運輸部署案例集/2020/特拉華有軌電車

定性分析

模式描述

有軌電車（或“電車”）是一種公共交通工具，在（鐵路）軌道上執行，歷史上由鐵路公司擁有和運營。 這些公司提供軌道並將交通系統與電力系統整合在一起。電力系統形式包括使用連線到單個有軌電車的蓄電池，或從發電機產生的電力透過架空線傳遞到有軌電車的電機。儘管後者電力系統通常用於描述有軌電車系統。此類有軌電車系統幫助特拉華州當地居民高效出行，以及特拉華州與其鄰近州之間的州際旅行。當這些城市系統人口特別密集時，有軌電車系統可以為短途旅行提供來源，這可以很好地服務於不斷增長的經濟體和就業市場。

模式之前

即使在有軌電車發展之前，也存在著用於大眾交通服務的辦法，供人們往返於密集城市和鄰近的新區域之間，這些區域由鄰近州或共享這些密集城市的州獲得。自 1830 年代以來，類似費城和紐約市的城市一直使用由馬力驅動的公共汽車。不久之後，馬拉有軌電車被採用，因為它們有助於當地工業的貨物運輸。這些有軌電車還有助於連線城市內的企業與其位於城市以外的家庭之間的乘客。馬拉公共汽車的侷限性主要由馬拉有軌電車系統解決。馬拉有軌電車能夠在街道上鋪設的帶有凸緣車輪的軌道上執行。這些有軌電車可以執行得更平穩，並提供更大的乘客容量和更高的速度改進。在 19 世紀中期，威爾明頓（特拉華州的主要城市之一）雖然沒有足夠龐大的人口來像鄰近的費城（規模較大）那樣提供服務，但它仍然受到此類鄰近城市的影響，這些城市需要馬拉有軌電車來採用此類系統。由於美國內戰初期（1861 年）的經濟困難，威爾明頓的第一個馬拉有軌電車系統被推遲到 1864 年。威爾明頓城市鐵路公司運營著這個有軌電車系統。威爾明頓城市鐵路公司及其後續公司，如前聯合街鐵路公司，在其服務範圍方面受到限制，並且其資金也受到限制，無法擴充套件有軌電車系統的網路。隨著威爾明頓市區及其周邊地區人口的增長，馬拉有軌電車系統的侷限性在 1880 年日益顯現，因為對更好的公共交通系統的需求不斷增長。此類有軌電車系統受到動物動力的限制，並在城市周圍產生了動物糞便管理問題。

模式的引入

在 19 世紀 60 年代，在其他城市，人們正在考慮馬拉有軌電車系統的替代方案。例如，在芝加哥，人們正在測試由蒸汽機單獨驅動的有軌電車，但沒有得到公眾的積極回應。發動機排放的煙霧和噪音汙染以及火花問題困擾著當地居民和乘客。1883 年在芝加哥鐵路裝置博覽會上成功首次展出有軌電車後，導致許多鐵路公司廣泛採用與有軌電車系統整合的電力系統。 雖然電氣化有軌電車系統的技術尚未開發，但威爾明頓城市鐵路公司的管理部門有意使用架空電線對其系統進行現代化改造。他們進行了一次實驗，使用一條長 1.5 英里的電力線連線市場街和第十街的交叉口以及河景公墓。然而，一些人對使用新技術（當時不熟悉且神秘的電力）的新系統表示反對和保留意見，這將擾亂現有的交通系統。威爾明頓的第一個有軌電車系統於 1888 年投入運營。隨著服務可靠性的提高，其使用率也隨之提高，工作日交通量也隨之增加。這項實驗被認為是成功的，並導致（威爾明頓城市鐵路公司）接受了電力有軌電車系統並擴充套件了其網路。

