交通部署案例手冊/2021/俄勒岡有軌電車
有軌電車是一種在鋼軌上執行的載客軌道車輛，通常從架空電纜上的電網獲取電力。 電力從電纜透過沿架空電源滑動的“滑觸線”傳遞給電動機。 最初，有軌電車只是一些小型四輪馬車，但隨著需求的不斷增長，許多網路的車輛設計也轉變為更重的八輪車輛。 [1]
雖然有軌電車在世界各地的許多城市仍然可見，但從 1890 年代後期到 1920 年代，有軌電車在美國最為流行，因為它們隨著電力利用能力的提高而發展，併成為主要的交通工具選擇。 這種新技術提供了許多機會，例如能夠為城市居民帶來更便宜、更清潔、更高效的交通工具。 這種引入徹底改變了城市的設計，使通勤者能夠以前所未有的方式高效地出行。 正在崛起的中產階級現在能夠居住在更加寧靜的城市郊區，同時仍然在市中心工作。
有軌電車與其他快速軌道交通，如城市列車，以及在較小程度上，輕軌，具有不同的特點。 它們通常具有更小的車輛、街道路線以及相對欠發達的車站。 [2] 典型的 1900 年代初期的美國有軌電車將有一個市中心環線或穿梭路線，為購物者和其他非通勤旅行提供服務。 車站很少包括高架站臺，只設有指示站點的標誌。 [3]。 這種更小規模的交通工具不僅比之前的交通工具快，而且對正在發展的城市來說，也比大型鐵路系統更加實惠。
最初，城鎮以步行和騎馬為中心，但隨著美國城市環境向外擴張，它們被迫適應並實施新的公共交通基礎設施，以供人們前往市中心。 這導致了公共汽車的誕生，公共汽車是一種馬拉的四輪馬車。 這種交通方式的誕生對於公共交通來說是一場革命，它開創了公共交通沿著預定路線和時間表行駛的概念。
這種交通方式在其誕生之初就具有重大優勢。 作為步行和私人馬匹的重大進步，它是第一種提供可靠且可預測的交通網路的交通工具。 這推動了工業中心的增長，為工人創造了一種更實惠的交通選擇。 不幸的是，它也有一些缺點，雖然木製馬車和馬匹相對便宜，但木製車輪在崎嶇的道路上行駛會讓人感到不舒服。 隨著鐵路的引入，公共汽車失去了其優勢。 [4]
到 1860 年代，馬拉的公共汽車自然而然地轉移到軌道上，從而開啟了馬車時代。 鋼製車輪在軌道上的效率意味著馬車不僅執行速度更快，而且休息時間更少，兩匹馬能夠運載一輛載有 20 人的馬車。 不幸的是，雖然馬力運輸變得更加高效，但馬匹本身仍然存在問題。 餵養和安置馬匹是一件麻煩事，但最讓公眾關注的是健康問題。 最初，糞便的水平得到控制，因為人們對肥料的需求很大，但隨著街道上供應量的增加，城市變得無法忍受。 [5]
公眾越來越渴望擺脫馬匹運輸的另一個主要因素是“1872 年的大流行”。 隨著馬流感爆發，整個北美地區的工業活動陷入停滯，人們對馬匹的過度依賴暴露無遺。 從 1872 年 9 月在多倫多附近開始，美國未能控制住“加拿大馬病”，到 1873 年初，這種疾病蔓延到西海岸城市，殺死了估計 2% 的馬匹，並使整個城市癱瘓。 這讓公眾對馬匹依賴的看法發生了轉變。 [6]
在電力網路廣泛普及，開啟有軌電車時代之前，纜車被吹捧為一種無馬的替代品。 纜車透過地下滑輪系統執行，通常由蒸汽驅動。 然而，由於需要挖掘和維護溝渠，速度通常很慢，而且滑輪需要沿直線執行，因此纜車從未在美國幾個城市普及。 這種交通方式可以爬山，因此最適合地形起伏較大的城市，例如舊金山和西雅圖。 [7] 在那個時代，波特蘭有兩條纜車線路，國王高地線短暫地運營於 1892 年，波特蘭高地線則從 1890 年一直運營到 1904 年最終完全實現電氣化。 [8]
隨著托馬斯·愛迪生的電力分配公司投入運營，得益於電力，大眾交通領域迎來了新的發展。 雖然最初電力主要用於照明，但安裝架空電線的可能性為電氣化有軌電車鋪平了道路。 愛迪生的大型發電機（也稱為發電機）、電壓調節器和銅線系統被安裝在街道上，連線著發電廠和各種建築物，是推動有軌電車新時代到來的一個重要基石。 [9]
