交通部署案例集/2019/悉尼地鐵
本次作業選擇的交通方式是鐵路網，特別是悉尼地鐵鐵路服務。新南威爾士州的第一條客運鐵路於 1855 年 9 月 26 日開通。這條線路連線了現在的中央車站和格蘭維爾火車站（帕拉馬塔路口）。這條線路包括 4 箇中間站，分別是紐鎮、阿什菲爾德、伯伍德和霍姆布什。新南威爾士州最古老的鐵路建築是位於奧爾蒂莫的過橋，它目前用於將貨物從悉尼鐵路貨場運往達令港貨場。
19 世紀中葉，隨著歐洲移民的增多，鐵路網路得到擴張。從藍山到巴瑟斯特，以及從南高地到古爾本的鐵路線路對於農業和畜牧業來說必不可少。19 世紀中葉，該網路逐漸發展為運送乘客。1890 年，該網路從霍恩斯比延伸到聖萊昂納茲，專門用於郊區使用。
在 19 世紀初蒸汽機火車出現在美國之前，澳大利亞的道路仍在發展中。英國殖民統治於 1778 年開始，道路網路、建築和土地法規必須從頭開始建立。早期英國定居者的主要貿易來源是農業和畜牧業。因此，馬車和四輪馬車主要用於運輸重物。此外，由於大多數澳大利亞定居點都位於島嶼的海岸線上，因此蒸汽船也是各州和國家之間進出口的熱門方式。
澳大利亞的道路網路對於英國開發商來說是一塊空白的畫布。他們能夠從英國現有的道路中汲取經驗，並將澳大利亞的道路修建得更大。也就是說，礫石道路的侷限性在於，道路的崎嶇不平使得貨物難以安全運輸。
大多數澳大利亞的交通理念都是從美國或英國發展而來的。在美國，19 世紀初，木製鐵路開始出現。他們很快意識到木材非常脆弱，在很短的時間內就會磨損。不久之後，鋼鐵軌道被引入，蒸汽機車被用來從一座城市拉到另一座城市以運輸貨物。最終，這些機車發展為運送乘客，一些公司利用這一機會獲利。鐵路將旅行時間縮短了 90%，許多美國人遷移到西部。澳大利亞採用了這一理念，並於 1855 年同時引進了貨運和客運車廂。
僅在新南威爾士州，從 1870 年到 1880 年，乘客旅行人數從 776,707 人增加到 5,440,138 人。
來自蘇格蘭的詹姆斯·瓦特是第一個發明帶活塞的蒸汽機的人。1804 年，第一臺可工作的蒸汽機車在英國問世。1812 年，美國人發現可以使用這種方式運輸貨物和個人出行。因此，1815 年，北美開始了第一條鐵路的建設工作。巴爾的摩和俄亥俄鐵路於 1828 年建成。1830 年，利物浦和曼徹斯特鐵路在英國開通。不僅是乘客，郵件和包裹也透過鐵路運送。到目前為止，所有鐵路都是木製的，在 19 世紀 50 年代中期，鋼軌開始出現。
隨著越來越多的鐵路開始出現，必須建立一個系統來排程列車。1868 年，鉸接式和銷釘式聯軸器被髮明。這使得車廂能夠輕鬆地互換位置。1869 年，橫貫大陸鐵路在美國建成。這是當時最先進的技術進步。
1869 年，喬治·威斯汀豪斯發明了空氣制動系統，後來該系統被應用於蒸汽機火車。1870 年，實施了電氣訊號系統來更好地排程列車。這些開關和燈可以讓一定時間內有更多的列車執行，同時也增加了乘客的通道。隨著時間的推移，火車不斷改進以適應環境。這包括降噪技術、乘客舒適性和更快的貨物運輸。
20 世紀初，電力機車開始引起許多開發商和企業的興趣。澳大利亞於 1926 年採用了柴電機車技術。這項技術使得更容易適應澳大利亞的不同時區，同時也改善了主要城市和城鎮的空氣質量。二戰後，新南威爾士州發展越來越快，因此工業界領袖抓住這一機會，在悉尼地鐵網路的需求不斷增加的情況下進行擴張。從 1993 年到 2005 年，短途列車（短列車）很受歡迎。隨著需求的增長，新南威爾士州政府開始引入更大的列車，運載能力更強。目前運營的 Waratah A 組列車總容量為 624 人。比較 19 世紀中葉和現在使用火車的原因，我們可以明顯地看出，現在還有其他運輸貨物的交通工具，因此，火車在城市中只有在短途旅行（<50 公里）時需求量最高。
1855 年建造的新南威爾士州鐵路軌道是一條從中央到格蘭維爾長達 22 公里的鐵路。由於該專案面臨財務困難，新南威爾士州殖民政府接管了該專案。由於不同公司在澳大利亞各地建造鐵路，每個州的鐵路軌距都不同。殖民政府的標準軌距約為 1600 毫米。然而，昆士蘭州和西澳大利亞州的部分地區有不同的軌道軌距。
在電力火車問世後，軌距標準化工作於 20 世紀 30 年代開始。新的標準軌距為 1435 毫米。直到 2004 年，標準軌距才在澳大利亞全面實施。
在蒸汽機運行了近一個世紀後，約翰·布拉德菲爾德博士第一個提出在悉尼引入電力火車的想法。時間表如下：
1926 年 - 電力火車開始在伊拉瓦拉線執行。聖詹姆斯和博物館站開通。
1932 年 - 火車開始穿過悉尼海港大橋執行。
1956 年 - 隨著環形碼頭站的開通，城市環線建成。
