交通部署案例集/2019/輕軌
所選模式為輕軌，這是一種鐵路運輸方式，其基礎設施與汽車在同一條路線，但擁有優先通行權。我將特別關注舊金山網路，其中輕軌的定義為——“輕軌主要沿著專用路權執行，使用獨立的有軌電車或多個單元耦合形成列車，其運力比長途重型鐵路客運列車或地鐵系統更低，速度也更低”（Wiki-Tram 2019）。輕軌的用途通常是支援通勤鐵路和快速公交網路。在城市的所有區域都無法鋪設輕軌的情況下，輕軌成為訪問城市其他區域的經濟高效方式。關於安全的有趣說明如下
- 美國交通部（DoT）進行的美國國家交通統計分析表明，與輕軌相關的死亡人數僅次於摩托車出行，摩托車每1億英里的死亡率為31.5人。
- 較低的資本成本（與地鐵相比，基礎設施成本很低）
- 與地鐵相比，可靠性更高，因為設計和技術更簡單 乘坐更舒適
- 由於每位乘客的運營成本較低，票價更便宜。
- 外部和內部噪音汙染更少。
- 更平穩的乘坐體驗 - 鐵路比公交車遇到的坑窪更平穩。
- 與公交車相比，汙染最小化
- 由於城市更新，被視為對郊區/地區積極的影響/益處
- 提高車站周圍土地的價格
- 公共交通
- 經歷過城市蔓延的城市
- 覆蓋面積廣闊的城市
公交車 - 公交車過去/現在是輕軌最常見的替代品。但是，與有軌電車相比，公交車的運力有限。此外，與有軌電車相比，它們更容易發生機械故障
火車 - 火車是最早的公共交通工具，至今仍是一種流行的交通工具。火車是一種更有效的運輸工具，但是，它們需要鉅額的資本投資和基礎設施才能使用。
汽車 - 汽車在某種程度上（取決於您所看的郊區）早於輕軌並且更受歡迎。汽車每位乘客的成本更高，並且是一種效率低得多的出行方式。這可以在人口密度高的中心區域看到，在這些區域，汽車的停車和總體實用性因空間有限而被抵消。
交通市場反映了一個城市的社會人口統計特徵，而城市之所以被提及是因為在農村地區，人們對公共交通的依賴程度要低得多。隨著城市人口密度的增加，不可避免地會探索更有效（成本和空間）的交通工具。
上述因素見證了輕軌的興起，輕軌的安裝成本相對較低，且運力大。能夠利用現有的道路走廊並結合汽車使用者和有軌電車，意味著對特定基礎設施的需求。這對於那些根本沒有空間或資金建造特定基礎設施的城市極具吸引力。
研究表明，與有軌電車不同的特定輕軌的早期發展可以追溯到二戰後的西德。當時，德國的有軌電車被改造成了模型輕軌系統（stadtbahnen）。這導致除了漢堡之外，德國的大多數中等城市目前都擁有輕軌。
進一步的研究還支援 1962 年 H. Dean Quinby 發表的一篇名為“主要城市走廊設施：一個新概念”的文章，該文章概述了輕軌的基本概念。他的一些闡述包括
- 更大的運力以運載更多乘客
- 看起來像火車，由多節車廂連線而成
- 擁有更多車門以促進空間的充分利用
- 執行速度更快，噪音更小
本頁面的重點關注區域是美國，1972 年是輕軌概念首次實施的顯著年份。1978 年，增加了“西門子-都伊瓦格 U2”，顧名思義，這是一項德國技術，是一種輕軌有軌電車車輛，取代了最初的 U1。
