交通部署案例集/2021/內布拉斯加州有軌電車
1. 描述這種交通工具[有軌電車]。它的主要技術特徵、主要優勢和主要市場是什麼？
有軌電車是一種由電力驅動、在軌道上執行的輕軌交通工具。人們採用架設輸電線的方案，解決了供電和安全問題。它通常在街道上執行，載客。不超過五個車廂，軌道和車身佔用一定的公共空間。
道路有軌電車的優點主要體現在以下幾個方面。
低建造成本
對於中小城市而言，有軌電車是實用且經濟的選擇。每英里有軌電車線路所需的投資僅為每英里地鐵線路的三分之一到二十分之一。
便利的施工
不需要在地下開挖隧道，幾乎所有的施工都在路面以上進行。
高安全係數
與其他道路車輛相比，有軌電車具有固定的軌道，因此交通事故發生率遠低於馬拉車。
高環保性
由於採用電力作為驅動能源，有軌電車不會排放尾氣，是一種環保低碳的交通工具[1].
在第一次世界大戰之前，有軌電車幾乎在美國的每個城市都很繁榮。有軌電車成為人們從城市通勤到郊區的最重要的交通工具。由於票價低廉，它受到中產階級的青睞。
2. 描述這種交通工具出現之前的情景。當時有哪些其他交通工具？它們的侷限性是什麼？交通運輸市場是如何發展的？這些因素如何激發了人們對新可能性的興趣？
馬拉電車於1832年由銀行總裁約翰·梅森首次引入紐約市的包釐街，隨後擴充套件到波士頓、新奧爾良和費城等人口稠密的城市，之後又擴充套件到巴黎和倫敦，以及後來的美國小鎮。這種車廂一次可容納約30人。其內部結構為敞篷車廂，設有橫向座椅、中央通道以及供司機和指揮人員使用的前後平臺。此外，還提供全封閉和雙層車廂，滿足人們的不同需求。
馬拉電車的侷限性在於其動力不穩定。即使是經過訓練的馬匹也會發生各種突發事件，無法保證乘客的安全。在19世紀90年代，由於纜車和電力在軌道交通中的廣泛應用，馬拉電車在美國逐漸消失，在內布拉斯加州的弗裡蒙特、雷德克勞德和格蘭德島，分別僅有約6.5、7和1.5英里的線路運營，時間跨度為1894年至1920年[2].
內布拉斯加州位於連線東西部的幾條最重要的交通幹線上。在州內，東部地區的車流往往流向奧馬哈和林肯，以及愛荷華州的南蘇城和普拉特河谷的城市[3]。1867年，林肯的首府從普拉特南遷，使其與奧馬哈成為主要的地區中心。內布拉斯加州的人口從1890年的約12萬人增加到超過100萬人。近年來，1898年在密蘇里州舉辦的國際博覽會吸引了超過200萬人前往奧馬哈，繁榮持續了20年。愛荷華州的大部分地區都處於大城市奧馬哈的貿易區。該州還運營著幾條鐵路，在奧馬哈和林肯有主要線路。奧馬哈是密蘇里州商業駁船運輸的重要港口[4]。然而，隨著人口的增加，人們對交通擁堵的抱怨也隨之增多，這也影響了人們的日常生活，因此政府鼓勵為一種新的創新引擎提供資金[5]。最終，這些問題促使科學家嘗試其他創新的交通方式，例如架空纜索驅動的鐵路（也稱為電動有軌電車）。
3. 描述該模式/技術的起源。不同型別的技術專長是如何整合在一起的？如何整合？最初的設計在面對早期經驗時是如何改變的？描述從最初的技術到主流技術的轉變。請記住，技術既包括硬體（物理製品），也包括軟體（將製品用於生產運輸的方式）。
1834 年，來自佛蒙特州布蘭登的鐵匠托馬斯·戴文波特製造了一臺小型電池驅動電機，並用它在一小段軌道上運行了一輛小型汽車。1860 年，一位名叫 G.F. 的美國人在倫敦開設了三條線路，在伯肯黑德開設了一條線路，用於執行有軌電車。他用四個小輪子取代了八個重的輪子，這最終增強了承載能力。1879 年，德國工程師維爾納·西門子在柏林博覽會上首次嘗試使用電力驅動軌道車輛[6]。1888 年，在里士滿，美國人斯波拉格採用上述方法在幾條由馬匹牽引的軌道車輛線路改用電動牽引機，這改進了車輛的集電裝置、控制系統、電機懸掛方式和行駛模式，最終催生了現代有軌電車[7]。在內布拉斯加州，默瑟在 19 世紀 80 年代以前一直在奧馬哈的電車系統上投入巨資，當時的線路延伸至北 36 街和卡明街[8]。
在硬體層面，現代有軌電車經過 70 多年的發展，技術發生了巨大變化。現代軌道 100% 低地板有軌電車具有節能、降噪、環保、投資少、載客量適中、乘坐舒適度好、後期維護成本低等特點。軌道兩側鋪設有高度適當的邊石，通常起到提供獨立路權的作用。當機動車嚴重堵塞或發生其他事故時，機動車可以越過邊石，在有軌電車軌道上行駛。
在軟體層面，現代有軌電車與老式有軌電車的一個重要區別在於採用了大量的獨立路權。通常，超過 50% 的新建線路擁有獨立路權，這減少了衝突干擾，並確保了高速行駛。像林肯和奧馬哈這樣的許多城市在建設中同時採用了老線路改造與維護和新建線路建設相結合的方式，在客流量大的區域提供新建線路，併合理分配線路或整個網路的服務水平。
