt tidigare analyser spelar trängsel en viktig roll vid förseningar förrangergodsbangårdar. Trängsel definieras som antalet ankommande tåg föreavgångstid och papper II analyserar detta förhållande som begränsar ankomsteroch avgångar mellan de två rangergodsbangårdar med beaktande av olikatidsperioder före avgång, medan papper III utvecklar analysen genom attdefiniera trängselnivån under en fast tidsperiod före avgångstid inklusive allaankomster och avgångar. Med tanke på datamängden som användes i analysenvisar resultaten att det inte finns något signifikant samband mellan trängselni ankomstgården och tågens förseningar. Det är möjligt att trängsel kanskeinte påverkar tågens avgångsfördröjningar, men det kan påverka vagnarnasavgångsfördröjningar på grund av missad vagnanslutning eller öka vagnenstomgångstid, vilket kan undersökas med vid tillgång av vagnanslutningsdata.Dessutom kan framtida vidareutveckling av definitionen av trängsel som påen detaljerad nivå täcker rangergodsbangårdars alla delar, leda till ytterligareförbättrade analyser. / <p>QC 20201105</p> / Shift2Rail / FR8HUB

Zur Verbesserung der Marktsituation des Schienengüterverkehrs und damit zur Umsetzung der verkehrspolitischen Zielvorgaben für eine Verkehrsverlagerung von der Straße auf die Schiene sind neben einer Verbesserung der Wirtschaftlichkeit vor allem auch eine Steigerung der Qualität der Leistungserstellung und die bedarfsgerechte Weiterentwicklung der Angebotsformen insbesondere des Bündelungsverkehrs erforderlich. Eine entscheidende Voraussetzung hierfür stellt die Verbesserung der Abläufe und Verfahren bei der betrieblichen Planung der Zugbildungsbahnhöfe dar. Die bestehenden Verfahren hierfür weisen allerdings wesentliche Schwachstellen hinsichtlich der Qualität der Planungsergebnisse sowie des zeitlichen und personellen Aufwands für ihre Anwendung auf. Sie sind daher nicht geeignet, die anstehenden Herausforderungen bei der Weiterentwicklung des Schienengüterverkehrs im zunehmenden Spannungsfeld zwischen Digitalisierung und demografischem Wandel zu bewältigen. Auch die Mehrzahl der diesbezüglichen wissenschaftlichen Ansätze der letzten Jahre und Jahrzehnte besitzt nicht das notwendige Potential für eine entscheidende Weiterentwicklung der Planungsverfahren. Die Erfahrungen aus angrenzenden Planungsbereichen des Eisenbahnsystems lassen vermuten, dass die mathematische Optimierung geeignet ist, eine neue Qualität bei der betrieblichen Planung von Zugbildungsbahnhöfen zu erreichen, indem das vollständige Planungsproblem in geeigneter Weise als mathematisches Optimierungsproblem formuliert und gelöst wird. Begünstigend wirkt dabei, dass durch die fortschreitende Entwicklung der Computertechnik heute auch umfangreiche reale Problemstellungen mit Hilfe effizienter Lösungsverfahren in akzeptabler Rechenzeit lösbar sind. Für die pratkische Umsetzung des daraus abgeleiteten neuartigen Ansatzes, nämlich der Beschreibung des Problems „Betriebsplanung für einen Zugbildungsbahnhof“ durch ein geeignetes Totalmodell und die Lösung desselben mit Hilfe der mathematischen Optimierung, werden in der vorliegenden Arbeit zunächst die notwendigen wissenschaftlichen Voraussetzungen zu schaffen. Die verschiedenen Zugbildungsbahnhöfe weisen weder in Bezug auf ihre bauliche Gestaltung, noch in Hinblick auf die Ausprägung der Betriebsprozesse und die eingesetzten Ressourcen eine einheitliche Form auf. Auch die verkehrlichen und betrieblichen Anforderungen unterscheiden sich teilweise erheblich. Für die Entwicklung eines allgemeingültig auf alle Zugbildungsbahnhöfe anwendbaren Planungsverfahrens sind daher die betriebstechnologischen und ressourcenspezifischen Abhängigkeiten und Randbedingungen zunächst in einer allgemeinen Art und Weise zu formalisieren. Da dies mit den derzeit bekannten Beschreibungsmodellen nicht möglich ist, wurde ein universelles Betriebsprozessmodell abgeleitet, das auf beliebige Zugbildungsbahnhöfe anwendbar ist. Für einen konkreten Zugbildungsbahnhof lässt sich daraus in Verbindung mit den zu erfüllenden Leistungsanforderungen das logische Planungsproblem mit allen einzuhaltenden Abhängigkeiten und Nebenbedingungen vollständig formulieren. Für die Lösung dieses logischen Planungsproblems mit Hilfe der mathematischen Optimierung ist ein geeignetes mathematisches Optimierungsmodell