羅德島有軌電車系統 - 歷史生命週期分析 (1885 - 1920)
本案例研究回顧了美國羅德島有軌電車技術部署背後的政策和技術發展。雖然定量分析主要集中在 1885 年至 1920 年期間，但定性回顧則考慮了這一時期之前和之後的事件，以確定這種交通方式的增長、成熟和衰退的起因和催化劑。
在 1840 年左右引入馬拉有軌電車之前，主要的城市交通方式是步行。公共汽車和計程車可以使用，但票價對普通城市居民來說太貴了。雖然馬拉有軌電車縮短了旅程時間，但票價仍然超出了工薪階層的承受能力。[1][2]
有軌電車技術發展的一個關鍵步驟是 1870 年代啟動纜車服務，乘客車由位於路面下方的電纜牽引。這種技術形式與馬拉馬車相比，在地形陡峭的城市具有顯著優勢。纜車系統遭受機械可靠性問題的困擾，在惡劣天氣條件下會加劇。[1]
有軌電車技術誕生於 1884 年，將電力牽引技術創新與馬拉有軌電車乘客車廂結合在一起，成為一種大眾運輸方式。在許多方面，基本技術平臺至今仍然相似。電動有軌電車的出現與工資上漲的時期相吻合，再加上票價大幅降低，這種新型交通工具成為大眾所接受，幫助其建立並促進了城市系統的快速擴張。早期系統
從高級別來說，可以認為馬拉馬車將牽引式乘客車確立為大眾公共交通工具。乘客車的動力透過引入電纜技術實現機械化，然後透過利用電力得到改進。在這段技術旅程中，乘客運輸的質量透過提高可靠性、舒適度和速度而得到提升。這將電動有軌電車確立為主要技術平臺，而進一步的技術進步是漸進式的，而不是革命性的。
電動有軌電車的早期試驗使用現有的馬拉軌道和改裝後的乘客車作為這種新技術的試驗檯。因此，軌距，這種新技術的一個關鍵技術引數，是由先前的交通方式“鎖定”或預先確定的。事實上，在 1887 年早期採用電動有軌電車後，沃恩索克特有軌電車公司恢復了馬拉動力，後來重新引入了電力牽引，[3]這表明了這兩種技術的互操作性。纜車也被開發為在與馬拉有軌電車和電動有軌電車相同的軌距上執行。
在羅德島，許多早期的電力有軌電車系統都是由現有的馬拉系統的電氣化發展而來的。除了共同的技術特徵外，運營商還將許多政策和政策特徵轉移到一起，包括組織結構、定價機制、票務和時間表。
位於羅德島普羅維登斯的聯合鐵路公司試驗了兩種形式的電氣化：電池和電線。雖然電池消除了安裝難看的電纜的必要性，但它們需要頻繁充電，並且無法提供足夠的動力來克服中等坡度。因此，架空電線電氣化成為羅德島所有系統的首選方法，儘管美國其他地區有一些電池供電系統在執行。[4]
沃恩索克特部署的早期電動有軌電車技術拖著一個小型貨車，該貨車在電力電纜上方執行，並透過一根鬆弛的電纜將電力送回有軌電車。[3]這些貨車單元可能從電力電纜上脫軌，並且難以恢復。它們被滑輪杆收集器所取代，滑輪杆收集器透過彈簧杆將滾動輪與電力電纜的底部連線起來，後來的迭代用帶槽的鞋替換了輪子。兩種電力傳輸方式的圖片示例如下所示。
20 世紀之交廣泛的技術進步促進了城市的發展。結構鋼和電梯等創新消除了歷史上的八層建築高度上限。採用更便宜的電力照明消除了對工作日的限制，工作時間延長。1880 年代電動有軌電車技術的引入與美國城市的大規模增長同時發生，並促進了這一增長。到 1920 年人口普查時，美國人口中首次大多數人居住在城市地區。羅德島作為一個主要的製造業州和金融中心，也經歷了這種快速增長。[5] 有軌電車技術的執行速度、運載能力和票價成本促進了城市橫向蔓延，成為住宅分散化的催化劑。有軌電車技術與這種新發現的經濟傾向之間有著共生關係。就業機會的增加導致個人財富的增加，促進了對交通服務的更多需求。交通需求與住宅區橫向擴張之間存在正反饋迴圈。這被有軌電車系統的推廣者和開發商所利用，他們試圖從系統擴張到未開發區域中獲利。
地方政治家在促進早期地方有軌電車發展中發揮了重要作用，併為私營企業提供了低息貸款、現金補貼、公共土地地塊和長期特許經營權，以獲得健康的運營商利潤率。政治家在將這種新型交通技術引入城市方面得到了公眾的廣泛支援，有軌電車系統是城市自豪感的來源，城市領導人吹噓他們各自網路的規模。
然而，在許多城市，包括羅德島，許多競爭的有軌電車運營商安裝了多條線路，這些線路經常在市中心匯聚，導致施工過程中的干擾和運營時的擁堵。競爭運營商之間幾乎沒有協調系統的動力，結果是，系統缺乏連貫性，以最大限度地提高私營部門利潤。
