facts:
Sachverhalt:
A.
Der Bundesrat verabschiedete anlässlich seiner Sitzung vom 30. August 2017 das Netznutzungskonzept zum Ausbauschritt 2025 der Eisenbahninfrastruktur.
Gestützt auf dieses Netznutzungskonzept erstellten die Infrastrukturbetreiberinnen die Netznutzungspläne für die Fahrplanjahre 2019, 2021 und 2024 und unterbreiteten diese dem Bundesamt für Verkehr (BAV), das die Netznutzungspläne mit Allgemeinverfügung vom 15. Januar 2018 genehmigte und am 30. Januar 2018 im Bundesblatt veröffentlichte (vgl. BBl 2018 582).
Mit Allgemeinverfügung vom 10. Dezember 2018 genehmigte das BAV ebenso die von den Infrastrukturbetreiberinnen erstellten Netznutzungspläne für die Fahrplanjahre 2020, 2022 und 2023. Die Allgemeinverfügung wurde am 18. Dezember 2018 im Bundesblatt veröffentlicht (vgl. BBl 2018 7814).
B.
B.a. Mit gemeinsamer Eingabe vom 27. Februar 2018 erhoben der Kanton Zürich, der Zürcher Verkehrsverbund (ZVV) und die Stadt Bülach gegen die Allgemeinverfügung vom 15. Januar 2018 Beschwerde beim Bundesverwaltungsgericht (Verfahren A-1216/2018).
Sie beantragten in der Sache die Aufhebung der Allgemeinverfügung vom 15. Januar 2018, soweit darin der S-Bahnlinie 3 (S 3) in den Hauptverkehrszeiten (6:00-9:00 Uhr; 16:00-19:00 Uhr) im Abschnitt Zürich Hardbrücke-Bülach für die Jahre 2019, 2021 und 2024 und der S-Bahnlinie 23 (S 23) in den Hauptverkehrszeiten im Abschnitt Zürich-Winterthur für die Jahre 2021 und 2024 kein Halbstundentakt gesichert wurde.
Mit Verfügung vom 11. Juni 2018 sowie mit Zwischenverfügung vom 5. September 2018 wurden die SBB Cargo AG, die SBB Cargo International AG, die BLS Cargo AG und die HUPAC Intermodal SA zum bundesverwaltungsgerichtlichen Verfahren A-1216/2018 beigeladen.
B.b. In prozessualer Hinsicht verlangten der Kanton Zürich, der Zürcher Verkehrsverbund (ZVV) und die Stadt Bülach, das BAV sei im Sinne einer vorsorglichen Massnahme anzuweisen, dem Zürcher Verkehrsverbund (ZVV) ab dem 9. Dezember 2018 (Fahrplanwechsel 2019) für die Dauer des bundesverwaltungsgerichtlichen Verfahrens die Benutzung der Trassen im Abschnitt Zürich Hardbrücke-Bülach (S 3) im Halbstundentakt zu ermöglichen.
Mit Zwischenverfügung vom 5. Juli 2018 hiess das Bundesverwaltungsgericht den prozessualen Antrag gut und sicherte dem Personenverkehr ab dem 9. Dezember 2018 bis zu seinem Urteil in der Sache die für den Halbstundentakt in den Hauptverkehrszeiten im Abschnitt Zürich Hardbrücke-Bülach (S 3) erforderliche Anzahl Trassen als Mindestkapazität zu.
Das Bundesgericht wies mit Urteil 2C_645/2018 eine gegen diese Zwischenverfügung vom 5. Juli 2018 erhobene Beschwerde des Eidgenössischen Departements für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation am 28. September 2018 ab, soweit es darauf eintrat.
B.c. Mit gemeinsamer Eingabe vom 15. Januar 2019 erhoben der Kanton Zürich, der Zürcher Verkehrsverbund (ZVV) und die Stadt Bülach ebenfalls gegen die Allgemeinverfügung vom 10. Dezember 2018 Beschwerde beim Bundesverwaltungsgericht (Verfahren A-287/2019).
In der Sache beantragten sie die Aufhebung der Allgemeinverfügung vom 10. Dezember 2018, soweit darin der S-Bahnlinie 3 (S 3) in den Hauptverkehrszeiten im Abschnitt Zürich Hardbrücke-Bülach für die Jahre 2020, 2022 und 2023 und der S-Bahnlinie 23 (S 23) in den Hauptverkehrszeiten im Abschnitt Zürich-Winterthur für die Jahre 2020, 2022 und 2023 kein Halbstundentakt gesichert wurde.
Mit Zwischenverfügung vom 14. Februar 2019 lud das Bundesverwaltungsgericht die SBB Cargo AG, die SBB Cargo International AG, die BLS Cargo AG und die HUPAC Intermodal SA zum bundesverwaltungsgerichtlichen Verfahren A-287/2019 bei.
B.d. Mit Urteil vom 21. Mai 2019 vereinigte das Bundesverwaltungsgericht die bundesverwaltungsgerichtlichen Verfahren A-1216/2018 und A-287/2019 und hiess die beiden Beschwerden gut.
Es hob die Allgemeinverfügungen vom 15. Januar 2018 und 10. Dezember 2018 betreffend Genehmigung der Netznutzungspläne für die Jahre 2019 bis 2024 insoweit auf, als für die Jahre 2019 bis 2024 der S 3 in den Hauptverkehrszeiten im Abschnitt Zürich Hardbrücke-Bülach sowie für die Jahre 2020 bis 2024 der S 23 in den Hauptverkehrszeiten im Abschnitt Zürich-Winterthur jeweils kein Halbstundentakt gesichert wurde.
Sodann wies es das BAV an, die Netznutzungspläne für die Jahre 2019 bis 2024 (soweit nötig) insofern anzupassen, damit dem regionalen Personenverkehr die für den Halbstundentakt in den Hauptverkehrszeiten im Abschnitt Zürich Hardbrücke-Bülach (S 3) erforderliche Anzahl Trassen als Mindestkapazität gesichert werde. Dies erforderte die Zuteilung der einzigen dem Güterverkehr während den Hauptverkehrszeiten gesicherten Trasse an den regionalen Personenverkehr. Im Weiteren seien die Netznutzungspläne für die Jahre 2020 bis 2024 insofern anzupassen, damit dem regionalen Personenverkehr die für den Halbstundentakt in den Hauptverkehrszeiten im Abschnitt Zürich-Winterthur (S 23) erforderliche Anzahl Trassen als Mindestkapazität, verbunden mit der Bedingung der genügenden Kapazität im Bahnhof Winterthur, gesichert werde.
C.
C.a. Mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten vom 26. Juni 2019 (Verfahren 2C_614/2019) gelangt das Eidgenössische Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation (nachfolgend: UVEK) an das Bundesgericht. Es beantragt die Aufhebung des Urteils vom 21. Mai 2019 und die Bestätigung der Allgemeinverfügungen des BAV vom 15. Januar 2018 und 10. Dezember 2018 betreffend die Genehmigungen der Netznutzungspläne für die Fahrplanjahre 2019 bis 2024. Eventualiter sei die Sache zur neuen Beurteilung und Entscheidung im Sinne der Erwägungen an die Vorinstanz oder das BAV zurückzuweisen.
C.b. Mit Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten vom 27. Juni 2019 (Verfahren 2C_623/2019) gelangen die SBB Cargo AG, die SBB Cargo International AG, die BLS Cargo AG und die HUPAC Intermodal SA (nachfolgend: Beschwerdeführerinnen) gemeinsam an das Bundesgericht. Sie beantragen die Aufhebung des Urteils vom 21. Mai 2019 und die Bestätigung der Allgemeinverfügungen des BAV vom 15. Januar 2018 und 10. Dezember 2018 betreffend die Genehmigung der Netznutzungspläne für die Fahrplanjahre 2019 bis 2024. Eventualiter sei die Sache zur neuen Beurteilung und Entscheidung im Sinne der Erwägungen an die Vorinstanz oder das BAV zurückzuweisen.
C.c. Die Vorinstanz verzichtet je auf eine Vernehmlassung. Der Kanton Zürich, der Zürcher Verkehrsverbund (ZVV) und die Stadt Bülach (nachfolgend: Beschwerdegegner) lassen sich mit gemeinsamer Eingabe vom 19. August 2019 in beiden Verfahren vernehmen und beantragen die Abweisung der beiden Beschwerden, soweit darauf eingetreten werde.
Der Präsident der Abteilung weist mit Verfügungen vom 21. August 2019 die Gesuche um aufschiebende Wirkung sowohl im Verfahren 2C_614/2019 als auch im Verfahren 2C_623/2019 ab.
Das UVEK repliziert mit Eingabe vom 11. November 2019 im Verfahren 2C_614/2019. Die Beschwerdeführerinnen replizieren mit Eingabe vom 11. Oktober 2019 im Verfahren 2C_623/2019. Daraufhin duplizieren die Beschwerdegegner mit gleicher Eingabe vom 5. Februar 2020 in beiden Verfahren. In den Stellungnahmen wird jeweils an den gestellten Anträgen festgehalten.

considerations:
Erwägungen:
1.
Das Bundesgericht prüft seine Zuständigkeit und die weiteren Eintretensvoraussetzungen von Amtes wegen (Art. 29 Abs. 1 BGG) und mit freier Kognition (vgl. <ref-ruling> E. 1 S. 116; Urteil 2C_196/2017 vom 21. Februar 2019 E. 1, nicht publ. in: <ref-ruling>).
1.1. Die frist- (Art. 100 Abs. 1 BGG) und formgerecht (Art. 42 BGG) eingereichten Eingaben betreffen eine Angelegenheit des öffentlichen Rechts (Art. 82 lit. a BGG) und richten sich gegen ein verfahrensabschliessendes (Art. 90 BGG) Urteil des Bundesverwaltungsgerichts (Art. 86 Abs. 1 lit. a BGG). Die Rechtsmittel sind als Beschwerden in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten zulässig, da kein Ausschlussgrund (Art. 83 BGG) - namentlich nicht derjenige von Art. 83 lit. f bis BGG (vgl. Urteil 2C_645/2018 vom 28. September 2018 E. 1.1) - vorliegt.
1.2. Gemäss Art. 89 Abs. 2 lit. a BGG sind die Departemente des Bundes zur Beschwerde an das Bundesgericht berechtigt, wenn der angefochtene Akt die Bundesgesetzgebung in ihrem Aufgabenbereich verletzen kann. Das Beschwerderecht der Bundesbehörden dient dazu, den Vollzug des Bundesrechts in den Kantonen und in der Bundesverwaltung zu überwachen und dessen richtige und einheitliche Anwendung - wenn nötig letztinstanzlich durch das Bundesgericht - sicherzustellen. Ein darüber hinausgehendes spezifisches schutzwürdiges (öffentliches) Interesse setzt das Beschwerderecht der Bundesbehörden nicht voraus (vgl. <ref-ruling> E. 1.3.1 S. 326; <ref-ruling> E. 1.2 S. 363; <ref-ruling> E. 1.2.1 S. 341 f.; Urteil 2C_534/2019 vom 4. Februar 2020 E. 1.2.1.1, zur Publikation vorgesehen).
Zuständig für die umstrittene Genehmigung von Netznutzungsplänen ist gemäss Art. 9b Abs. 3 des Eisenbahngesetzes vom 20. Dezember 1957 (EBG; SR 742.101) das BAV, das im Sinne von Art. 2 Abs. 2 des Regierungs- und Verwaltungsorganisationsgesetzes vom 21. März 1997 (RVOG; SR 172.010) dem UVEK zugehört (vgl. auch Art. 43 RVOG; Anhang 1 lit. B Ziff. VII 1.2 der Regierungs- und Verwaltungsorganisationsverordnung vom 25. November 1998 [RVOV; SR 172.010.1]; Art. 6 der Organisationsverordnung vom 6. Dezember 1999 für das Eidgenössische Departement für Umwelt, Verkehr, Energie und Kommunikation [OV-UVEK; SR 172.217.1]). Die Genehmigung von Netznutzungsplänen bewegt sich damit im Sinne von Art. 89 Abs. 2 lit. a BGG im Aufgabenbereich des UVEK als übergeordneter Verwaltungsbehörde des BAV. Das UVEK ist folglich zur Erhebung des Rechtsmittels legitimiert. Auf die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten im Verfahren 2C_614/2019 ist einzutreten.
