運輸部署案例集/2021/密歇根
有軌電車，也稱為電車或無軌電車，在街道上鋪設的軌道上行駛的車輛，通常以單個單元執行，通常由架空電線提供的電力驅動電動機[1]。有軌電車網路主要為城市提供當地公共交通。最初，有軌電車由馬匹和騾子驅動，每小時只能行駛幾英里。1880年代後期，由小型電池供電的電動機被引入，取代了馬匹和騾子，徹底改變了交通方式。電動有軌電車比動物更便宜、更清潔、更高效[2]，在維護馬匹狀況方面花費的時間和金錢更少，有軌電車公司不再需要花費精力處理馬匹產生的糞便。隨著更有效的有軌電車系統出現，密歇根州的當地居民能夠在當地城市內通勤，甚至隨著技術和系統網路的改進，通勤到鄰近州。有軌電車網路促進了經濟增長，因為人們可以長途旅行。
在電動有軌電車引入之前，公共汽車是美國主要的交通方式。從1820年代末開始，由馬車拉動的公共汽車開始在紐約市提供服務。馬匹每天只能工作有限的時間，並且需要大量的日常維護來保持馬匹的良好狀態，例如梳理、餵食和照顧。由馬匹拉動的公共汽車有很多缺點和侷限性。馬匹需要大量的維護，這既耗時又不經濟，每匹馬大約需要125-200美元[2]。馬匹的預期壽命很短。公共汽車公司還必須處理馬匹產生的大量糞便，這也既耗時又不有效。在1860年代，隨著大規模生產鋼材的出現，公共汽車被放在軌道上，而不是在公路上行駛。同樣的馬匹可以承載比以前多 10 倍的乘客。然而，這仍然不是非常有效，因為馬匹的維護仍然需要相同的時間和成本。
底特律是密歇根州最大、人口最多的城市。在底特律 1863 年出現第一輛由馬匹拉動的軌道車之前，公共汽車和由馬匹拉動的計程車主要用於連線火車站和碼頭。私人擁有的底特律城市鐵路公司最初使用 8 輛由馬匹拉動的軌道車沿傑斐遜大道行駛。票價為 5 美分。線路很快擴充套件到伍德沃德大道、格拉蒂奧特大道和密歇根大道。上圖是 1885 年左右，馬匹拉著一輛有軌電車沿著伍德沃德大道行駛至校園馬提烏斯廣場[3]。到 1880 年，城市人口已增長至 116,340 人[3]。隨著人口增長，有軌電車網路迅速增加，網路不斷擴充套件以到達更多地方。然而，由於馬匹每天只能工作有限的時間，更長的路線維護成本更高。每輛有軌電車通常需要 10 匹馬。隨著有軌電車網路的擴充套件，這種交通方式變得越來越低效。
1886 年，第一輛電動有軌電車開始在底特律運營。這條線路沿著迪克斯大道（現稱為西維諾大道）從第 24 街行駛到利弗諾伊斯大道。這條線路由底特律電力鐵路公司運營，使用的電力系統由查爾斯·J·範德波爾開發[4]。該系統使用雙架空電線，最多可容納三節車廂的列車。雖然該系統在美國各地都非常成功，但底特律公眾中有些人反對，他們對令人反感的隆隆聲和電氣電弧系統感到擔憂。底特律市議會於 1889 年下令撤回電動有軌電車，第一條電動有軌電車線路已改回由馬匹拉動的有軌電車。
底特律的第二條電動有軌電車線路大約在同一時間開始運營，由海蘭帕克鐵路公司運營。乘客可以從海蘭帕克乘坐電車前往巴爾的摩大道，然後與伍德沃德大道上的由馬匹拉動的有軌電車線路連線。海蘭帕克線路最初使用槽式第三軌系統運營，後來於 1889 年改用架空電車系統。
由於美國城市在 19 世紀都是步行城市[5]，這意味著大多數居民都是步行上下班，他們在步行距離範圍內工作和購物。然而，隨著電動有軌電車在 1880 年代的引入，人們有了機會到更遠的地方旅行，這改變了人們的日常生活。有些人決定搬到新的有軌電車郊區。
隨著架空電力電車系統的技術成熟，電動有軌電車系統的使用越來越普遍。底特律市民街鐵路公司決定將其 50% 的有軌電車系統電氣化[6]。1892 年，電動有軌電車終於可以開始運營城市基礎線路，途經傑斐遜大道。伍德沃德大道線路和麥克大道線路已改用電動有軌電車系統。其他非電力有軌電車線路也逐漸改用電動有軌電車系統。三條電動有軌電車線路已開始提供 24 小時服務，為底特律當地居民提供不間斷服務。在 1893 年初，規模較小、獨立的韋恩堡和貝利島鐵路已完全改用電力運營。最後一輛由馬匹拉動的有軌電車於 1895 年被移除。
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在 20 世紀初，有軌電車是滿足全國需求的主要交通網路，修建了超過 45,000 英里的有軌電車軌道，運送了數百萬乘客[5]。然而，由於有軌電車系統的侷限性、消費者選擇以及政府政策和替代方案的發展，密歇根州和整個國家的有軌電車開始減少。公共汽車從 1910 年代開始取代有軌電車。公共汽車取得了重大改進，為通勤者提供了更現代、更舒適的乘坐體驗。與有軌電車相比，它們更加靈活、運營成本更低。許多汽車和石油公司都希望鼓勵從有軌電車向公共汽車的轉換。到 1937 年，大約 50% 的國家將公共汽車作為唯一的公共交通工具[5]。
導致有軌電車衰落的原因還有汽車的誕生。人們有了更多上下班的選擇，不再需要依賴有軌電車。隨著越來越多的汽車上路，它們可以行駛在有軌電車軌道上，而有軌電車系統效率卻無法提高，因為道路不是為汽車和有軌電車同時行駛而設計的。
許多有軌電車的合同要求維護軌道周圍的路面。這些合同永久地鎖定了乘坐有軌電車的票價，為 5 美分[7]。隨著汽車和公共汽車等新的通勤選擇出現，而票價無法提高，有軌電車公司面臨著非常困難的局面。這些公司破產，被迫進一步削減服務，促使人們使用公共汽車和汽車上下班。一些公司開始投資公共汽車，這導致了有軌電車的消亡。
