交通部署案例手冊/2014/美國輕軌交通

介紹

隨著世界人口持續增長，開發將大量人口運送到城市並城市內部的交通方式變得越來越必要。汽車擁堵是幾十年來困擾大都市地區的難題。隨著城市不斷膨脹，為了減輕與私人汽車相關的交通問題，有必要擴充套件公共交通基礎設施。

輕軌交通 (LRT) 是一種在近幾十年中越來越受歡迎的交通方式。這項技術類似於電動有軌電車，並受到了許多交通倡導者的青睞。自 20 世紀 70 年代以來，北美和海外許多城市決定大幅建設和擴充套件其輕軌系統。儘管資本成本很高，但輕軌能夠促進當地經濟發展並增加交通客流量。許多地區發現這項投資是值得的，並繼續建設他們的系統。

接下來的報告將探討美國輕軌交通的整個生命週期。考察這項技術的根源將有助於說明我們是如何走到今天的。對這種交通方式發展的討論將幫助我們瞭解未來發展的可能性。透過觀察輕軌的增長趨勢，我們將能夠對這種交通方式的未來發展方向做出預測。

描述

輕軌是一種公共交通的旅客鐵路運輸方式。輕軌列車可以單獨執行，也可以以少量車廂的形式串聯執行，大多數列車以兩節或三節車廂耦合在一起執行。輕軌列車可以在街道水平、高架軌道或地下執行。由於輕軌可以在街道水平執行，並且能夠將多個車廂耦合在一起，因此存在許多優勢。

在平地上建設交通基礎設施的成本明顯低於建設地下或高架基礎設施 (Black, 1995)。這意味著輕軌的初始資本成本低於建設重軌所需的成本。輕軌具有可以擴充套件以滿足未來需求的優勢。隨著時間的推移，交通需求增加，當地服務能夠耦合更多車廂以提供必要的運力。除了運力增加外，輕軌還比其他公共交通方式具有速度優勢。大多數輕軌都擁有專用路線。這使得車輛能夠比被迫應對城市交通問題的公共汽車實現更高的速度。人們經常認為，這一事實將導致比標準城市公共汽車更高的客流量 (Black, 1995)。

輕軌能夠提供的運力和速度優勢比公共汽車明顯，但輕軌也具有與重軌不同的優勢。除了資本成本較低外，輕軌在公共安全方面也具有優勢。儘管火車仍然由於多種原因而存在危險，但有人認為輕軌比重軌更安全，因為其電源是架空的 (Taplin, 1998)。傳統的重軌需要使用第三軌，即軌道水平的電源，這很容易造成人員傷亡。透過將電源懸掛在高處，輕軌不太容易發生此類事故。

值得一提的是，許多人喜歡輕軌。這項技術的快速發展是因為許多人很快就為其歌功頌德。現有的系統是新的，對乘客來說相對舒適。人們喜歡乘坐輕軌，勝過乘坐公共汽車，而且通常，人們喜歡在其區域內擁有輕軌，勝過擁有公共汽車。低噪音水平和附近沒有廢氣通常被視為比公共汽車的優勢 (Cervero, 1984)。

市場

許多大都市區正在發展輕軌系統，以提高其城市地區的交通可達性。Black 在其著作《城市公共交通規劃》中指出，輕軌有時被視為升級帶有汙名化的公共汽車服務和部署重軌的鉅額投資之間的折衷方案 (1995)。Cervero 進一步指出，輕軌在中型城市是可行的選擇，因為在這些城市中，由於缺乏經濟合理性，重軌無法部署 (1984)。輕軌在某些地區的可行性與這種型別的交通系統能夠在平地上執行有關，這比在地下或街道水平以上建造系統要便宜得多，而且干擾也少得多。

儘管比重軌或高架鐵路的投資少，但部署輕軌系統所需的投資仍然很高。這在很大程度上限制了輕軌的市場。在密度不足以支援任何型別鐵路系統的較小城市，公共汽車通常是使用最廣泛的交通方式。另一方面，美國許多人口最稠密的城市已經擁有完善的鐵路系統。在這些地區，輕軌不是必需的，而是起著補充作用，與公共汽車一起工作，將交通量輸送到更成熟的系統中。

