Karl Brodowskys Blog – Seite 45 – Ukraine, Männerrechte, Bahnverkehr, Umwelt- und Energie, Sprachen, diverse Themen….

Was kosten Halte?

Vorweg sei gesagt, dass es hier nicht darum geht, das Abhängen von Orten vom Bahnverkehr zu propagieren. Ich möchte aber dazu anregen, über rationale Kriterien darüber nachzudenken, welche Züge welche Bahnhöfe bedienen sollten.

Grundsätzlich hat man bei einem gut ausgebauten Streckennetz immer die Möglichkeit, dass man in gewissen Grenzen mit mehr Energieeinsatz kürzere Fahrzeiten erzielen kann oder mit Inkaufnahme von etwas längeren Fahrzeiten Energie sparen kann.

Das Beispiel ist ein Hochgeschwindigkeitszug, z.B. ein ICE. Es lässt sich aber sinngemäß auch für andere Zuggattungen, Distanzen und Geschwindigkeiten rechnen, mit Ergebnissen, die quantitativ ganz anders aussehen, aber qualitativ in dieselbe Richtung deuten.

Wenn man nach rationalen Kriterien Fahrpläne für den Hochgeschwindigkeitsverkehr gestaltet, könnte man sich von Überlegungen der Art leiten lassen, dass man eine Fahrzeit $x$ mit einem minimalen Stromverbrauch $y$ erzielen will oder eine minimale Fahrzeit $x$ mit einem vorgegebenen Stromverbrauch $y$ . Die Sache wird in der Wirklichkeit komplizierter, man will auch dichte Taktfolgen erzielen, obwohl lange Züge etwas weniger Strom pro Fahrgast verbrauchen als kurze Züge. Und man will Anschlüsse haben und die Streckenbelegung beachten. Aber hier kann man ja erst einmal mit einem vereinfachten Modell anfangen.

Wir haben als Beispielszenario eine Strecke von A nach C mit Zwischenhalt B, die für 280 km/h ausgebaut ist. B hat eine Umgehungsstrecke, die ohne Verminderung der Geschwindigkeit befahren werden kann. Sagen wir einmal A — C ist 100 km lang und A — B und B — C sind jeweils 50 km, B liegt also genau in der Mitte.

Sehen wir uns im Kursbuch die Fahrzeiten des ICE an, von Kassel nach Göttingen (ca. 44 km) und von Kassel nach Fulda (88 km). Für die 88 km nach Fulda werden ca. 30 min benötigt. Für die ca. 44 km nach Göttingen sind es ca. 19 min. Die ersten 44 km dauern also 19 min, die zweiten 44 km nur 11 min. Daraus kann
man schließen, dass der Halt mit Abbremsen und Beschleunigen etwa 8 min benötigt und auf der freien Strecke eine Durchschnittsgeschwindigkeit von 240 km/h gefahren wird. Es sind nicht die erlaubten 280 km/h, weil man im Fahrplan gewisse Reserven für Verspätungen eingebaut hat.

Wenn man diese Daten auf unser hypothetisches Beispiel anwendet, braucht man bei den heute üblichen Geschwindigkeiten für die 100 km von A nach C ohne Halt in B

$8 \mathrm{min} + {60 \cdot \frac{100}{240} \mathrm{min} \;=\; 8 \mathrm{min} + 25 \mathrm{min} \;=\; 33 \mathrm{min}.$

Mit Halt bei B sind es 8 Minuten mehr, also 41 min.

Dass man wegen der zusätzlichen Beschleunigung bei dem zusätzlichen Halt etwas mehr Strom verbrauchen würde als wenn man durchfährt, soll hier einmal vernachlässigt werden.

Nun kann man sagen, dass 8 min nicht viel sind, aber wenn man annimmt, dass der Zug einige 100 Fahrgäste hat und dass pro Tag viele Züge dort fahren, sind es aufaddiert durchaus pro Tag 2500 Stunden oder mehr. Hinzu kommt, dass es auf einer längeren Strecke mehrere Halte gibt, die man auslassen könnte oder nicht.
Der Wunsch nach einer Gesellschaft, in der es nicht so wie heute auf die Minute ankommt, ist sicher etwas, worüber man nachdenken kann und soll, aber wenn die Bahn Vorreiter dafür ist, ohne dass das gesellschaftlicher Konsens ist, führt das nur zu einer unnötigen Verlagerung von Verkehr von der Bahn weg auf andere
Verkehrsmittel.

