運輸部署案例集/2021/阿肯色州

概述

阿肯色州古董有軌電車

在19世紀80年代之前，城市交通主要以步行、跑步和騎馬的方式進行。有軌電車發現自己在騎馬和汽車時代之間的過渡時期非常方便，短暫卻富有成效的壽命。有軌電車的軌道部分是最重要的，因為它允許嚴格的方向控制，並且與雙緣輪結合使用，由於摩擦力降低，需要更少的力來移動。1883年，阿肯色州引入了有軌電車，它們是由騾子在鐵軌上拖拉的，但在10年內，電力有軌電車迅速超過了騾子拉的電車，並在阿肯色州得到廣泛使用。阿肯色州有軌電車的中心樞紐是福特史密斯，它帶來了許多好處，例如新的道路。^[1]

隨著20世紀的曙光降臨阿肯色州，有軌電車的使用達到頂峰，它們使人們能夠前往主題公園，例如電力公園，並參加棒球比賽。阿肯色州在星期天禁止棒球比賽，因此，當一條通往阿科馬棒球場的有軌電車線路首次開通時，估計有1萬人當天使用了有軌電車。有軌電車從那時起逐漸衰落，因為主要提供商福特史密斯電力與牽引公司遇到了法律問題，最後是大蕭條使有軌電車陷入困境。1933年11月，最後一條有軌電車在福特史密斯進行了最後的執行，福特史密斯曾經被稱為阿肯色州有軌電車的主要中心。儘管到1947年阿肯色州仍有一些線路在運營，但州內已經沒有有軌電車了。^[2]

過去的交通系統

以前，在阿肯色州的城市中，馬拉車主要用於道路上。但是，這種系統不是公共系統，主要只對富裕的家庭開放。即使是沒有馬車的一匹馬也只為上層階級保留，因為馬需要土地。有軌電車是工業革命後為公眾生產的第一個主要的交通系統。^[3]

馬力有軌電車

第一輛馬拉有軌電車於1832年在美國投入使用。這是一種早期的交通工具，允許公眾使用，不需要預約。它結合了鋼輪和軌道，以實現極低的摩擦力，使馬能夠拉動比普通馬車更多的重量。阿肯色州在1876年至1926年期間使用過馬拉馬車。該系統的主要缺點是需要馬匹。^[4]

馬匹在筋疲力盡之前只能拉動有軌電車幾個小時。為了維持一個網路，需要使用大量的馬匹。除此之外，餵養和穩定它們的成本極其高昂，其一般維護的其他因素也是如此。電力有軌電車迅速超過了馬匹，因為它們便宜得多，並且需要更少的物流管理。

馬拉有軌電車

技術進步

由於工業革命，城市迅速城市化，對交通的需求不斷增加。隨著這些城市規模越來越大，人們需要一種交通工具來往於各個地方。有軌電車提供了大量的交通運輸，能夠利用現有的基礎設施，例如最初為馬匹和馬車建造的道路。雖然一開始使用的是騾子拉動的有軌電車，但電力有軌電車很快被採用，並且效率更高。

蒸汽動力有軌電車

蒸汽動力有軌電車在1888年短暫出現在阿肯色州，但由於其侷限性很多，只持續了一年。蒸汽動力有軌電車在電力使用方面 simply weren't efficient，並且由於燃燒煤炭以產生蒸汽，其產生了大量的汙染物，降低了城市空氣質量。它產生的濃厚煙霧排放使城市整體看起來更糟糕，而且電力發展迅速，阿肯色州的蒸汽動力線路只持續了一年。

蒸汽動力有軌電車

電力有軌電車

雖然電力有軌電車存在於19世紀80年代，但沒有基礎設施，而且當時的技術還不存在，無法使它們成為現有有軌電車的更優選擇。隨著電力使用的激增，被視為一種極其通用的東西，採用這種技術是理所當然的。地面電力供應系統允許電力有軌電車由它們所在的軌道供電。在一些地區，這是一種安全隱患，因為人們或寵物會走在軌道上，並受到電擊。另一種技術是架空線，它透過地面上的電力線供電。

阿肯色州的第一輛電力有軌電車出現在1896年。它一經推出，以前所有用來移動有軌電車的能源形式就開始迅速被淘汰。電力正成為各種電器的一種動力來源，而且隨著電力供應量的增加，其使用起來也更加方便。^[5] 擁有阿肯色州第一批電力有軌電車的公司是

電力有軌電車

市場發展

由於城市內部交通存在巨大空缺，有軌電車迅速普及。交通系統使人口作為一個整體更高效。有軌電車將工作機會從步行範圍擴充套件到更遠的地方，因為人們可以用它上下班。在阿肯色州，由於星期天是去教堂的日子，棒球被禁止。當一條有軌電車線路通往位於俄克拉荷馬州的阿科馬棒球場時。在開通後的第一個星期天，有 10,000 人離開該州前往棒球場。當交通變得可用時，世界變得小得多。電動公園也接待了許多乘坐有軌電車來的遊客。企業開始將有軌電車用作配送系統，其中一些有軌電車經過冷藏，運輸肉類和其他食品。^[6]

政策制定

阿肯色州複製了重軌的主要政策，並做了一些小的修改。當時的政策允許有軌電車線路由私人運營，但必須符合政府標準。這意味著這種交通系統的費用是固定的，不能更改，以確保沒有經濟不平等。然而，當有軌電車公司在與汽車競爭中苦苦掙扎時，這一政策將被取消。可以說，這項政策是有軌電車系統的主要殺手，因為當固定票價政策被取消時，為時已晚，有軌電車很快就過時了。5 美分的固定費率沒有考慮通貨膨脹，因此