1.3. Die Beschwerdelegitimation der Beschwerdeführerinnen beurteilt sich nach Art. 89 Abs. 1 BGG. Die Beschwerdeführerinnen sind den bundesverwaltungsgerichtlichen Verfahren beigeladen worden. Die Vorinstanz auferlegt den Beschwerdeführerinnen die vorinstanzlichen Verfahrenskosten zu gleichen Teilen sowie unter solidarischer Haftung und spricht den Beschwerdegegnern eine Parteientschädigung zu, die ebenfalls von den Beschwerdeführerinnen zu gleichen Teilen sowie unter solidarischer Haftung zu vergüten ist. Die Vorinstanz behandelt die Beschwerdeführerinnen - obwohl als Beigeladene bezeichnet - mithin als die unterliegenden Parteien (vgl. Art. 37 des Bundesgesetzes vom 17. Juni 2005 über das Bundesverwaltungsgericht [Verwaltungsgerichtsgesetz, VGG; SR 173.32] i.V.m. Art. 63 Abs. 1 und Art. 64 Abs. 1 des Bundesgesetzes vom 20. Dezember 1968 über das Verwaltungsverfahren [Verwaltungsverfahrensgesetz, VwVG; SR 172.021]). Sodann berühren die Allgemeinverfügungen des BAV vom 15. Januar 2018 und 10. Dezember 2018 die Rechte der Beschwerdeführerinnen, womit sie ohne Weiteres als Parteien im Sinne von Art. 6 VwVG in Betracht fallen (vgl. auch Urteil 2C_373/2016 vom 17. November 2016 E. 2). Die Beschwerdeführerinnen haben folglich als Parteien im vorinstanzlichen Verfahren teilgenommen und sind dort mit ihren Anträgen nicht durchgedrungen (Art. 89 Abs. 1 lit. a BGG).
Ausserdem sind sie als Güter-Eisenbahnverkehrsunternehmen durch das angefochtene Urteil in ihren schutzwürdigen Interessen besonders berührt (Art. 89 Abs. 1 lit. b und lit. c BGG), da aufgrund des vorinstanzlichen Urteils und der damit einhergehenden Änderung der Netznutzungspläne auf der in Frage stehenden Strecke die einzige dem Güterverkehr während den Hauptverkehrszeiten gesicherte Trasse dem regionalen Personenverkehr zugeteilt wird (vgl. auch E. 6.4.1 und E. 7.3.4 hiernach). In der Folge ist eine Trasse pro Stunde und Richtung in den Jahren 2019 bis 2024 für den Güterverkehr nicht mehr gewährleistet, weswegen mindestens ein Güterzug nicht mehr verkehren kann. Die Beschwerdeführerinnen sind somit zur Erhebung des Rechtsmittels legitimiert. Auf die Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten im Verfahren 2C_623/2019 ist einzutreten.
2.
Die beiden Verfahren 2C_614/2019 und 2C_623/2019 betreffen denselben Sachverhalt und es stellen sich die gleichen Rechtsfragen. Ferner richten sie sich gegen dasselbe Urteil vom 21. Mai 2019. Daher rechtfertigt es sich, die beiden Verfahren zu vereinigen (Art. 71 BGG i.V.m. Art. 24 BZP [SR 273]; vgl. Urteile 2C_1021/2016 und 2D_39/2016 vom 18. Juli 2017 E. 4, nicht publ. in: <ref-ruling>; 2C_850/2014 und 2C_854/2014 vom 10. Juni 2016 E. 1, nicht publ. in: <ref-ruling>).
3.
Mit der Beschwerde kann namentlich die Verletzung von Bundesrecht gerügt werden (Art. 95 lit. a BGG). Das Bundesgericht wendet das Recht von Amtes wegen an (Art. 106 Abs. 1 BGG), wobei es - unter Berücksichtigung der allgemeinen Rüge- und Begründungspflicht (Art. 42 Abs. 2 BGG) - grundsätzlich nur die geltend gemachten Vorbringen prüft, sofern allfällige weitere rechtliche Mängel nicht geradezu offensichtlich sind (vgl. <ref-ruling> E. 1.5 S. 144; <ref-ruling> E. 1.4.1 S. 254). Der Verletzung von Grundrechten geht das Bundesgericht nur nach, falls eine solche Rüge in der Beschwerde vorgebracht und ausreichend begründet worden ist (Art. 106 Abs. 2 BGG; vgl. BGE 143II 283 E. 1.2.2 S. 286; <ref-ruling> E. 2.2 S. 232). Seinem Urteil legt es den Sachverhalt zugrunde, den die Vorinstanz festgestellt hat (Art. 105 Abs. 1 BGG).
4.
Gemäss Art. 87 BV ist die Gesetzgebung über den Eisenbahnverkehr Sache des Bundes. Gestützt auf diese Kompetenz regelt das Eisenbahngesetz den Bau und Betrieb von Eisenbahnen (vgl. Art. 1 Abs. 1 EBG).
4.1. Mit dem auf den 1. Januar 2017 in Kraft getretenen Art. 9b EBG wurde das bisherige System der Netznutzung und Kapazitätszuteilung im Eisenbahnverkehr grundlegend geändert. Die vormals gültige Prioritätenregelung zugunsten des vertakteten Personenverkehrs wurde durch das neutrale Instrument des Netznutzungskonzepts (nachfolgend: NNK) und die sich darauf abstützenden Netznutzungspläne (nachfolgend: NNP) ersetzt (vgl. Art. 9a Abs. 2 Satz 1 EBG [per 1. Januar 2017 aufgehoben]: "Bei der Gewährung des Netzzugangs hat der vertaktete Personenverkehr Vorrang."). Diese Systemänderung ist auf den gesetzgeberischen Willen zurückzuführen, die schweizerische Eisenbahninfrastruktur für die Personenbeförderung und den Gütertransport gleichberechtigt weiterzuentwickeln (vgl. Botschaft vom 30. April 2014 zur Totalrevision des Gütertransportgesetzes, BBl 2014 3827 ff. [nachfolgend: Botschaft GüTG], S. 3891). Der vertaktete Personenverkehr hat seither nur noch Vorrang, soweit freie Kapazitäten bestehen (vgl. Art. 9b Abs. 4 Satz 2 EBG).
4.2. Im NNK legt der Bundesrat die Anzahl der Trassen pro Modellstunde fest, die für jede Verkehrsart mindestens zu reservieren sind (vgl. Art. 9b Abs. 1 EBG; Art. 19a Abs. 1 der Verordnung vom 14. Oktober 2015 über die Konzessionierung, Planung und Finanzierung der Bahninfrastruktur [KPFV; SR 742.120]). Als Trasse gelten örtlich und zeitlich bestimmte Fahrwege (vgl. Art. 9a Abs. 4 EBG).
4.2.1. Das NNK unterscheidet bei der Trassennutzung nach den Verkehrsarten Personenverkehr, regionaler Personenverkehr, Gütertransport und weitere Verkehrsarten wie insbesondere den Autoverlad (vgl. Art. 19a Abs. 4 KPFV) und kann festlegen, dass ausgewählte Trassen als sogenannte Hybridtrassen wechselweise durch verschiedene Verkehrsarten genutzt werden können (vgl. Art. 19a Abs. 2 KPFV). Das NNK ist ein Instrument zur langfristigen Kapazitätssicherung (vgl. Botschaft GüTG, S. 3935). Bei Bedarf passt der Bundesrat das NNK den veränderten Bedingungen an (vgl. Art. 9b Abs. 2 EBG). Anpassungen von beschränkter Tragweite soll nach Art. 19c KPFV auch das BAV vornehmen können.
4.2.2. Die Festlegung des NNK erfolgt unter Berücksichtigung verschiedener Gesichtspunkte. Einzubeziehen sind gemäss Art. 9b Abs. 1 EBG namentlich die Zwecke der vom Bund, den Kantonen und den Privaten getätigten oder beschlossenen Investitionen für den Eisenbahnverkehr (lit. a), die Bedürfnisse nach abgestimmten Transportketten im Personenverkehr und im Gütertransport (lit. b), die Kapazitäten, die für die Befriedigung der erwarteten Nachfrage im Personenverkehr und im Gütertransport erforderlich sind (lit. c) sowie die Ermöglichung einer wirtschaftlichen Abwicklung des Personenverkehrs und des Gütertransports auf der Schiene (lit. d). Das NNK stützt sich dabei unter anderem auf die beschlossenen Ausbauschritte (vgl. Art. 19 KPFV) und ist für die Infrastrukturbetreiberinnen und die Behörden verbindlich (vgl. Art. 19b KPFV).
4.3. Die NNP werden von den Infrastrukturbetreiberinnen für jedes der sechs Jahre vor dem jeweiligen Fahrplanjahr erstellt. Sie konkretisieren darin das NNK und halten insbesondere die Verteilung der Trassen auf die Verkehrsarten im Tages- und Wochenverlauf fest (vgl. Art. 9b Abs. 3 EBG; sogenannte Sicherung der Trassenkapazität). Namentlich enthalten die NNP eine Netzgrafik (vgl. Art. 9a Abs. 1 der Eisenbahn-Netzzugangsverordnung vom 25. November 1998 [NZV; SR 742.122]) und insbesondere Angaben über die für die einzelnen Verkehrsarten in den Modellstunden reservierten Mindestkapazitäten und Kapazitäten für die nicht geplante Nachfrage (vgl. Art. 9a Abs. 1 lit. b und lit. d NZV). Sie bedürfen der Genehmigung durch das BAV (vgl. Art. 9b Abs. 3 EBG).
4.4. Die Zuteilung konkreter Trassenerfolgt durch die Infrastrukturbetreiberinnen im Rahmen eines diskriminierungsfreien Netzzugangs (vgl. Art. 9a Abs. 1 EBG; Art. 10 Abs. 1 NZV). Sie stützen sich auf den geltenden NNP (vgl. Art. 9b Abs. 4 Satz 1 EBG; Art. 12 Abs. 1 NZV). Soweit freie Kapazitäten bestehen, hat der vertaktete Personenverkehr Vorrang (vgl. Art. 9b Abs. 4 Satz 2 EBG). Will die Infrastrukturbetreiberin eine freigebliebene, für eine andere Verkehrsart reservierte Trasse für ein regelmässiges Angebot des Personenverkehrs zuteilen, bedarf sie einer Genehmigung des BAV (vgl. Art. 12 Abs. 3 NZV). Stehen Trassenanträge in Konflikt zueinander, sehen Art. 12c NZV und Art. 8 f. der Verordnung des BAV vom 14. Mai 2012 über den Eisenbahn-Netzzugang (NZV-BAV; SR 742.122.4) einen Mechanismus vor, der die Bestellkonflikte bei der Trassenzuteilung regelt.
5.
Gegenstand des vorliegenden Verfahrens ist die Reservierung - d.h. die Sicherung (vgl. E. 4.3 hiervor) - der erforderlichen Anzahl Trassen in den NNP zur Einführung des Halbstundentakts der S 3 auf dem Abschnitt Zürich Hardbrücke-Bülach in den Jahren 2019 bis 2024 (vgl. E. 6 und E. 7 hiernach) und der S 23 auf dem Abschnitt Zürich-Winterthur in den Jahren 2020 bis 2024 (vgl. E. 8 hiernach) jeweils während den Hauptverkehrszeiten zwischen 6:00 Uhr und 9:00 Uhr sowie zwischen 16:00 Uhr und 19:00 Uhr an den Wochentagen.
5.1. Mit Blick auf die S 3stellt die Vorinstanz in tatsächlicher Hinsicht fest, es sei unbestritten, dass durch die Genehmigung der NNP für die Jahre 2019 bis 2024 die erforderliche Anzahl Trassen als Mindestkapazität für den geplanten Halbstundentakt während den Hauptverkehrszeiten im Abschnitt Zürich Hardbrücke-Bülach nicht gesichert werde, da die hierfür notwendige Trasse für den Güterverkehr reserviert worden sei (vgl. E. 10 des angefochtenen Urteils).