Wenn wir aber ohne weiteres bereit sind, die zusätzlichen 8 Minuten zu spendieren, dann können wir so fahren, dass die Umgehungsstrecke benutzt wird und dass trotzdem 41 Minuten gebraucht werden. Das würde eine ganze Menge Strom sparen. Darüber müssten wir einmal zu einer Abschätzung kommen. Wie wir gesehen haben, brauchen Beschleunigung und Abbremsvorgang zusammen 8 Minuten zusätzlich, sagen wir einmal der Einfachheit halber 120 sec für den eigentlichen Halt, 180 sec für die Beschleunigung und 180 sec für das Bremsen. Immer zusätzlich zu dem, was man an Zeit sowieso benötigen würde, wenn man mit hohem Tempo auf freier Strecke fährt.

Aber man könnte die Bildchen ja selber malen. Gefragt ist ein s-t-Diagramm. Von links nach rechts werden die Sekunden gezählt, so von 0 bis 2500. Und von oben nach unten die Kilometer, so von 0 bis 100. Zur Zeit 0 fährt ein ICE bei A (Kilometer 0) los, der bei B hält. 8 min später fährt ein zweiter Zug los, der aber B auf der Umgehungsstrecke umfährt, so dass beide Züge genau gleichzeitig bei C ankommen. Dank mehrgleisiger Strecke und Gleiswechselbetrieb können die beiden Zügen gleichzeitig fahren. Vielleicht schaffe ich es auch irgendwann, ein SVG dazu zu malen oder eine Zeichnung von Hand zu machen und einzuscannen.

Der Beschleunigungsvorgang ist eigentlich nicht gleichförmig. Bei den hohen Geschwindigkeiten wird die Leistung zu einem größeren Teil für das eigentliche Fahren benötigt, so dass weniger Beschleunigung stattfindet. Auch ist die Leistungsfähigkeit der Elektromotoren nicht bei allen Geschwindigkeiten gleich und die Kraftübertragung beim Rad setzt auch Grenzen, sonst drehen die Räder durch. Der Einfachheit wird hier aber gleichförmige Beschleunigung angenommen, was sicher zulässig ist, weil der Unterschied im Stromverbrauch zwischen den beiden Möglichkeiten dadurch nur abgeschwächt wird. Geschwindigkeiten sollten jetzt in Meter pro Sekunde gerechnet werden, speziell sind 240 km/h $66\;\frac{2}{3}\;{\mathrm m / \mathrm{sec}}$ . Zeiten sind Sekunden, Entfernungen Meter. Einheiten werden weggelassen. Der Ort, wo der in B haltende Zug den durchfahrenden Zug eingeholt hat und die Geschwindigkeit von $v \;=\; 66 {2\over 3} \mathrm{m} / \mathrm {sec}$ erreicht hat, ist $s$ (in Metern) von B entfernt. Es gelten für den Streckenabschnitt von B nach C die Formeln:

Durchfahrender Zug: (1)

$s \;=\; (t - 180) \cdot v$$

haltender Zug, $a$ ist die Beschleunigung: (2)

$s \;=\; \frac{1}{2} a t^2$

gleichförmige Beschleunigung: (3)

$v \;=\; at$

Also folgt aus (3): (4)

$a \;=\; \frac{v}{t}$

Aus (2) und (4) folgt: (5)

$s \;=\; \frac{vt}{2}$

Aus (1) und (5) folgt: (6)

$v t \;-\; 180 v \;=\; \frac{vt}{2} \;\implies\; t \;=\; 360.$

Aus (4) und (6) folgt: (7)

$a \;=\; \frac{v}{t} \;=\; 0.185 \frac{\mathrm m}{\mathrm{sec}^2}$

Aus (2) und (6) folgt: (8)

$s \;=\; 12000$

Man kann also einmal sagen, das ungefähr mit 0.185 m/sec² beschleunigt wird, dass dieser Beschleunigungsvorgang 12 km braucht und dass er sich über 6 Minuten hinzieht.