4. 描述早期市場發展。最初的市場利基是什麼？功能增強（更好地服務現有市場）和功能發現（服務新市場）在市場發展中扮演了什麼角色？
儘管林肯和奧馬哈當時是該地區的主要交通樞紐，但它們的地理位置都在該州邊界的東端，這意味著只有在密蘇里河岸邊從事商業和農業的人才能向西行駛到樞紐城鎮[9]。因此，在大小城市建設有軌電車加強了城鄉居民之間的互動，尤其為農村居民進城提供了便利。它促進了當時城市商業和農村農業的結合和發展。
近年來，外來人口湧入和經濟多元化，特別是能源危機、環境汙染、土地短缺、交通擁堵等問題，這些問題是由食品加工、機械、化工等行業的發展造成的，迫使內布拉斯加州政府將大容量軌道交通作為發展城市公共交通的重點[10]。由於中小城市無力承擔地鐵的鉅額投資，現代有軌電車應運而生，成為中小城市的需求。
現代有軌電車的廣泛應用為奧馬哈和道格拉斯的企業提供了一種新的原材料配送和加工方式。有軌電車系統透過固定的行駛路徑，將重貨物批次運輸到各加工廠，降低了貨物運輸成本和人力資源投入[11]。對於以農業為支柱產業的州來說，可以將有軌電車與鐵路結合起來，將農產品運輸到批發和零售企業，縮短農產品交易週期，間接促進農業產值增長[12]。
評估政策在誕生階段的作用。描述是如何借鑑先例模式的政策，以及是如何創新其他政策的。確定嵌入式政策以及政府強制執行或認可的政策。確定在此期間“鎖定”的政策。
最初的政策促進了有軌電車的普及和應用。1863 年，亞伯拉罕·林肯總統實際上將奧馬哈 - 科恩布拉夫指定為第一條橫貫大陸鐵路的東部終點，該鐵路由奧馬哈和科恩布拉夫鐵路與橋樑公司運營，該公司後來擁有最長的有軌電車軌道，並運營了該系統數十年[13]。內布拉斯加州於 1867 年加入聯邦，儘管奧馬哈失去了作為林肯州府的政治地位，但越來越多的鐵路通往該市，鐵路網促進了企業經濟的全面發展。1888 年修建的交通橋連線了奧馬哈和科恩布拉夫。次年，兩座城市的電車服務建立起來，這極大地促進了密蘇里河大都市區的發展[14]。
1873 年，洛杉磯市長授權運營有軌電車線路，這鼓勵了其他州的中小型城市擁有自己的有軌電車系統[15]。該法案允許在城市道路上鋪設、運營和維護有軌電車線路。從那時起，奧馬哈的三家鐵路運營商，包括奧馬哈和科恩布拉夫有軌電車公司、奧馬哈、林肯和比阿特麗斯鐵路公司以及奧馬哈和南部郊區鐵路公司，總共鋪設了約 160 英里的線路。與此同時，隨著奧馬哈和內布拉斯加州等城市的擴張，人們發現自己離家太遠，不得不步行，不得不依賴有軌電車系統。這種長途服務和專用路權是人們當時堅持使用這種交通系統的主要原因[16]。
與其他城市類似，在規劃和鋪設軌道初期，使用架空線存在潛在的安全隱患，並且在小城市，成本無法在短時間內收回，而且也遭到議員們的完全反對。然而，競爭對手急於從競爭對手那裡搶佔市場份額。這些公司獲得了有軌電車營業執照，但在弗裡蒙特和格蘭德島等規模有限的城市，由於鋪設新軌道和建造電纜的成本過高，仍然採用客車經營模式。
隨著奧馬哈逐漸成為內布拉斯加州最大的工業城市，運營商不斷從政府手中獲得多條線路的控制權。為了獲得早期鉅額投資的保障，作為交易，運營商遵守與市政府的合同，將票價保持在 5 美分不變，直到建設成本收回[17]。
描述該模式的增長情況。公共部門和私營部門在增長中扮演了什麼角色？出現了哪些政策問題，以及如何解決？政策環境如何影響這一時期的政策制定。
密蘇里河城市群的興起為城市有軌電車帶來了前所未有的發展機遇，但也給政府和運營公司制定政策帶來了巨大挑戰。隨著工業城市的進一步擴張，運營商發現整個城市分佈在廣闊的區域，這促使他們投資建設線路，延伸到城市的每一個人口稠密區域。與此同時，一些房地產開發商在有軌電車線附近建設郊區，以投資工廠，這促使政府和房地產開發商建立了一種有軌電車導向的土地投資和分割系統，以合理分配城市資源，避免建設過長的有軌電車線路和增加投資成本[18]。
企業家看到了有軌電車接入新開發土地的益處。1902 年，奧馬哈和議會布拉夫聖雷公司擁有奧馬哈所有有軌電車，並租賃了奧馬哈、議會布拉夫和郊區聖雷公司、奧馬哈和議會布拉夫鐵路和橋樑公司以及東奧馬哈聖雷公司，其管轄線路的總長度從 1894 年的 20 英里增加到 1920 年的 163 英里，覆蓋了奧馬哈、本森、弗洛倫斯和議會布拉夫之間的區域。隨著公司實力的增強，該公司對落後的有軌電車線路進行了現代化改造，並不斷提高軌道質量，為乘客提供更加舒適和穩定的乘坐條件[19]。
政策環境對政策制定的影響
在第一次世界大戰期間，隨著物價和運營成本的飆升，有軌電車企業遭受了一定程度的影響，但市政府對有軌電車票價的控制卻格外寬鬆。因此，在政府的支援下，有軌電車公司通過幾年時間的票價上漲緩解了經濟壓力[20]。