輕軌並非一項特定的德國技術，因為它已經醞釀了近一個世紀，但正是德國人將這項技術發揮到了極致。回顧 1932 年紐約的馬車，這些馬車最初使用的路線一直是現代輕軌的主要路線。輕軌起源於馬車軌道，並且在 1970 年代，美國這些軌道的建設蓬勃發展。但是，電力供應的侷限性很明顯，機械動力發展迅速。蒸汽有軌電車在城市中的侷限性很明顯，壓縮空氣、燃氣和汽油發動機也是如此。最終，電力牽引成為最有效和可靠的傳動形式。從電池供電過渡到電力供電的速度很快，這一技術由德國人維爾納·馮·西門子率先推出，他在 1879 年在柏林證明了架空電力供應線是前進的方向。他與哈爾斯克合作，並在 1881 年在柏林開通了一條公共有軌電車線路。到 1900 年，所有美國馬車軌道都變成了電力軌道。
也有人認為，美國發明家弗蘭克·J·斯普拉格透過使之可行來推廣了電力有軌電車。這是透過發明一種電車杆系統實現的，該系統於 1888 年首次在弗吉尼亞州使用。這很受歡迎，因為道路狀況很差，並且領先於為公交車提供動力的內燃機。此外，這種系統通常採用單車廂配置，直到後來短編組列車才成為常態。
公共交通的作用不僅在於運送通勤者和連線社群，還在於刺激周邊經濟。這推動了地方議會、政府和私人開發商之間的合作，這種合作關係被稱為TOD（以公共交通為導向的開發）。TOD是公共交通的眾多目標之一，但官員們認為輕軌是促進經濟發展的特別有效的工具。
隨著郊區從城市中心向外擴充套件，經濟開發商和官員的目標是刺激上述城市中心的增長，使它們恢復為都市區的核心。
交通政策可以追溯到20世紀70年代，當時美國城市規劃師開始向歐洲尋求如何拯救其城市免受郊區蔓延和經濟衰退的困擾。隨著交通公司現在歸公有，可以透過混合使用城市、州和國家資金來實現引入更好的公共交通。與此同時，隨著越南戰爭的結束，國防承包商正在尋找替代市場，並將交通視為一個增長領域。這導致波士頓和舊金山這兩個倖存的有軌電車城市決定向波音-維爾託公司訂購新的鉸接式輕軌車輛，使用的設計旨在成為美國輕軌車輛（LRV）的標準。不幸的是，最終的產品是一場昂貴的技術災難，因為波音試圖重新發明輪子，而不是借鑑其他地方的軌道車輛經驗。
美國關於輕軌及其作為政策實施的方法可以透過洛杉磯來概括，因為這座城市在20世紀60年代拋棄了其有軌電車和城際鐵路，並認定它可以適應汽車。籠罩在城市蔓延之上的汙染證明了這一點，21世紀，洛杉磯開通了兩條新的輕軌線路和一條地下地鐵，還有一條輕軌線路正在建設中。
從美國市場來看，自20世紀60年代以來，公共交通取得了適度的復甦，當時聯邦政府開始大規模補貼交通擴張。聯邦資金的推動源於鐵路高管和市長組成的聯盟。在20世紀50年代後期，擁有主要貨運業務的鐵路公司削減了許多為大都市區服務的無利可圖的通勤鐵路服務。地方政府和鐵路公司共同向聯邦政府爭取國家交通政策，該政策認識到公共交通的重要性，而不僅僅是公路和汽車。老城市擔心，如果公共交通進一步衰落，其核心區域在商業服務和製造業方面相對於更偏遠地區的競爭優勢將減弱。依靠通勤鐵路的中產階級郊區居民也擔心失去連線他們與工作、消費和休閒場所的服務。政府資本資金方面也有一些先例，例如，波士頓和紐約市的地鐵的市政資金，以及大蕭條和二戰期間芝加哥地鐵的聯邦資金。
遊說取得成功的例子是，1964年，林登·約翰遜總統簽署了《城市公共交通法案》（UMTA）。該法案使聯邦政府能夠提供資本補助金，以支付交通系統裝置和設施最高三分之二的資本成本。在接下來的十年裡，華盛頓提供了超過30億美元，城市利用這些資金購買私營系統、改善現有車輛和基礎設施以及建設新的系統。從1965年到1974年，公共擁有的交通系統數量從不到60個增加到300多個。然而，僅靠聯邦資金並不能解決交通運輸的困境，因為在1964年該法案通過後的幾年裡，全國各地的乘客數量持續下降。