現代電氣化有軌電車的開端是由弗蘭克·朱利安·斯普拉格帶來的，他被認為是“電力牽引之父”，因為他開發電動機的成就使他在電力鐵路方面取得了橫向突破，在早期電梯方面取得了縱向突破。 在美國海軍工作期間，斯普拉格遇到了愛迪生的合夥人 E.H. 約翰遜，約翰遜對他的一些想法印象深刻。 斯普拉格被愛迪生吸引，辭去了海軍的工作，加入了愛迪生公司，在那裡他了解了愛迪生的電力分配系統。 [10] [11]
為了從愛迪生的照明事業中轉型，轉向電力領域，斯普拉格創立了斯普拉格電動鐵路與電機公司，目標是將直流電應用於新式有軌電車技術。公司成立後，斯普拉格實現了重大突破，開發出一種能夠在不同負載下保持恆速的電動機。儘管這種電機十分有效，在兩年內售出了 250 臺，但最初的設計需要改進，以融入經濟性和制動等重要方面。這最終發展成當時的主流技術，他改造了最初的電機，使其能夠將電力回饋至主電源。電動機的工作原理是，電流平行於馬蹄形磁鐵繞過電樞電路，從而旋轉電樞並驅動車輪。[11] [12]
經過 74 次嘗試，橫跨北美和歐洲，斯普拉格終於在 1888 年於弗吉尼亞州的里士滿成功地試運行了他的電動有軌電車。在此之前，公眾普遍持懷疑態度，認為這種交通方式既危險又不可靠，因此，這一時刻標誌著有軌電車發展的一個轉折點。在里士滿安裝有軌電車兩年內，美國和海外建造或正在建造的 110 條電動鐵路都採用了斯普拉格的發明。需求的快速增長意味著需要更大載運量的車輛，因此城市很快便從小型四輪車轉向大型八輪車。[13]
作為當時最大的增長行業之一，不斷增長的投資需求由私營企業而非公共資金來滿足。俄勒岡州的第一條電動有軌電車線路於 1889 年 11 月在東波特蘭和阿爾比納之間開通。該線路由威拉米特橋鐵路公司運營，於 1891 年 9 月更名為城市與郊區鐵路公司。到 1894 年，這傢俬營公司與波特蘭鐵路公司和東區鐵路公司（提供城際服務）一起，成為了該州的三大主要有軌電車服務提供商。[14]
最初的市場細分市場旨在為人們提供更多通往市中心的途徑。雖然在零售和工業領域，人們已經可以前往市中心工作，但不斷發展的有軌電車網路為人們提供了更加便捷的交通方式，從而使更多人能夠在城市中購物和工作。與馬車相比，電動有軌電車的成本效率約為 20%，導致了現有馬車線路的快速電氣化。[15]
在波特蘭郊區，有軌電車線路吸引了人們前往郊區居住，因此房地產開發商得以建立了像理事會山頂、霍桑、塔博山和最著名的歐文頓這樣的社群。歐文頓由歐文家族私人出資建造，被認為是 20 世紀初典型的“有軌電車郊區”，其特點是建築限制，旨在打造一個面向中產階級的住宅環境。這些有軌電車郊區為中產階級提供了在城市工作和在郊區居住的空間平衡。[16][17]這種住宅的轉變並非侷限於歐文頓，因為波特蘭的低密度東區人口在 1910 年代從大波特蘭人口的 25% 增長到 50%。[18]
在該行業的誕生階段，特許經營模式得到了實施，作為之前馬車有軌電車的延續。這種模式至關重要，因為有軌電車將在公共街道上執行，會對公共道路造成負面影響。特許經營許可將賦予私營公司在特定街道上運營的權利，作為對鋪設新軌道所涉及的大量開支和風險的回報。在許多情況下，有軌電車公司已經透過其在馬車方面的參與獲得了必要的許可。[19]
特別是在美國早期歷史上，聯邦政府採取的是扶持而不是所有權的政策，透過提供經濟激勵措施（如特許狀）來支援私營企業，因為當時政府是支援鐵路發展的。[20]政府普遍採取的這種“放任”做法反映了美國經濟自由主義的價值觀和傳統，而這種價值觀和傳統被普遍認為能夠提高經濟效率。
政府實施的一項政策包括強制採用 4 英尺 8.5 英寸的標準軌距。這種在全州範圍內的標準化至關重要，因為它可以使網路的建設以及多家公司在同一軌道上運營成為可能。最初在美國，各州之間在軌距協調方面存在一些困難，尤其是在南北戰爭之後，南北之間出現了分歧。1886 年，全國最終達成了標準軌距協議，因為電動有軌電車技術即將全面推廣。