Mit diesen Werten kommen wir nun zu Abschätzungen für die Möglichkeit, mit 80 km/h durch den Bahnhof von B zu fahren, wenn es keine Umgehungsstrecke gibt. Sagen wir einmal, es wird von 240 auf 80 (22.2 m/sec) abgebremst und dann sofort wieder beschleunigt und betrachten wieder nur den Beschleunigungsvorgang. Der braucht 240 Sekunden. In diesen 240 Sekunden werden $240 \cdot 22.2 + \frac{1}{2} \cdot 240^2 \cdot 0.185 \;=\; 10667\; \mathrm m}$ zurückgelegt, was mit 240 km/h nur 160 Sekunden brauchen würde. Man braucht also 80 Sekunden mehr, beim Bremsen entsprechend. Sagen wir drei Minuten, unter Berücksichtigung von einer gewissen Strecke, die tatsächlich langsam gefahren wird, bevor wieder beschleunigt wird.

Bei maximaler Geschwindigkeit kostet also ein Halt in B 8 Minuten, wenn es eine Umgehungsbahn gibt und 5 Minuten, wenn man sowieso durch den Bahnhof durchfahren muss.

Nun will ich einmal ausrechnen, wie schnell man fahren muss, um in 41 Minuten (2460 Sekunden) unter Benutzung der Umgehungsbahn von A nach C zu kommen. Die Zeit zum Beschleunigen ist t, die dabei zurückgelegte Strecke ist s. Die Beschleunigung a ist 0.185.

Mittlerer Teil wird mit voller Geschwindigkeit $v$ befahren: (1)

$(100000 \;-\; 2 s) \;=\; v \; (2460 \;- \; 2 t)$

Geschwindigkeit nach Beschleunigungsvorgang: (2)

$v \;=\; a t$

Weg nach Beschleunigungsvorgang: (3)

$s \;=\; \frac{a t^2}{2}$

Einsetzen von (2) und (3) in (1) ergibt eine quadratische Gleichung: (4)

$(100000 - a t^2) \;=\; a t (2460 - 2 t)$

Oder umgeformt: (5)

$a t^2 - 2460 a t + 100000 \;=\; 0$

Beschleunigung eingesetzt: (6)

$t^2 - 2450 t + 540000$

Damit kann man $t$ ermitteln:

$t \;=\; 244$

Und $v$ :

$v \;=\; 45 \quad (162 \mathrm{km}/\mathrm{h})$

Und $s$ :

$s \;=\; 5496$

Weil der Energieverbrauch etwa mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zunimmt, hat man bei dieser Lösung die Fahrzeit von 41 Minuten mit einer um Faktor 2.2 geringeren Energieverbrauch für den Teil der Strecke, der mit Höchstgeschwindigkeit befahren wird. Weil der Beschleunigungsvorgang von diesen 88 Kilometern nur einen kleinen Teil der Strecke und der Zeit verbraucht und auch von Zügen bewältigt werden kann, die gar nicht die Leistung installiert haben, mit der man 280 km/h fahren kann, bleibt festzuhalten, dass der Halt in B den Energieverbrauch für die Fahrt von A nach C satt verdoppelt. Die Variante mit der Bahnhofsdurchfahrt in B liegt irgendwo dazwischen, ich spare mir jetzt die Rechnung.

Man könnte den Stromverbrauch für die Fahrt von A nach C ohne Fahrzeitverlängerung halbieren. Man könnte aber sogar noch etwas besseres machen oder doch etwas, was als besser bewertet wird. Man kann auf einen Teil der Stromersparnis verzichten und die Fahrzeit um bis zu 7 Minuten senken. Vor die Wahl gestellt, wird man diesen Weg wählen.

Für die Strecke Frankfurt Hamburg hat der ICE eine Fahrzeitverkürzung von einer knappen Stunde gebracht. Eine Vervollständigung der Neubaustrecken (Frankfurt — Umgehung Fulda, Umgehung Göttingen, Hannover — Hamburg) würde noch einmal eine knappe Stunde Fahrzeitverkürzung ermöglichen. Oder etwas weniger Fahrzeitverkürzung und gewaltige Stromeinsparungen.

Die Franzosen führen uns vor, wie man so etwas machen kann.

Für unseren konkreten Fall ist es sinnvoll und möglich, dass man in Bahnhöfen wie Göttingen oder Fulda regelmäßig genug hält, um mindestens stündliche schnelle Verbindungen nach Frankfurt, Würzburg, Kassel, Braunschweig und Hannover zu bieten, aber darüber hinaus auch mindestens stündlich mit Zügen fährt, die viel seltener halten, z.B. nur in Frankfurt, Kassel und Hannover.