更引人注目的是，一些城市利用新的聯邦資金建設了快速交通系統。快速交通系統能夠獨立於其自身的路權運營，從而更好地與汽車和國家不斷增長的高速公路網路競爭，這成為建設這種大型、昂貴交通系統的主要推動力。戰後快速交通通常是在更廣泛的區域政府和規劃願望的背景下進行討論的。舊金山的灣區快速交通系統（BART）於1962年經區域居民在市政公投中批准，並在1964年之後利用了聯邦資金。儘管最初推動BART的是市中心商業利益，但它也得到了政界人士、媒體和居民的支援，他們認為快速交通可以改善不斷發展地區的交通擁堵，特別是在20世紀50年代中期跨越海灣大橋在舊金山和奧克蘭之間取消有軌電車服務之後。BART於1972年開通，它採用了航天公司設計的未經驗證的“太空時代”技術，試圖創造更現代化的交通出行體驗。這種對未經驗證的技術的依賴導致了成本超支和技術問題，但BART很快成為舊金山灣區獨特城市景觀的重要組成部分。
該國首都也開發了另一個新的主要系統。華盛頓地鐵起源於20世紀50年代規劃圈內的一些想法，即與更大的汽車高速公路網路相結合，建造一個小型快速交通系統。市內居民擔心，有爭議的波多馬克河三姐妹橋以及其他高速公路計劃將對其社群和當地環境造成損害。他們推動建設一個更大的快速交通系統，作為高速公路網路的替代方案。最終的100英里長的地鐵系統面臨著挑戰，包括來自高速公路支持者的資本資金停滯一段時間，直到國會投票停止了僵局。該系統的第一段於1976年開通，隨後在接下來的30年裡陸續開通了其他路段。儘管最初的乘客數量低於最初的預測，但地鐵歷史學家扎卡里·施拉格認為，該專案體現了“偉大社會”時代自由主義令人欽佩的目標：公共領域的價值以及政府能夠改善其公民日常生活能力的信念。
自20世紀60年代以來的聯邦資金留下了褒貶不一的遺產。當代學者和回顧該專案的歷史學家都持批評態度。例如，他們質疑UTMA對快速交通系統的認可，這些系統通常的乘客數量遠低於最初用來推廣這些網路的預測。約翰·邁耶、約翰·凱恩和馬丁·沃爾在其1965年的著作《城市交通問題》中提出了這一論點的早期表達。該研究在約翰遜總統簽署UTMA後不久出版，並基於定量分析，從經濟角度批評了交通運輸資金。68華盛頓地鐵的推動者天真地認為，雄心勃勃的乘客數量預測意味著票價本身可以支付所有運營費用，甚至可以支付一些資本支出，這一信念在20世紀70年代的通貨膨脹中變得站不住腳。但另一些人，例如施拉格，認為定量批評忽略了公共交通資金（特別是快速交通）為城市帶來的更多定性效益。施拉格引用了地鐵對華盛頓的積極影響，在那裡，快速交通減少了該市對汽車、高速公路和汽油的依賴，創造了更多可持續發展的專案，並改善了居民的出行——尤其是那些由於個人財務、年齡或殘疾而選擇或無法擁有汽車的人。