隨著時間的推移，之前支援的政客們開始競選降低票價和將有軌電車運營商國有化。雖然這在公眾中很受歡迎，但這種批評經常會遭到有影響力的上流社會的反彈。公眾和政治認可度的這種逆轉導致了私人有軌電車運營商和公共官員之間更加對抗性的關係，這些官員更有可能拒絕漲價和特許經營請求。因此，私人企業找到了更有利可圖的未受監管的企業進行投資。
以下部分描述了在羅得島主要城市實施電動有軌電車服務的過程中遇到的、克服的和制定的具體問題和政策。可以看出，在全州範圍內，在政策挑戰和有組織的反對服務引入方面，存在許多共同的經驗。
在羅得島實施電動有軌電車之前，存在一些郊區馬車運營商，通常僅限於每個城市區域內的相對較小的範圍內；最大的運營商是普羅維登斯的聯合鐵路公司，即該州的首府。[3] 緩慢的速度限制了公眾的吸引力以及網路的實際範圍。第一次嘗試電動服務是由沃恩索克特街鐵路公司在沃恩索克特進行的，這是一個位於羅德島的小型區域城鎮，該鎮在 1887 年開始運營 5 英里的線路後不久就嘗試了這種新型技術，比阿拉巴馬州首次電動有軌電車營運服務開始晚了一年。鑑於線路距離較短，電動服務獲得了新穎的吸引力，而不是提供比馬車更好的運輸服務。該試驗遭到了當地企業主、消防隊和市民的反對。批評意見包括反對路軌、聲稱電動汽車嚇壞了馬匹以及帶電電線的電氣風險。這些擔憂可能是由試驗中未成熟技術所遇到的技術問題和安全事故加劇的。[3] 大約 3 個月後，沃恩索克特的試驗被放棄，鐵路恢復了馬車運營，並在 1893 年重新引入了電動服務。
作為 18 世紀的主要海港，紐波特擁有富裕的上層階級，主要作為紐約居民的夏季度假目的地。儘管嘗試在 1864 年和 1884 年引入馬車服務，但上層階級和私人馬車運營商反對這一發展，反對路軌損壞私人馬車、旅程中斷以及公眾更容易進入私人海灘。[3] 儘管少數人對影響該時期城市交通政策施加了足夠的反對；到 1885 年，當地有足夠的支援，迫使紐波特市議會就引入有軌電車系統進行投票，該投票已透過。富人繼續反對新成立的紐波特街鐵路公司，組建了一個遊說團體，其中包括威廉·阿斯特，他正在採取類似的行動來阻止紐約地鐵的建設[3] - 這表明，針對美國富裕城市公眾的交通發展面臨著類似的挑戰。儘管存在廣泛的反對，但首發服務於 1889 年 8 月開始。
1882 年，聯合鐵路公司是普羅維登斯有軌電車服務的唯一提供商，但它不服務於學院山，這是一個富裕的飛地，因為街道的坡度不利。普羅維登斯電纜纜車組織成立於 1882 年，並向城市請願在該郊區引入電纜纜車系統，該系統基於類似技術在舊金山的成功部署。該郊區富裕居民以及保護其壟斷地位的聯合鐵路公司都對引入大眾交通表示了強烈的反對。儘管存在這種反對，但該概念獲得了公眾的廣泛支援，並獲得了城市的批准。在那個時候，聯合鐵路公司在其股東致富的同時卻繳納的稅款微不足道，並且沒有實現對網路的承諾擴充套件，這引起了越來越多的批評。為了利用這種分歧，纜車倡導者宣佈將纜車網路擴充套件到聯合鐵路公司的軌道上，該軌道在 1889 年獲得了城市的免費授權，儘管在有軌電車特許經營協議中規定了對軌道所有者的補償。[2] 纜車系統於 1989 年開通，並於 1890 年被聯合鐵路公司收購。[2][7] 重新建立他們的壟斷地位。聯合鐵路公司於 1890 年開始對其網路進行電氣化，纜車系統於 1895 年改造。[4]
聯合鐵路公司是 19 世紀 90 年代初羅德島最大的有軌電車運營商，它進行了電動執行的實驗，以獲得對全網路升級的支援。他們在兩條線上提供了低價票價，表面上是為了贏得當地對實驗的支援。這是該公司享有壟斷地位的證據，因為在真正競爭的環境中，以這種方式降價的範圍將非常有限。實驗取得了成功，公眾反饋表明，與馬車相比，電動有軌電車在速度和乘坐舒適度方面都得到了提升。然而，可能是土地價值的增加以及房地產開發機會的增加，鞏固了此前反對的富裕精英的支援。[4]