Diese Überlegungen gelten natürlich für beliebige Bahnstrecken. Genauere Rechnungen sind da hoffentlich bei den Bahnen Routine und man weiß auch, wie man fahren muss, um eine bestimmte Fahrzeit mit minimalem Stromverbrauch zu bewältigen, was nicht ganz mit dem vereinfachten Ansatz übereinstimmt.

Warum immer um x:00 und x:30

Warum werden Termine immer so gerne auf die Zeiten x:00 und x:30 gelegt? In der Schweiz kommt ein sehr großer Teil der Leute mit öffentlichen Verkehrsmitteln und da sind die Ankunftszeiten in großen Bahnhöfen oft kurz vor der vollen oder kurz vor der halben Stunde. Vielleicht wären in solchen Orten Sitzungstermine um x:15 und x:45 besser, auch um die knappen Sitzungszimmer besser auszulasten. An manchen Orten sind die Termine um x:00 und x:30 natürlich auch optimal, weil die Entfernung zum Bahnhof größer ist oder weil dort die Züge um kurz vor x:15 und kurz vor x:45 eintreffen.

Stuttgart 21

Bei dem Projekt Stuttgart 21 möchte man bekanntlich ein komplett neues innerstädtisches Bahnnetz mit einem Durchgangsbahnhof unterhalb des heutigen Hauptbahnhofs bauen, den jetzigen oberirdischen Hauptbahnhof mitsamt dem größten Teil der Gleisanlagen abbauen und das freiwerdende Gelände verkaufen. Ursprünglich hoffte man, dass die Verkaufserlöse die Maßnahme komplett finanzieren könnten. Das scheint heute nicht mehr zu gelten, ist aber doch ein Nebenschauplatz, da die immensen Baukosten doch im Verhältnis zur Einwohnerzahl des Großraums Stuttgart oder zu den sonstigen Staatsausgaben nicht wirklich so immens sind, wenn man es als Investition für mehrere Jahrzehnte betrachtet. Natürlich ist es schade um das viele Geld, wenn dabei kein Nutzen entsteht.

Die Frage ist, was bringt diese Maßnahme an Verbesserungen oder Verschlechterungen für den Bahnbetrieb.

Verbesserungen durch Stuttgart 21

Durch relativ schnelle Neubaustrecken bis zum neuen Hauptbahnhof wird der Bahnverkehr massiv beschleunigt, soweit diese Strecken passen und nicht neue große Umwege nötig werden, wie z.B. bei der Anbindung in Richtung Konstanz. Außerdem gibt es bei einem Durchgangsbahnhof Einfahrten in zwei Richtungen, was die Kurven verkürzt, die man benötigt, um eine Strecke in den Bahnhof einzufädeln und was auch die Komplexität und damit die Länge der nur langsam befahrbaren Gleisanlagen verkürzt. Dieser Gewinn fällt recht groß aus, weil in der Nähe von großen Bahnhöfen oder auch nur in dicht besiedeltem Gebiet die Bahnstrecken aus dem 19. Jahrhundert oft über recht lange Strecken kurvenreich und nur langsam befahrbar sind, so dass man hier den größten Beschleunigungseffekt erzielen kann. Hinzu kommt noch, dass wegen des Durchgangsbahnhofs weniger Richtungswechsel notwendig sind, was auch heute noch etwas Zeit spart, obwohl sich das durch Triebzüge und Steuerwagen relativiert hat. Man könnte einen ähnlichen Fahrzeitgewinn erzielen, indem man eine Umgehungsbahn für Stuttgart baut und etwa ein Drittel bis die Hälfte der Züge über diese führt. Wenn genügend viele Züge fahren, kann man für Stuttgart eine sehr gute Bedienungshäufigkeit durch ICEs erzielen und zusätzlich stündlich schnelle ICEs haben, die Stuttgart auslassen. Dieser Ansatz ist möglich, aber auf das Gesamtnetz bezogen nicht optimal. Darauf möchte ich systematisch in einem eigenen Artikel in den nächsten Wochen oder Monaten eingehen.

