Das Ziel der Dissertation war, ein Instrumentarium zu konzipieren und umzusetzen, mit dem die Zusammenhänge von Eisenbahnbetrieb, Infrastruktur und Kosten aufwandsarm untersucht werden können. In der Dissertation wurden (variierbare) generische Betriebsprogramme auf einer (variierbaren) generischen Eisenbahnstrecke untersucht. Der Eisenbahnbetrieb wurde auf mikroskopischer Ebene modelliert. Für die notwendigen eisenbahnbetriebswissenschaftlichen Untersuchungen (EBWU) wurde eine analytische Methode ausgewählt (wahrscheinlichkeitstheoretischer Ansatz nach Schwanhäußer), da sich analytische Methoden durch eine grundsätzliche Fahrplanunabhängigkeit, vergleichsweise aufwandsarme Berechnungsverfahren und wenige Ergebnisgrößen am besten für das vorgesehene Untersuchungsspektrum eignen. Die Untersuchungen können aktuell für artreinen Betrieb und Mischbetrieb mit jeweils zwei Zuggattungen durchgeführt werden. Die spezifischen Kosten des Gesamtsystems wurden grundsätzlich in Infrastrukturkosten und Zugkosten unterteilt. Bei diesen wird jeweils noch einmal nach Vorhaltungskosten und Betriebsführungskosten unterschieden. Es wurden nur diejenigen Infrastrukturkomponenten modelliert, die für die Durchführung des Betriebsprogramms direkt benötigt werden. Im Sinne einer generischen Herangehensweise wurden deshalb Kostenkomponenten, die hauptsächlich von der Topografie und Besiedlung abhängen, (Erd- und Ingenieurbauwerke) sowie Verkehrsbauten nicht modelliert. Dadurch ergibt sich eine deutliche Reduktion des Anlagenumfangs besonders im Bereich der Bahnhöfe und in bewegtem Gelände. Die Zugkosten fassen die wesentlichen Kosten bei der Erbringung der Betriebsleistung zusammen. In den Bereich Betriebsführung fallen die Komponenten Traktionsenergie, Personal und Wartezeit. In den Bereich Vorhaltung gehören die Instandhaltung und der Kapitaldienst. Beide beziehen sich auf die eingesetzten Fahrzeuggarnituren.
Für die übergreifende Untersuchung von Eisenbahnbetrieb und Kosten wurde ein Software-Instrumentarium entwickelt. Die Anwendung des Instrumentariums 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 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.