如下面的定量分析所示，羅德島的有軌電車系統取得了顯著增長，到 1902 年，全州有 15 家有軌電車公司運營，儘管通常是在複雜的租賃或所有權安排下運營。到 1902 年，該州的大多數有軌電車系統都被整合到羅德島公司，該公司透過一系列公司租賃了聯合牽引控股及其租賃。複雜性可以用以下方式最好地描述：“摩根大通持有紐約、新港和鐵路公司的股票，該公司擁有普羅維登斯證券公司的所有股票。普羅維登斯證券公司持有證券，並持有羅德島公司的股票，而羅德島公司又擁有哥倫比亞街鐵路公司、普羅維登斯和巴里維爾街鐵路公司以及沃恩索克特街鐵路公司。羅德島公司還從聯合牽引和電力公司租賃和運營，該公司擁有羅德島郊區鐵路公司、波塔基特街鐵路公司和聯合鐵路公司的股票和債券。聯合鐵路公司擁有股票，並租賃了普羅維登斯電纜纜車公司。[8]
為了滿足聯邦反托拉斯法，新港鐵路公司被迫在 1914 年剝離其在新英格蘭所有有軌電車系統中的利益，包括羅德島公司。[8] 此後，羅德島公司在維持租賃付款和適應早期汽車運輸引入所需的投資方面遇到了財務困難。該公司的租賃協議被終止，其大部分有軌電車系統被合併到 1919 年成立的一個新實體中，即聯合電力鐵路公司 (UER)。為了最大限度地減少過去 20 年密集的併購以及缺乏投資對羅德島公共交通系統造成的進一步風險或干擾，UER 被置於公共事業委員會的監管控制之下。[8] 這是一個重要的政治行為，旨在對私人部門進行公共控制，而私人部門歷來享有高度的自治權和政治影響力。[8]
對羅德島有軌電車系統的生命週期進行了分析，以確定以下系統引數
- 增長率；
- 中點/拐點年；
- 發展階段（誕生、增長和成熟）；
- 預測的系統規模（可能是研究期間安裝的系統的最大規模）。
縱觀歷史，運輸方式的常見生命週期特徵是 S 形曲線（或 S 型曲線）剖面，它可用於描述不同運輸技術的採用率。[9] 邏輯斯蒂函式提供了一個通用的 S 形曲線剖面，可以擬合到系統增長資料。對於本評估，已安裝軌道範圍被用作系統增長的度量標準。生命週期模型可以用邏輯斯蒂方程來描述：[9]
其中
St = 時間 t 的系統範圍，以已安裝軌道為單位
Smax = 系統最大範圍（羅德島已安裝軌道的峰值長度）
t = 時間/年份[7]
ti = 拐點的 時間/年份（系統部署的峰值增長年份）
b = 邏輯斯蒂增長率（即 S 形曲線的陡峭程度）
這可以改寫為
其中
c,b = 模型係數
上述方程的左邊現在可以表示為直線方程的形式 ()，其中 m 是梯度，c 是與 y 軸的交點。使用已知值的單一線性迴歸來估計係數 c 和 b 的值，並根據 Y 表示。
&
Smax 的值應為羅德島已安裝軌道的最大範圍。雖然此峰值可能發生在研究期間（1885-1920 年），但這已透過對 Smax 值進行敏感性分析得到驗證，方法是考慮 Smax 的不同值並採用 R2 值最高的那個值，以便將最接近的 S 形曲線擬合到測量資料。
然後可以使用邏輯斯蒂方程的原始形式繪製模型 S 形曲線，以供與測量資料進行對比。
麥格勞電氣鐵路手冊[7] 和州立檔案館[10][11] 提供了每家有軌電車運營公司在研究期間每年安裝軌道的綜合記錄，在下表中進行了復現。已安裝的軌道範圍以羅德島州安裝的單軌等效長度表示。麥格勞手冊和州立記錄在每一年都提供了已安裝軌道的相一致的測量結果。完整的 資料集 和分析電子表格的副本可以在這裡找到 這裡。
正如預期的那樣，整個研究期間，軌道範圍逐年增加，除了 1919 年和 1920 年的下降。在研究期間的後半段，許多有軌電車線路都在羅德島公司的運營控制之下，該公司當時遇到了財務困難，並在 1919 年和 1920 年轉讓了一些線路的控制權。這些線路很可能還在另一家公司運營，但記錄中沒有跟蹤到，因此記錄顯示總軌道範圍下降。
| 年份 | 軌道範圍 [英里] | 年份（續） | 軌道範圍 [英里] |
|---|---|---|---|
| 1885 | 52.0 | 1903 | 351.3 |
| 1886 | 58.7 | 1904 | 369.5 |
| 1887 | 64.0 | 1905 | 376.2 |
| 1888 | 65.7 | 1906 | 390.6 |
| 1889 | 73.2 | 1907 | 393.5 |
| 1890 | 77.2 | 1908 | 399.5 |