描述該模式成熟階段的發展情況。描述適應模式變化的市場、競爭條件和政策價值的嘗試。描述“鎖定”如何制約這些適應。確定您所看到的任何“重新發明”該模式的機會，以便它能更好地滿足當今和未來的需求。
有軌電車的成熟期很短，它被公共交通系統和私家車取代。奧馬哈的大多數運營公司，例如奧馬哈橋樑公司和議會布拉夫鐵路公司，由於市場份額減少，在 1901 年被奧馬哈和議會布拉夫有軌電車公司合併，該公司由古爾登·W·沃特爾斯整合[21]。後來，他將奧馬哈牽引公司更名為奧馬哈牽引公司[22]。儘管在收購之前擁有超過 160 英里的線路，但在 19 世紀末，奧馬哈地區實際上只有不到 10 英里的線路在運營。從 19 世紀末到 20 世紀初，擁有有軌電車線路的城市人口幾乎翻了一番。隨著汽車在市場上的流行，人們、汽車、馬匹和軌道在市中心共存，有軌電車系統的增長速度開始放緩。
真正的問題在於有軌電車運營公司與政府簽署的協議。有軌電車運營公司對汽車駕駛讓步。即使業務被佔用，他們仍然需要給汽車駕駛提供補貼。許多運營公司不得不更換廉價的公共汽車，將通勤者運送到線路末端的生產車間。最終，政府同意採取行動允許有軌電車運營商提高票價。但內布拉斯加州和聯邦政府都更傾向於投資道路，主要是因為汽車和公共汽車具有更大的靈活性和實用性，也能滿足奧馬哈人民的喜好和態度。
最終，由於汽車數量的急劇增加和城市道路功能的逐漸轉變，票價的上漲很可能成為壓倒駱駝的最後一根稻草，這使得公司面臨嚴重的財務危機，宣佈關閉有軌電車線路。1952 年，奧馬哈的有軌電車服務停止運營，隨後奧馬哈牽引公司更名為奧馬哈公交公司[23]。
自 1970 年代以來，人們在享受汽車帶來的無與倫比的便利性的同時，也注意到隨之而來的能源危機、交通擁堵和生態環境的破壞，這使得公共交通成為社會可持續發展的最佳選擇。由於公共交通無法完全滿足出行需求，一些中小城市的地下鉄建設成本效益過低，現代有軌電車系統重新進入人們的視野。
現代有軌電車系統不僅保留了傳統的有軌電車執行可靠、舒適的優點，而且還發展了其環保節能的特點。有軌電車有幾種型別，例如形式上的專用軌道有軌電車、與鐵路共用軌道的有軌電車和用於貨運的有軌電車，它們應用於不同的領域和場景。線上路建設過程中，將新建線路與廢棄鐵路的改造相結合，更新有軌電車線路。這種方法極大地降低了成本，並提供了按需的線路網路服務[24]。
本文記錄了 1894 年至 1920 年間，奧馬哈和議會布拉夫街鐵路公司 (Omaha & Council Bluffs St. Ry. Co) 在內布拉斯加州擁有的有軌電車系統長度（英里），資料來自麥格勞電氣鐵路手冊——美國街鐵路投資的“紅色書籍”。表 1 展示了每年實際的軌道長度及其預測。
| 年份 | 實際軌道長度（英里） | 預測軌道長度（英里） |
|---|---|---|
| 1894 | 45.5 | 78.471 |
| 1897 | 117 | 94.407 |
| 1898 | 117 | 99.565 |
| 1899 | 117 | 104.577 |
| 1900 | 117 | 109.410 |
| 1901 | 117 | 114.032 |
| 1902 | 117 | 118.422 |
| 1903 | 90.5 | 122.561 |
| 1904 | 126.95 | 126.439 |
| 1905 | 126.95 | 130.048 |
| 1906 | 132.9 | 133.388 |
| 1907 | 140 | 136.463 |
| 1908 | 140 | 139.281 |
| 1909 | 140 | 141.849 |
| 1910 | 140 | 144.183 |
| 1911 | 150 | 146.294 |
| 1912 | 120 | 148.197 |
| 1913 | 120 | 149.908 |
| 1914 | 159 | 151.443 |
| 1917 | 163.34 | 155.129 |
| 1918 | 163.34 | 156.099 |
| 1919 | 162.66 | 156.959 |
| 1920 | 162.66 | 157.722 |
| 變數 | 值 |
|---|---|
| Smax | 163.4 |
| b | 0.130897 |
| R平方 | 0.5498 |
| ti | 1894.604 |
根據圖表，可以將生命週期劃分為三個階段：
誕生階段：1894-1902 年
增長階段：1902-1911 年
