交通部署案例集/2019/悉尼火車
本華夏公益教科書頁面對悉尼火車進行了定性和定量評估。它還包含了悉尼火車在其誕生、增長和發展、成熟以及增長階段再生過程中的生命週期分析。最終，一個三引數邏輯函式和S曲線模型基於悉尼火車網路的年度乘客出行次數提供了預測。
悉尼火車是一個郊區客運鐵路網路，自1855年以來，它覆蓋了超過815公里長的鐵路軌道和178個車站，服務於澳大利亞悉尼市。[1] 悉尼火車每週運營超過22,200班列，運送大約130萬乘客，迄今為止已為超過230億乘客提供服務。[1] 目前，悉尼火車由新南威爾士州交通管理局控制和運營。
- 經濟效益 - 目前，悉尼火車每年為經濟貢獻約260億澳元，約佔澳大利亞經濟的1.6%。[2] 悉尼火車也是最節能的交通方式之一，因為一條火車線路每小時可以運送50,000人，而高速公路車道每小時只能運送2500人。[3] 實際上，每乘客公里產生的溫室氣體排放量比汽車低五倍。[3] 悉尼火車網路的便捷性與房產價值的上升之間也存在直接關係。這反過來又幫助政府在房產買賣時收取更多稅款，從而增加稅收收入。[3]
- 社會效益 - 悉尼火車在社會包容方面發揮著重要作用。透過改善網路的便捷性，它使低收入者、老年人和失業者（他們有社會孤立的風險）能夠進行社會互動。[3] 這反過來又促進了整個社會結構。它提供的另一個社會效益是平等獲取就業和服務的機會。[3]
悉尼火車的主要市場包括大悉尼地區的居民。目前，悉尼人口約為550萬，預計到2027年將達到600萬，到2037年將達到700萬，與倫敦的現有人口相當。[4][5] 悉尼火車計劃在適應人口增長的同時，提供可靠高效的火車服務。
- 水上運輸 - 1788年到1888年之間，人們在海上行駛的距離比陸地上行駛的距離更遠。再加上將食物和人員運往傑克遜港的需求不斷增長，導致了當地水上運輸行業的誕生。[6] 1789年底，第一艘帆船（羅斯山郵船）被建造起來，用於沿帕拉馬塔河在悉尼灣和羅斯山（現為帕拉馬塔）之間運送乘客和物資。幾乎同時，這艘船被加入了新的船隻，它們在1789年到1833年之間在帕拉馬塔河上提供定期划槳和帆船渡輪服務。[span>6] 在1790年代初期，殖民者設想建造更大船隻的動力，因為他們發現了在巴斯海峽群島附近捕獲海灣鯨魚用於貿易的機會。這個全新的海灣鯨魚行業吸引了外國船隊前往霍巴特鎮，該鎮成為在南大洋捕獲鯨魚的外國人的重要港口。因此，外國人在造船方面帶來了專業知識，為當地船匠提供了建造更大船隻的技能。[6] 據報道，1812年到1825年之間，在塔斯馬尼亞碼頭附近建造了445艘船隻，將貨物運往新南威爾士州。隨著時間的推移，船隻的尺寸不斷增大，使其能夠抵達紐西蘭等更遠的島嶼。隨著1821年到1837年之間新技術的引入，包括索菲亞·簡、威廉四世和詹姆斯·瓦特在內的蒸汽船被引入澳大利亞水域。[6] 到1890年代，蒸汽船開始涉足國際水域進行商品貿易。水上運輸的侷限性在於水域中存在大量的船隻，這迫使殖民者考慮將貨物運輸的交通轉移到其他運輸方式。
- 陸地運輸 - 與水上運輸不同，陸地運輸遜色且完全是新的。然而，殖民者克服了地形的困難，在道路建設方法方面取得了快速發展。[span>6] 殖民地的道路主要被罪犯使用，罪犯被用作牲畜來運送貨物和為僱主拉運手推車。殖民者花費了很長時間從海外進口更多資源，因為他們對罪犯驅動的拉運手推車感到滿意。然而，1800年牛車和1860年箱式貨車的引入，為使用罪犯進行貨物運輸提供了一種替代方式。[span>6] 不過，這也存在侷限性，例如，由於缺乏制動器，這些貨車難以在崎嶇的道路上行駛。驢和駱駝在19世紀也廣泛用於貨車。1855年鐵路的引入，開始成為貨物和人員的主要運輸方式。[span>6]
以下表格資料顯示了悉尼火車網路在其 162 年的使用壽命（即 1855 年至 2017 年）期間，乘客年客運量的變化。[1][7]需要注意的是，在 1959-1960 年之前，資料是基於 5 年間隔，中間年份採用插值法估算。 1960 年及以後的所有資料都是每年報告的，資料點都是官方資料。
| 年份 | 年乘客出行量 (百萬) |
預測年乘客出行量 (百萬) |
|---|---|---|
| 1855 | 0 | 4.2 |
| 1856 | 0 | 4.3 |
| 1857 | 0 | 4.5 |
| 1858 | 0 | 4.7 |
| 1859 | 0 | 4.9 |
| 1860 | 0 | 5.1 |
| 1861 | 0 | 5.3 |
| 1862 | 0 | 5.5 |
| 1863 | 0 | 5.7 |
| 1864 | 0 | 5.9 |
| 1865 | 0 | 6.1 |
| 1866 | 0 | 6.4 |
| 1867 | 0 | 6.6 |
| 1868 | 0 | 6.9 |
| 1869 | 0 | 7.2 |
| 1870 | 0 | 7.5 |
| 1871 | 1 | 7.8 |
| 1872 | 1 | 8.1 |
| 1873 | 2 | 8.4 |
| 1874 | 2 | 8.7 |
| 1875 | 3 | 9.1 |
| 1876 | 3.3 | 9.4 |
| 1877 | 3.7 | 9.8 |
| 1878 | 4.1 | 10.2 |
| 1879 | 4.5 | 10.6 |
| 1880 | 5 | 11.0 |
| 1881 | 5.3 | 11.5 |
| 1882 | 5.7 | 11.9 |
| 1883 | 6.1 | 12.4 |
