交通部署案例集/2021/伊利諾伊有軌電車

伊利諾伊州位於美國西北部，地處密西西比河和大湖之間。獨特的地理位置使其在交通發展方面具有優勢。作為交通樞紐的芝加哥，受益最大。大量移民導致了巨大的交通需求和市場利基。芝加哥經歷了有軌電車從馬車牽引到纜繩牽引，再到電力驅動的轉變，有軌電車系統從19世紀60年代到1920年代蓬勃發展，但最終讓位於汽車，但其標誌性的高架快速交通系統一直保留至今。

早期交通場景

伊利諾伊州的交通史始於19世紀30年代密歇根運河的建設，該運河連線密歇根湖和密西西比河。運河為當地農業產業做出了巨大貢獻，為農業提供了淡水，此外，它還作為一條繁忙的貨運路線，貨物包括穀物、牲畜和木材，因此，它使芝加哥在那個時期成為美國中西部的最大交通樞紐。

然而，運河運輸存在一些侷限性。運河運營可能受到極端天氣條件的限制，因此密歇根運河每年僅執行240天，整個冬季關閉。此外，運河主要用於貨物運輸，客運的市場利基尚未填補。

技術發展

1854年，洛克島鐵路沿著運河修建，用於客運。為了在芝加哥市區進行運輸，1852年引入了馬車公共汽車，這是一種可以容納30人的大型馬車。1859年，芝加哥第一條馬拉鐵路建成，這是一條單軌鐵路，一匹馬牽引一輛馬車。因此，有軌電車系統開始在該市運營。不久，該系統發展成為雙馬拉、雙軌鐵路。動物牽引的鐵路系統有很多侷限性，客運的潛在市場太大，有軌電車無法趕上。此外，動物只能持續幾年重體力勞動，數千匹馬在街道上留下了大量糞便。

因此，有軌電車系統在1882年引入了纜車作為“鐵馬”。有軌電車沒有被馬拉動，而是使用離合器被埋在軌道下的不斷移動的纜繩拉動。纜繩被埋設成一個圓圈，這樣發電站就可以提供抓地力並使其持續執行。芝加哥克拉克街的發電站配備了4臺蒸汽機，每臺發動機為獨立的圓圈提供500馬力。這些圓圈形成了著名的芝加哥“環路”，它是中央商務區，集商業、工業和服務業於一體。纜車的成功促進了其擴充套件，最終它達到80多英里，成為世界上最大的此類系統。

雖然電力有軌電車在1888年被證明是可行的，但由於安全問題，它們直到1890年才被允許在芝加哥運營。1890年後，人們開始用電力有軌電車取代纜車，因為電力有軌電車運營成本更低，容量更大，可以容納更多乘客。

市場發展

自從密歇根運河於1848年建成以來，伊利諾伊州吸引了大量的貨運和客運流量。從那時起，芝加哥經歷了人口激增。1850年，它的人口為29,963人，在美國排名第24位。在接下來的十年裡，隨著運河的運營，這個數字增加到112,172人，在美國排名第9位。這是芝加哥引進第一條馬車有軌電車的時候。第一個市場利基是在市區提供快速且負擔得起的客運。

到1880年，人口已達到503,185人，在美國排名第4位。芝加哥已成為美國最擁擠的城市之一，不斷增長的客運需求提供了巨大的市場利基，馬車有軌電車無法滿足需求，因此纜車有軌電車適應了市場。到1890年，芝加哥人口達到1,099,850人，在美國排名第二，有軌電車也升級為電力驅動，為更多人提供服務。

隨著技術的升級，越來越多的人開始使用有軌電車系統，它也幫助探索了新的市場。該市能夠擴張，因為居民願意搬到有軌電車連線的新郊區。此外，房地產開發商熱衷於引入有軌電車系統以促進銷售。這些積極的影響有助於發展有軌電車市場。

政策

內戰結束後，聯邦政府有意建立一個強大的中央政府，併為了促進經濟增長，決定將鐵路網路擴充套件到更遠的地方。這項國家企業的資金來自公共和私營部門。聯邦政府採用了促進政策，為鐵路公司提供土地撥款，以鼓勵私人調查。

有軌電車的政策遵循了這種先例模式，從一開始，有軌電車的開發和運營就一直是私營和競爭性的企業。制定了法規，只允許進行特定的商業活動。特許經營權也頒發給特定的運營商，允許他們在特定地點運營。特許經營權實際上是一種運營壟斷的許可，這是為了補償私營交通公司在建設和設施上的鉅額初始投資。此外，法規還規定了運營商之間的固定價格以及服務的質量和數量，從而使該行業保持誠實和透明，並確保服務價格合理。

在芝加哥，私營部門在形成城市交通系統中發揮了重要作用。巨大的市場利基吸引了許多交通公司，他們都申請許可證，以便在有需求的地區以及他們認為有潛力的未開發地區鋪設軌道。此外，激烈的競爭促使公司採用新技術並不斷升級他們的系統以提供更好的服務。因此，當局也熱衷於授予特許經營權並透過法令。

成熟

由於芝加哥存在越來越多的有軌電車公司，有軌電車系統已在該市的西側、北側和南側建立起來。1892年，第一條高架客運鐵路在南側街道上建成，1897年，西側和北側紛紛效仿。這就是芝加哥著名的“L”（“高架”的簡稱）線。

隨著有軌電車對公眾的重要性日益提高，人們紛紛呼籲將關鍵基礎設施公有化，以提供更好的服務，但成本更低，並且交通業務應是非盈利的。然而，交通公司的規模經濟非常龐大，芝加哥需要幾十年才能負擔得起購買和公有化。相反，1904年釋出了統一票價政策，將車票價格保持在5美分，該政策在整個二戰期間持續了幾十年，儘管通貨膨脹和運營成本不斷上升。這給私人交通公司帶來了很大壓力。^[9]