In rechtlicher Hinsicht geht die Vorinstanz davon aus, dass es bei einem Trassenkonflikt einer umfassenden Abwägung zwischen den Interessen der verschiedenen Verkehrsarten bedürfe, bevor eine Sicherung der Trassen erfolgen könne. Für die Kapazitätssicherung in den NNP mache das NNK Vorgaben (vgl. E. 10 des angefochtenen Urteils). Aus diesen Vorgaben ergäben sich keine Anhaltspunkte, dass das NNK die Einführung des Halbstundentakts der S 3 in den Hauptverkehrszeiten verunmögliche. Das BAV habe eine unvollständige und unzutreffende Beurteilung der Interessen vorgenommen (vgl. E. 11 des angefochtenen Urteils). Insgesamt sei den konkreten Nutzungsinteressen des regionalen Personenverkehrs ein höheres Gewicht beizumessen als denjenigen des Güterverkehrs, zumal der Personenverkehr aufgrund der Auslastung der Züge auch zeitlich stärker an die Nutzung der Trassen gebunden sei als der Güterverkehr. Für Letzteren bestehe je nach Art des Transports eine gewisse zeitliche Flexibilität, auch wenn diese mit Mehraufwand und -kosten verbunden sein könne. Zudem hätten die Beschwerdegegner während des gesamten, langjährigen und kostspieligen Planungsprozesses von einem Halbstundentakt der S 3 während den Hauptverkehrszeiten ausgehen dürfen (vgl. E. 12 des angefochtenen Urteils).
5.2. Mit Blick auf die S 23stellt die Vorinstanz in tatsächlicher Hinsicht fest, es sei unbestritten, dass entgegen der Darstellung im NNK durch die Genehmigung der NNP für die Jahre 2020 bis 2024 die erforderliche Anzahl Trassen als Mindestkapazität für den geplanten Halbstundentakt während den Hauptverkehrszeiten im Abschnitt Zürich-Winterthur nicht gesichert - mithin die hierfür notwendige Trasse nicht für den regionalen Personenverkehr reserviert werde. Weiter sei anerkannt, dass kein Konflikt mit dem Güterverkehr bestehe, sondern primär ein technisches Problem die Zuteilung einer an sich unbestrittenen Trasse verhindere.
Aus rechtlicher Sicht sei nicht ersichtlich und werde vom BAV auch nicht näher begründet, weshalb auf der Ebene der NNP Trassen, die nicht fahrbar seien, nicht verbunden mit der Bedingung der Fahrbarkeit gesichert werden könnten. Es handle sich vorliegend um eine an sich unbestrittene Trasse und nicht um einen Trassenkonflikt zwischen verschiedenen Verkehrsarten. Vielmehr könne auf diese Weise dem Grundsatz der Verhältnismässigkeit entsprochen werden: Die Sicherung der im NNK vorgesehenen Trassen werde in den NNP nicht verweigert, sondern es werde stattdessen die mildere Alternative gewählt, indem die an sich unbestrittene Trasse unter der Bedingung der Fahrbarkeit gesichert werde (vgl. E. 14 des angefochtenen Urteils).
6.
Sowohl das UVEK als auch die Beschwerdeführerinnen machen geltend, die Vorinstanz nehme eine unzulässige und gesetzeswidrige Interessenabwägung auf der Ebene der NNP mit Blick auf die S 3vor.
6.1.
6.1.1. Nach Auffassung der Vorinstanz besteht in der vorliegenden Angelegenheit Raum für eine Interessenabwägung im Rahmen der Genehmigung der NNP. Bestünde aufgrund des Kriteriums der "Sicherung einer Mindestanzahl an Güterverkehrstrassen pro Stunde" für die Zuteilung der strittigen Trassen kein Spielraum mehr, hätte der Bundesrat diese Trassen bereits im NNK dem Güterverkehr zuteilen können. Mit den vorgesehenen Hybridtrassen im NNK habe er die Zuteilung an die Verkehrsart jedoch offengelassen und diese auf die nachgelagerte Ebene des NNP verschoben. Insofern habe sich der Bundesrat beim vorliegenden Trassenkonflikt nicht festgelegt und den Entscheid dem BAV im Rahmen der Genehmigung der NNP überlassen (vgl. E. 11.4 des angefochtenen Urteils).
6.1.2. Das UVEK macht geltend, das bundesrätliche NNK bilde den jeweiligen Zielzustand eines Ausbauschritts ab. Die darin gesicherten Trassen seien demnach erst im Endzustand des Ausbauschritts vorgesehen. Die als Hybridtrassen gesicherten Trassen wiesen im Zeitpunkt der Verabschiedung des NNK noch Konflikte auf. Bei der Genehmigung der NNP habe sich gezeigt, dass sich keine Lösung des Konflikts zwischen der Verdichtung der S 3 in den Hauptverkehrszeiten und der Mindestverkehrsmöglichkeit für den Gütertransportverkehr ergebe. Eine Interessenabwägung sei deshalb nicht möglich.
6.1.3. Die Beschwerdeführerinnen bringen vor, die Interessenabwägung gemäss Art. 9b Abs. 1 EBG sei bereits durch den Bundesrat bei der Festlegung des NNK erfolgt. Die Infrastrukturbetreiberinnen und das BAV hätten sich bei der Ausarbeitung und Genehmigung an die Vorgaben des NNK - insbesondere zur Kapazitätssicherung - gehalten. Damit bestehe kein Spielraum für eine zusätzliche vollumfängliche Interessenabwägung durch die Vorinstanz. Allfällige Mängel des NNK könnten nicht im Rahmen der Anfechtung der NNP vorgebracht werden.
6.1.4. Die Beschwerdegegner bestreiten nicht, dass beide Verkehrsarten grundsätzlich gleichgestellt worden seien. Indessen seien im NNK Hybridtrassen aufgeführt worden, da ein Konflikt zwischen dem Personen- und Güterverkehr in diesem Zeitpunkt noch nicht gelöst gewesen sei. Der Konflikt müsse zu einem späteren Zeitpunkt gelöst werden, was nichts anderes bedeuten könne, als dass nach Erlass des NNK noch ein Entscheidungsspielraum bestehe. Dieser Spielraum habe die Vorinstanz unter Berücksichtigung der Vorgaben aus dem NNK im Rahmen ihrer Interessenabwägung rechtmässig ausgeübt.
6.2. Zu beurteilen ist, ob auf der Ebene der NNP Raum für eine Interessenabwägung besteht.
6.2.1. Eine Interessenabwägung ist in erster Linie auf der Ebene des NKK durch den Bundesrat vorzunehmen. Dies ergibt sich aus den in Art. 9b Abs. 1 lit. a-d EBG genannten Kriterien, die bei der Festlegung der minimalen Anzahl zu reservierenden Trassen pro Verkehrsart im NNK zu berücksichtigen sind (vgl. E. 4.2.2 hiervor). Für die verschiedenen Verkehrsarten können die dort genannten Aspekte je für sich und auch im Verhältnis zu den übrigen Kriterien gegenläufige Anforderungen an das NNK stellen. Eine Interessenabwägung im Verhältnis zwischen den verschiedenen Verkehrsarten des Eisenbahnverkehrs ist auf der Planungsebene des NNK unumgänglich (vgl. Urteil 2C_645/2018 vom 28. September 2018 E. 3.4.2).
Das NNK ist für die Infrastrukturbetreiberinnen und die Behörden verbindlich (vgl. Art. 19b KPFV; vgl. auch Botschaft GüTG, S. 3935: "Für die Erarbeitung der Netznutzungspläne ist das Netznutzungskonzept verbindlich."). Dies gilt mithin auch für die im Rahmen der Ausarbeitung des NNK erfolgte Interessenabwägung.
6.2.2. Aus der Verbindlichkeit des NNK folgt, dass einerseits die durch die Infrastrukturbetreiberinnen zu erstellenden und durch das BAV zu genehmigenden NNP jedenfalls nicht eine Interessenabwägung enthalten dürfen, die den verbindlichen Vorgaben des NNK entgegenstünden. Andererseits kommt auf der Ebene des NNP eine Interessenabwägung in Frage, falls die verbindlichen Vorgaben des NNK eine solche ermöglichen. Denkbar ist solches, wenn das NNK eine Interessenabwägung auf der Ebene des NNP verlangt oder hierfür (implizit) Raum belässt.
6.3. Aus dem Netznutzungskonzept zum Ausbauschritt 2025 der Eisenbahninfrastruktur (nachfolgend: NNK 2025; vgl. BAV, NNK 2025 vom August 2017, <https://www.bav.admin.ch> Verkehrsmittel > Eisenbahn > Netznutzungskonzept und -pläne [besucht am 25. Juni 2020]) ergibt sich, dass gestützt auf die gesetzlichen Rahmenbedingungen verschiedene Vorgaben bei der Erarbeitung des NNK 2025 berücksichtigt worden sind.
6.3.1. Im Hinblick auf die Kapazitätssicherung im NNK 2025besteht die Vorgabe, dass erstens kein Abbau der Trassenverfügbarkeit einer Verkehrsart zugunsten einer anderen stattfinden darf. Zweitens ist die spezifische Verkehrsstruktur im Personenverkehr (sogenannte Knotenstruktur) zu berücksichtigen, während für den Güterverkehr durchlaufende Trassen vorzusehen sind. Es ist drittenseine Mindestanzahl Güterverkehrstrassen vorzusehen (1 Trasse pro Stunde und Richtung auf Doppelspuren und 1 Trasse pro Stunde auf mehrheitlich einspurigen Strecken mit Güterverkehr). Ausserdem sind Regeln für Zusatzzüge während den Hauptverkehrszeiten im Personenverkehr zu definieren (vgl. NNK 2025, Ziff. 3.1 S. 5).
Bei den sogenannten Hybridtrassen handelt es sich um Trassen, die zum Zeitpunkt der Verabschiedung des NNK 2025 zwar vorgesehen, jedoch Konflikte untereinander aufweisen und deshalb nicht einer spezifischen Verkehrsart zugeordnet sind (vgl. auch E. 4.2.1 hiervor; E. 6.4 hiernach). Die Zuordnung und Aufteilung solcher Trassen auf die Verkehrsarten erfolgt im Rahmen der nachgelagerten NNP (vgl. NNK 2025, Ziff. 3.1 S. 6).
6.3.2. Im Gegensatz zum NNK, dem alle beschlossenen Infrastrukturmassnahmen eines Ausbauschritts hinterlegt sind, werden die nachgelagerten NNP entsprechend der im jeweiligen Jahr effektiv zur Verfügung stehenden Kapazitäten erstellt. Es können deshalb nicht auf allen Strecken die Kapazitäten gemäss NNK gesichert werden. Deshalb stellt das NNK für die Kapazitätssicherung in den NNP folgende Grundsätze auf: Bei geringeren Kapazitäten sind grundsätzlich allen Verkehrsarten anteilsmässig weniger Trassen zu reservieren. Zudem sind Kapazitäten, welche im letzten Fahrplanjahr vor Einführung der neuen Instrumente NNK und NNP einer Verkehrsart zur Verfügung gestanden sind, grundsätzlich weiterhin dieser Verkehrsart zuzuweisen (vgl. NNK 2025, Ziff. 3.2 S. 6 f.).
Dies gilt auch für die Aufteilung der sogenannten Hybridtrassen in den NNP, wobei zusätzlich die folgenden Grundsätze zu beachten sind: Es ist nicht anzustreben, dass über die gesamte Dauer der Hauptverkehrszeit alle Kapazitäten ausschliesslich einer Verkehrsart zugewiesen werden. Bei der Zuteilung der Kapazitäten in den NNP sind die Überlasten im Personenverkehr und die Trassennutzung des Güterverkehrs zu berücksichtigen. Besteht ausserhalb der Hauptverkehrszeiten im regionalen Personenverkehr ein Stundentakt, sind Hybridtrassen zur Verdichtung zum Halbstundentakt in den Hauptverkehrszeiten mehrheitlich dem regionalen Personenverkehr zuzuordnen (vgl. NNK 2025, Ziff. 3.2 S. 7).
6.4. Gemäss Art. 19a Abs. 2 KPFV kann im NNK festgelegt werden, dass ausgewählte Trassen im Sinne von sogenannten Hybridtrassen wechselweise durch verschiedene Verkehrsarten genutzt werden können (vgl. auch E. 4.2.1 hiervor).
6.4.1. Der Bundesrat hat im NNK 2025 auf der Strecke Zürich Oerlikon-Glattbrugg - als Bestandteil des vorliegend umstrittenen Abschnitts Zürich Hardbrücke-Bülach der S 3 - während den Hauptverkehrszeiten für den Güterverkehr zwei Trassen festgelegt. Diese beiden Trassen stellen indes zwei Hybridtrassen dar (vgl. NNK 2025, Ziff. 4.2.1.70 S. 25 und Ziff. 4.2.1.97 S. 32). In den NNP für die Jahre 2019 und 2021 hat das BAV davon je eine Hybridtrasse dem Personen- und Güterverkehr zugeordnet (vgl. E. 9.2.2 des angefochtenen Urteils). Zur Sicherung des Halbstundentakts der S 3 während den Hauptverkehrszeiten bedarf es indes der Zuteilung beider Hybridtrassen an den Personenverkehr.