早期市場發展

在認識到電力有軌電車系統的成功之後，隨著人口的增長和威爾明頓的發展，乘客需求的增加導致公共交通的原始市場得以擴充套件。為了滿足這些需求，建立了新的有軌電車系統和更大的網路：例如戈登高地鐵路公司，該公司沿著特拉華河提供了支線。前聯合街鐵路公司等現有公司迅速採用了新系統。到 1892 年，馬車服務市場已停止運營。與先前系統相比，更大的容量和有軌電車速度的提高帶來的益處導致每位乘客的成本和旅行時間的降低，從而擴大了規模經濟。因此，有軌電車系統可以被視為一種“靈丹妙藥”，它用更好的技術改進了已經建立的有軌電車系統。為新的有軌電車系統供電涉及許多鐵路公司與發電站的合作。與有軌電車系統相關聯的是公用事業網路，例如燃氣和電力。鐵路公司不也參與電力和照明供應的情況很少見。為了增加有軌電車系統的使用，鐵路公司需要透過開發外部設施來增加其運輸系統的需求。例如，為了增加對其系統的需求，戈登高地鐵路公司幫助沿著特拉華河建造了一個遊樂園。

政策在孕育階段的作用

19 世紀 90 年代可以被描述為電力有軌電車系統的孕育階段。觀察鐵路公司之間競爭的程度，可以看出自由放任的經濟政策在電力有軌電車系統中普遍存在。北美大多數城市的電力有軌電車公司都進行了整合。1891 年，威爾明頓城市鐵路公司收購了前聯合街鐵路公司等小型公司，導致競爭減少。威爾明頓城市鐵路公司的股票由威爾明頓的金融家所有，後來於 1897 年由私人銀行家克拉克和費城的公司所有。克拉克收購了鄰近的切斯特和賓夕法尼亞州的許多有軌電車線路，並將它們連線到威爾明頓和切斯特的城市，以構建一個電力有軌電車系統，壟斷了中大西洋州的一個大型大都市區。 當時存在的政策對有軌電車系統的經濟幾乎沒有政府幹預。許多街鐵路公司的所有者從與市政府簽訂的合同中獲得了許多權利，以經營強大的壟斷企業。在這些合同中，許多商人可以獲得大量投資，以提供持續的票價和維護鐵路軌道旁人行道的質量。 到 1899 年，特拉華州電力有軌電車系統經濟遊戲中的主要參與者是賓夕法尼亞州金融家裡格斯組建的威爾明頓和切斯特牽引公司。

模式的增長

電動有軌電車系統的成長期可以分為兩個十年：1900年代和1910年代。在第一個十年裡，Riggs資金不足，無法擴張公司。1903年，Riggs的另一家鐵路公司，州際鐵路公司，也遇到了財務問題，並且由於罷工而限制了其擴張能力。後來，到1907年經濟蕭條時期，該公司被迫破產。隨著公司子公司的重組以及威爾明頓和切斯特地區房產的租賃，一家新公司於1910年成立，即威爾明頓和費城牽引公司。這家新公司很快透過獲得大量資本而取得成功，這使得該公司能夠改善員工工資和軌道質量。隨著公司的發展壯大，它能夠兼併小型公司，發展自己的軌道並移除冗餘軌道。隨著公司實力的增強，該公司能夠對舊的電動有軌電車線路進行現代化改造，例如紐卡斯爾-特拉華城線路。在第一次世界大戰期間，儘管勞動力和裝置成本不斷上升，但威爾明頓和費城牽引公司不得不提高票價。在戰爭期間，許多其他鐵路公司在維持壟斷地位和與其他公司競爭方面都遇到了困難。然而，戰後，在1920年代，許多鐵路公司合併，而威爾明頓和費城牽引公司則取得了成功。