每個大都市區都需要決定輕軌是否適合新增到其交通系統中。客流量和經濟發展的潛力至關重要。一旦對輕軌投資的合理性做出判斷，地方政府就必須與當地企業和社群團體建立夥伴關係，以確保走廊的成功。透過與現有利益相關者合作併為新開發專案建立指導方針，城市可以努力創造更多以交通為導向的開發專案，這將有助於實現客流量和經濟目標 (聖保羅市，2011 年)。

通往輕軌的道路

為了更全面地瞭解輕軌的發展，有必要了解其技術前身。第一個城市鐵路起源於用於礦山的板道。早期的有軌電車在許多年裡使用馬力執行。馬力運輸由於多種原因存在問題。除了運力有限、成本高昂以及傳播疾病的可能性外，馬匹還產生了大量在路線中積聚的廢物。由於這種交通方式導致的馬匹糞便汙染量巨大，化石燃料在這些情況下受到青睞 (Garrison, Levinson, 2014)。

到 19 世紀後期，電動有軌電車開始在世界各地推廣。這些車輛最初由透過地面軌道的電流驅動。電氣化的地面軌道不適合許多城市環境，因為存在固有的危險，並且在某些歐洲市場（包括 1881 年的巴黎和 1884 年的法蘭克福）安裝了架空電線 (Taplin, 1998)。

電動有軌電車似乎是未來的技術，到 1900 年，美國幾乎所有馬拉有軌電車都已改造成架空電力系統 (Taplin, 1998)。這項新技術為該國許多城市的居民提供了相對便宜且可靠的交通方式。美國許多有軌電車系統的鼎盛時期持續了 20 世紀上半葉的大部分時間。電動有軌電車和有軌電車是許多城市公共交通系統中極其重要的組成部分。

私人汽車的興起對交通客流量產生了非常負面的影響。許多人發現他們不再需要有軌電車提供的服務。在許多城市，公共汽車服務的引入加速了有軌電車的衰落。關於從電動有軌電車向汽油動力公共汽車過渡的方式存在很多爭議 (Taplin, 1998)。這裡沒有必要詳細介紹導致這種轉變的商業交易，只需要注意的是，總的來說，鐵路服務被改成了公共汽車服務。在此過渡過程中，美國只有七個城市決定保留其任何有軌電車服務：波士頓、克利夫蘭、紐瓦克、新奧爾良、費城、匹茲堡和舊金山 (Black, 1995)。

輕軌（再）誕生

隨著 20 世紀後半葉的到來，許多美國城市開始尋求替代不斷擴張的高速公路系統的方案。主要城市交通擁堵問題日益嚴重，交通高峰時段變得更長，混亂程度也前所未有（Taplin，1998）。許多城市開始回顧鐵路技術，尋求解決日益嚴重的交通問題。有論點認為，這種回歸鐵路技術的運動帶有政治行動主義的意味。在這個時代，人們可以團結起來改變技術進步方向的理念正在傳播（Thompson，2004）。一些地區，例如舊金山和華盛頓特區，決定建造重軌系統（Weiner，1999）。而其他地區的密度不足以支援這種規模的建設。當時，許多美國城市正在考慮改進和調整其巴士系統。然而，歐洲正在投資輕軌系統。美國注意到這種趨勢只是時間問題，不久之後對輕軌的興趣便重新燃起（Weiner，1999）。

隨著人們不斷遷離城市中心，許多美國城市中心的人口密度下降。規劃者和決策者觀察了歐洲圍繞交通發展實施的策略，許多人得出結論，他們所在城市應該效仿這種做法。由於運輸公司為公共所有，在 1970 年代，由於地方、州和聯邦各級資金的可用性，投資鐵路系統成為一種切實可行的選擇。Taplin 指出越南戰爭結束的重要性，他解釋說，國防承包商正在尋找新的市場，並將運輸視為一個潛在的增長領域（1998）。

「輕軌運輸」一詞直到 1972 年才在北美地區出現，但正如 Thompson 指出的那樣，這個想法並不新鮮（2004）。一位名叫 Dean Quinby 的工程師在十年前的《交通季刊》中描述了這個想法（Thompson，2004）。Quinby 描述的是一種在許多歐洲國家正在形成的新型交通形式。許多曾經是二戰戰場的城市都在努力改善其現有的有軌電車設施。在歐洲城市形成的新型有軌電車系統不同於之前的系統。系統明顯強調提高運載能力。第一次，大量乘客可以登上和下車，他們可以在中等距離的街道級別站點上下車（Thompson，2004）。第二個顯著特徵是速度。透過利用交通工程和交通訊號燈基礎設施的策略，這種新技術可以實現遠遠超過其前輩的速度。

