Vergleichende Beschreibung Im Verkehr Am Beispiel Des Diferenzierten Stadtschnellbahnverkehrs in Ballungsräumen

Vergleichende Beschreibung im Verkehr am Beispiel des diferenzierten Stadtschnellbahnverkehrs in Ballungsräumen vorgelegt von Dipl.-Ing. Christian Blome geboren in Paderborn von der Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme der Technischen Universität Berlin zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Ingenieurwissenschaften - Dr.-Ing. - genehmigte Dissertation Promotionsausschuss: Vorsitzender: Prof. Dr. Oliver Schwedes Gutachter: Prof. Dr.-Ing. habil. Jürgen Siegmann Gutachter: Prof. Dr. Ulrich Alois Weidmann Tag der wissenschaftlichen Aussprache: 9. Oktober 2017 Berlin 2017 Gewidmet meiner Schwester Friederike, die auch diese Arbeit gerne Korrektur gelesen hätte und die Fertigstellung nicht mehr erleben durfte. Danksagungen Danken möchte ich allen, die meine Arbeit unterstützt und gefördert haben. Prof. Siegmann danke ich für viel Entfaltungs- und Gestaltungsfreiraum in der Lehre, im Selbst- studium und dem Wiederauf- und Ausbau des Eisenbahn-Betriebs- und Experimentierfeldes (www.ebuef.de) an seinem Fachgebiet während und nach meiner Zeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter. Prof. Weidmann danke ich für weise Ratschläge, Ermutigung und die fnale Richtungsweisung. Jens Hebbe, Ulrich Leister, Mikko Linderoos und Per Thorlacius danke ich für Gespräche und Anregungen zu den betrachteten Fallstudien in Berlin, San Francisco, Helsinki und Kopenha- gen, die mir sehr weitergeholfen haben. Meinen (zahlreich promovierten) Kolleginnen und Kollegen bei der IVU Trafc Technologies AG danke ich für die vielen aufmunternden Worte und das Teilen eigener Erfahrungen, die mich über Durststrecken in der Fertigstellung in den letzten Jahren hinweg getröstet haben. Meinen Eltern danke ich für die stete Förderung und vielfältige Unterstützung - in den Jahren seit Studienbeginn trotz größerer räumlicher Distanz. Ohne die langjährig von ihnen geförderte Frankreich-Afnität, die mir Paris zeitweise eine gefühlte zweite Heimat werden und das dortige Schnellbahnsystem erkunden ließ, wäre diese Arbeit wahrscheinlich nicht entstanden. Zuletzt gilt mein größter Dank meiner wunderbaren Frau Juliane, die das Leben zwischen meiner Dissertation und unzähligen Dienstreisen, ihrem eigenem Beruf, unserer Familie mit zwei großartigen kleinen Kindern und einem großen Umzug hervorragend managt und mir in vielen Dingen den Rücken freihalten konnte, um diese Arbeit zu Ende zu bringen. Berlin, im Sommer 2017 i Zusammenfassung Der Öfentliche Personennahverkehr unterliegt zeitlich schwankender Nachfrage. In Zeiten er- höhter Nachfrage wird zur Befriedigung der Verkehrsbedürfnisse das Angebot ausgeweitet. Übliche Mittel dazu sind einerseits der Einsatz von Formationen mit größerer Kapazität, so- weit dies systemtechnisch möglich ist, und andererseits eine Verdichtung des Fahrtenangebotes. Diese klassischen Verdichtungsprinzipien werden in vielen Netzen angewendet in mitunter sehr unterschiedlicher Ausprägung. Eine in Stadtschnellbahnsystemen oft vorzufndende Ausprä- gung ist die Anwendung von Expressfahrten, abschnittsweise oder über längere Strecken. Vergleiche verschiedener Systeme sind aus verschiedenen Gründen schwierig: Unterschiedliche Randbedingungen machen Vergleiche über Absolutwerte wenig aussagekräftig. Viele Vergleiche scheitern oftmals an der Datenverfügbarkeit. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine umfassende Beschreibungsmethodik erarbeitet, mit der Verkehrssysteme unabhängig von der Verfügbarkeit unternehmerischer Daten und vergleichbar trotz unterschiedlicher Randbedingungen beschrie- ben werden können. Damit Ausreißer in den jeweils netzweise erhobenen Daten das Gesamtbild nicht verwischen, basiert der Großteil der Vergleiche auf den Medianen. Der eigentliche Ver- gleich erfolgt in drei Gruppen, die das gesamte Spektrum der Systeme abdecken: Verkehr, Betrieb und Wirtschaftlichkeit. Angewendet wird die Methodik auf sieben ausgewählte Stadt- schnellbahnsysteme aus Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich und Kalifornien. Wäh- rend die europäischen Systeme ganze Netze bilden, wird in Kalifornien ein einzelner Korridor betrachtet. Der Vergleich mit den europäischen Netzen zeigt, dass die Aussagekraft auch bei einzelnen Korridoren gegeben ist. Die in den Netzen erhobenen Daten zu den ausgearbeiteten Beschreibungskriterien werden auf einer Skala zwischen Minimal- und Maximalwerten über alle Netze mit ihrem Median platziert und der Grad der Diferenzierung wird in Polardiagrammen dargestellt. Die gesamte Analyse und Ergebnisdarstellung erfolgt skriptbasiert, so dass die Methodik sehr einfach auf weitere Netze, auch außerhalb des engen Bereichs der Stadtschnellbahnsysteme, angewendet werden kann. Eine weitere Detaillierung der Beschreibung unter Hinzuziehung unternehmensinterner