erforderlich. Dieses muss bezüglich der Art der zu berücksichtigenden Nebenbedingungen und der Detaillierung der Prozessabbildung kompatibel zum Betriebsprozessmodell sein. Hierbei konnte auf bereits vorhandene erste Ansätze für eine entsprechende mathematische Modellformulierung zurückgegriffen werden. Um jedoch das mathematische Optimierungsproblem vollständig formulieren und mit Hilfe geeigneter Lösungsverfahren lösen zu können, ist es zunächst erforderlich, das logische Planungsproblem vollständig zu beschreiben. Da die Leistungsanforderungen in der Praxis durch den teilweise langen zeitlichen Vorlauf häufig nur unvollständig beschrieben werden können, wird ein zusätzlicher Aufbereitungsschritt zur Vervollständigung der planerischen Problemstellung erforderlich. Ein weiterer Aufbereitungsschritt ergibt sich nach der Optimierung, in dem die gefundene Lösung vor der Ausgabe noch bezüglich bestimmter sekundärer Kriterien, die nicht in der Zielfunktion berücksichtigt werden, zu verfeinern ist. Anhand dieser grundsätzlichen Funktionsweise konnte ein Verfahren zur Betriebsplanung in Zugbildungsbahnhöfen auf Basis der mathematischen Optimierung abgeleitet und beschrieben werden. Es erlaubt für die der Disposition zeitlich vorgelagerten Planungsteilbereiche erstmals die Erstellung optimaler Betriebspläne, wobei sämtliche Betriebsprozesse und Ressourcen simultan geplant werden. Das Verfahren kann über die verschiedenen zeitlichen Planungsebenen durchgehend angewandt werden und bildet zudem die Grundlage für eine Automatisierung der einzelnen Teilschritte. Es konnte außerdem gezeigt werden, dass das entwickelte Planungsverfahren für die Anwendung auf eisenbahnbetriebswissenschaftliche Fragestellung erweiterbar ist und dabei ein hohes Potential für die Weiterentwicklung der eisenbahnbetriebswissenschaftlichen Verfahrenswelt besitzt. Hierbei ergibt sich insbesondere bei der Untersuchung des Leistungsverhaltens von Gleisgruppen und Zugbildungsbahnhöfen erstmals die Möglichkeit zur Bestimmung einer optimalen Betriebsqualität. Die praktische Anwendbarkeit dieses Ansatzes und die Eignung des hierfür entwickelten mathematischen Optimierungsmodells konnten im weiteren Verlauf der Arbeit ebenfalls gezeigt werden. Die Einhaltung einer geforderten Betriebsqualität stellt neben wirtschaftlichen und leistungsbezogenen Vorgaben eine wesentliche Zielstellung bei der betrieblichen Planung von Zugbildungsbahnhöfen dar. Die erzeugten Betriebspläne müssen also gegenüber vielfältigen stochastischen Einflüssen robust sein. Um dies zu gewährleisten ist eine Erweiterung des Planungswerkzeugs um eine Komponente zur Auswahl und Bemessung der hierfür notwendigen planerischen Maßnahmen erforderlich. Als Grundlage hierfür dient die zuvor hergeleitete Vorgehensweise zur Untersuchung der Betriebsqualität in Zugbildungsbahnhöfen. Das darin formulierte mathematische Modell zur Optimierung der Betriebsqualität bildet die Basis für eine systematische Vorgehensweise zur Auswahl und Bemessung der planerisch vorzusehenden Robustheitsmaßnahmen, womit ein völlig neuer Ansatz gegenüber bisherigen Verfahren verfolgt wird. Durch diese Erweiterung des zuvor entwickelten Planungsansatzes liegt schließlich das vollständige Verfahren zur robusten Betriebsplanung in Zugbildungsbahnhöfen auf Basis der mathematischen Optimierung ('ROBEZO') vor. Dieses stellt nicht nur eine neue Qualität von Planungsverfahren für Zugbildungsbahnhöfe dar, sondern schafft zudem die Voraussetzungen für eine vollständige Automatisierung der betrieblichen Planung in Zugbildungsbahnhöfen. In der Arbeit erfolgte überdies eine umfangreiche wissenschaftliche Untersuchung der verschiedenen stochastischen Einflüsse aus dem Betriebsablauf. Es konnte gezeigt werden, dass diese kategorisierbar sind und sich nicht nur in Form ihrer qualitativen und quantitativen Ausprägungen, sondern auch hinsichtlich ihrer prinzipiellen Wirkungen auf einen Betriebsplan deutlich unterscheiden. Für eine Reihe dieser Einflüsse gelang in diesem Zusammenhang erstmals eine tiefgehende Analyse und theoretische Darstellung. Hervorzuheben ist hierbei insbesondere die gefundene Möglichkeit zur allgemeingültigen modellmäßigen Beschreibung von Einbruchsverfrühungen durch Weibull-Verteilungen, die auch eine hohe Relevanz für andere eisenbahnbetriebswissenschaftliche Anwendungen besitzt.