1979 年 - 在東部郊區建立了更多網路，一直延伸到邦迪路口。
2000 年 - 為了配合悉尼奧運會，一條連線奧林匹克公園站和悉尼機場的新線路開通。
2009 年 - 從艾平到查茨伍德的新線路開通。
2015 年 - 悉尼的西南地區開通了其第一條鐵路線路。
如今，悉尼地鐵由新南威爾士州交通局擁有和運營，為日常乘客和遊客提供了便利和舒適。該網路的建立靠近許多商業區和旅遊景點。悉尼地鐵的主要市場是日常通勤者上下班、學童和遊客。高峰時段為工作日上午 8 點至 10 點和下午 4 點至 7 點。該網路旨在將更多的人與悉尼中央連線起來，因為它正在發展更多工作和休閒機會。
自 2013 年以來，悉尼火車一直運營著郊區鐵路服務。每週有超過 100 萬乘客出行。新南威爾士州有 306 個車站，軌道總長超過 2080 公里。由於夜間對這些火車的需求量不足，一些線路在午夜至凌晨 4:30 之間不運營。所有列車均採用直流電源，電壓為 1500 伏，在列車上方執行。該系統的設計使得登乘和下車時間最小化，約為 15 秒，以便最佳地利用排程安排。2014 年悉尼地鐵時刻表變更允許增加列車頻率，並保證每 15 分鐘或更短時間內就會有一列火車停靠在站臺。
未來展望中，有人提出將新南威爾士州的火車升級為子彈列車，以實現更快的交通。然而，這個想法可能不可行，因為人們更願意選擇飛機或汽車長途旅行，因為舒適度更高。
從 1855 年到 2013 年，我們找到了悉尼地鐵線路的年度客運量資料。這些資料是從新南威爾士州交通局年度報告中獲得的圖表中推算出來的。以下是該資料的定量分析。S(t) = K/[1+exp(-b(t-t0)]
其中
· S(t) - 表示每年的客運量
· t - 年份
· t0 為拐點年份
· K 為飽和狀態水平
· b 為係數。
| 年份 | 客運量 - 百萬 |
|---|---|
| 1855 | 0.052 |
| 1856 | 0.06 |
| 1857 | 0.05 |
| 1858 | 0.06 |
| 1859 | 0.05 |
| 1860 | 0.049 |
| 1861 | 0.046 |
| 1862 | 0.042 |
| 1863 | 0.0397 |
| 1864 | 0.037 |
| 1865 | 0.033 |
| 1866 | 0.03 |
| 1867 | 0.027 |
| 1868 | 0.024 |
| 1869 | 0.02 |
| 1870 | 0.017 |
| 1871 | 0.28 |
| 1872 | 1.14 |
| 1873 | 1.42 |
| 1874 | 1.84 |
| 1875 | 2.25 |
| 1876 | 3.22 |
| 1877 | 3.41 |
| 1878 | 3.88 |
| 1879 | 4.72 |
| 1880 | 5.26 |
| 1881 | 5.43 |
| 1882 | 5.92 |
| 1883 | 6.03 |
| 1884 | 6.61 |
| 1885 | 7.29 |
| 1886 | 7.46 |
| 1887 | 7.93 |
| 1888 | 8.06 |
| 1889 | 8.62 |
| 1890 | 9.24 |
| 1891 | 9.50 |
| 1892 | 9.95 |
| 1893 | 10.62 |
| 1894 | 11.24 |
| 1895 | 11.91 |
| 1896 | 12.98 |
| 1897 | 13.95 |
| 1898 | 15.05 |
| 1899 | 16.33 |
| 1900 | 17.62 |
| 1901 | 19.30 |
| 1902 | 21.37 |
| 1903 | 23.82 |
| 1904 | 26.39 |
| 1905 | 28.98 |
| 1906 | 31.25 |
| 1907 | 33.43 |
| 1908 | 36.19 |
| 1909 | 38.98 |
| 1910 | 41.55 |
| 1911 | 44.90 |
| 1912 | 53.85 |
| 1913 | 58.43 |
| 1914 | 67.34 |
| 1915 | 71.91 |
| 1916 | 80.76 |
| 1917 | 85.39 |
| 1918 | 89.96 |
| 1919 | 94.31 |
| 1920 | 98.58 |
| 1921 | 106.10 |
| 1922 | 109.17 |
| 1923 | 111.87 |
| 1924 | 114.92 |
| 1925 | 117.73 |