從 1894 年到 1920 年，密歇根有軌電車系統的長度（英里）記錄自麥格勞電氣鐵路手冊 - 美國有軌電車投資紅皮書[8]。下表 1 是密歇根州軌道實際長度和預測長度。
| 年份 | 軌道實際長度（英里） | 軌道預測長度（英里） |
| 1894 | 325.95 | 305 |
| 1897 | 360.45 | 506 |
| 1898 | 491.95 | 589 |
| 1899 | 602.43 | 677 |
| 1900 | 696.92 | 771 |
| 1901 | 865.42 | 868 |
| 1902 | 1113.12 | 966 |
| 1903 | 1166.43 | 1061 |
| 1904 | 1372.71 | 1154 |
| 1905 | 1282.91 | 1241 |
| 1906 | 1530.22 | 1321 |
| 1907 | 1532.49 | 1393 |
| 1908 | 1513.764 | 1457 |
| 1909 | 1410.29 | 1514 |
| 1910 | 1480.741 | 1562 |
| 1911 | 1594.098 | 1603 |
| 1912 | 1533.552 | 1638 |
| 1913 | 1551.764 | 1667 |
| 1914 | 1632.232 | 1692 |
| 1917 | 1711.4322 | 1742 |
| 1918 | 1781.76 | 1753 |
| 1919 | 1766.117 | 1762 |
| 1920 | 1772.417 | 1769 |
資料可以用三引數邏輯函式來估計
S(t) = Smax/[1+exp(-b(t-ti)]
其中
S(t) 是狀態度量， （例如軌道里程）
t 是時間（年），
ti 是拐點時間（達到 1/2 Smax 的年份），
Smax 是飽和狀態水平，
b 是要估計的係數
下圖 1 是密歇根有軌電車網路的實際和預測軌道長度。
下表 2 是用來估計模型準確性的變數。R 平方值為 0.9329，這可以證明模型相當準確，因為 R 平方值大於 0.9。
| 變數 | 值 |
| Smax | 1800 |
| b | 0.216954 |
| R 平方 | 0.932943 |
| ti | 1902 |
根據圖表，三個生命週期階段可以劃分為
誕生階段：1880-1900
成長髮展階段：1901-1909
成熟階段：1909-
- ↑ 不列顛百科全書。2021。有軌電車 | 事實、歷史、發展。[線上] 可從以下網址獲取：<https://www.britannica.com/technology/streetcar> [訪問日期：2021 年 3 月 23 日]。
- ↑ a b American-Rails.com。2021。美國有軌電車（火車）：定義與歷史。[線上] 可從以下網址獲取：<https://www.american-rails.com/streetcars.html> [訪問日期：2021 年 3 月 23 日]。
- ↑ a b Detroitnews.com。2017。Q 線之前：底特律的有軌電車歷史。[線上] 可從以下網址獲取：<https://www.detroitnews.com/picture-gallery/news/local/michigan-history/2017/05/11/before-the-qline-detroits-streetcar-history/101573428/> [訪問日期：2021 年 3 月 23 日]。
- ↑ 底特律交通曆史。2006。底特律公共交通的早期歷史（1863 – 1890）。[線上] 可從以下網址獲取：<http://www.detroittransithistory.info/TheEarlyYears.html> [訪問日期：2021 年 3 月 23 日]。
- ↑ a b c 美國國家歷史博物館。2021。有軌電車城市。[線上] 可從以下網址獲取：<https://americanhistory.si.edu/america-on-the-move/streetcar-city> [訪問日期：2021 年 3 月 23 日]。
- ↑ Detroittransithistory.info。2006。底特律交通曆史：平格里時期（1890-1900）。[線上] 可從以下網址獲取：<http://www.detroittransithistory.info/ThePingreeYears.html> [訪問日期：2021 年 3 月 23 日]。
- ↑ 斯特羅姆伯格，J.，2015。美國曾經強大的有軌電車衰落背後的真實故事。[線上] Vox。可從以下網址獲取：<https://www.vox.com/2015/5/7/8562007/streetcar-history-demise> [訪問日期：2021 年 3 月 23 日]。
- ↑ 1894-1920。麥格勞電氣鐵路手冊 - 美國有軌電車投資紅皮書。紐約：麥格勞-希爾公司。