Verschlechterungen durch Stuttgart 21

Die Schweizer machen es uns vor, wie gut ein Fahrplansystem sein kann, bei dem man in bestimmten Bahnhöfen zu bestimmten Zeiten eine Vielzahl von Anschlüssen hat. In den sogenannten Taktknoten, wie z.B. Bern oder Zürich (oder vielen anderen) kommen die meisten Züge kurz vor der vollen und kurz vor der halben Stunde an und fahren kurz nach der vollen und der halben Stunde ab. Es gibt auch Taktknoten, die mit „viertel vor“ und „viertel nach“ arbeiten. Das System ist ein möglicher Ansatz zur optimalen Vernetzung der Zugangebote miteinander. Auch das wird wohl einmal Thema eines eigenen Artikels sein. Nun setzt dieses Taktknotensystem aber voraus, dass der Bahnhof sehr viele Gleise hat, weil jeweils zweimal in der Stunde fast alle Züge im Bahnhof stehen, alle Leute umsteigen und dann ist der Bahnhof wieder für 20 Minuten einigermaßen leer. Um das zu schaffen, möchte man in einigen Bahnhöfen der Schweiz gerne die Anzahl der Gleise erhöhen oder zumindest gleich lassen, auch wenn Kopfgleise durch leistungsfähigere Durchgangsgleise ersetzt werden. In Zürich werden für 2 Milliarden CHF (ca. 1.7 Milliarden EUR) vier Kopfgleise im Hauptbahnhof durch vier unterirdische Durchgangsgleise ersetzt und der Stadtteilbahnhof Oerlikon von sechs auf acht Gleise erweitert und dazu unterirdische Verbindungen und Zufahrtsstrecken gebaut. In Bern möchte man gerne etwa eine Milliarde CHF für eine Erweiterung des Bahnhofs durch mehr Gleise aufwenden. Nun ist der Hauptbahnhof von Zürich fast so groß wie der von Frankfurt, in einer Stadt mit nominell ca. 390’000 Einwohnern und ca. 1’000’000 in der Agglomeration. In Bern ist der Hauptbahnhof quasi eine Kopie des Hamburger Hauptbahnhofs in einer Stadt mit 125’000 und ca. 400’000 in der Agglomeration. Durch das Taktknotenkonzept und die intensivere Bahnnutzung in der Schweiz braucht man tendenziell größere Bahnhöfe.

Nun haben wir das Taktknotenprinzip in Deutschland nicht, höchsten für ICs und ICEs untereinander und einzelne aufeinander abgestimmte Anschlüsse. Aber es gab natürlich Bestrebungen, so etwas für Stuttgart einzuführen und zumindest gibt es heute doch einige gut funktionierende Anschlüsse. Wenn es nur noch acht Gleise für den Fernverkehr und dazu die bestehenden S-Bahn-Gleise gibt, kann man prinzipiell nur sehr begrenzt Anschlüsse ermöglichen und einen Taktknoten einzurichten ist auf Jahrzehnte verhindert. Womöglich muss sogar ein Teil der Züge auf Bahnhöfe am Stadtrand ausweichen. Und sicher wird es fast nicht mehr möglich sein, auf verspätete Anschlusszüge zu warten. Das Problem ist also, dass acht Gleise einfach zu wenig sind. Außerdem zeichnet sich bei den nur zweigleisigen Zufahrtsstrecken ein Kapazitätsengpass bereits ab.

Es ist auch sinnvoll, die Auswahl der Halte so zu gestalten, dass ein Großteil der Züge in Stuttgart im Hbf hält und nicht vorbeifährt. Das spricht gegen die mögliche Idee, einfach nur noch so viele Züge wie nötig in Stuttgart halten zu lassen und möglichst viele Züge einfach den Engpass umfahren zu lassen.

Vorschläge

Sieht man die vorigen Abschnitte als These und Antithese an, stellt sich die Frage, ob es eine Synthese gibt. Oder in gängigerer Sprache einen Kompromiss, der beide Seiten berücksichtigt. Ich sehe zwei Ansätze dazu.

Wenn Stuttgart 21 gemäß heutiger Planung zu wenige Gleise hat, dann könnte man statt acht Gleisen zwölf Gleise bauen und die Zufahrtsstrecken viergleisig statt zweigleisig anlegen.

Die zweite Möglichkeit wäre, einen Teil der bestehenden oberirdischen Gleise und Gleisanlagen zu erhalten und auf diesem Weg genügend Kapazität zu gewährleisten.

Eine Kombination wäre auch möglich.