雖然有軌電車政策總體上是“放任自流”的，但並非行業的所有方面都完全自由發展。由於特許經營權是在市政層面發放的，因此政府更多地參與其中。一項重要的控制措施是設定最高票價，定為 5 美分。在後來的幾年裡，如果出現未來的財務問題，這個價格上限將限制價格調整的自由。[21]
該行業的增長由威拉米特橋鐵路公司之後的幾家私營企業提供資金，例如大都會鐵路公司和韋弗利-伍德斯托克電力鐵路公司。1891 年，城市與郊區鐵路公司收購了幾家經營不善的小型公司，這開啟了合併時期，使乘客能夠以單程票價橫跨波特蘭。[22]到 1908 年，波特蘭的大多數郊區線路都由波特蘭鐵路、燈光和電力公司運營，這使該市能夠建立一個強大的網路，從而吸引了更多乘客。[23]
隨著交通網路的覆蓋範圍不斷擴大，人們對在有軌電車站附近尋找新的住宅和商業房產的需求也越來越大。雖然這是一個私人運營的系統，但頒發有價值的特許經營權的政治過程意味著該行業與政治和房地產開發緊密相連。在許多情況下，有軌電車公司會擁有政治影響力。[19]
隨著其他交通方式趕上了有軌電車的步伐，波特蘭鐵路、燈光和電力公司透過投資波特蘭郊區的娛樂設施來實現多元化發展，這些設施可以透過有軌電車到達。哥倫比亞海灘和理事會山頂遊樂園都為城市居民提供了娛樂場所。在鼎盛時期，哥倫比亞海灘在炎熱的日子裡會吸引 30,000 人，這裡提供游泳、遊戲和跳舞等活動，而理事會山頂則更像是一個傳統的遊樂園，其主要吸引力是城市景觀和後面的雪山。在廣告材料中，會註明必要的路線和車站，以便引導遊客。[24] [25]
有軌電車公司面臨進一步發展的最大障礙是其票價結構的“鎖定”。 1914 年，聯合鐵路公司旨在將波特蘭至林頓之間的城際線路票價從五美分提高到十美分。 雖然俄勒岡州委員會批准了這一要求，但市級政府的馬爾特諾馬縣法院認為這是違反了 5 美分最高票價的特許經營條款。 作為懲罰，聯合鐵路公司被迫拆除部分軌道直至波特蘭市界，迫使乘客乘坐蒸汽火車走替代路線。 剩餘軌道上的客流量下降，該線路於 1923 年停止運營。 [21]
20 世紀 20 年代初是美國有軌電車使用的高峰期，波特蘭運營著 32 條線路，各種長度都有。 [26] 有軌電車是主要的交通工具，其有效地將人們帶入城鎮中心的能力改變了城市。 然而，隨著私人汽車的增長，這種主導地位正在受到挑戰。
1912 年，電動有軌電車開始與市場顛覆者競爭，例如大規模生產的莫德 T 型車。 這些汽車仍然侷限於富人，因此對有軌電車構成不了很大威脅，而有軌電車的客流量更多的是中下層階級。 然而，隨著這些汽車的成本緩慢下降，使其越來越便宜，街道變得擁擠不堪，成為多模式交通的混亂局面。 與私人車輛爭奪空間的競爭變得緊張，因為它們可以行駛在軌道上，這意味著有軌電車無法再有效執行。 專用路權是有軌電車保持運營的關鍵，但在波特蘭市中心狹窄的街道上，這很難實現。 [27]
展望未來，有軌電車可以從多個方面重塑自我。 首先，專用路權軌道提供了避免干擾的解決方案。 由於汽車擁有量的普及，不可能回到以有軌電車為中心的城市，因此兩種交通方式必須在沒有干擾的情況下共存。 然而，對於街道狹窄且空間有限的城市來說，這可能很困難。
各種技術進步，例如低成本無軌電車和轉向完全可再生能源發電，可以為旅客提供比較優勢。 隨著人們越來越關注可持續性，必須遠離內燃機。 俄勒岡州以其可持續發展理念而聞名，是綠色能源的領導者，33% 的能源來自可再生能源。 [28]
波特蘭地區目前為全美多個正在復興其有軌電車網路的城市樹立了標杆。 2009 年，波特蘭市議會發布了“波特蘭有軌電車系統概念規劃”，概述了未來有軌電車走廊的框架。 波特蘭擁有不斷發展壯大的有軌電車系統，計劃在現有的兩個城市環線和六條通勤有軌電車線路的基礎上增加更多線路。 隨著規劃中的蒙哥馬利公園和奧斯威戈湖線路擴充套件，俄勒岡州有軌電車的未來一片光明。 [29]
