運輸部署案例集/2018/臺北捷運 (1996-2018)

概要

臺北捷運 (MRT) 是服務檯灣首都臺北市的快速運輸系統。被稱為臺北捷運，捷運系統由4條主線和2條支線組成，整個捷運網路共有108個車站，包括9個換乘站。臺北捷運於1996年開始運營，成為臺灣首個地鐵系統，由臺北捷運公司 (TRTC) 運營。

簡介

臺北市政府和新北市政府的捷運系統處 (臺北捷運處和新北捷運處) 負責捷運系統的建設。該系統為城市提供快速可靠的交通方式，也為上述政府部門帶來收入。最新的統計資料 (2018) 顯示，捷運系統的年收入為 1600 億新臺幣，約合 70 億澳元。

捷運是高容量電力鐵路，通常用作城市地區的公共交通系統。與公共汽車和電車等其他公共交通工具不同，捷運在專用軌道上執行。這意味著執行區域（軌道和車站）無法被行人和車輛進入；這通常透過使用隧道和/或高架鐵路來實現。這使得鐵路能夠以更高的速度執行。臺北捷運在其網路中利用了輻條-樞紐式分佈模式。系統從早上 6 點運營到晚上 12 點，每個車站的服務間隔根據一天中的時間從 1.5 分鐘到 15 分鐘不等。儘管由同一個組織運營和建設，但 5 條線路所使用的技術略有不同。目前 5 條線路可以分為高容量線路和中容量線路。以下部分將從車輛型別、控制模式、站臺和軌道等方面描述這兩種系統。

技術

臺北捷運在其網路中利用了輻條-樞紐式分佈模式。系統從早上 6 點運營到晚上 12 點，每個車站的服務間隔根據一天中的時間從 1.5 分鐘到 15 分鐘不等。儘管由同一個組織運營和建設，但 5 條線路所使用的技術略有不同。目前 5 條線路可以分為高容量線路和中容量線路。以下部分將從車輛型別、控制模式、站臺和軌道等方面描述這兩種系統。

型別 1：高容量線路 (淡水-信義線、松山-新店線、中和-新蘆線和板南線)

型別 1 系統中的每列列車載客量為 1936 人，由 2 列 3 節車廂的電動列車 (3 節車廂的 EMUs) 組成，總共 6 節車廂。列車最高時速為 80 公里/小時。車廂地板和站臺處於同一高度，這為乘客，特別是殘疾乘客提供更安全便捷的上下車體驗。列車系統由司機操控，在訊號系統的引導下執行。運營由運營控制中心監管。列車中配備內建的安全導向機制，以確保乘客安全。

由於每個位置的限制不同，站臺型別在各個車站之間有所不同。單側站臺、島式站臺、雙層單側站臺、雙層島式站臺和組合式站臺是 4 條線路中可以見到的站臺型別。在部分車站可以看見站臺遮蔽門，預計到 2018 年底，所有車站都將安裝遮蔽門。站臺邊緣和列車之間的間隙為 10 釐米，列車在站停駐時間從 20 秒到 50 秒不等。

型別 2：中容量線路 (文湖線)

型別 2 系統中的每列列車載客量為 424 人，由 4 節車廂組成；車廂成對 (聯掛)。鐵路的最高時速也是 80 公里/小時，車廂地板和站臺也處於同一高度。

線路的整個運營過程完全自動化，電腦控制，無司機駕駛，由運營控制中心控制。安全功能包括內建的安全導向機制和在必要時切換到手動模式的選項。

這些線路中使用的站臺型別為側式站臺和島式站臺。站臺邊緣和列車之間的間隙為 3 釐米，站臺上設有遮蔽門，以確保乘客安全。列車在車站停駐時間從最短的 20 秒到最長的 50 秒不等。

臺北捷運前的公共交通

臺北捷運之前的公共交通系統由 2 個主要系統組成：臺灣鐵路管理局 (TRA) 運營的鐵路和臺北聯合公交系統。這兩個系統仍在執行，與每個城市的捷運系統和臺灣高鐵 (THSR) 一起，構成了如今臺灣的公共交通網路。

臺北捷運專案最早在 1968 年提出，當時的交通部長將臺北捷運的建設納入其改善首都交通網路的計劃中。然而，由於其高昂的成本和人們認為沒有迫切需要建設該系統，該計劃被擱置。然而，臺灣經濟在 1970 年代快速增長，伴隨著的是交通擁堵的加劇，尤其是在臺北都會區。該計劃重新浮出水面，成為解決擁堵問題的潛在方案。

該計劃最終在 1986 年獲得批准。在此之前，已經完成了複雜的準備工作。這些工作包括初步的快速交通報告、聘請來自其他國家的顧問、可行性研究以及設立官方機構來處理重要任務。