20世紀70年代標誌著美國交通運輸的轉折點。交通運輸歷史學家布萊恩·庫達希甚至認為，這個十年見證了美國“交通運輸復興”的開始。從統計資料來看，自20世紀20年代後期（二戰除外）以來年度乘客數量的長期下降在1973年結束，儘管人均乘坐次數仍在下降。這種復甦源於許多因素：20世紀60年代末和70年代環境運動帶來的日益增長的生態意識、公民對城市高速公路負面後果的反叛、能源危機以及對占主導地位的汽車文化和其他美國城市問題普遍的幻滅。對於那些尋求汽車替代方案的人來說，交通運輸似乎是解決從重建到社會公平等各種城市問題的可行解決方案。聯邦補貼也影響了交通運輸的命運逆轉。到20世紀70年代，來自國會山在之前十年開始提供的資金開始顯現其影響。舊金山、華盛頓和亞特蘭大等主要快速交通系統投入使用。1973年，國會聽取了高速公路抗議者的意見，並授權城市將原本撥給州際公路系統的資金用於交通專案。這些資金的用途不如高速公路資金廣泛。雖然聯邦資金支付了90%的高速公路專案費用，但華盛頓只為地方政府為交通運輸花費的每一美元提供4美元。聯邦資金也開始在次年為交通運輸提供運營補貼，並通過了《國家公共交通援助法》。
自20世紀80年代以來，許多城市已經修建了輕軌交通（LRT）系統。在輕軌系統中，車輛在專用路權的線路執行，但電力由架空線供電，而不是第三軌。與重軌系統相比，輕軌的資本成本和客流量較低，輕軌專案比BART和華盛頓地鐵等資本密集型重型快速交通系統更為常見。不斷攀升的建設成本和聯邦資金對資本專案的更為嚴格的環境是輕軌自20世紀80年代初開始興起的一個動機。在令歷史學家著迷的發展中，懷舊和遺產也促進了自20世紀80年代以來鐵路交通發展的普及。城市為了吸引遊客，保留或修建了沿著市中心街道的“遺產”有軌電車線路（或舊金山的纜車）。美國第一條輕軌線路於1981年開通，被稱為“聖地亞哥有軌電車”，儘管新線路與直到20世紀40年代末仍在為該市服務的電車幾乎沒有相似之處。如今，大多數乘客都沒有乘坐過有軌電車的個人記憶，因此輕軌和遺產線路通常與20世紀初美國城市的充滿活力的城市景觀相關聯，而不是許多人在當時持有的更多負面的有軌電車情緒和體驗。過去在當前交通運輸品牌中的地位僅僅是一個例子，說明了為什麼公共交通的歷史在今天很重要。
輕軌系統在運營支出中由票務收入覆蓋的百分比方面也存在很大差異。此統計資料揭示了輕軌交通的私人收益（以乘客願意支付的金額衡量）與此類系統的運營成本的接近程度。達拉斯的比例最低，為 13.3%，而加州薩克拉門託的比例最高，為 62.3%。因此，雖然一些系統可以透過票務收入覆蓋超過一半的運營支出，但在所有城市，乘客乘坐鐵路交通的私人收益都低於輕軌運營成本。
成本與服務區域規模（按國家運輸資料庫定義）之間是否存在關係，無論是以人口、平方英里還是人口密度來衡量？對於正在考慮啟動或擴充套件輕軌服務的城市來說，這是一個重要的問題，因為它提供了對使輕軌最具成本效益的城市特徵的見解。為了檢驗服務區域特徵與成本之間是否存在任何關係，計算了每個服務區域特徵（規模、密度和人口）與三個成本指標（每乘客英里運營成本、每車輛英里運營成本以及票價佔運營成本的百分比）之間的線性相關性。
20 世紀 30 年代的大蕭條導致北美許多有軌電車線路關閉。第二次世界大戰的爆發推遲了一些有軌電車線路的關閉，因為在橡膠輪胎和汽油配給期間，平民使用它們通勤到與戰爭相關的工廠工作。戰後，汽車的使用量持續上升，並在 20 世紀 40 年代和 50 年代得到 1948 年《跨加拿大公路法案》和加拿大各省公路的發展以及 1956 年美國《聯邦援助公路法案》的推動。有軌電車減少的客流量和城市街道交通擁堵通常被列為關閉剩餘線路的原因。到 20 世紀 60 年代，大多數北美有軌電車線路都已關閉，只有上述和下面討論的例外情況仍在運營。同時，中美洲的所有有軌電車系統也被報廢。在所有這些城市（除了新奧爾良）中，20 世紀 40 年代和 50 年代推出的成功的 PCC 有軌電車（總統會議委員會車輛）有助於使在 20 世紀 60 年代後倖存下來的線路得以存活。