模式的成熟階段

在誕生和成長階段，汽車得到了發展並實現了大規模生產（成本降低）。這對已經建立起來的電動有軌電車系統構成了新的競爭挑戰。在20世紀20年代初，獨立的公交線路也加入了競爭，對威爾明頓和費城牽引公司構成了威脅。該公司用單人駕駛車輛來應對汽車行業帶來的車輛擁堵問題。該公司還在1925年成立了特拉華巴士公司，一家巴士子公司，以進一步應對威爾明頓至紐瓦克的特拉華州內線路的競爭。這家子公司能夠兼併特拉華州的許多獨立公交線路。牽引公司還從銷售電力（主要是）中獲得利潤，但同時也遭受了電動有軌電車系統衰落的困擾。到1927年，牽引公司更名為特拉華電力公司，後來在新政立法後更名為特拉華客車公司，與電力公用事業公司脫鉤。然而，該公司的電動有軌電車系統仍然沒有取得任何成功，並且正在緩慢地被巴士服務以及後來的無軌電車所取代。架空電線成為了逐漸消失的電動有軌電車系統的“鎖定”特徵，後來在20世紀50年代被無軌電車所使用。二戰後，隨著人口更多地向郊區而不是城市轉移，城市交通系統的使用量下降了。特拉華客車公司試圖透過促銷活動和新穎的巴士功能來吸引乘客。最終，該公司在1956年被美國運輸企業（ATE）收購，該公司試圖建立一個由無軌電車和巴士組成的系統來取代之前的電動有軌電車系統。在成立特拉華區域交通管理局（DART）以取代客車公司運營巴士系統之後。DART此後發展成為一個交通系統，至今仍在特拉華州運營。

定量分析

圖1a 特拉華州電動有軌電車系統總軌道里程在資料範圍內的時間演變

圖1b 特拉華州電動有軌電車系統總軌道里程在建模邏輯函式範圍內的時間演變

特拉華州電動有軌電車系統報告里程的最優擬合邏輯曲線得出以下結果：

• 預測系統規模：K = 329（英里）
• 拐點：to = 1923.115（年）
• 邏輯增長率：b = 0.123757（年-1）
• S(t)= K/(1+e^(-b(t-t_0)) )（英里）
• t統計量：-9.37
• RSQ：0.668

模型的準確性和結果的解釋

報告的（電動）里程的總體趨勢可以透過建模邏輯曲線來捕捉。但是，增長階段的區域性增長和下降階段並沒有被捕捉到。分析這些區域性現象發生的時間和持續時間高度依賴於當時盛行的政策和事件。在模式的增長中對此進行了進一步討論。考慮到定性分析中1888年至1920年期間，系統正在經歷其增長階段。鑑於此，圖1a中獲得的趨勢是合適的，因為獲得資料的時間範圍（1894年至1920年）有限（來自McGraw電動鐵路手冊），並且假設獲得的資料範圍內的邏輯函式是不合適的——解釋了t統計量的負號。模型中得到的迴歸分析能夠捕捉到給定資料所在的總體階段（誕生、增長和/或成熟），參見圖1b。

世紀之交前後幾年特拉華州鐵路公司沒有報告里程的問題也可能影響了區域性下降的發生。這些區域性下降可能會給人一種區域性增長的印象，而實際上，總里程的演變遵循著里程實際演變的軌跡。試圖在某些年份假設軌道長度與前一年相同（直到再次報告軌道長度）的情況下產生實際軌跡將無法估計與政策變化相關的增長或下降。例如，假設威爾明頓和切斯特牽引公司擁有的鐵路線路的軌道長度（在1904年報告了71英里的軌道長度）從1904年到1908年保持不變（因為在1909年軌道長度下降到33英里）可能會錯誤地預測總軌道長度下降的程度和年份。

獲得和分析的給定資料範圍不足以預測拐點、飽和值或增長和誕生點的任何引數。獲得資料的時間範圍有限，禁止對接近誕生或飽和時的值進行說明。但是，從獲得的邏輯函式中，可以對不同階段的開始和結束進行估計。

• 誕生：1865 - 1890
• 增長：1890 - 1920
• 成熟：1920 - 1950
• 飽和：1950 - 1970