6.4.2. Da der Bundesrat im NNK die dem Güterverkehr auf der Strecke Zürich Oerlikon-Glattbrugg während den Hauptverkehrszeiten zugeteilten zwei Trassen als Hybridtrassen festlegt, schafft er einen Wertungskonflikt innerhalb des NNK. Einerseits sind Hybridtrassen per Definition nicht zwingend einer Verkehrsart zuzuordnen (vgl. E. 4.2.1 hiervor). Andererseits verlangt das NNK, dass eine Mindestanzahl Güterverkehrstrassen vorzusehen sind, wobei in den Klammern auf eine Trasse pro Stunde hingewiesen wird (vgl. E. 6.3.1 hiervor). Die Vorinstanz gelangt deshalb zu Recht zum Schluss, dass der Bundesrat im NNK mindestens eine der beiden Hybridtrassen dem Güterverkehr als "normale" Trasse hätte zuteilen müssen, damit dem Güterverkehr während den Hauptverkehrszeiten in jedem Fall mindestens eine Trasse gesichert bliebe (vgl. E. 11.4 des angefochtenen Urteils).
6.4.3. Da der Bundesrat auf der Ebene des NNK dem Güterverkehr auf der Strecke Zürich Oerlikon-Glattbrugg - als Bestandteil des vorliegend umstrittenen Abschnitts Zürich Hardbrücke-Bülach der S 3 - während den Hauptverkehrszeiten keine Trasse garantiert, verschafft er der Vorgabe der Mindestanzahl Güterverkehrstrassen keine Nachachtung. Innerhalb des NNK ergibt sich demzufolge ein Widerspruch, der Raum für eine Interessenabwägung auf der Ebene der NNP eröffnet (vgl. E. 6.2.2 hiervor). Der Bundesrat erörtert im NNK denn auch, dass die Zuordnung und Aufteilung der Hybridtrassen auf die Verkehrsarten im Rahmen der nachgelagerten NNP erfolge (vgl. NNK 2025, Ziff. 3.1 S. 6). Folglich hat der Bundesrat für die betroffene Strecke die Zuteilung während den Hauptverkehrszeiten nicht verbindlich festgelegt und diese dem BAV im Rahmen der Genehmigung der NNP überlassen. Insoweit das UVEK und die Beschwerdeführerinnen vorbringen, es sei zwingend eine Hybridtrasse zur Sicherung der Mindestkapazität dem Güterverkehr zuzuteilen, kann ihnen nicht gefolgt werden. Solches ergibt sich nicht in verbindlicher Weise aus dem NNK.
6.5. Nach dem Dargelegten liegt im NNK ein Widerspruch im Sinne eines Wertungskonflikts vor. Im Umfang der beiden Hybridtrassen auf der Strecke Zürich Oerlikon-Glattbrugg während den Hauptverkehrszeiten resultiert aus dem NNK deshalb keine eindeutige Vorgabe für die Zuteilung an eine bestimmte Verkehrsart. Diese Zuteilung ist auf der Ebene des NNP vorzunehmen, im Zuge derer die im NNK aufgeführten Grundsätze zur Kapazitätssicherung in den NNP zu berücksichtigen sind (vgl. E. 6.3.2 hiervor). In diesem Rahmen ist die Zuteilung der beiden Hybridtrassen einer Interessenabwägung auf der Ebene der NNP zugänglich (vgl. E. 6.2.2 hiervor; E. 7.3 hiernach).
7.
Das UVEK sowie die Beschwerdeführerinnen beanstanden die vorinstanzliche Interessenabwägung mit Blick auf die S 3. Die Vorinstanz greife in das Ermessen des BAV ein (vgl. auch Art. 49 lit. c VwVG).
7.1.
7.1.1. Die Vorinstanzerwägt, aus den vorliegenden Akten gehe nicht hervor, inwieweit das BAV für seinen Entscheid die Interessen des regionalen Personenverkehrs in seine Interessenabwägung miteinbezogen und wie der erforderliche Abwägungsprozess im Detail stattgefunden habe. Vielmehr stelle es im Rahmen der Genehmigung der NNP ausschliesslich auf die Interessen des Güterverkehrs und auf das Kriterium der "Sicherung einer Mindestanzahl an Güterverkehrstrassen pro Stunde" ab. Die Beurteilung der Interessen sei folglich unvollständig (vgl. E. 11.6 f. des angefochtenen Urteils).
Die Vorinstanz legt weiter dar, die Sache sei spruchreif, weshalb sie die Interessenabwägung in reformatorischer Weise selbst vornehmen könne. Das Bedürfnis des Personenverkehrs an einem Halbstundentakt der S 3 während den Hauptverkehrszeiten zur Entlastung der S-Bahn sei ausgewiesen. Die Züge der S 3 würden während den Hauptverkehrszeiten bereits mit maximaler Zuglänge verkehren. Die Unmöglichkeit einer Verlängerung der Züge sowie des Einsatzes von leistungsfähigerem Rollmaterial gelte es bei der Zuteilung der Kapazitäten zu berücksichtigen. Dem Interesse des Güterverkehrs an der Sicherung einer Mindestkapazität sei zwar ebenfalls ein hohes Gewicht beizumessen. Dennoch gelte es, im Rahmen der Interessenabwägung auch die konkreten Nutzungsinteressen miteinzubeziehen. Aus den vom BAV eingereichten Nutzungsdaten des Güterverkehrs gehe hervor, dass die strittigen Trassen in den Hauptverkehrszeiten am Abend weder regelmässig noch sehr stark frequentiert genutzt worden seien. An zahlreichen Tagen sei während dieser Zeit vom Güterverkehr gar keine Trasse beansprucht worden. Weiter hätten die von der Vorinstanz getätigten Abklärungen gezeigt, dass die konkreten Nutzungsinteressen des Güterverkehrs im Vergleich zum Personenverkehr zumindest für das Jahr 2019 äusserst gering seien. Zusammenfassend ergebe sich, dass die Interessen der Beschwerdegegner an der Einführung des Halbstundentakts der S 3 während den Hauptverkehrszeiten jene des Güterverkehrs überwögen (vgl. E. 12.2.1 und E. 12.4 des angefochtenen Urteils).
7.1.2. Nach Auffassung des UVEK setzt die Vorinstanz ohne Not ihr eigenes Ermessen an die Stelle desjenigen des BAV als zuständige Fachbehörde. Bei der Genehmigung der NNP dürfe das konkrete Nutzungsinteresse kein massgebliches Kriterium darstellen. Würden die Nutzungsinteressen des subventionierten Personenverkehrs jenen des marktwirtschaftlichen - den Gesetzen von Angebot und Nachfrage folgenden - Güterverkehrs gegenübergestellt, gehe Letzterer immer leer aus. Sodann verletze die Vorinstanz mit ihrer Interessenabwägung die Vorgaben des NNK. Es liege sowohl ein Abbau der Trassenverfügbarkeit einer Verkehrsart zugunsten einer anderen als auch eine Verletzung der Mindestkapazität vor (vgl. auch E. 6.3.1 hiervor).
7.1.3. Die Beschwerdeführerinnen bringen ebenfalls vor, die vorinstanzliche Interessenabwägung stütze auf ein einziges Kriterium - die konkrete Nachfrage - ab und blende sämtliche anderen Vorgaben des NNK aus. Die weiteren Vorgaben im NNK dienten aber gerade der Absicherung von Trassen ausserhalb einer Nachfragebetrachtung, da die konkrete Nutzung vom Güterverkehr im Vergleich zum Personenverkehr gar nicht in derselben Weise nachweisbar sei.
Im Gegensatz zum nachfragegetriebenen Personenverkehr sei der Güterverkehr angebotsgetrieben. Der Güterverkehr sei darauf angewiesen, zuerst ein Angebot an potenzielle Nachfragende richten zu können. Erst das platzierte Angebot werde zur konkreten Nachfrage führen. Mangels eines Angebots werde auch die entsprechende Nachfrage nicht entstehen. Die Vorinstanz berücksichtige lediglich die konkret bestehenden Nutzungsinteressen, lasse die künftigen Möglichkeiten, die eine Trasse eröffne, indes ausser Acht. Mit dieser unzulässigen Vereinfachung ignoriere die Vorinstanz den Sinn und Zweck der Gesetzgebung und des NNK. Ausserdem bedürfe der Güterverkehr zeitlich aufeinander abgestimmte Trassen. Würden einzelne Trassen herausgebrochen, liesse sich der Systemverkehr nicht mehr mit der vom Markt geforderten Kosteneffizienz anbieten.
7.1.4. Die Beschwerdegegner halten die vorinstanzliche Interessenabwägung für zutreffend und werfen die Frage auf, weshalb diese Hybridtrasse dem regionalen Personenverkehr angesichts seiner erheblichen Interessen und der Vielzahl von dem Güterverkehr ausserhalb der Hauptverkehrszeiten reservierten Trassen nicht zugeteilt werden könne. Die Einführung des Halbstundentakts für die S 3 beanspruche lediglich während dreieinhalb von insgesamt sechs Stunden der Hauptverkehrszeit sämtliche Trassen (vgl. auch E. 12.3.2 des angefochtenen Urteils). In Anbetracht der verbleibenden 20.5 Stunden jedes Wochentags sowie der 48 Stunden des Wochenendes, liessen sich die konkreten Nutzungsinteressen des Personenverkehrs ohne Widerspruch mit dem gesetzgeberischen Willen zur Gleichberechtigung der Verkehrsarten berücksichtigen.
7.2. Zunächst ist festzuhalten, dass die zur Kapazitätssicherung in den NNP notwendige Interessenabwägung (vgl. auch E. 6.3.2 hiervor) von jener zur Kapazitätssicherung in den NNK (vgl. auch E. 6.3.1 hiervor) abzugrenzen ist. Insoweit das UVEK vorbringt, die vorinstanzliche Interessenabwägung auf der Ebene der NNP verletze zwei der verbindlichen Vorgaben des NNK - nämlich der Abbau der Trassenverfügbarkeit und die Mindestkapazität -, ist ihm nicht zu folgen. Bei den genannten Vorgaben handelt es sich um Kriterien zur Kapazitätssicherung auf der Ebene des NNK (vgl. NNK 2025 Ziff. 3.1 S. 5; E. 6.2 und E. 6.3.1 hiervor). Im Ergebnis sind diese beiden Kriterien im NNK 2025 auf der Strecke Zürich Oerlikon-Glattbrugg - als Bestandteil des vorliegend umstrittenen Abschnitts Zürich Hardbrücke-Bülach der S 3 - während den Hauptverkehrszeiten gerade nicht beachtet worden, da der Bundesrat dem Güterverkehr ansonsten eine Trasse zugeteilt und nicht zwei Hybridtrassen vorgesehen hätte (vgl. auch E. 6.4 hiervor).
Es ist nicht ersichtlich, weshalb diese beiden Vorgaben nun auf der Ebene der NNP zwingend zu berücksichtigen sind. Wie die Beschwerdeführerinnen selber zu Recht vorbringen, sind allfällige Mängel bei der Ausarbeitung des NNK nicht im Rahmen der Genehmigung der NNP zu berichtigen (vgl. E. 6.1.3 i.f. hiervor). Vielmehr hat entweder das BAV das NNK zu ändern, sofern Anpassungen von beschränkter Tragweite im Sinne von Art. 19c KPFV zur Diskussion stehen, oder der Bundesrat das Konzept nach Art. 9b Abs. 2 EBG den veränderten Bedingungen anzupassen (vgl. E. 4.2.1 hiervor).
7.3. Sodann erweist sich die vorinstanzliche Interessenabwägung zur Kapazitätssicherung in den NNP auch im Ergebnis als rechtmässig.
7.3.1. Zwar ist es zutreffend, dass zusammen mit dem Erlass des Bundesgesetzes vom 25. September 2015 über den Gütertransport durch Bahn- und Schifffahrtsunternehmen (Gütertransportgesetz, GüTG; SR 742.41) das bisherige System der Netznutzung und Kapazitätszuteilung im Eisenbahnverkehr grundlegend geändert und die vormals gültige Prioritätenregelung zugunsten des vertakteten Personenverkehrs durch das neutrale Instrument des NNK und die sich darauf abstützenden NNP ersetzt worden ist. Die von der Vorinstanz vorgenommene Interessenabwägung steht jedoch nicht im Widerspruch zur gesetzgeberisch beabsichtigten Gleichberechtigung des Personen- und Güterverkehrs, zumal diese Abwägung lediglich zeitlich befristet ist und unter dem Vorbehalt der Änderung des NNK steht (vgl. Art. 9b Abs. 2 EBG).