| 1884 | 6.5 | 12.9 |
| 1885 | 7 | 13.4 |
| 1886 | 7.4 | 13.9 |
| 1887 | 7.7 | 14.4 |
| 1888 | 8.1 | 15.0 |
| 1889 | 8.6 | 15.6 |
| 1890 | 9 | 16.2 |
| 1891 | 9.5 | 16.8 |
| 1892 | 10.1 | 17.5 |
| 1893 | 10.7 | 18.2 |
| 1894 | 11.3 | 18.9 |
| 1895 | 12 | 19.6 |
| 1896 | 13 | 20.3 |
| 1897 | 14.1 | 21.1 |
| 1898 | 15.3 | 21.9 |
| 1899 | 16.6 | 22.8 |
| 1900 | 18 | 23.7 |
| 1901 | 19.9 | 24.6 |
| 1902 | 22.1 | 25.5 |
| 1903 | 24.5 | 26.5 |
| 1904 | 27.1 | 27.5 |
| 1905 | 30 | 28.5 |
| 1906 | 32.2 | 29.6 |
| 1907 | 34.6 | 30.7 |
| 1908 | 37.2 | 31.9 |
| 1909 | 40 | 33.1 |
| 1910 | 43 | 34.3 |
| 1911 | 48.3 | 35.6 |
| 1912 | 54.3 | 36.9 |
| 1913 | 61 | 38.3 |
| 1914 | 68.3 | 39.7 |
| 1915 | 77 | 41.1 |
| 1916 | 81.6 | 42.6 |
| 1917 | 86.5 | 44.2 |
| 1918 | 91.7 | 45.8 |
| 1919 | 97.2 | 47.5 |
| 1920 | 103 | 49.2 |
| 1921 | 105.8 | 50.9 |
| 1922 | 108.8 | 52.8 |
| 1923 | 111.8 | 54.6 |
| 1924 | 114.8 | 56.6 |
| 1925 | 118 | 58.6 |
| 1926 | 121.4 | 60.6 |
| 1927 | 124.9 | 62.7 |
| 1928 | 128.5 | 64.9 |
| 1929 | 132.2 | 67.1 |
| 1930 | 136 | 69.4 |
| 1931 | 138.7 | 71.8 |
| 1932 | 141.4 | 74.2 |
| 1933 | 144.2 | 76.7 |
| 1934 | 147.1 | 79.2 |
| 1935 | 150 | 81.9 |
| 1936 | 153.8 | 84.6 |
| 1937 | 157.7 | 87.3 |
| 1938 | 161.7 | 90.1 |
| 1939 | 165.8 | 93.0 |
| 1940 | 170 | 96.0 |
| 1941 | 180.4 | 99.0 |
| 1942 | 191.5 | 102.1 |
| 1943 | 203.3 | 105.3 |
| 1944 | 215.8 | 108.5 |
| 1945 | 229 | 111.8 |
| 1946 | 232.1 | 115.2 |
| 1947 | 235.3 | 118.6 |
| 1948 | 238.5 | 122.1 |
| 1949 | 241.7 | 125.7 |
| 1950 | 245 | 129.3 |
| 1951 | 249.1 | 133.0 |
| 1952 | 253.2 | 136.7 |
| 1953 | 257.4 | 140.5 |
| 1954 | 261.7 | 144.4 |
| 1955 | 266 | 148.3 |
| 1956 | 263.5 | 152.3 |
| 1957 | 260.9 | 156.3 |
| 1958 | 258.4 | 160.4 |
| 1959 | 256 | 164.5 |
| 1960 | 252.5 | 168.6 |
| 1961 | 252.7 | 172.8 |
| 1962 | 257.8 | 177.1 |
| 1963 | 263.8 | 181.4 |
| 1964 | 261.7 | 185.7 |
| 1965 | 257.6 | 190.0 |
| 1966 | 255.3 | 194.4 |
| 1967 | 253.3 | 198.8 |
| 1968 | 248.5 | 203.2 |
| 1969 | 252.6 | 207.6 |
| 1970 | 254.8 | 212.0 |
| 1971 | 230.7 | 216.5 |
| 1972 | 201.2 | 221.0 |
| 1973 | 198.5 | 225.4 |
| 1974 | 190.9 | 229.9 |
| 1975 | 179.5 | 234.3 |
| 1976 | 181.1 | 238.8 |
| 1977 | 180 | 243.2 |
| 1978 | 179 | 247.6 |
| 1979 | 204.9 | 252.1 |
| 1980 | 207.8 | 256.4 |
| 1981 | 216 | 260.8 |
| 1982 | 202.9 | 265.1 |