北美地區對輕軌的興趣在 1970 年代持續增長。正是在這個時期，Ken Orski 開始推動輕軌運動的發展。Orski 在布魯塞爾為經濟合作與發展組織工作，他觀察到這些地區的交通運輸取得的進展，並將許多想法帶回美國。Orski 認為翻新舊有軌電車系統是不夠的。他呼籲建造全新的系統，這些系統具有更大的運載能力和更長的壽命（Thompson，2004）。

隨著困擾城市中心的交通問題持續存在，輕軌越來越成為北美更多城市的可行選擇，因此關鍵人物需要聚在一起討論政策和部署方面的想法。在整個 1970 年代，一系列會議被組織起來，以刺激討論和傳播思想（Weiner，1999）。第一次會議於 1975 年在費城舉行。約 300 人參加了這次會議，遠超預期。會議討論的重點主要集中在當時歐洲國家正在進行的輕軌發展，以及這些案例如何適用於美國的城市地區（Thompson，2004）。這次會議的一個重要方面是集中於開發標準化輕軌車輛。當時波音正在開發這些車輛，會議行程中包括參觀其費城工廠（Thompson，2004）。與會者從這次會議以及隨後舉行的會議中獲得了積極的觀點，他們對輕軌發展的前景感到興奮。這個新想法似乎是一個可行的選擇，可以幫助許多希望緩解汽車擁堵和扭轉乘客量下降的中等規模的美國城市。

增長

加拿大艾伯塔省的埃德蒙頓市成功地將輕軌的新概念引入北美大陸。第一條線路於 1978 年開通，全長 4.5 英里，其中包括 1 英里的地下段。這條線路此後不斷擴充套件（Black，1995）。加拿大繼續領導北美輕軌發展，卡爾加里於 1981 年 5 月開通了南線。卡爾加里在 1980 年代繼續大力投資其鐵路運輸系統，東北線於 1985 年開通，西北線於 1987 年開通。在卡爾加里部署有效交通運輸的需求至關重要，其中一個主要原因是 1988 年冬季奧運會（Black，1995）。

儘管北美在輕軌發展方面落後於歐洲，但美國緊隨加拿大之後。美國的第一個系統部署在加州聖地亞哥。蒂華納有軌電車於 1981 年 7 月開通，全長 16 英里，從聖地亞哥市中心延伸至墨西哥邊境（Black，1995）。8600 萬美元的價格標籤看起來很低廉。這在很大程度上得益於該州能夠購買一條幾乎沒有使用過的貨運線。該專案由州立汽油稅提供資金；不需要聯邦補助。這個地區的發展在 1980 年代繼續進行，第二條線路從聖地亞哥延伸至郊區埃爾卡洪，一條市中心環線於 1990 年開通（Black，1995）。聖地亞哥的鐵路運輸系統重點關注中央商業區，並有進一步的計劃，線路將從城市向多個方向延伸。建立了一個由 2000 輛接駁巴士組成的系統，為鐵路系統向低密度地區擴充套件提供支援（Thompson，2004）。在規劃和部署階段，人們擔心許多地區的密度和乘客量不足以支援聖地亞哥輕軌系統。1978 年，在開發的早期階段，聖地亞哥交通公司威脅說，如果實施鐵路計劃，將會削減該地區的巴士服務。人們認為，這個地區沒有足夠的資金來支援這兩種系統。這些擔憂被證明是錯誤的。由於交通服務在部署初期產生的收入金額，很明顯該系統取得了成功。該地區在接下來的 15 年裡將能夠將其運營的交通服務量增加一倍（Thompson，2004）。

在 1980 年代和 1990 年代，北美西海岸繼續發展輕軌系統。溫哥華於 1986 年開通了空中列車。這個火車系統的獨特之處在於它是全自動運營的，不需要車上人員操作。這項投資的規模也很值得注意。以略高於 10 億美元的價格，這個鐵路專案是迄今為止北美最昂貴的專案（Black，1995）。這條線路在城市舉行大型博覽會之前建成並開通，在博覽會期間，每天的客流量超過 16 萬人。空中列車的客流量在博覽會活動結束後仍然保持顯著，1991 年工作日平均客流量為 11 萬人（Black，1995）。這條線路最初長 13 英里，此後已大幅延長。