Diese Ansätze machen das Projekt unterm Strich teurer. Im einen Fall steigt die Investitionssumme noch einmal an, im anderen Fall verringert sich die Dividende durch freigeräumtes Gelände, weil nur eine kleinere Fläche frei wird. Langfristig gesehen bekommt man aber mit diesen Ansätzen einen Hauptbahnhof mit ausreichender Kapazität für ein zukunftsorientiertes Fahrplanangebot. Die zusätzlichen Investitionen sind sicher erheblich, bringen aber im Gegensatz zum heutigen Konzept für Stuttgart 21 einen wirklichen Gegenwert in Form von einem verbesserten Bahnangebot, wenn man nur die Infrastruktur mit einem guten Fahrplanangebot nutzt.

Siehe dazu auch

Reisegeheimnis

Brauchen wir so etwas wie ein „Reisegeheimnis“, analog zum „Bankgeheimnis“, „Arztgeheimnis“, „Telefongeheimnis“?

Ich denke, daß man das überlegen sollte. Vor 30 Jahren fanden die meisten Reisen anonym statt. Man kaufte sich Fahrkarten am Schalter, bezahlte sie mit Bargeld und fuhr damit. Straßenbenutzung war sowieso anonym, Maut wurde gegebenenfalls mit Bargeld bezahlt. Nur beim Flugzeug wurden wohl schon seit langem personifizierte Tickets ausgestellt und damit auch die Daten erfaßt.

Die Verhältnisse haben sich geändert. Allein durch die bargeldlose Zahlung lassen sich Fahrkartenkäufe einfacher als früher einer Person zuordnen. Fahrkarten auf dem Mobiltelefon oder aus dem Internet sind an eine bestimmte Person gebunden und die Daten zu der Fahrkarte müssen gespeichert werden, um zu verhindern, daß jemand die Fahrkarte zweimal ausdruckt und damit zweimal zum Preis von einer Fahrt gefahren wird. Mautsysteme funktionieren heute oft elektronisch mit einer Box, die die Fahrzeugidentität an der Mautstelle während der Fahrt übermittelt oder mit Nummernschilderkennung.

Die Frage ist, ob die Information, wer wann mit wem wohin reist, eigentlich schützenswert ist, vergleichbar mit dem Inhalt von Telefongesprächen oder dem Inhalt und der Existenz von Bankkonten. In allen Fällen kann man Dinge über Personen erfahren, die vielleicht als vertraulich angesehen werden. Ein Stück weit relativiert sich das natürlich: Man wird während der Reise gesehen und die Telefonate der Mitreisenden bekommt man auch zum Teil recht ausführlich mit, zumindest eine Hälfte davon. Dabei hat man aber stets nur einzelne Zeugen, die kein vollständiges Bild bekommen und die auch kaum ihre Informationen irgendwo zusammenlegen.

Vielleicht wäre also so ein Reisegeheimnis als besonders hervorgehobener Teil des Datenschutzes, analog dem Schweizer Bankgeheimnis, keine schlechte Idee.

A Track is not enough

(translation of Ein Gleis alleine genügt nicht)

Building and maintenance of transportation routes is often considered to be a responsibility of the state. It is assumed that everybody can then use this routes.

For transportation of persons this is only partly true. A highway can be used by individually owned means of transportation, like bicycles or cars or motorcycles.

For using a railroad line as passenger, a scheduled operation is needed, because passengers do not have their own trains.

This operation works best, if the whole system is planned or at least coordinated centrally, with connection in major stations, maybe even with operation in consistent intervals and better usage of the track capacity. Such systems have been established in some countries, for example it has been done very well in Switzerland.

Now such a system works best, if the portion of the travelers using it is as large as possible, if only it can be assumed that railroad network capacities are expanded when congestion is getting too high. In many parts of the world the demand for expanding congested highways with tax money is considered self evident, even though planning, financing and building may take its time. So if railroad lines are subject to such expansion where high numbers of travelers cause congestion, then the system can work better with more travelers for the following reasons:

Longer trains and bilevel trains can transport more people with only one railroad engineer (motor man) and one trains path. Less energy per passenger is used in this case.
If trains operate more frequently, the system gets more attractive for travelers.
If many trains are operated, more connections can be offered without transfer.
If many trains are operated, some of them can skip part of the stops and still leave a high level of service for all stops. This can be used for shortening travel times and saving energy that would be needed for acceleration. An example are the New York subway lines 1, 2, 3 and 9. Lines 1 and 9 combined serve all stops, with about 1/3 of the stops only being served by line 1, 1/3 only by line 9 and the remaining 1/3 by both. Lines 2 and 3 are express lines that skip about 3/4 of the stops. All 4 lines are bundles throughout most of Manhattan.
If many trains are operated, it is possible to provide stops closer to the real source and destination of the trip, this shortening the „last mile“ of the door-to-door connection.

