Eigenschaften von Infrastrukturkostenfunktionen
Erstellt am: 22.01.2013 | Stand des Wissens: 24.02.2025
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Für Zwecke der wissenschaftlichen Analyse und der Planung von Verkehrsinfrastrukturen ist es nützlich, die Abhängigkeit der Kosten von bestimmten Leitgrößen zu untersuchen, also durch Infrastrukturkostenfunktionen darzustellen. Solche Leitgrößen sind zum Beispiel die Verkehrskapazität (in Kraftfahrzeug-Einheiten pro Tag oder Stunde), die Übergänge schwerer Achsen (äquivalente 10-Tonnen-Achsen) oder die Anzahl der Gleise (für Strecken der Bahn). Beim erstgenannten Beispiel zeigt sich, dass die Dimensionierung der Kapazität einen degressiven Einfluss auf die Kosten einer Aktivitätseinheit hat. Abbildung 1 zeigt dies in Form einer Prinzipdarstellung der Durchschnittskostenfunktionen für verschiedene Kapazitätsauslegungen von Straßen. Die Durchschnittskosten (DK) sind dabei als soziale Durchschnittskosten ohne externe Effekte definiert.
Abb. 1: DK für unterschiedliche Straßendimensionierungen- Die DK-Kurven für die Straße fallen im Anfangsbereich durch die Verteilung der fixen Infrastrukturkosten auf eine steigende Anzahl von Fahrzeugen je Stunde, und steigen nach Erreichen eines Minimums wieder an, bedingt durch die zunehmenden Nutzerkosten durch Staubildung.
- Straßen mit höherer Kapazität zeigen einen flacheren Verlauf der Durchschnittskosten und ein niedrigeres Kostenminimum, zum Beispiel im Vergleich der DK einer einspurige Landstraße gegenüber der DK einer dreispurige Autobahn.
- Die Grenzkostenkurve (GK) verschiebt sich mit wachsender Leistungsfähigkeit nach unten (in der Graphik von KSGK (Kurzfristige soziale Grenzkosten) auf IGK (Individuelle Grenzkosten)).
- Die Umhüllende der DK-Kurven, die durch Verbindung der DK-Minima gebildet wird, zeigt einen abnehmenden Verlauf.
Die Umhüllende wird in der betriebs- und verkehrswissenschaftlichen Literatur auch häufig als langfristige Durchschnittskostenkurve bezeichnet. Dies ist missverständlich, weil der Kapazitätseffekt nicht durch die Zeit, sondern durch die Änderung der Technologie (Dimensionierung) bewirkt wird. Autobahnen mit drei Fahrstreifen je Richtung haben eine erheblich höhere Kapazität als drei einbahnige Landstraßen. Auch die Kosten für Unterhaltung und Erhaltung je Einheit sind erheblich geringer und die Staukosten fallen erst bei hoher Kapazitätsauslastung an. In älteren Wegekostenrechnungen für die Bundesfernstraßen (als Bundesstraßen und Bundesautobahnen noch nicht einheitlich bemautet wurden) bewirkte dies, dass die Infrastrukturkosten für schwere Lkw je Kilometer bei Bundesstraßen höher ausfielen als bei Bundesautobahnen. Die Leistungsfähigkeit von Straßen steigt also überproportional zum Kapitaleinsatz für die Bereitstellung an. Wird die höhere Dimensionierung der Kapazität durch die Nachfrage genutzt, so entsteht ein Skaleneffekt.
Skaleneffekte bewirken, dass größere Kapitaleinsätze überproportional steigende Einnahmemöglichkeiten für Betreiber versprechen und somit große gegenüber kleinen Betreibern besserstellen. In einem unkontrollierten Markt führt dies zur Monopolbildung, weshalb Verkehrsinfrastrukturen auch als natürliche Monopole bezeichnet werden. Neben den Skaleneffekten für einzelne Infrastruktureinrichtungen stellt der Vernetzungsgrad von verschiedenen Infrastruktureinrichtungen untereinander eine weitere Ursache für die Herausbildung eines natürlichen Monopols dar. Bewegungen innerhalb verschiedener Netzteile eines Betreibers sind leichter möglich als solche, die neben der Ortsveränderung selbst noch einen Wechsel zwischen verschiedenen Betreibern (wie zum Beispiel auch zwischen verschiedenen Verkehrsmitteln) erfordern. Ein gesamtes Netz eines Betreibers eröffnet zudem eine größere Anzahl an erreichbaren Zielen und Umgehungsmöglichkeiten innerhalb des Netzes (zum Beispiel bei Stau). Diese letztgenannten Eigenschaften beschreiben eine Zunahme des Nutzens eines Infrastrukturnetzes mit steigender Netzgröße.