| 1926 | 121.22 |
| 1927 | 125.01 |
| 1928 | 128.35 |
| 1929 | 131.59 |
| 1930 | 135.25 |
| 1931 | 138.19 |
| 1932 | 141.01 |
| 1933 | 143.73 |
| 1934 | 146.76 |
| 1935 | 149.59 |
| 1936 | 152.90 |
| 1937 | 156.44 |
| 1938 | 160.37 |
| 1939 | 164.46 |
| 1940 | 168.41 |
| 1941 | 173.13 |
| 1942 | 187.38 |
| 1943 | 191.83 |
| 1944 | 205.73 |
| 1945 | 220.24 |
| 1946 | 229.73 |
| 1947 | 233.03 |
| 1948 | 235.75 |
| 1949 | 238.93 |
| 1950 | 242.21 |
| 1951 | 249.73 |
| 1952 | 253.60 |
| 1953 | 257.53 |
| 1954 | 261.87 |
| 1955 | 265.40 |
| 1956 | 263.88 |
| 1957 | 261.28 |
| 1958 | 259.20 |
| 1959 | 256.75 |
| 1960 | 254.30 |
| 1961 | 253.30 |
| 1962 | 256.42 |
| 1963 | 260.97 |
| 1964 | 263.63 |
| 1965 | 261.27 |
| 1966 | 257.85 |
| 1967 | 255.36 |
| 1968 | 252.68 |
| 1969 | 249.99 |
| 1970 | 252.65 |
| 1971 | 247.33 |
| 1972 | 224.66 |
| 1973 | 200.95 |
| 1974 | 197.79 |
| 1975 | 186.83 |
| 1976 | 181.21 |
| 1977 | 180.44 |
| 1978 | 180.21 |
| 1979 | 185.76 |
| 1980 | 206.60 |
| 1981 | 210.88 |
| 1982 | 206.97 |
| 1983 | 202.22 |
| 1984 | 199.08 |
| 1985 | 205.63 |
| 1986 | 219.49 |
| 1987 | 224.60 |
| 1988 | 245.57 |
| 1989 | 248.33 |
| 1990 | 251.08 |
| 1991 | 248.80 |
| 1992 | 239.59 |
| 1993 | 231.78 |
| 1994 | 241.51 |
| 1995 | 251.37 |
| 1996 | 259.89 |
| 1997 | 264.79 |
| 1998 | 267.70 |
| 1999 | 276.44 |
| 2000 | 280.53 |
| 2001 | 282.04 |
| 2002 | 267.53 |
| 2003 | 264.61 |
| 2004 | 263.25 |
| 2005 | 261.12 |
| 2006 | 268.25 |
| 2007 | 273.06 |
| 2008 | 287.79 |
| 2009 | 291.64 |
| 2010 | 290.91 |
| 2011 | 299.89 |
| 2012 | 304.74 |
| 2013 | 307.50 |
表 1：原始資料（來源 - transport.nsw.gov.au）
K 估計為 2100 年的 10 億次出行。使用線性迴歸，發現 t0 為 1907 年，截距 b = 0.2156。下圖描繪了預測的客運量增長情況，直到 2100 年。預測（橙色曲線），實際（藍色曲線）
（圖表已透過電子郵件傳送，因為無法上傳）
該圖表顯示了悉尼地鐵線路的年份與客運量的定量分析。根據圖表，很明顯，客運量在過去幾十年中呈逐步增長趨勢。然而，在最近幾年中，客運量出現了波動，這可能是由於出現了更具創新性的交通方式。為了預測到 2100 年的客運量，我們開發了一個 S 型曲線。用於預測 S 型曲線的線性迴歸方法並不完全準確，因為 K 值是根據過去幾年的結果推測的。然而，S 型曲線模型常用於研究報告中估計許多技術進步的增長。也就是說，我們永遠無法完全準確地預測基於純粹假設的交通方式的增長。