7.3.2. Im Weiteren beachtet die Vorinstanz die Grundsätze zur Kapazitätssicherung in den NNP bei der Zuteilung der Hybridtrassen (vgl. NNK 2025 Ziff. 3.2 S. 6 f.; E. 6.3.2 hiervor). Da diese fünf Grundsätze (anteilsmässige Reduktion, Beibehalten von Kapazitäten, keine Ausschliesslichkeit während den Hauptverkehrszeiten, Berücksichtigung der Überlasten und Nutzung, Verdichtung) je für sich sowie auch im Verhältnis zueinander gegenläufige Zuteilungen der Trassen zur Folge haben können, ist einer Interessenabwägung die Gewichtung dieser Grundsätze inhärent. Wenn das UVEK beanstandet, es würden nicht sämtliche Grundsätze eingehalten, ist dies zwar zutreffend, aber in einem gewissen Masse bei sich widersprechenden Grundsätzen unumgänglich. Das NNK verlangt somit nicht, dass sämtliche Grundsätze zur Kapazitätssicherung in den NNP zwingend einzuhalten sind und steht einer Gewichtung der Grundsätze nicht entgegen. Vielmehr bedingt die Ausübung des pflichtgemässen Ermessens bei der Kapazitätssicherung in den NNP, dass sich die Behörden und Beschwerdeinstanzen an diesen Grundsätzen orientieren.
7.3.3. Im Rahmen der Interessenabwägung von besonderer Relevanz ist der Umstand, dass nicht über die gesamte Dauer der Hauptverkehrszeiten alle Kapazitäten ausschliesslich dem Personenverkehr zugeteilt werden. Die Einführung des Halbstundentakts der S 3 bedarf der Zuteilung sämtlicher Trassen lediglich während dreieinhalb von insgesamt sechs Stunden der Hauptverkehrszeit (vgl. auch E. 12.3 des angefochtenen Urteils). Wenn in diesem zeitlichen Ausmass den Überlasten im Personenverkehr und der Trassennutzung des Güterverkehrs ein besonderes Gewicht in der Interessenabwägung beigemessen wird, ist dies nicht zu beanstanden. Das NNK sieht für die Kapazitätssicherung in den NNP die Berücksichtigung der bestehenden Überlasten und der konkreten Trassennutzung als Grundsatz explizit vor (vgl. E. 6.3.2 hiervor; vgl. auch E. 12.2.1 des angefochtenen Urteils). Daran vermag auch der von den Beschwerdeführerinnen vorgebrachte Umstand, der Güterverkehr sei angebotsgetrieben, nichts zu ändern. Angesichts der umfassenden Abklärungen der Vorinstanz zur Trassennutzung des Güterverkehrs (vgl. E. 12.2.1.3 des angefochtenen Urteils) und der erheblichen Interessen des regionalen Personenverkehrs, den Überlasten während den Hauptverkehrszeiten entgegenzuwirken, rechtfertigt sich daher, die konkreten Nutzungsinteressen jedenfalls für die vorliegend betroffenen dreieinhalb Stunden pro Werktag massgeblich zu beachten.
7.3.4. Nach den unbestritten gebliebenen Feststellungen der Vorinstanz ist von der Einführung des Halbstundentakts bei der S 3 lediglich ein Gütertransport von Leerwagen für den Wiederbelad von Kies betroffen. Dieser Güterzug verkehrt jeweils montags, mittwochs und donnerstags. Im Gegensatz dazu ist die Einführung des Halbstundentakts der S 3 im Rahmen des Projekts Durchmesserlinie sowie der vierten Teilergänzung der Zürcher S-Bahn über Jahre hinweg transparent geplant und vom BAV - wenn auch mit entsprechenden Vorbehalten - mitgetragen worden. Die Vorinstanz weist im Weiteren darauf hin, der S 3 sei der Halbstundentakt bereits in der Vergangenheit zugestanden worden, da bereits zwischen 1999/2000 und 2015 aufgrund von Zusatzzügen im Halbstundentakt gefahren worden sei (vgl. E. 12.2.3 des angefochtenen Urteils). Folglich sind die Überlasten im Personenverkehr offenkundig, während die Trassennutzung durch den Güterverkehr - unter Berücksichtigung der Schwierigkeiten bei deren Nachweis (vgl. E. 7.1.3 hiervor) - nicht ausgewiesen sind.
7.3.5. Im Lichte des Dargelegten ist nicht zu beanstanden, wenn die Vorinstanz die Interessen der Beschwerdegegner an der Einführung des Halbstundentakts der S 3 während dreieinhalb Stunden der Hauptverkehrszeit als ausschlaggebend für die Zuteilung der Hybridtrassen beurteilt. Vor dem Hintergrund des zeitlichen Ausmasses erweist sich die entscheidrelevante Gewichtung der Interessen des regionalen Personenverkehrs zulasten des Grundsatzes, dass bei geringeren Kapazitäten grundsätzlich allen Verkehrsarten anteilsmässig weniger Trassen zuzuscheiden sind, als bundesrechtskonform.
7.4. Insoweit das UVEK die nach Einzelstunden differenzierte Sicherung der Hybridtrassen während den Hauptverkehrszeiten in den NNP kritisiert, ist Folgendes zu erwägen: Die Vorinstanz trägt mit einer solchen Zuteilung der Hybridtrassen dem Grundsatz Rechnung, dass eine Zuweisung aller Kapazitäten an eine Verkehrsart über die gesamte Dauer der Hauptverkehrszeit nicht anzustreben sei (vgl. E. 6.3.2 hiervor; vgl. auch E. 12.3 des angefochtenen Urteils). Entgegen der Auffassung des UVEK handelt es sich aber nicht um einen Eingriff in die reservierten Mindestkapazitäten einer Verkehrsart oder um die Vergabe von freibleibenden Kapazitäten im Sinne von Art. 12 Abs. 3 NZV (vgl. E. 4.4 hiervor). Weder sind die Hybridtrassen einer Verkehrsart zugesichert worden (vgl. E. 6.4 hiervor) noch bestehen - offenkundig - freie Kapazitäten. Vielmehr bestimmt Art. 9a Abs. 1 lit. b NZV, dass ein NNP Angaben über die für die einzelnen Verkehrsarten in den Modellstunden reservierten Mindestkapazitäten enthält. In diesem Lichte erweist es sich als rechtmässig, die - per Definition wechselweise nutzbaren (vgl. Art. 19a Abs. 2 KPFV) - Hybridtrassen nach Einzel (modell-) stunden differenziert den Personen- und Güterverkehr zuzuordnen. Die Vorinstanz respektiert mit diesem Vorgehen das Ermessen des BAV bei der Genehmigung der NNP (vgl. Art. 9b Abs. 3 EBG) und trägt dem Grundsatz der Verhältnismässigkeit in zeitlicher Hinsicht Rechnung, um die Sicherung der Hybridtrassen zugunsten des Güterverkehrs während zweieinhalb Stunden der Hauptverkehrszeit zu ermöglichen (vgl. auch E. 7.3.3 ff. hiervor).
7.5. Zusammenfassend ergibt sich, dass die Einführung des Halbstundentakts der S 3 während den Hauptverkehrszeiten in den Jahren 2019 bis 2024 mit dem Bundesrecht und dem NNK 2025 vereinbar ist. Mit Blick auf die Erwägungen zur S 3 ist das vorinstanzliche Urteil demzufolge zu bestätigen. Nach dem Dargelegten stösst die Sachverhaltsrüge des UVEK, die Vorinstanz lasse ausser Acht, dass mit dem Angebot der S 9 bereits ein Halbstundentakt bestehe, ins Leere. Sodann kann auch dahingestellt bleiben, ob der Halbstundentakt der S 3 als bestehendes Angebot betrachtet werden dürfe, da bereits zwischen 1999/ 2000 und 2015 aufgrund von Zusatzzügen im Halbstundentakt gefahren worden sei.
8.
Zu beurteilen verbleibt, ob die für den Halbstundentakt der S 23auf der Strecke Zürich-Winterthur während den Hauptverkehrszeiten erforderliche Anzahl Trassen in den NNP für die Jahre 2020 bis 2024 - allenfalls unter einer Bedingung - gesichert werden müssen.
8.1.
8.1.1. Die Vorinstanz vertritt die Auffassung, dass der S 23 der Halbstundentakt im NNP der Jahre 2020 bis 2024 gesichert werden müsse, auch wenn aufgrund eines technischen Problems die erforderliche und zu sichernde Trasse noch nicht fahrbar sei. Es sei die "mildere Alternative" und deshalb verhältnismässig, die Trasse unter der Bedingung zu sichern, dass sie aufgrund genügender Kapazitäten im Bahnhof Winterthur fahrbar sei (vgl. E. 5.2 hiervor).
8.1.2. Das UVEK bringt vor, im NNK werde nicht der Zustand abgebildet, wie er beim Beschluss des Ausbauschritts durch das Parlament, sondern erst beim Erreichen des massgeblichen Zeithorizonts aussehen werde. Im NNK 2025 werde der S 23 der Halbstundentakt in den Hauptverkehrszeiten gesichert. Dies bedeute aber auch, dass diese Trassen im NNP erst gesichert werden könnten, wenn sie auch fahrbar seien. Die NNP übersetzten den angepeilten Endzustand auf die einzelnen Fahrplanjahre. Es sei systemwidrig eine Trasse für ein Fahrplanjahr zu sichern, wenn darauf gar nicht gefahren werden könne. Folglich könnten im NNP nur die fahrbaren Trassen abgebildet werden.
8.1.3. Die Beschwerdegegner machen geltend, die Sicherung der Trasse unter einer Bedingung sei sinnvoll, da damit eine minimale Verpflichtung des BAV zum Ausdruck komme, dass diese Trasse tatsächlich der S 23 zugeteilt werde, sobald sie fahrbar sei. Weshalb eine in absehbarer Zeit fahrbare Trasse nicht einen NNP festgehalten werden könne, sei nicht einsichtig.
8.2. Der Auffassung der Vorinstanz ist in dieser Hinsicht nicht zu folgen. Gemäss Art. 19 KPFV stützt sich das NNK auf die beschlossenen Ausbauschritte. Demgegenüber konkretisieren die NNP das NNK und halten insbesondere die Verteilung der Trassen auf die Verkehrsarten im Tages- und Wochenverlauf fest (vgl. Art. 9b Abs. 3 EBG). Weshalb im NNP festgehalten werden muss, wie eine nicht fahrbare Trasse im Tages- und Wochenverlauf während eines bestimmten Fahrplanjahrs zugeteilt werden soll, ist nicht ersichtlich. Daran vermag auch der Umstand nichts zu ändern, dass nach Auffassung der Vorinstanz die Trasse unter der Bedingung der Fahrbarkeit gesichert werden soll. Dem Instrument des NNK und der sich darauf abstützenden NNP ist eine Zusicherung unter Auferlegung von Bedingungen grundsätzlich fremd. Ansonsten könnten im NNP sämtliche Trassen des NNK unter der Bedingung gesichert werden, dass die beschlossenen Ausbauschritte realisiert seien. Damit entfiele jedoch eine wesentliche Funktion der NNP - nämlich die Konkretisierung des NNK. Insofern ist der Konkretisierung inhärent, dass die Kapazitätssicherungen in den NNP grundsätzlich im entsprechenden Fahrplanjahr konkret umsetzbar sind. In diesem Sinne ergibt sich auch aus dem NNK 2025, dass die dem NNK nachgelagerten NNP entsprechend der im jeweiligen Jahr effektiv zur Verfügung stehenden Kapazitäten erstellt werden (vgl. NNK 2025, Ziff. 3.2 S. 6 f.; vgl. auch E. 6.3.2 hiervor).