成熟階段：1911-1920 年
本文記錄了 1907 年至 1920 年間，奧馬哈和南方郊區鐵路公司 (Omaha & Southern Interurban Ry.Co) 在內布拉斯加州擁有的有軌電車系統長度（英里），資料來自麥格勞電氣鐵路手冊——美國街鐵路投資的“紅色書籍”。表 3 展示了每年實際的軌道長度及其預測。
| 年份 | 實際軌道長度（英里） | 預測軌道長度（英里） |
|---|---|---|
| 1907 | 6 | 6.073 |
| 1908 | 6.75 | 6.234 |
| 1909 | 6.5 | 6.381 |
| 1910 | 6.5 | 6.514 |
| 1911 | 6.5 | 6.635 |
| 1914 | 6.12 | 6.927 |
| 1917 | 7.25 | 7.132 |
| 1918 | 7.25 | 7.186 |
| 1919 | 6.12 | 7.233 |
| 1920 | 7.5 | 7.274 |
| 變數 | 值 |
|---|---|
| Smax | 7.56 |
| b | 0.140724 |
| R平方 | 0.390812 |
| ti | 1897.002 |
根據圖表，可以將生命週期劃分為三個階段：
誕生階段：1907-1911 年
增長階段：1911-1918 年
成熟階段：1918-1920 年
本文記錄了 1899 年至 1920 年間，林肯牽引公司在內布拉斯加州擁有的有軌電車系統長度（英里），資料來自麥格勞電氣鐵路手冊——美國街鐵路投資的“紅色書籍”。表 5 展示了每年實際的軌道長度及其預測。
| 年份 | 實際軌道長度（英里） | 預測軌道長度（英里） |
|---|---|---|
| 1899 | 55 | 52.244 |
| 1900 | 55 | 52.609 |
| 1901 | 55 | 52.966 |
| 1902 | 55 | 53.314 |
| 1903 | 55 | 53.653 |
| 1904 | 55 | 53.983 |
| 1905 | 55 | 54.305 |
| 1906 | 55 | 54.618 |
| 1907 | 55 | 54.924 |
| 1908 | 39 | 55.220 |
| 1909 | 41 | 55.509 |
| 1917 | 62 | 57.543 |
| 1918 | 60 | 57.765 |
| 1919 | 64 | 57.981 |
| 1920 | 64 | 58.189 |
| 變數 | 值 |
|---|---|
| Smax | 64.1 |
| b | 0.038278 |
| R平方 | 0.067161 |
| ti | 1860.255 |
根據圖表，可以將生命週期劃分為三個階段：
誕生階段：1899-1907 年
增長階段：1907-1917 年
成熟階段：1917-1920 年
本文記錄了 1907 年至 1920 年間，奧馬哈和南方郊區鐵路公司 (Omaha & Southern Interurban Ry.Co) 在內布拉斯加州擁有的有軌電車系統長度（英里），資料來自麥格勞電氣鐵路手冊——美國街鐵路投資的“紅色書籍”。表 7 展示了每年實際的軌道長度及其預測。
| 年份 | 實際軌道長度（英里） | 預測軌道長度（英里） |
|---|---|---|
| 1907 | 7.3 | 7.27 |
| 1908 | 7.3 | 7.3 |
| 1909 | 7.3 | 7.33 |
| 1910 | 7 | 7.35 |
| 1911 | 7.5 | 7.37 |
| 1912 | 7.5 | 7.39 |
| 1913 | 7.5 | 7.40 |
| 1914 | 7.5 | 7.42 |
| 1917 | 7.5 | 7.45 |
| 1918 | 7.5 | 7.46 |
| 1919 | 7.5 | 7.46 |
| 1920 | 7.5 | 7.47 |
| 變數 | 值 |
|---|---|
| Smax | 7.51 |
| b | 0.276929 |
| R平方 | 0.560995 |
| ti | 1893.23818 |
根據圖表，可以將生命週期劃分為三個階段：
誕生階段：1907-1910 年
增長階段：1910-1911 年
成熟階段：1911-1920 年
S(t) = Smax/[1+exp(-b(t-ti)]
其中
- S(t) 是狀態指標，例如乘客公里數
- t 是時間，通常以年為單位
- ti 是拐點時間，指 Smax 一半值實現的年份
