運輸部署案例集/2021/內華達有軌電車

引言

有軌電車是一種單節車輛，使用電動機沿著街道上鋪設好的金屬軌道行駛。

技術特徵

這種交通方式採用懸掛在軌道上方的電纜，透過電車杆向車輛傳輸電力，進而透過車載電動機驅動車輛。有軌電車軌道和架空電纜是該系統的重要組成部分。

主要優勢

以前，軌道上的車輛通常由馬匹或蒸汽機牽引。馬拉車輛行駛速度不穩定，餵養成本高，運營成本也高。蒸汽牽引車輛會產生高噪音和空氣汙染。

有軌電車是一種更快的交通方式，其較大的載客量有效提高了運輸效率，促進了城市中心和郊區的擴充套件。同時，有軌電車的建設也促進了道路的翻新和配套基礎設施的完善，促進了沿線經濟發展。

主要市場

20世紀初，電力牽引降低了有軌電車的成本，越來越多的工人選擇它作為通勤工具。1904年，內華達州開通了第一條有軌電車線路，從裡諾到斯帕克斯，主要用於通勤、購物和旅遊。

早期階段

有軌電車系統是城市發展的一個象徵，也是20世紀初美國城市中最突出的交通方式。 內華達州的第一條有軌電車線路於1904年感恩節開通。事實上，美國擁有世界上最好、最廣泛的有軌電車網路之一。

其他模式及其侷限性

在有軌電車誕生之前，城市交通主要是公共馬車。公共馬車經歷了兩個階段。第一個階段是在19世紀中葉之前，依靠馬匹拉動車輛。第二個階段是從19世紀中葉到19世紀末，蒸汽機和電池逐漸出現，開始拉動車輛，取代了一些馬拉車輛。

這兩種牽引方式都存在一些侷限性。首先，馬匹存在大量不可控因素，經常因為馬匹受驚導致車輛失控，引發交通事故。其次，依靠馬匹提供牽引效率較低，馬匹的大量飼料導致運營成本較高。此外，馬糞進一步加劇了街道的髒亂。這些因素不可避免地導致人們尋求更可靠的動力來源。然而，蒸汽機在城市街道上也不受歡迎。蒸汽機噪音很大，而且仍然會造成環境汙染。雖然電池牽引沒有上述問題，但其最大的侷限性在於車輛行駛里程有限，因此效率極低。

有軌電車的發明

如前所述，隨著交通需求的增長，人們迫切需要更可靠的交通方式。在逐漸放棄依靠馬匹和內燃機作為動力來源後，人們開始轉向電力。由於電池成本高且里程極短，這項技術在市場上並未得到廣泛應用，但纜車在美國得到了廣泛使用。纜車主要依靠電力驅動，消除了噪音和汙染問題，其依靠繩索和滑輪的特性也避免了電池續航里程不足的缺點。事實上，許多後來的有軌電車都是由纜車線路改造而來。

隨著架空線路和彈簧載入式電車杆的發明，有軌電車方案正式呈現在設計師面前。有軌電車由安裝在車輛頂部並始終與架空線路接觸的彈簧載入式電車杆驅動，架空線路為電動機供電，電動機驅動車輛。由於其高速和大型載客量，有軌電車成為當時最適合城市交通發展的模式。

市場發展和市場定位

內華達州於1904年開通了第一條有軌電車線路。最初，它被定位為通勤線路。該線路連線裡諾和斯帕克斯，主要用於通勤，隨後購物者和休閒遊客也開始使用該線路。後來的擴充套件將該線路連線到內華達大學，該大學位於市中心北部。該線路由內華達交通公司運營（1906年被裡諾牽引公司收購）。1908年，內華達州城際鐵路公司開通了另一條有軌電車線路，連線到城市南側的溫泉度假區，為城市居民提供城際服務。

內華達州有軌電車的生命週期

誕生階段

內華達州的有軌電車專案於1904年完工，並在感恩節當天正式開通。該線路連線裡諾的火車站和斯帕克斯，最初僅長3英里。這條線路是最受歡迎的線路，承載了80%的有軌電車客流量。在有軌電車運營商開始建設和運營之前，必須獲得裡諾市的特許經營權並簽署相關協議。該協議規定了票價、路線等。線路的初始運營費用為10美分，單程約需半小時。

成長階段

有軌電車系統在美國經歷了快速增長，但在內華達州發展緩慢。運營該線路的公司內華達交通公司於1906年被裡諾牽引公司收購，1907年至1908年，從裡諾到斯帕克斯的線路得到擴充套件，將線路從裡諾市中心延伸到內華達大學。此外，1908年，內華達州城際鐵路公司修建了一條連線裡諾和莫阿納溫泉的線路。該線路長3.3英里，提供從市中心到度假村的城際服務。

成熟階段

1910年，裡諾牽引公司將該線路上的車輛數量增加到8輛。內華達州城際鐵路公司運營著一條4輛車輛的線路。內華達州的有軌電車一直保持這種規模，直到1919年。在此期間，這兩家公司逐漸面臨財務挑戰，因為勞動力價格和維護成本持續上升，而票價則受到早期特許經營協議的限制。

衰退階段

1918年，內華達州城際鐵路公司支付的工資和電費超過了其收到的票價。1919年，裡諾牽引公司停止了除裡諾到斯帕克斯以外的所有路線的服務。內華達州城際鐵路公司提供的服務也在同一年被迫關閉。內華達州只有一條連線裡諾和斯帕克斯的有軌電車線路。即使這樣，裡諾牽引公司也難以維持基本的路線維護。

在此期間，巴士特許經營權申請數量增加，有軌電車乘客數量急劇下降。1927年，有軌電車線路完全關閉，城市巴士接管了城市交通服務。

定量分析

方法

交通方式的生命週期分為三個階段：誕生、增長和成熟階段。其特徵是S曲線，可以用以下模型表示

$S(t)={\frac {K}{1+e^{-a(t-t_{0})}}}$

其中

S(t) = 第t年預測的系統規模（例如，軌道的長度）

t₀ = 中點（拐點）年份

K 是飽和狀態水平（最終市場規模）

b 是係數

當K、t0和b已知時，可以求解該模型。但是，由於通常只知道當前的系統規模，因此需要透過迭代演算法確定K和b的值，並透過線性迴歸進行檢驗。

資料與分析

有軌電車的軌道長度資料來自1904年至1920年每年出版的“麥格勞電氣鐵路手冊——美國有軌電車投資紅皮書”。

S曲線引數

變數	值
K	11
B	0.27372
t0	1904.1

軌道長度（英里）

年份	軌道長度（英里）	預測軌道長度（英里）
1904	3.0	4
1905	4.5	4
1906	4.5	4
1907	4.5	5
1908	10.3	5
1909	10.3	5
1910	10.3	5
1911	10.3	6
1912	10.3	6
1913	10.3	6
1914	10.3	7
1915	10.3	7
1916	10.3	7
1917	10.3	8
1918	10.8	8
1919	10.8	8
1920	10.8	8

從圖和表中可以清楚地看出，內華達州的有軌電車部署較少，總體趨勢是從1904年到1920年先增加。

1904年至1907年為誕生階段；1908年之後為增長階段。