優點

臺北捷運為臺北市和新北市的居民和遊客提供了在臺北市和新北市周圍快速移動的交通方式。網路設計特點是大多數換乘站位於臺北市中心，線路從中心向外輻射至城市的各個區域。截至 2017 年 2 月，服務範圍也擴充套件到了臺灣主要機場桃園國際機場。與公共汽車相比，捷運系統提供更可靠的交通方式，不受交通擁堵影響，速度快，不受天氣等環境因素影響。與 TRA 相比，捷運提供更多車站，並且距離學校、中央商務區和旅遊景點等重要目的地更近。捷運系統還使用智慧卡系統 (悠遊卡) 作為支付方式，該系統也可以用於乘坐公共汽車和共享單車系統。

缺點

地鐵系統僅在市區內運營。希望搭乘公共交通前往其他城市的乘客必須搭乘臺鐵 (當時) 或速度更快但價格更高的高鐵 (從 2007 年開始)。與在普通道路上行駛的公共汽車相比，地鐵系統的建設過程要複雜得多。以臺北地鐵為例，計劃於 1988 年開始所有線路的建設。雖然第一條線路在 8 年內建成，但其他線路由於資金問題和設計爭議而出現延誤。這導致城市道路和區域長期封閉，加劇了當時的交通狀況。交通狀況非常糟糕，人們稱這段時期為“臺北交通黑暗時代”。

生命週期分析 - 定性

誕生階段 (1975 - 1998)

臺北地鐵的最初設計階段耗時 11 年。臺灣行政法院於 1975 年意識到對該系統的需求，並向交通部要求進行初步設計。設計於 1986 年獲得批准。

雖然初步設計的責任交給了交通部，但該計劃被分解為兩個部分，並由兩個其他部門負責。高運量線路初步設計的任務交給了交通研究院 (IOT)，而中運量線路則由臺北市政府負責。IOT 外包組建了一個由英國大眾交通顧問公司 (BMTC) 和中國工程顧問公司 (CECI) 組成的小組來進行初步報告。臺北市政府在國立交通大學的幫助下完成了可行性研究和研究。

設計方案在 1983 年底和 1984 年初提交給了行政法院。行政法院對方案提出了初步反饋，主要涉及高運量線路的網路設計以及設計與中運量線路的整合不足。在行政法院與三家來自美國的諮詢公司組成的諮詢機構 (TTC) 協商後，最終設計方案於 1986 年獲得批准，該機構對網路設計進行了改進。

1984 年，行政法院將臺北地鐵列為臺灣 14 個主要基礎設施之一。隨著設計方案在 TTC 的評估/修改過程中，該重大專案中唯一缺失的部分是一個負責運營和建設的官方機構。爭論的焦點是城市還是聯邦政府應該負責。該專案涉及各種參與者和鉅額資金投入，使其成為一個艱難的決定。1986 年 1 月，最終決定將臺北地鐵交給臺北市政府，該政府成立了快速運輸系統局，負責處理所有與臺北地鐵相關的業務。

臺北地鐵是世界上第 103 個地鐵系統。在臺北地鐵的誕生階段，來自其他國家過去專案的建築模組已經可以使用了。作為主要基礎設施之一，該交通系統對首都的經濟至關重要。

臺北地鐵系統的誕生階段也遇到了一些挫折。除了之前提到的“臺北交通黑暗時代”由於線路建設開始陸續進行，在開通前的測試階段還發生了兩次火災事故，以及法院訴訟、資金問題和安全問題。雖然對建設導致的交通狀況惡化沒有解決方案，但其他事故幫助臺北地鐵發現了最初的問題，並找到了技術解決方案來緩解問題。

1996 年和 1997 年，臺北地鐵的前兩段開始運營，這是測試該系統未來成功的關鍵階段。幸運的是，它取得了成功，效能和乘客滿意度都很高。地鐵提供了一種符合當時市場價值的交通解決方案。隨著兩條新線路的運營，商業和開發活動被帶入了臺北的南部和東部。一項重大事件是臺北動物園的開發，它是臺灣的主要旅遊景點之一。總的來說，臺北地鐵的誕生階段包括從過去的專案中吸取教訓，並從參與過去專案的專家那裡獲得知識和技能。它涉及聘請各種諮詢公司。誕生階段不僅有助於提高地方在建設和運營地鐵系統方面的知識和技能，而且也為臺北地鐵的未來擴充套件以及臺灣其他城市未來地鐵系統的建設奠定了基礎。

增長階段: (1999 - 2015)

臺北地鐵的增長階段始於 1999 年到 2000 年。在這段時間內，乘客數量是前幾年的兩倍。乘客數量的快速增長可以用 1998 年到 1999 年期間新線路的開通來解釋。在這段時間內，開通了 3 條主要線路 (高運量)。這些線路共有 70 個車站，近 80 公里的軌道。這些線路連同 1998 年之前開通的兩條線路，共同構成了臺北通勤者必不可少的核心地鐵網路，直到今天。