這項政策也帶來了另一個問題。不同階層的乘客需要差異化的服務，芝加哥鐵路公司總裁約翰·羅奇曾說過：“你不能把絲襪和鎬頭混在一起。”因此，有軌電車以前根據乘客等級有不同的安排，在指示下，有軌電車直接從中產階級社群送往中央商務區。固定票價和統一的安排迫使這些富裕階層尋找其他交通選擇來滿足他們的需求。^[10]

自20世紀初以來，汽車工業開始發展。而那些能夠負擔得起汽車的人傾向於開車上下班。到1920年，街道變得非常擁擠，嚴重的交通擁堵導致有軌電車系統無法按時行駛，經常出現每小時的延誤。為了緩解交通擁堵，芝加哥宣佈了幾項交通管制政策。有軌電車被重新規劃路線，中央商務區禁止左轉，限制路邊停車，增加路外停車設施，以及協調交通訊號控制。這些規定非常有效，並且帶來了好處。^[7]

掙扎求存

隨著汽車工業的蓬勃發展，有軌電車企業開始衰落。從1907年到1937年，公共部門在道路改善和路面鋪設方面投資了超過3.4億美元。對於有軌電車系統，1937年的一份工程報告指出：“裝置老舊，服務不足導致危險的過度擁擠，路線過時。”有軌電車公司的糟糕財務狀況使得他們很難保持維護和升級技術。此外，當車長報告乘客人數下降時，有軌電車公司為了節省成本而砍掉了這些線路，這增加了每次乘車的距離，增加了等待時間，並進一步惡化了情況。此外，舊的軌道規劃無法跟上城市擴張的步伐，人們無法直接到達目的地，導致85%的乘客每次出行都需要換乘。^[7][10]

這些因素導致有軌電車隨著時間的推移變得不利。1947年，芝加哥市收購了快速公交公司和其他地面線路，然後合併在一起，組成了芝加哥交通管理局 (CTA)。儘管如此，交通業務仍被要求保持財務上的自給自足，因此乘客必須支付所有維護和升級費用，這導致車票價格上漲和服務減少。^[1]

CTA 嘗試了一系列創新措施來與駕駛汽車競爭。資金被用於建設新的鐵路線路，以及升級基礎設施和車輛。為了鼓勵換乘，CTA 還率先發展了快速公交、公共汽車和公路的綜合交通系統。此外，CTA 拆除了許多老舊設施，並用現代化版本取而代之，以吸引顧客；CTA 還用液化石油氣 (LPG) 燃料對其公共汽車車隊進行了現代化改造，從而節省了大量的運營成本。經過所有努力，有軌電車仍於1958年停止運營，並讓位於汽車，但“L”快速公交系統和 CTA 卻倖存了下來。^[1]

定量分析

提供了 1894 年至 1920 年有軌電車系統執行資料的詳細記錄，包括每個城鎮的人口、每個鐵路公司的廠房和裝置。資料從伊利諾伊州州章中提取，在本分析中，使用邏輯曲線模型來描述增長曲線模式。透過分析，可以識別有軌電車的生命週期。以下是 S 曲線（狀態與時間）的解釋。

${\frac {f}{1-f}}=e^{-at+b}$

注意：f = S(t)/K

• S(t) 是技術規模（在本例中，是指鋪設的軌道里程）
• K 是最終市場規模（需要先假設，然後使用 Excel 的“目標尋求”功能找到最佳值）
• t 表示時間

對等式兩邊取對數

$\log {\frac {f}{1-f}}=-at+b$

根據收集到的資料，可以計算出等式左側，因此可以應用線性迴歸模型來求解引數 a 和 b。因此，預測的 S 曲線可以表示為：

$S(t)={\frac {K}{1+e^{-a(t-ti)}}}$

注意

• ti 是生命週期的中點，此時達到 K/2（ti = b/a）
• 以下圖表顯示了真實資料和預測之間的差異。

伊利諾伊州有軌電車運營狀況

引數表

最終市場規模	K	5357.4
截距	b	-266.97
斜率	-a	0.14
R 平方	rsq	0.87
中點時間	ti	1904.86

從圖表可以看出，伊利諾伊州有軌電車的實際發展速度快於預測，尤其是在 20 世紀初，當時電力有軌電車開始進入市場。根據資料，奧羅拉、皮奧里亞和喬利埃特等許多小城鎮都在那時開始裝備自己的有軌電車系統。發展速度在 20 世紀 10 年代後期下降。

芝加哥有軌電車運營狀況

引數表

最終市場規模	K	2333.7
截距	b	-206.36
斜率	-a	0.11
R 平方	rsq	0.88
中點時間	ti	1900.94

芝加哥有軌電車的發展速度在研究期間一直保持強勁，歷史文獻可以反映這一點，因為芝加哥當時擁有最大的有軌電車網路，隨著城市的擴張，有軌電車的里程一直在增加。曲線接近預測線，並顯示出穩定性。

東聖路易斯有軌電車運營狀況

引數表

最終市場規模	K	444.3
截距	b	-434.44
斜率	-a	0.23
R 平方	rsq	0.86
中點時間	ti	1911.58

東聖路易斯有軌電車系統的規模遠小於芝加哥，但它與邏輯曲線更接近。較晚的中點時間表明，有軌電車的發展在這個城鎮比較晚，但發展速度很快，這從圖表中可以看出來。