To make full use of these advantages, the railroad operator must be well run, like for example in Japan or Switzerland.

I makes some sense to have a government controlled organization that does not only build and maintain railroad lines (or has them built and maintained by some companies), but that also provides a scheduled operation. This could be a well run federal railroad operator, like in Switzerland, but it could also be an organization that plans the whole system with all schedules and lets companies operate the trains as subcontractors.

It can be seen that this system works quite well in Switzerland, while the attempt to leave passenger traffic to private companies has generally failed in the United States.

Ein Gleis alleine reicht nicht

English

Oft wird die Anlage von Verkehrswegen als öffentliche Aufgabe angesehen und man stellt sich vor, dass dann jeder diese Verkehrswege nutzen kann.

Für den Personenverkehr stimmt das so aber nicht ganz. Eine Straße kann man mit Individualverkehrsmitteln, zum Beispiel Fahrrädern, einfach so benutzen, wenn nur der Verkehrsweg vorhanden ist. Individualverkehrsmittel bringen die Nutzer üblicherweise selber mit.

Bei einer Bahnstrecke hat man als Reisender in der Regel keinen eigenen Zug zur Verfügung, das heißt, dass zu einer nutzbaren Bahnstrecke auch ein fahrplanmäßiger Betrieb dazugehört.

Dieser Betrieb funktioniert am besten, wenn man ein Gesamtsystem plant, mit Anschlüssen in größeren Umsteigebahnhöfen, eventuell Taktfahrplänen und auch mit einer systematisch optimierten Ausnutzung der Streckenkapazität.

Nun liegt es in der Natur der Sache, dass so ein System am besten funktioniert, wenn ein möglichst großer Teil der Reisenden dieses benutzen, vorausgesetzt,man ist bereit, die Infrastruktur bei hoher Nutzung bedarfsgerecht zu erweitern. In vielen Teilen der Welt gilt es als die größte Selbstverständlichkeit der Welt, Straßen bei Überlastung mit Steuergeldern zu erweitern, nur die Budgetknappheit und die langen Zeiträume für Planung und Bau setzen gewisse Grenzen. Wenn man also auch Bahnstrecken, die aufgrund von hohem Reisendenaufkommen überlastet sind, entsprechend ausbaut, dann funktioniert das System umso besser, je mehr Reisende es nutzen:

Längere Züge und Doppelstockzüge transportieren mit einem Lokführer und einer Fahrplantrasse mehr Personen und brauchen weniger Energie pro Fahrgast.
Häufiger verkehrende Züge machen das Angebot attraktiver für die Reisenden.
Wenn viele Züge verkehren, kann man mehr umsteigefreie Verbindungen anbieten.
Wenn viele Züge verkehren, kann man bei einigen Zügen einen Teil der regelmäßig bedienten Halte auslassen und dadurch die Fahrzeit verkürzen und Energie für das Beschleunigen sparen. Beispiele sind die ICE-Sprinter in Deutschland oder die beiden fast gleichzeitig fahrenden Interregioverbindungen von Zürich nach Bern, von denen eine auf der ersten Hälfte des Weges oft hält und dann den Rest ohne Halt fährt, während die andere die erste Hälfte des Weges ohne Halt fährt und dann auf der zweiten Hälfte oft hält.
Wenn viele Züge verkehren, kann man Halte näher am Abfahrts- und Endpunkt der eigentlichen Reise anbieten, also die „letzte Meile“ auf dem Weg zwischen Haustür und Bahnhof verkürzen.

Es spricht also einiges dafür, dass man eine staatliche Organisation hat, die nicht nur die Bahnstrecken baut und betreibt (oder bauen und betrieben lässt), sondern die auch einen fahrplanmäßigen Betrieb mit Reisezügen plant. Ob diese Staatsbahn dann selber die Züge betreibt oder ob man diese ausschreibt und von Subunternehmern betreiben lässt, ist in diesem Zusammenhang allerdings zweitrangig.