城市公交車被認為更經濟且更靈活：一輛公交車可以在沒有軌道和相關基礎設施的情況下運載與有軌電車相似數量的人。許多公交運營商拆除了部分有軌電車軌道，但保留了電力基礎設施，以便執行電動無軌電車。許多此類系統只持續到第一代裝置的壽命，但有一些系統一直持續到今天。
美國在其中等和大型城市中擁有許多輕軌系統。截至 2016 年 10 月，共有 26 個現代輕軌系統、11 個現代有軌電車系統和大約 10 個傳統有軌電車系統（加上舊金山的纜車系統和摩根鎮類似輕軌的個人快速交通系統），提供全年定期公交服務，總共超過 45 個運營中的輕軌型別系統在美國。與世界上任何其他國家相比，美國擁有數量最多的“真正”輕軌系統（即不包括有軌電車和傳統有軌電車系統），迄今為止（其次是德國，擁有 10 個輕軌系統，以及日本，擁有 7 個）。
其中七個系統是殘餘的“遺留”第一代有軌電車系統，由於它們與其他交通工具（例如地鐵隧道）之間存在一定程度的分離以及相對較高的客流量，因此倖免於 20 世紀 50 年代至 70 年代美國其他有軌電車系統被關閉的命運。在這七個倖存的有軌電車系統中，有兩個（舊金山的市政地鐵和匹茲堡輕軌）自 20 世紀 60 年代以來對其服務進行了大幅改造和現代化（例如，透過建造新的地鐵路段），而其他五個（波士頓、克利夫蘭、紐瓦克、新奧爾良和費城）自早期以來，其擴張或現代化程度較低。
其餘的例子都是第二代輕軌（和有軌電車）系統，其中最古老的是聖地亞哥於 1981 年開通的系統。在 20 世紀 80 年代，該系統之後是在布法羅、波特蘭、薩克拉門託和聖何塞安裝了新的輕軌，以及在達拉斯開通了一條傳統有軌電車線路。20 世紀 90 年代又開通了許多新系統，自 2000 年以來又開通了大約 20 個新的輕軌和有軌電車系統。
S(t) = K/[1+exp(-b(t-t0)] 其中
- S(t) 是狀態度量（例如，乘客公里數）
- t 是時間（通常以年為單位）
- t0 是拐點時間（達到 1/2 K 的年份）
- K 是飽和狀態水平
- b 是係數。
實際乘客數量和預測乘客數量的趨勢線均顯示需求增長。但是，與實際乘客數量的相對線性線相比，預測有些有限。這兩個資料集在梯度上是一致的，這表明自 1985 年開始記錄資料以來，增長一直持續且穩定。差異相當大，可以歸因於公式中 K 和 b 的假設。此外，資料集似乎存在問題，因為預測在 21 世紀的現代社會中沒有超過 60 萬乘客，這很難從模型中相信。美國政府資料僅追溯到 1985 年，因此 1985 年之前的資料有限，但是根據我的研究，一些新興趨勢如下
- 1880 年 – 輕軌開始以原始形式實施
- 1915 年 – 一直到第一次世界大戰，輕軌的推出都加速增長
- 1915-1945 年 – 經濟衰退和第二次世界大戰導致公共交通專案的增長停滯
- 1945-1985 年 – 30 年的下降期，因為汽車開始發揮作用，並且在交通方面的影響力更大。
- 1985 年至今 – 作為一種具有成本效益的方法的需求，實現了持續增長
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