8.3. Ausserdem ergibt sich bereits aus dem NNK 2025, dass der S 23 die erforderliche Anzahl Trassen zur Einführung des Halbstundentakts gesichert sind. Diese Sicherung ist verbindlich (vgl. Art. 19b KPFV), zumal es sich bei der erforderlichen Trasse nicht um eine Hybridtrasse handelt. Deshalb bedarf es auch keiner minimalen Verpflichtung des BAV im NNP, wie dies die Beschwerdegegner geltend machen. Vielmehr sind die Infrastrukturbetreiberinnen beim Erstellen eines neuen NNP verpflichtet, die bestehenden NNP soweit erforderlich anzupassen (vgl. Art. 9b Abs. 1 NZV). Sobald die umstrittene Trasse fahrbar ist, steht ihrer Sicherung in den bereits bestehenden NNP grundsätzlich nichts entgegen. Insofern ist die Sicherung unter Bedingung im Sinne einer "milderen Alternative" rein theoretischer Natur.
8.4. Zusammenfassend ergibt sich, dass die Sicherung der nicht fahrbaren Trasse auf der Strecke Zürich-Winterthur zur Einführung des Halbstundentakts der S 23 während den Hauptverkehrszeiten in den Jahren 2020 bis 2024 unter der Bedingung der Fahrbarkeit (genügende Kapazität im Bahnhof Winterthur) Bundesrecht verletzt. Mit Blick auf die S 23 ist das vorinstanzliche Urteil demzufolge aufzuheben.
9.
Im Ergebnis erweisen sich die Beschwerden mit Blick auf den Hauptpunkt (Halbstundentakt der S 3) als unbegründet und mit Blick auf den Nebenpunkt (Halbstundentakt der S 23) als begründet, weshalb sie im Umfang des Nebenpunkts teilweise gutzuheissen sind.
Die Allgemeinverfügungen des BAV vom 15. Januar 2018 und 10. Dezember 2018 sind insoweit zu bestätigen, als der S-Bahnlinie 23 (S 23) in den Hauptverkehrszeiten im Abschnitt Zürich-Winterthur für die Jahre 2020 bis 2024 jeweils kein Halbstundentakt gesichert wird. Das angefochtene Urteil vom 21. Mai 2019 ist in diesem Umfang und zudem insoweit aufzuheben, als das BAV angewiesen wird, die NNP für die Jahre 2020 bis 2024 insofern anzupassen, damit dem regionalen Personenverkehr die für den Halbstundentakt in den Hauptverkehrszeiten im Abschnitt Zürich-Winterthur (S 23) erforderliche Anzahl Trassen als Mindestkapazität, verbunden mit der Bedingung der genügenden Kapazität im Bahnhof Winterthur, gesichert wird. Im Übrigen ist das angefochtene Urteil vom 21. Mai 2019 zu bestätigen. Die Angelegenheit ist zur Neuverlegung der Kosten- und Entschädigungsfolgen an die Vorinstanz zurückzuweisen.
Bei diesem Verfahrensausgang werden die Beschwerdeführerinnen reduziert kostenpflichtig (Art. 66 Abs. 1 BGG), während das UVEK und die Beschwerdegegner keine Kosten tragen (Art. 66 Abs. 4 BGG). Die Beschwerdegegner haben den Beschwerdeführerinnen im Umfang ihres teilweisen Obsiegens für das bundesgerichtliche Verfahren 2C_623/2019 eine Parteientschädigung auszurichten (Art. 68 Abs. 1 und Abs. 4 BGG). Dem UVEK und den Beschwerdegegnern sind keine Parteientschädigungen zuzusprechen (Art. 68 Abs. 3 BGG).

rulings:
Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Verfahren 2C_614/2019 und 2C_623/2019 werden vereinigt.
2.
Die Beschwerden in den Verfahren 2C_614/2019 und 2C_623/2019 werden teilweise gutgeheissen. Das Urteil des Bundesverwaltungsgerichts vom 21. Mai 2019 wird insoweit aufgehoben, als es die Sicherung der Anzahl erforderlichen Trassen zur Einführung des Halbstundentakts der S 23 in den Fahrplanjahren 2020 bis 2024 betrifft. Die Allgemeinverfügungen des Bundesamts für Verkehr vom 15. Januar 2018 und 10. Dezember 2018 werden insoweit bestätigt, als sie die Sicherung der Trassen der S 23 in den Fahrplanjahren 2020 bis 2024 betreffen. Im Übrigen werden die Beschwerden abgewiesen.
3.
Die Sache wird zur Neuverlegung der bundesverwaltungsgerichtlichen Kosten- und Entschädigungsfolgen an das Bundesverwaltungsgericht zurückgewiesen.
4.
Im Verfahren 2C_614/2019 werden keine Gerichtskosten erhoben.
5.
Die Gerichtskosten von Fr. 4'000.-- im Verfahren 2C_623/2019 werden den Beschwerdeführerinnen auferlegt.
6.
Die Beschwerdegegner haben den Beschwerdeführerinnen für das bundesgerichtliche Verfahren 2C_623/2019 zu gleichen Teilen und unter solidarischer Haftung eine Parteientschädigung von Fr. 1'500.-- zu entrichten.
7.
Dieses Urteil wird den Verfahrensbeteiligten und dem Bundesverwaltungsgericht, Abteilung I, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 25. Juni 2020
Im Namen der II. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Seiler
Der Gerichtsschreiber: Zollinger


facts:
Faits :
A.
Par jugement du 13 août 2019, le Tribunal correctionnel de l'arrondissement de la Broye et du Nord vaudois a libéré A._ du chef de prévention de lésions corporelles simples qualifiées, l'a condamnée, pour tentative de meurtre et voies de fait, à une peine privative de liberté de 12 mois ainsi qu'à une amende de 100 francs. Il a en outre ordonné un traitement institutionnel des troubles mentaux en faveur de la prénommée et a dit que cette dernière est la débitrice de B._ d'un montant de 8'500 fr. à titre d'indemnité pour ses dépens.
B.
Par jugement du 5 décembre 2019, la Cour d'appel pénale du Tribunal cantonal du canton de Vaud a rejeté l'appel formé par A._ contre ce jugement et a réformé celui-ci d'office en ce sens que la prénommée est libérée des chefs de prévention de lésions corporelles simples qualifiées et de voies de fait, qu'elle est condamnée, pour tentative de meurtre, à une peine privative de liberté de 12 mois. Elle a confirmé le jugement pour le surplus.
La cour cantonale a retenu les faits suivants.
B.a. A._ est née en 1994. En novembre 2001, une affection psychiatrique primaire a été diagnostiquée chez la prénommée. Celle-ci a été placée dans diverses institutions, avant d'être déscolarisée. Après avoir été suivie par une structure psychiatrique de 2005 à 2008, elle a été placée à la Fondation C._ jusqu'en 2014, puis au Foyer D._ jusqu'en 2016. A._ bénéficie d'une curatelle de portée générale depuis 2013. Une mesure de placement à des fins d'assistance a été prononcée en sa faveur en 2016.
Après une hospitalisation à E._ d'une durée de six mois pour des troubles du comportement, A._ a été placée, le 11 avril 2016, dans une institution à F._. Ce placement a été entrecoupé de six séjours à l'Hôpital psychiatrique de G._, notamment en raison d'épisodes hétéro-agressifs envers le personnel et parfois envers les résidents, consistant en particulier en menaces, intimidations, insultes, jets d'objets, coups de poing ou de pied.
B.b. Dans la nuit du 4 au 5 novembre 2017, A._ s'est munie d'une paire de ciseaux qu'elle avait prise à la cuisine et s'est rendue, à l'insu du personnel de veille, dans la chambre d'un autre résident, H._, autiste né en 1991. Alors que ce dernier devait vraisemblablement dormir, A._ lui a porté plusieurs coups de ciseaux au niveau de la gorge, avant de retourner vaquer à ses occupations.
Vers 9 h 30, tandis qu'elle discutait avec l'une des personnes assurant son encadrement, A._ a calmement exposé à son interlocutrice qu'elle avait planté des ciseaux dans le cou de H._. L'employée s'est alors précipitée dans la chambre du jeune homme et l'a trouvé prostré, avec du sang sur le cou et les vêtements. Peu après, A._ a expliqué qu'elle avait voulu tuer le prénommé car celui-ci "n'était pas important", mais que, s'étant ravisée au cours de l'acte, elle avait arrêté de l'agresser.
B.c. B._, mère de H._, a déposé plainte le 7 décembre 2017.
B.d. Une expertise psychiatrique a été réalisée par le Dr I._. Dans le rapport du 31 octobre 2018, celui-ci a, s'agissant de A._, posé le diagnostic de trouble envahissant du développement, de retard mental léger à moyen, d'anxiété généralisée et de troubles du sommeil non spécifié. Il a conclu qu'au moment de l'agression celle-ci avait eu la capacité d'apprécier le caractère illicite de son acte, mais que sa capacité à se déterminer d'après cette appréciation avait été fortement limitée par son trouble du développement et ses problèmes psychiatriques. Les capacités volitives de A._ n'étaient alors pas complètement abolies, puisque cette dernière avait pu consciemment choisir sa victime en fonction de critères de vulnérabilité. L'intéressée avait brièvement imaginé des alternatives à l'agression, mais avait ensuite été emportée par son impulsivité, sa confusion psychique et son incapacité à ressentir de l'empathie pour H._.
C.
A._ forme un recours en matière pénale au Tribunal fédéral contre le jugement du 5 décembre 2019, en concluant, avec suite de frais et dépens, principalement à sa réforme en ce sens qu'elle est libérée du chef de prévention de tentative de meurtre en raison de son irresponsabilité, subsidiairement en ce sens qu'elle est libérée dudit chef de prévention en raison d'une absence d'intention homicide, aucune mesure n'étant prononcée en faveur de l'intéressée et celle-ci ne devant payer aucune indemnité en faveur de B._. Subsidiairement, elle conclut à son annulation et au renvoi de la cause à l'autorité précédente pour nouvelle décision. Elle sollicite par ailleurs le bénéfice de l'assistance judiciaire.

considerations:
Considérant en droit :
1.
La recourante soutient qu'elle n'avait pas, au moment des faits, la capacité de se déterminer d'après son appréciation concernant le caractère illicite de son acte.
1.1. Aux termes de l'<ref-law>, l'auteur n'est pas punissable si, au moment d'agir, il ne possédait pas la faculté d'apprécier le caractère illicite de son acte ou de se déterminer d'après cette appréciation (al. 1). Le juge atténue la peine si, au moment d'agir, l'auteur ne possédait que partiellement la faculté d'apprécier le caractère illicite de son acte ou de se déterminer d'après cette appréciation (al. 2).
L'état de l'auteur au moment d'agir est une constatation de fait. Déterminer si un délinquant est ou non pleinement responsable et, le cas échéant, quel est le degré de diminution de sa responsabilité, sont des questions qui relèvent de l'établissement des faits. En revanche, savoir si, sur la base des faits retenus, le juge a appliqué correctement les notions d'irresponsabilité ou de responsabilité restreinte est une question de droit (arrêts 6B_713/2018 du 21 novembre 2018 consid. 5.5.1; 6B_585/2018 du 3 août 2018 consid. 4.1 et les références citées).
1.2. Le Tribunal fédéral n'est pas une autorité d'appel, auprès de laquelle les faits pourraient être rediscutés librement. Il est lié par les constatations de fait de la décision entreprise (<ref-law>), à moins qu'elles n'aient été établies en violation du droit ou de manière manifestement inexacte au sens des art. 97 al. 1 et 105 al. 2 LTF, soit pour l'essentiel de façon arbitraire au sens de l'art. 9 Cst. Une décision n'est pas arbitraire du seul fait qu'elle apparaît discutable ou même critiquable; il faut qu'elle soit manifestement insoutenable et cela non seulement dans sa motivation mais aussi dans son résultat. Le Tribunal fédéral n'entre pas en matière sur les critiques de nature appellatoire. La présomption d'innocence, garantie par les <ref-law>, 32 al. 1 Cst., 14 par. 2 Pacte ONU II et 6 par. 2 CEDH, ainsi que son corollaire, le principe "in dubio pro reo", concernent tant le fardeau de la preuve que l'appréciation des preuves au sens large. En tant que règle sur le fardeau de la preuve, elle signifie, au stade du jugement, que le fardeau de la preuve incombe à l'accusation et que le doute doit profiter au prévenu. Comme règle d'appréciation des preuves, la présomption d'innocence signifie que le juge ne doit pas se déclarer convaincu de l'existence d'un fait défavorable à l'accusé si, d'un point de vue objectif, il existe des doutes quant à l'existence de ce fait. Il importe peu qu'il subsiste des doutes seulement abstraits et théoriques, qui sont toujours possibles, une certitude absolue ne pouvant être exigée. Il doit s'agir de doutes sérieux et irréductibles, c'est-à-dire de doutes qui s'imposent à l'esprit en fonction de la situation objective. Lorsque l'appréciation des preuves et la constatation des faits sont critiquées en référence au principe "in dubio pro reo", celui-ci n'a pas de portée plus large que l'interdiction de l'arbitraire (<ref-ruling> consid. 1.1 p. 155 s. et les références citées).