| 1983 | 198.9 | 269.4 |
| 1984 | 197 | 273.7 |
| 1985 | 214.9 | 277.9 |
| 1986 | 220.6 | 282.1 |
| 1987 | 242.6 | 286.3 |
| 1988 | 246.1 | 290.4 |
| 1989 | 248.4 | 294.5 |
| 1990 | 251.6 | 298.5 |
| 1991 | 243.8 | 302.4 |
| 1992 | 229.8 | 306.3 |
| 1993 | 234.8 | 310.2 |
| 1994 | 249.6 | 314.0 |
| 1995 | 256.4 | 317.7 |
| 1996 | 264.7 | 321.4 |
| 1997 | 266.5 | 325.0 |
| 1998 | 270.5 | 328.5 |
| 1999 | 278.7 | 332.0 |
| 2000 | 293.1 | 335.4 |
| 2001 | 267.1 | 338.8 |
| 2002 | 263.7 | 342.1 |
| 2003 | 263.6 | 345.3 |
| 2004 | 259.9 | 348.5 |
| 2005 | 261.9 | 351.5 |
| 2006 | 269 | 354.6 |
| 2007 | 283.3 | 357.5 |
| 2008 | 292.2 | 360.4 |
| 2009 | 289.1 | 363.2 |
| 2010 | 294.5 | 365.9 |
| 2011 | 303.5 | 368.6 |
| 2012 | 306.2 | 371.2 |
| 2013 | 315.1 | 373.8 |
| 2014 | 326.5 | 376.3 |
| 2015 | 361.1 | 378.7 |
| 2016 | 385.9 | 381.0 |
| 2017 | 405.9 | 383.3 |
上面表格中的資料用於估計三引數邏輯函式，該函式表示為
![{\displaystyle S(t)={\operatorname {K} \! \over \operatorname {1+\exp[-b(t-t{0})]} \!}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/8f9194d67149204e8ab9e478a65411926583d79a)
其中
- S(t) = 預測年乘客出行量（百萬）
- K = 飽和水平（百萬）
- b = 係數
- t = 時間（年）
- t0 = 拐點時間（年）
為了估計引數 K、b 和 t0，使用以下公式的線性迴歸模型，如下所示
使用 Excel，估計了引數，並在下面總結
| 變數 | 值 |
|---|---|
| K | 450 |
| b | 0.0397 |
| R2 | 0.8273 |
| t0 | 1972.91 |
S 曲線預測，到 2100 年，乘客出行量將達到 4.5 億次。 S 曲線還有助於確定悉尼火車生命週期中遇到的各個階段的日期。 這些階段總結在下面的表格中。 悉尼火車擁有僅次於倫敦的第二昂貴的票務系統，再加上未來專案的引入，如悉尼地鐵西北線、悉尼地鐵 CBD & 西南線以及帕拉馬塔連線線的規劃，這些專案將緩解悉尼火車的乘客出行擁堵，並有效減少擁堵。 雖然 S 曲線很好地反映了當前趨勢，但有一種可能性是，新技術的引入再加上未來法規的改變（考慮到即將到來的選舉），將對未來幾年乘客出行量產生重大影響。 雖然 S 曲線可以很好地預測短期內的年乘客出行量，但它沒有考慮未來預測中的政策變化和技術創新，因此它不能很好地近似未來預測。
| 階段 | 年份 |
|---|---|
| 誕生 | 1855 |
| 增長 | 1945 |
| 成熟度 | 1972 |
| 增長再生 | 1987+ |
- ↑ a b c https://www.transport.nsw.gov.au/sites/default/files/media/documents/2017/Train%20Statistics%202014.pdf
- ↑ https://www.transport.nsw.gov.au/projects/environment-and-safety/sydney-trains-environment-and-sustainability/why-rail-travel-a
- ↑ a b c d e https://www.ttf.org.au/wp-content/uploads/2016/06/TTF-The-Benefits-Of-Public-Transport-2010.pdf
- ↑ https://www.abs.gov.au/AUSSTATS/abs@.nsf/mf/3222.0
- ↑ http://www.population.net.au/sydney-population/
- ↑ a b c d e f g http://www.austehc.unimelb.edu.au/tia/446.html
- ↑ https://www.transport.nsw.gov.au/data-and-research/passenger-travel/all-modes-patronage-historical/all-modes-historical-patronage