- Smax 是飽和狀態水平，指資料中記錄的有軌電車系統最大長度
- b 是待估計的係數
[1]https://baike.baidu.com/item/%E6%9C%89%E8%BD%A8%E7%94%B5%E8%BD%A6/2317603?fr=aladdin#3
[2]https://www.britannica.com/technology/horsecar
[3]https://www.britannica.com/place/Nebraska-state/History#ref78836
[4]https://baike.baidu.com/item/%E5%A5%A5%E9%A9%AC%E5%93%88/35621?fr=aladdin#2
[6]https://www.britannica.com/technology/streetcar
[8]http://www.nebraskahistory.org/histpres/reports/omaha_central.pdf
[9]https://www.britannica.com/place/Nebraska-state/History
[10]Brar, Amritbir Kaur (2005). "Transportation Culture and Policies in the US". Economic and Political Weekly 40 (8): 733–736. ISSN 0012-9976. Retrieved 2020-04-01.
[11]http://us.mofcom.gov.cn/aarticle/subject/investguide/lanmufour/201201/20120107934998.html
[12]National Museum of American History. (2020). The Trolley and Daily Life. Washington D.C: Behring Centre.
[13]https://www.britannica.com/place/Omaha-city-Nebraska
[14]1894, 1897-1914, 1917-1920."McGraw Electric Railway Manual". New York: McGraw Publishing Company. Retrieved 2020-03-15.https://www.dropbox.com/sh/gupewt4mpp4djt1/AACLVS4RQN7cw8nfyYlIKOWJa?dl=0
[15]Kelly, J. (2015, Mar 22). All aboard for a ride through D.C. streetcar history. The Washington Post Retrieved from https://www.proquest.com/docview/1664973005
[16]https://humantransit.org/2010/03/streetcars-vs-light-rail-is-there-a-difference.html
[17]https://www.vox.com/2015/5/7/8562007/streetcar-history-demise
[18]https://en.wikipedia.org/wiki/Transportation_in_Omaha#Streets
[19]https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_streetcar_systems_in_the_United_States#Nebraska
[20]https://americanhistory.si.edu/america-on-the-move/streetcar-city
[22]Larsen, L.H. and Cottrell, B.J. (1997) The Gate City: A history of Omaha University of Nebraska Press. p 107.
[23]http://www.metroareatransit.com/html/history.html
[24]https://www.metro-magazine.com/blogpost/722658/the-evolution-of-streetcar-technology