Daten wie konkreten Kostensätzen oder detaillierten Nachfragedaten ist mit geringem Aufwand möglich durch Austausch bzw. Verfeinerung der modular aufgebauten Analyse. ii Abstract Public transport is subject to fuctuating demand. In times of increased demand, the transport ofer is extended to satisfy transport needs. The usual instrument for this is on the one hand the usage of longer formations, as far as this is technically possible, and on the other hand a compaction of the transport ofers. These classical compression principles are used in many networks in sometimes very diferent forms. A solution of the problem which is often found in rapid transit systems is the use of express trains, in sections or over longer distances. Comparisons of diferent systems are difcult for several reasons: With difering boundary conditions comparisons about absolute values are little meaningful. Many comparisons often fail due to missing data availability. Within the scope of this thesis, a comprehensive description methodology is developed, with which trafc systems can be described independently of the availability of entrepreneurial data and while preserving comparability despite diferent boundary conditions. In order to avoid the blurring of the overall picture, the majority of the comparisons is based on the medians. The actual comparison is divided into three groups co- vering the entire range of systems: transport, operation and proftability. The methodology is applied to seven selected urban rapid transit systems of Denmark, Germany, Finland, France and California. While the European systems form entire networks, a single corridor is exami- ned in California. The comparison with European networks shows that there is also a high signifcance of individual corridors. The data collected in the networks on the specifed descriptive criteria are placed on a scale between minimum and maximum values for all networks with their median, and the degree of diferentiation is displayed in polar diagrams. The entire analysis and the presentation of results are scripted so that the methodology can very easily be applied to other networks, even outside the narrow range of urban rapid transit systems. Further detailing of the description with the inclusion of company-internal data such as concrete cost rates or detailed demand data is easily possible by exchanging or refning the modular analysis. iii Resumé Les transports en commun sont soumis aux fuctuations temporaires de la demande. En période de demande accrue, l’ofre est renforcée pour répondre aux besoins de transport. Une possi- bilité répandue est l’utilisation de formations de plus grande capacité, dans la mesure où cela est techniquement possible. D’autre part, le renforcement se fait par une augmentation des étapes de trains. Ces principes de renforcement classiques se trouvent en diférentes manifes- tations dans beaucoup de systèmes. Un moyen dans les systèmes de transport urbain rapide est l’application des missions express dans les sections ou sur des distances plus longues. La comparaison des diférents systèmes est difcile pour plusieurs raisons: Diférentes con- traintes empêchent de faire des comparaisons entre les valeurs absolues. De nombreuses comparaisons échouent souvent en raison de la disponibilité des données. Dans cette thèse, une méthodologie de description complète est élaborée, avec laquelle des systèmes de transport peuvent être décrits indépendamment de la disponibilité des données d’entreprise et tout en assurant la comparabilité malgré des conditions diférentes. Pour éviter un poids trop fort des valeurs aberrantes, la majorité des comparaisons se fait sur la base des valeurs médianes. La comparaison réelle est divisée en trois groupes, qui couvrent la gamme complète de systèmes: l’ofre de transport, l’exploitation et l’efcacité économique. La méthodologie est appliquée sur sept systèmes de transport en commun de diférentes régions sélectionnées au Danemark, en Allemagne, en Finlande, en France et en Californie. Alors que les systèmes européens sont des réseaux entiers, en Californie, un seul couloir est considéré. La comparaison avec les autres réseaux montre que la signifcation est en grande partie également donnée dans un seul couloir. Les données recueillies dans les réseaux aux critères de description élaborés sont placés sur une échelle entre les valeurs minimales et maximales de tous les réseaux avec leur médiane et le degré de diférenciation est illustré dans les diagrammes polaires. Scripting est fait pour toute l’analyse et la présentation des résultats, de sorte que la méthode peut être appliquée facilement à d’autres réseaux, même en dehors de la gamme étroite des systèmes de transport en commun rapide. L’afnement de l’analyse à l’aide d’informations internes d’entreprise, tels que les taux de coûts

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