| 1891 | 79.9 | 1909 | 406.6 |
| 1892 | 86.6 | 1910 | 408.7 |
| 1893 | 107.7 | 1911 | 410.0 |
| 1894 | 123.0 | 1912 | 431.1 |
| 1895 | 143.7 | 1913 | 無資料 |
| 1896 | 157.3 | 1914 | 436.7 |
| 1897 | 161.3 | 1915 | 450.0 |
| 1898 | 189.7 | 1916 | 450.3 |
| 1899 | 214.1 | 1917 | 451.6 |
| 1900 | 260.6 | 1918 | 451.7 |
| 1901 | 316.1 | 1919 | 442.3 |
| 1902 | 346.5 | 1920 | 408.0 |
S 形曲線擬合分析的結果如下表所示。
| 引數 | 值 |
|---|---|
| Smax | 471.8 英里 |
| b | 0.1624 |
| ti | 1899 |
| R2 | 0.951 |
下圖顯示了根據歷史記錄安裝的有軌電車軌道的實際範圍以及根據邏輯斯蒂方程 S 形曲線剖面推匯出的已安裝範圍。
下圖顯示了根據歷史記錄逐年變化的實際已安裝軌道範圍。
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羅德島有軌電車發展生命週期的各個階段已在上面的 S 形曲線剖面上得到了詮釋。從誕生期過渡到成熟期大約是在 1890 年，從 1909 年左右開始，系統進入了成熟的開發階段。
可以看出，Smax 的最佳值比 1920 年最大安裝系統範圍大 20 英里。這可能反映出一些潛在的系統擴充套件，在 1920 年之前尚未實現。即使在模型分析中排除了 1919 年和 1920 年（這兩年顯示出安裝軌道範圍意外減少），Smax 值也超過了安裝軌道的總範圍，這支援了潛在擴充套件理論。模型 S 曲線的 R2 值表明置信度 >95%，這表明該模型是實測資料的近似表示。然而，從圖中可以看出，雖然模型 S 曲線能夠合理地代表生命週期的誕生和成熟階段，但它往往低估了生長階段的軌道安裝速度，特別是 1897-1902 年期間。雖然這一時期是在高度競爭的環境中快速建設的，但這一時期歷史安裝軌道的報告方法似乎受到羅德島公司有軌電車系統僅在投入運營後才列入清單的影響，而不是像大多數開發專案那樣將軌道安裝分散到運營前的時期。因此，實際曲線可能過高地估計了軌道安裝的峰值速度。
除了回顧全州有軌電車系統的生命週期之外，還對各個有軌電車系統以及每個城市地區的系統進行了分析。
由於研究期間羅德島州有軌電車運營商進行了廣泛的合併，只有聯合鐵路公司和羅德島公司擁有足夠的資料來進行有意義的個別系統生命週期評估。這似乎是由於這兩家公司在其各自的運營期間在所有系統上運營了大部分服務，如 上面 所述。在此期間的任何系統擴充套件都是透過這兩家公司進行的，而他們控制的其他線路在出售時仍保持接近其建造時的配置。在這兩個系統中，可以將一個合適的 S 曲線擬合到聯合鐵路公司的資料，而擬合到羅德島公司的曲線則擬合得不好。擬合不好可能是因為該系統只包含生命週期後期增長階段和成熟階段的資料。
- ↑ a b Foster, M. (1981). From Streetcar to Superhighway. Temple University Press.
- ↑ a b c Molloy, S. (1995). The Providence East Side Cable Tramway Becomes a Reality. The Online Review of Rhode Island History (smallstatebighistory.com). Retrieved 29 March 2020, from http://smallstatebighistory.com/the-providence-east-side-cable-tramway-becomes-a-reality/.[1]