加州在這一時期仍然處於鐵路發展的前沿，到 1990 年在聖何塞、薩克拉門託和洛杉磯開通了鐵路線路。薩克拉門託的 RT 地鐵系統於 1987 年開通，由兩條以市中心交通廣場為中心的輻射線組成（Black，1995）。聖何塞的人口迅速增長，經濟快速發展，使得鐵路運輸成為可行的選擇。兩條服務於矽谷中心的線路於 1987 年開通。該系統不斷擴充套件，並於 1991 年建成（Black，1995）。1990 年，洛杉磯在 30 年的鐵路發展停滯之後，迎來了鐵路運輸的回歸。經過廣泛的宣傳，藍線開通，將洛杉磯市中心連線到長灘。該地區的專案不斷發展，包括 20 英里長的綠線，為機場提供更便捷的交通（Black，1995. 鐵路運輸重返洛杉磯具有重要意義，因為洛杉磯是一個放棄了其之前的交通基礎設施，並似乎對成為依賴私家汽車的現代大都市感到滿意的城市（Taplin，1998）。

在 1990 年代，輕軌系統繼續在全國各地部署。值得注意的系統包括巴爾的摩、聖路易斯、達拉斯和丹佛的系統。鹽湖城是一個最近在鐵路運輸發展方面處於領先地位的地區。制定了改善交通基礎設施的計劃，以容納將為參加冬季奧運會而來訪的眾多遊客。這些改善也是必要的，因為該地區的發展正在並且將繼續迅速增長。該地區的地理位置限制了發展的模式。該地區西側被水域包圍，東側被山脈包圍。由於人口增長和密度增加，該市必須主動發展能夠將大量人口穿過該地區的交通基礎設施。該市制定了一系列以鐵路發展為中心的交通目標，希望在 2030 年之前實現。為鐵路系統建設設定的目標已經實現（猶他州交通局，2014）。廣泛的公眾支援加上戰略性的交通規劃，使鹽湖城成為許多城市在考慮如何推進未來發展時可以參考的範例。

成熟

輕軌發展仍在快速增長，因此尚未成熟。未來幾年，城市肯定會繼續建設輕軌系統。輕軌的受歡迎程度似乎只會越來越高。與公交和重軌系統相比，輕軌的優勢很多，因此城市繼續對其輕軌基礎設施進行鉅額投資。城市正在繼續建設專用路權的輕軌，以及混合交通中的系統。這種交通方式的靈活性確保了它擁有長遠的未來。

輕軌是一種技術，它建立在前輩的基礎之上。隨著城市不斷發展，這項技術將繼續成為許多地區的可行選擇。這種技術的靈活性和效率是它獨一無二的部分。還需要說明的是，有許多人熱衷於鐵路系統發展。很明顯，人們在許多情況下更喜歡輕軌而不是公交，這一事實確保了其持續的意義。只要城市人口繼續增長，並且公交車的汙名持續存在，輕軌系統將在該國的許多地區得到發展。

快速公交系統 (BRT) 是一種新興技術，它將對輕軌發展的未來產生影響。輕軌比 BRT 系統永久得多，因此在適應不斷變化的環境方面沒有相同的靈活性。BRT 是一種擁有許多與輕軌相同屬性的技術，因此它將對其未來增長產生重大影響。乘車體驗和旅行時間與輕軌系統類似，而 BRT 的成本遠低於輕軌。由於這些因素，許多城市將繼續探索 BRT 技術，這肯定會影響他們關於部署未來輕軌線路的決策。

定量

用於分析美國 LRT 生命週期的資料來自美國公共交通協會 2013 年公共交通事實手冊。用於分析美國輕軌生命週期的資料是每年客運量。這是一個有用的變數，因為它清楚地展示了該技術在數十年的發展情況。

使用以下邏輯函式開發了輕軌運輸的預計生命週期：S(t) = K/[1+exp(-b(t-t0) 其中：S(t)= LRT 每年客運量 t= 年份 t0-拐點時間，達到 ½ K 的年份 K= 飽和水平，系統過度成熟的年份 b= 曲線的陡峭程度

使用的模型表明，美國輕軌運輸的飽和水平為每年 70 億客運量。這項技術的拐點尚未到來。拐點將出現在 2020 年。屆時，增長將不再以越來越高的速度持續增長。

參考文獻

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