1.3. L'autorité précédente a exposé que, durant l'audition tenue par le ministère public le 22 février 2019, l'expert avait confirmé ses conclusions selon lesquelles la recourante avait eu, au moment des faits, la capacité d'apprécier le caractère illicite de ses agissements. Il avait maintenu sa position même après avoir été confronté à l'expertise psychiatrique du 21 mars 2016 qui, concernant d'autres faits punissables, avait conclu à l'irresponsabilité de la recourante en raison d'une incapacité totale, pour celle-ci, à se déterminer d'après son appréciation - conservée - du caractère illicite de ses agissements. Il convenait ainsi de retenir, sur la base de l'expertise, que la responsabilité de la recourante était fortement limitée.
1.4. La recourante énumère divers avis ayant conclu à son incapacité de discernement, dans le cadre de la présente cause ou de précédentes procédures. Or, comme l'a relevé l'autorité précédente, aucun de ces avis ne visait à déterminer spécifiquement si et dans quelle mesure la recourante avait, au moment d'agir à l'encontre de H._, disposé de sa faculté d'apprécier le caractère illicite de son acte ou de se déterminer d'après cette appréciation. Ainsi, des constatations médicales antérieures aux événements de novembre 2017 ou concernant la capacité de l'intéressée à comparaître devant un tribunal ne sauraient faire apparaître comme arbitraires les faits retenus par la cour cantonale sur la base de l'expertise judiciaire mise en oeuvre dans la présente cause.
1.5. La recourante livre ensuite sa propre lecture du rapport d'expertise du 31 octobre 2018, de manière appellatoire et, partant, irrecevable. Elle ne démontre pas quelle constatation insoutenable aurait pu être tirée, par l'autorité précédente, de l'expertise en question, mais se borne à relativiser sa fiabilité en se fondant exclusivement, à cet égard, sur ses propres impressions. En particulier, on ne voit pas ce que la recourante entend déduire des difficultés rencontrées par l'expert pour communiquer avec elle, puisque celles-ci ont été signalées dans le rapport d'expertise puis rappelées par l'intéressé durant son audition, sans que ce dernier eût conclu à une impossibilité de répondre aux questions qui lui étaient posées.
Pour le reste, la recourante critique les réponses fournies par l'expert et met en cause le sérieux de ses conclusions, en prétendant que l'intéressé aurait été incapable d'expliquer pour quels motifs il avait retenu, chez elle, une capacité d'apprécier le caractère illicite de son acte, contrairement notamment aux conclusions d'une autre expertise réalisée en 2016. Or, l'expert a, dans le cadre de son audition devant le ministère public, rappelé que la capacité à se déterminer concernant le caractère illicite des actes "est quelque chose de fluctuant" (cf. PV d'audition 2, p. 7). Il a en outre expressément indiqué que, selon lui, la recourante avait pu comprendre l'agression commise comme "quelque chose de mal, qui pouvait avoir des conséquences négatives, quelque chose qui était également spécifiquement interdit". L'expert a précisé que l'intéressée avait déjà, par le passé, attaqué un autre résident dans son sommeil et que la directrice de l'institution lui avait rappelé "qu'il s'agissait de quelque chose d'interdit". Selon l'expert, la recourante avait associé "la possibilité de demander de l'aide à un veilleur comme une alternative plus constructive qui n'aurait pas de conséquence négative pour la victime ni pour elle-même" (cf. Idem, p. 5). Sur la base de ce qui précède, la cour cantonale pouvait, sans arbitraire, retenir que la recourante avait eu, au moment d'agir, la capacité d'apprécier le caractère illicite de son acte. Pour le reste, l'expert a répondu à l'allégation de la recourante selon laquelle les sanctions encourues dans le cadre de sa détention auraient révélé, chez elle, une incapacité à voir sa volonté influencée par une privation de liberté. Celui-ci a en effet déclaré que tel n'était pas le cas, notamment en relevant qu'il était déjà arrivé à la recourante, par le passé, d'annoncer - sous forme de menaces - qu'elle voulait fuguer, avoir des relations sexuelles et tomber enceinte, soit d'indiquer être prête à adopter des comportements pouvant avoir des effets négatifs pour elle, sans pour autant systématiquement concrétiser de tels projets (cf. Idem, p. 6). L'inadaptation de la recourante dans le milieu carcéral et les effets de sa détention sur son état psychique - mis en avant par l'intéressée sur la base de constats médicaux du Service de médecine et psychiatrie pénitentiaires (ci-après SMPP; cf. pièces 97 et 98 du dossier cantonal) - ne font pas davantage apparaître les constatations de l'autorité précédente comme arbitraires, la question de la responsabilité pénale et celle du cadre adapté à la prise en charge d'une pathologie ne pouvant être confondues.
1.6. C'est donc sans arbitraire que la cour cantonale s'est fondée sur les conclusions de l'expertise psychiatrique mise en oeuvre pour retenir que la recourante avait, au moment d'agir, conservé la faculté d'apprécier le caractère illicite de ses actes, sa capacité à se déterminer d'après cette appréciation ayant en revanche été fortement limitée. L'autorité précédente n'a pas violé le droit fédéral en reconnaissant chez la recourante une responsabilité restreinte. Le grief doit être rejeté dans la mesure où il est recevable.
2.
La recourante conteste avoir été animée par une intention homicide.
2.1. Déterminer ce qu'une personne a su, voulu, envisagé ou accepté relève du contenu de la pensée, à savoir de faits "internes" qui, en tant que tels, lient le Tribunal fédéral (cf. <ref-law>), à moins qu'ils aient été retenus de manière arbitraire (cf. <ref-ruling> consid. 6.3 p. 375).
2.2. La cour cantonale a exposé que la recourante avait confié son intention de tuer H._ à l'expert, à un éducateur, ainsi qu'à deux personnes auxquelles elle avait écrit durant sa détention. L'intention homicide de l'intéressée résultait en outre du choix de l'arme utilisée, de l'endroit du corps visé - soit le cou de H._ - et du fait qu'au moins deux coups avaient été portés dans cette zone.
2.3. La recourante commence par affirmer qu'elle n'aurait jamais été "confrontée à l'accusation de tentative de meurtre par les autorités pénales". Elle ne formule, à cet égard, aucun grief motivé à satisfaction (cf. <ref-law>) concernant une éventuelle violation de la maxime d'accusation, aspect qui n'a de toute manière pas été traité par l'autorité précédente, sans que l'intéressée se plaigne, à cet égard, d'un déni de justice formel (cf. <ref-law>). Pour le reste, la cour cantonale n'a pas établi les faits sur la base des déclarations faites par la recourante devant le ministère public, de sorte qu'on ne distingue pas dans quelle mesure l'autorité précédente aurait pu verser dans l'arbitraire à cet égard.
2.4. La recourante se plaint du fait que les membres du personnel de l'institution auxquels elle a confié son intention homicide - et qui ont rapporté celle-ci dans des rapports - n'eussent jamais été entendus. Elle ne formule, sur ce point, pas davantage de grief recevable (cf. art. 42 al. 2 et 106 al. 2 LTF), propre à démontrer une éventuelle violation de son droit d'être entendue ou de l'<ref-law>, qu'elle se borne à mentionner sans plus de développements.
Par ailleurs, la preuve par ouï-dire (" vom Hörensagen ") n'est pas en tant que telle exclue en droit pénal (cf. <ref-law>; arrêts 6B_324/2017 du 8 mars 2018 consid. 1.2.2; 6B_862/2015 du 7 novembre 2016 consid. 4.2), bien que le témoin concerné ne fasse que rapporter ce qui lui a été dit et ne puisse attester de la véracité des déclarations qui lui ont été faites (cf. arrêt 6B_862/2015 précité consid. 4.2). En l'occurrence, la recourante ne peut donc être suivie lorsqu'elle affirme que les déclarations faites aux membres du personnel de l'institution seraient dénuées de toute valeur probante, puisque celles-ci sont venues confirmer des aveux identiques, effectués notamment dans la correspondance évoquée par la cour cantonale.
2.5. La recourante affirme que la paire de ciseaux utilisée lors de l'agression n'aurait jamais été retrouvée, que H._ n'a jamais été entendu durant la procédure et que les plaies constatées sur ce dernier étaient superficielles, de sorte que la vie du prénommé n'a pas été mise en danger. On ne voit pas en quoi l'un ou l'autre de ces éléments ferait apparaître comme arbitraire la constatation de la cour cantonale relative à l'intention homicide qui avait animé la recourante. Pour le surplus, la recourante ne démontre aucunement que les constatations tirées par la cour cantonale des circonstances de l'agression - notamment liées à l'arme utilisée et à la zone du corps visée - auraient été arbitrairement utilisées pour soutenir le constat de l'existence, chez elle, d'une intention homicide.
2.6. La recourante affirme que l'expert psychiatre n'apporterait "pas la preuve [qu'elle] a été renseignée sur son droit de se taire" comme l'exige l'<ref-law>.
Aux termes de cette dernière disposition, si l'expert procède à des investigations, le prévenu et les personnes qui ont le droit de refuser de déposer ou de témoigner peuvent, dans les limites de ce droit, refuser de collaborer ou de faire des déclarations. L'expert informe les personnes concernées de leur droit au début des investigations. S'agissant du prévenu, la prescription de l'<ref-law> est similaire à celle comprise à l'<ref-law>, selon laquelle, au début de la première audition, la police ou le ministère public informent le prévenu dans une langue qu'il comprend qu'il peut refuser de déposer et de collaborer. L'expert doit ainsi informer celui-ci de ses droits au début de ses investigations, même si l'intéressé en a déjà, auparavant, été informé par la police ou le ministère public (cf. arrêt 6B_824/2018 du 19 septembre 2018 consid. 1.1 et les références citées). Le fait que cette information eût été faite peut ressortir directement du rapport d'expertise (cf. arrêt 6B_824/2018 précité consid. 1.2).
En l'occurrence, il ressort expressément de la première page du rapport du 31 octobre 2018 que, conformément à l'<ref-law>, la recourante "a été informée de son droit à ne pas répondre aux questions dans le cadre de l'expertise" (cf. pièce 34 du dossier cantonal). On ne voit donc pas, contrairement à ce que suggère la recourante, ce qui pourrait justifier une "invalidation du moyen de preuve", l'intéressée ne contestant pas, au demeurant, que la communication en question lui eût été faite.
2.7. La recourante reproche à la cour cantonale d'avoir retenu, à sa charge, les déclarations faites à l'expert psychiatre, comme celle-ci l'aurait fait avec des propos tenus dans le cadre de la procédure pénale proprement dite, en se référant à cet égard à l'arrêt publié aux <ref-ruling>.
Or, la cour cantonale n'a pas, dans le jugement attaqué, apprécié les déclarations faites par la recourante devant l'expert comme celles qui auraient pu être faites dans le cadre d'une audition, en discutant leur éventuelle valeur probante ou en utilisant celles-ci pour relativiser la portée d'autres propos contradictoires. Elle a uniquement relevé que la recourante n'avait "pas seulement confié son envie de tuer aux experts et à un éducateur comme exposé par les premiers juges, mais également à deux personnes auxquelles elle a écrit durant sa détention", avant d'ajouter que l'intention homicide ne résultait pas uniquement des déclarations de l'intéressée, mais aussi "des actes concluants accomplis et de leur enchaînement" (cf. jugement attaqué, p. 16). Cette appréciation ne consacre aucun établissement arbitraire des faits ni violation du droit.
2.8. L'autorité précédente pouvait donc, sans verser dans l'arbitraire ou violer le droit fédéral, considérer que la recourante avait eu une intention homicide en agissant et condamner cette dernière pour tentative de meurtre.
3.
La recourante conteste la mesure thérapeutique institutionnelle instaurée en sa faveur, en soutenant que celle-ci ne pourrait être exécutée dans un établissement approprié.