在整個時期 (1999 - 2015)，乘客數量每年都在增加，但 2003 年除外，與 2002 年相比，乘客數量有所下降。就在那時，臺北地鐵決定實施使用悠遊卡 (EasyCard)，這是一種非接觸式智慧卡系統，作為地鐵系統的首選支付方式。2002 年到 2003 年期間，悠遊卡系統仍處於測試階段。

悠遊卡旨在改善臺北地鐵的支付系統，以期促進該系統的使用。從功能角度來看，悠遊卡確實提高了臺北地鐵的效能。然而，當時的乘客數量 (2003 年) 與此並不一致。這可能是因為悠遊卡也處於其誕生階段。2004 年，發行的悠遊卡總數達到了 400 萬張 (是其推出以來數量的 4 倍)，並透過提供優惠卡、與學生證和福利卡結合而再次獲得了普及。悠遊卡的測試階段結束，因為它正式在臺北地鐵和臺北聯合公車系統中推出。2004 年悠遊卡的成功體現在臺北地鐵的乘客數量上，該數量在 2003 年下降一年後再次出現增長。

除了支付方式的改進，總體服務質量在增長階段也得到了改進： - 為了適應進出車站的乘客數量的快速增長，使用了速度門取代了旋轉門 - 為了改善對外國工人和遊客的服務，地圖和標誌上顯示了車站的英文名稱。 - 為了提高乘客安全，大多數車站都安裝了遮蔽門。 - 在沒有遮蔽門的車站安裝了軌道侵入檢測系統。 - 為了提高整體服務質量，在車站提供免費手機連線和 Wi-Fi 連線。 - 一些列車安裝了 WiMAX 服務，允許乘客在乘車期間訪問網際網路。 - 一些車站配備了手機充電站。 - 在列車和車站安裝了 LED 顯示屏和 LCD 電視，以顯示列車的當前位置和後續列車的到達時間。

臺北地鐵的增長階段可以用“神奇子彈”的概念來解釋。該概念描述了需求、規模經濟、質量和成本之間的關係。地鐵需求的增加產生規模經濟。規模經濟促進了質量改進技術的應用，並降低了每位乘客的成本。成本降低和服務質量提高導致需求增加。

成熟階段: (2016 - )

從總乘客統計資料來看，臺北地鐵已經進入成熟階段。然而，沒有足夠年份的資料來支援這一說法，因為只有 2016 年和 2017 年的資料可用。請參閱下一節 (定量分析)，以瞭解使用乘客數量統計的臺北地鐵生命週期 (S 曲線)。

2016 年到 2017 年期間，乘客數量增長放緩，類似於 2002 年到 2003 年。然而，臺北地鐵一直在擴充套件其在臺北市的網路，最新線路於 2017 年開通，連線到機場。此外，現在有兩條主要線路正在建設中，並且已經提交了四條支線的建議。這兩條主要線路包括環狀線，這將極大地改善當前線路之間的連線。

生命週期分析 - 定性

本分析中使用的資料是臺北地鐵的年度乘客數量。資料從 1996 年開始，到 2018 年結束。資料顯示在下表中：(Stat.motc.gov.tw, 2018)

年份	年度乘客數量
1996	11204000
1997	31080000
1998	60781000
1999	126952000
2000	268588000
2001	289643000
2002	324434000
2003	316189000
2004	350142000
2005	360730000
2006	383948000
2007	416230000
2008	450024000
2009	462472000
2010	505466000
2011	566404000
2012	602199000
2013	634961000
2014	679506000
2015	717512000
2016	739990000
2017	746067000

資料用於估計三引數邏輯函式，該函式表示為

S(t)= [K/1+e^(-b(t-t0))]

其中

S(t) = 乘客數量相對於年份的函式

K = 飽和狀態水平

b = 線性迴歸模型中自變數 X 的係數

t = 時間

t0 = 拐點時間（達到 1/2 K 的年份）

可以使用 Microsoft Excel 的求解器來估計函式的引數。最終的函式可以用來描述臺北捷運（任何交通運輸技術）的生命週期。

K 的估計使用最小二乘法進行。使用 Excel 的求解器，目標設定為透過改變 K 的值來獲得最大的 RSQ。b 和 t0 的值也取決於 K。

為了使求解器正常工作，需要設定約束條件：（1）K 值不能低於當前資料中的最大客運量，因為飽和狀態應該是最終的最大值；（2）RSQ 值作為最大值為 1，因為它是一個相關係數。

下表顯示了求解器得到的解

引數	值
K	766539075.1
b	0.283291646
t0	2005.911348
RSQ	0.91003417

S 曲線（和實際資料）的繪製如下

分析

飽和值估計僅略高於當前的年度客運量（2017 年）。由於 RSQ 數值很高（接近 1），因此該估計可以被認為是準確的。從觀察結果來看，預測的圖形與實際資料非常接近，除了 1999 年至 2000 年的突然增長之外。估計的函式表明，臺北捷運正在接近飽和值，因此正在進入成熟階段。截至 2017 年，客流量沒有下降，因此該圖形也沒有顯示出任何增長的再生跡象。