《美國殘疾人法案》(ADA) 是一項政策，它確保了無法乘坐有軌電車的殘疾人仍然可以使用交通系統。這個交通系統與有軌電車線路是分開的，如果他們無法使用有軌電車，他們可以使用一個定製系統，該系統由負責該鐵路網路的私人公司根據政策提供。該系統通常沿著線路平行執行。^[7]

1903 年，阿肯色州議會希望透過《有軌電車隔離法》，該法強迫非裔美國人和白人乘客被隔離到“隔離但平等”的有軌電車區域。^[8] 吉姆·克勞是這項法案的幕後推手，但由於沒有黑人立法者，阿肯色州議會。這導致了對有軌電車的抵制和非裔美國人領導人的抵制。不僅黑人對這件事感到憤怒，白人也感到憤怒。抗議持續了數週，但這項政策仍然決定了阿肯色州數十年來交通運營的方式。^[9]

定量調查

以下資料摘自麥格勞鐵路名錄。它包含阿肯色州每個有軌電車組織的城市的軌道里程，按年份排列。使用這些資料和一個 3 引數邏輯函式，可以識別出生、增長和成熟階段。也可以估計下降。只在一兩個資料項中出現的城市已從表格中刪除，因為它們作為異常值會對資料產生負面影響。1897 年之前的資料有限，而且儲存不佳，因為許多郊區資料缺失。重要的是要注意，有軌電車在那個時代之前就存在。資料沒有包括在內，因為它看起來不可能出現高增長後軌道里程缺失的情況。

資料

阿肯色州城市軌道里程

	1897	1898	1899	1900	1901	1902	1903	1904	1905	1906	1907	1908	1909	1910	1911	1912	1913	1914	1917	1918	1919	1920
阿根塔	-	-	-	-	-	-	-	-	-		8	-	4	4.5	5	5	5	5	5	5	5	5
尤里卡溫泉	2.5	2.5	2.5	2.5	3	2.5	3.5	3.5	3.5	3.5	3.5	3.5	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4
福特史密斯	8.5	8.5	6	6	6	1.5	4	12	12	20	23	23	23	23	23	25	27	27	33	33	33	33
海倫娜	-		-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	5.2	5.5	5.5	5.5	5.5
溫泉城	11.8	11.8	11.8	11.8	12.8	12.8	12.8	12.8	12.8	10	12.8	12.8	12.8	12.8	13.8	13.8	13.8	13.8	13.8	13.8	13.8	13.8
小石城	19	19	19	19	21	21	22.5	28	33	33	30.417	32	32	32	32	32	32.3	37.28	39.58	39.58	41	41
派恩布拉夫	-	-	-	-	-	6.5	7	8	7	7	7.5	8.5	9.5	9.5	9.5	9	9	9	9.5	9.5	11	10
德克薩斯州阿肯色州	3	4	4	4	4	4	-	10	12	12	12	11	11	11	11	11	11	11	14	14	14	14
沃爾納特里奇	-	-	-	-	-	-	-	-	1.5	2	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5
總計	44.8	45.8	43.3	43.3	46.8	48.3	49.8	74.3	81.8	87.5	99.717	93.3	98.8	99.3	100.8	102.3	104.6	114.78	126.88	126.88	129.8	128.8

S 形曲線估計

為了估計有軌電車在阿肯色州的出生、增長和成熟情況，使用了以下模型：^[10]

$S(t)={\frac {S_{\max }}{1+e^{-b(t-t_{0})}}}$

其中

• $S(t)$ - 預測的軌道里程

• $S_{\max }$ - 最大飽和度
• $t$ - 要估計的年份
• $t_{0}$ - 拐點時間
• $b$ - 估計係數

這些估計使用了麥格勞鐵路名錄中的資料，並找到了以下引數

$t_{0}$	1903.5
$S_{\max }$	134.88
$b$	0.179599

引數$b$是透過在Excel中使用求解器找到的，透過改變b的值，直到預測的軌道里程與實際軌道里程之間的差值的平均值降至最低。這產生了以下表格。

軌道里程和預測軌道里程

年份	軌道里程	預測軌道里程	差值
1897	44.8	32.01051577	12.78948
1898	45.8	36.59933878	9.200661
1899	43.3	41.58009195	1.719908
1900	43.3	46.91510399	3.615104
1901	46.8	52.54909486	5.749095
1902	48.3	58.41040366	10.1104
1903	49.8	64.41398609	14.61399
1904	74.3	70.46601391	3.833986
1905	81.8	76.46959634	5.330404
1906	87.5	82.33090514	5.169095
1907	99.717	87.96489601	11.7521
1908	93.3	93.29990805	9.19E-05
1909	98.8	98.28066122	0.519339
1910	99.3	102.8694842	3.569484
1911	100.8	107.0459049	6.245905
1912	102.3	110.8049521	8.504952
1913	104.6	114.1546232	9.554623
1914	114.78	117.112969	2.332969
1917	126.88	123.9120322	2.967968
1918	126.88	125.5909366	1.289063
1919	129.8	127.0291282	2.770872
1920	128.8	128.2563934	0.543607

使用這些資料，將兩組資料都繪製成圖表，得到以下結果。

結論

雖然阿肯色州缺少大量資料，但總體結果似乎相當符合曲線。

使用S型曲線，可以預測阿肯色州的有軌電車網路從1880年開始穩步增長，並在1900年開始快速增長，並在1909年達到成熟。這種增長將在1920年代初開始趨於平緩，可以估計它將在1925年開始下降。儘管缺少資料，但模型似乎相當準確，並且與實際發生的事件相一致。