3.1. Pour ordonner une mesure à titre de l'<ref-law>, le juge se fonde sur une expertise. Celle-ci détermine notamment les possibilités de faire exécuter la mesure (art. 56 al. 3 let. c CP). En vertu de l'<ref-law>, en règle générale, le juge n'ordonne une mesure que si un établissement approprié est à disposition. Cette disposition vise à éviter que le juge n'ordonne une mesure sans s'assurer au préalable de l'existence d'une institution susceptible de l'exécuter (arrêts 6B_1167/2018 du 23 janvier 2019 consid. 4.3.1; 6B_27/2018 du 30 mai 2018 consid. 4.1).
Le traitement institutionnel s'effectue dans un établissement psychiatrique approprié ou dans un établissement d'exécution des mesures (<ref-law>). Il s'effectue dans un établissement fermé tant qu'il y a lieu de craindre que l'auteur ne s'enfuie ou ne commette de nouvelles infractions. Il peut aussi être effectué dans un établissement pénitentiaire au sens de l'<ref-law>, dans la mesure où le traitement thérapeutique nécessaire est assuré par du personnel qualifié (<ref-law>).
3.2. La cour cantonale a exposé que, selon l'expert psychiatre, la mesure institutionnelle devrait être exécutée dans une "institution spécialisée dans les troubles du développement ou un foyer psychiatrique". Celui-ci avait évoqué la "difficulté pratique" à trouver "un établissement prêt à accueillir [la recourante] et qui bénéficie d'une équipe psycho-éducative spécialisée dans le trouble envahissant du développement, le retard mental et les troubles psychiatriques", avant d'ajouter que l'Hôpital psychiatrique de G._ collaborait avec le Service de prévoyance et d'aide sociales et la Section de psychiatrie du développement mental "pour trouver un établissement adapté et organiser une transition et un encadrement dans de bonnes conditions". Ainsi, pour l'autorité précédente, l'expert n'avait nullement exclu qu'un établissement approprié puisse exister, mais en avait dessiné les contours en excluant implicitement un établissement exclusivement carcéral.
3.3. La recourante rappelle qu'elle avait requis, devant l'autorité précédente, des mesures d'instruction, en demandant que le SMPP et l'Office d'exécution des peines fussent amenés à répondre à une série de questions concernant le suivi psychiatrique et les conditions d'exécution de la mesure qui pourraient être assurés, en se bornant à affirmer que la cour cantonale aurait rejeté celles-ci "à tort". Ce faisant, l'intéressée ne formule aucun grief recevable, répondant aux exigences de motivation découlant des art. 42 al. 2 et 106 al. 2 LTF, concernant le droit d'être entendu et les preuves complémentaires nécessaires au traitement du recours (cf. <ref-law>).
3.4. La recourante se contente, pour le reste, de prétendre que l'existence d'un établissement idoine n'aurait pas été établie, sans démontrer qu'il aurait été arbitraire, pour la cour cantonale, de retenir qu'un tel établissement pourrait être trouvé, ce qui n'avait aucunement été nié par l'expert psychiatre. Dès lors qu'il ne ressort pas du jugement attaqué que des recherches concernant un établissement approprié auraient déjà été entreprises, ni, partant, qu'aucun établissement n'aurait pu être identifié, la recourante ne peut être suivie lorsqu'elle prétend être exposée au risque de se voir "privée de liberté pour une durée indéterminée dans des conditions incompatibles avec son état de santé".
3.5. L'autorité précédente n'a donc pas violé le droit fédéral en instaurant une mesure thérapeutique institutionnelle en faveur de la recourante.
4.
La recourante reproduit enfin, dans son mémoire de recours au Tribunal fédéral, un grief qui avait été formulé dans sa déclaration d'appel à propos des dépens alloués à l'intimée (cf. pièce 102/1 du dossier cantonal). Cette manière de faire est inadmissible et ne répond pas aux exigences de motivation découlant de l'<ref-law>.
5.
Le recours doit être rejeté dans la mesure où il est recevable. Comme il était dénué de chances de succès, la demande d'assistance judiciaire doit être rejetée (<ref-law>). La recourante, qui succombe, supportera les frais judiciaires (<ref-law>), dont le montant sera fixé en tenant compte de sa situation financière, laquelle n'apparaît pas favorable. L'intimée, qui n'a pas été invitée à se déterminer, ne saurait prétendre à des dépens.

rulings:
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce :
1.
Le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable.
2.
La demande d'assistance judiciaire est rejetée.
3.
Les frais judiciaires, arrêtés à 1'200 fr., sont mis à la charge de la recourante.
4.
Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Cour d'appel pénale du Tribunal cantonal du canton de Vaud.
Lausanne, le 9 avril 2020
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
Le Président : Denys
Le Greffier : Graa

canton: CH

region: Federation


facts:
Sachverhalt:
A.
Am 21. Juni 2021 bewilligte das Bundesamt für Justiz die Auslieferung des deutschen Staatsangehörigen A._ an Deutschland. Eine vom Verfolgten dagegen erhobene Beschwerde wies das Bundesstrafgericht, Beschwerdekammer, mit Entscheid vom 6. August 2021 ab.
B.
Gegen den Entscheid des Bundesstrafgerichtes erhob der Verfolgte mit Schreiben vom 11. August 2021 Beschwerde. Er beantragt die Rückweisung des Auslieferungsverfahrens an die Vorinstanz und die Anordnung eines Gutachtens zur Frage der Auslieferungsfähigkeit. Am 13. August 2021 übermittelte das Bundesstrafgericht die bei ihm eingegangene Beschwerdeeingabe zuständigkeitshalber an das Bundesgericht, wo sie am 16. August 2021 eintraf.

considerations:
Erwägungen:
1.
Erachtet das Bundesgericht eine Beschwerde in Rechtshilfesachen als unzulässig, weil kein besonders bedeutender Fall im Sinne von <ref-law> gegeben ist, so fällt es innert 15 Tagen seit Abschluss eines allfälligen Schriftenwechsels einen Nichteintretensentscheid (<ref-law>). Dieser Entscheid wird - unter Vorbehalt der allgemeinen Unzulässigkeitsgründe nach <ref-law> - im vereinfachten Verfahren gemäss <ref-law> in Dreierbesetzung auf dem Zirkulationsweg getroffen (<ref-ruling> E. 1.2 S. 127).
Soweit <ref-law> das Erfordernis des "besonders bedeutenden Falles" betrifft, handelt es sich (im Verhältnis zu Art. 20 und Art. 108 BGG) um eine "lex specialis" für Verfahren betreffend die internationale Rechtshilfe in Strafsachen. Daher ist <ref-law> (Dreierbesetzung) grundsätzlich auch bei offensichtlich fehlendem besonders bedeutendem Fall anwendbar. Davon zu unterscheiden sind die allgemeinen Unzulässigkeitsgründe, welche bei Offensichtlichkeit im Verfahren nach Art. 108 Abs. 1 lit. a-c BGG zu beurteilen sind. Dazu gehören etwa das eindeutige Versäumen der Beschwerdefrist (<ref-law>) oder die offensichtlich ungenügende Beschwerdebegründung im Sinne von Art. 108 Abs. 1 lit. b i.V.m. <ref-law> (<ref-ruling> E. 1.2 S. 127 f.). Nicht ausreichend begründet ist die Beschwerde in Rechtshilfesachen insbesondere dann, wenn nicht ausgeführt wird, warum ein besonders bedeutender Fall nach <ref-law> vorliege (<ref-law>; <ref-ruling> E. 1.2 S. 128). Offensichtlich nicht substanziiert (im Sinne von <ref-law>) sind zudem auch Beschwerden, die sich mit dem Gegenstand und den Erwägungen des angefochtenen Entscheides nicht auseinandersetzen. Diese Verfahrensregelung gilt auch für Beschwerden gegen Auslieferungen (Bundesgerichtsurteile 1C_347/2019 vom 5. Juli 2019 E. 1; 1C_223/2018 vom 17. Mai 2018; 1C_380/2015 vom 31. Juli 2015 E. 1).
Liegt offensichtlich ein solcher allgemeiner Unzulässigkeitsgrund vor, ist im einzelrichterlichen Verfahren ein Nichteintretensentscheid zu fällen (<ref-law>). In diesen Fällen erübrigt sich die zusätzliche Prüfung des besonderen Eintretenserfordernisses von <ref-law> (besonders bedeutender Fall), selbst wenn sein Vorliegen geltend gemacht wird. <ref-law> kommt somit nur - aber immer dann - zum Zug, wenn die dort genannte Eintretensvoraussetzung für das Nichteintreten entscheidend ist. In diesem Fall erweist sich <ref-law> (im Verhältnis zu <ref-law>) als "lex specialis" und hat insoweit Vorrang (<ref-ruling> E. 1.2 S. 128).
2.
Die Beschwerdeschrift enthält keine (auch keine sinngemässen) Ausführungen zur Sachurteilsvoraussetzung des besonders bedeutenden Falles (<ref-law>). Schon aus diesem Grund ist auf die Beschwerde im einzelrichterlichen Verfahren nicht einzutreten (Art. 108 Abs. 1 lit. b i.V.m. <ref-law>; <ref-ruling> E. 1.2 S. 128). Hinzu kommt, dass die Beschwerdeschrift sich weder mit den Erwägungen des angefochtenen Entscheides auseinandersetzt, noch nachvollziehbare Rügen formuliert (Art. 108 Abs. 1 lit. b i.V.m. <ref-law>).
3.
Auf die Beschwerde ist wegen offensichtlich ungenügender Beschwerdebegründung im vereinfachten einzelrichterlichen Verfahren nicht einzutreten (<ref-law>).
Auf die Erhebung von Gerichtskosten kann hier ausnahmsweise verzichtet werden (<ref-law>).

rulings:
Demnach erkennt der Einzelrichter:
1.
Auf die Beschwerde wird nicht eingetreten.
2.
Es werden keine Gerichtskosten erhoben.
3.
Dieses Urteil wird dem Beschwerdeführer, dem Bundesamt für Justiz, Fachbereich Auslieferung, dem Bundesstrafgericht, Beschwerdekammer, und Rechtsanwalt B._ schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 19. August 2021
Im Namen der I. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Kneubühler
Der Gerichtsschreiber: Forster


facts:
Sachverhalt:
Am 19. Dezember 2017 errichtete die Kindes- und Erwachsenenschutzbehörde der Stadt Zürich für A._ eine Vertretungsbeistandschaft mit Vermögensverwaltung.
Die hiergegen erhobene Beschwerde wies der Bezirksrat Zürich mit Entscheid vom 19. August 2019 ab. Ebenso wies das Obergericht des Kantons Zürich die bei ihm eingereichte Beschwerde mit Urteil vom 10. Oktober 2019 ab.
Gegen den obergerichtlichen Entscheid hat A._ am 15. November 2019 beim Bundesgericht eine Beschwerde eingereicht mit dem Begehren um Aufhebung der Beistandschaft.

considerations:
Erwägungen:
1.
Die Beschwerde hat eine Begründung zu enthalten, in welcher in gedrängter Form dargelegt wird, inwiefern der angefochtene Entscheid Recht verletzt (<ref-law>), was eine Auseinandersetzung mit der Begründung des angefochtenen Entscheides erfordert (<ref-ruling> E. 2 S. 116).
2.
Die Beschwerdeschrift enthält nebst dem genannten Rechtsbegehren einzig in der Aussage, dass Beschwerde erhoben und ein kostenloser Anwalt für die "Verteidigung" vor Bundesgericht verlangt werde.
3.
Damit ist die Beschwerde offensichtlich nicht hinreichend begründet und es ist folglich im vereinfachten Verfahren nach <ref-law> darauf nicht einzutreten. Insbesondere erübrigen sich auch instruktionsrichterliche Hinweise, namentlich auf die Möglichkeit, eine Vertretung beizuziehen und mit deren Hilfe eine verbesserte Eingabe nachzureichen, weil die Beschwerde am letzten Tag der Beschwerdefrist der Post übergeben wurde und gesetzliche Fristen nicht erstreckt werden können.
4.
Angesichts der konkreten Umstände wird auf die Erhebung von Gerichtskosten verzichtet (<ref-law>).

rulings:
Demnach erkennt der Präsident:
1.
Auf die Beschwerde wird nicht eingetreten.
2.
Es werden keine Gerichtskosten erhoben.
3.
Dieses Urteil wird dem Beschwerdeführer, der Kindes- und Erwachsenenschutzbehörde der Stadt Zürich und dem Obergericht des Kantons Zürich, II. Zivilkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 20. November 2019
Im Namen der II. zivilrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Herrmann
Der Gerichtsschreiber: Möckli