- ↑ a b c d e f Molloy, S. (1995). The first Rhode Island trolleys: Woonsocket and Newport. The Online Review of Rhode Island History (smallstatebighistory.com). Retrieved 29 March 2020, from http://smallstatebighistory.com/the-first-rhode-island-electric-trolleys-woonsocket-and-newport/
- ↑ a b c Molloy, S. (1995). Providence’s First Trolley in 1892. The Online Review of Rhode Island History (smallstatebighistory.com). Retrieved 29 March 2020, from http://smallstatebighistory.com/providences-first-trolley-in-1892/
- ↑ Kulik, G., & Bonham, J. (1978). Rhode Island: an inventory of historic engineering and industrial sites. U.S. Dept. of the Interior, Heritage Conservation and Recreation Service, Office of Archeology and Historic Preservation, Historic American Engineering Record.
- ↑ Steven Manson, Jonathan Schroeder, David Van Riper, and Steven Ruggles. IPUMS National Historical Geographic Information System: Version 14.0 [Database]. Minneapolis, MN: IPUMS. 2019. http://doi.org/10.18128/D050.V14.0
- ↑ a b c McGraw Publishing Company. (1894-1920). McGraw electric railway manual: the red book of American street railway investment. New York: McGraw Publishing Co..
- ↑ a b c d Bendroth, C. (1989). Records of the United Transit Company and the United Electric Railways. Rhode Island Historical Society Manuscripts Division. Retrieved 29 March 2020, from https://www.rihs.org/mssinv/Mss094.htm.
- ↑ a b Garrison, W., & Levinson, D. (2014). The Transportation Experience (2nd ed.). Oxford University Press, USA.
- ↑ Rhode Island. Railroad Commissioner. (1873-1912). Annual report of the Railroad Commissioner. Providence: E.L. Freeman company.
- ↑ Rhode Island. Public Utilities Commission.(1912-1920). Rhode Island Railroad Commissioner Annual Report. Providence.