S 曲線引數
| 變數 | 值 |
|---|---|
| K | 1850 |
| b | 0.104947736 |
| t0 | 1923.891478 |
表格資料
| 年份 | 軌道長度（英里） | 預計軌道長度（英里） |
|---|---|---|
| 1894 | 106.5 | 78 |
| 1895 | 86 | |
| 1896 | 95 | |
| 1897 | 113.6 | 105 |
| 1898 | 114 | 116 |
| 1899 | 121.5 | 128 |
| 1900 | 162 | 141 |
| 1901 | 126 | 155 |
| 1902 | 129.5 | 170 |
| 1903 | 157.1 | 187 |
| 1904 | 196.1 | 206 |
| 1905 | 222.2 | 226 |
| 1906 | 210.8 | 247 |
| 1907 | 263.2 | 271 |
| 1908 | 303.34 | 296 |
| 1909 | 355.9 | 323 |
| 1910 | 380.8 | 352 |
| 1911 | 395.6 | 383 |
| 1912 | 397.29 | 416 |
| 1913 | 496.72 | 450 |
| 1914 | 531.587 | 487 |
| 1915 | 526 | |
| 1916 | 566 | |
| 1917 | 696.2 | 608 |
| 1918 | 651.33 | 652 |
| 1919 | 686.22 | 697 |
| 1920 | 670.974 | 743 |
S 曲線引數
| 變數 | 值 |
|---|---|
| K | 400 |
| b | 0.1094925 |
| t0 | 1908.171841 |
表格資料
| 年份 | 軌道長度（英里） | 預計軌道長度（英里） |
|---|---|---|
| 1894 | 81 | 70 |
| 1895 | 76 | |
| 1896 | 83 | |
| 1897 | 81.6 | 91 |
| 1898 | 79 | 99 |
| 1899 | 86.5 | 107 |
| 1900 | 127 | 116 |
| 1901 | 109 | 125 |
| 1902 | 122 | 135 |
| 1903 | 138 | 145 |
| 1904 | 179 | 155 |
| 1905 | 181.5 | 166 |
| 1906 | 180.5 | 176 |
| 1907 | 183 | 187 |
| 1908 | 203.54 | 198 |
| 1909 | 213 | 209 |
| 1910 | 230 | 220 |
| 1911 | 237.9 | 231 |
| 1912 | 259.3 | 241 |
| 1913 | 293.82 | 252 |
| 1914 | 305.61 | 262 |
| 1915 | 271 | |
| 1916 | 281 | |
| 1917 | 279.05 | 290 |
| 1918 | 259.04 | 298 |
| 1919 | 292.5 | 306 |
| 1920 | 292.5 | 314 |
S 曲線引數
| 變數 | 值 |
|---|---|
| K | 525 |
| b | 0.198120013 |
| t0 | 1915.245811 |
表格資料
| 年份 | 軌道長度（英里） | 預計軌道長度（英里） |
|---|---|---|
| 1894 | 25.5 | 8 |
| 1895 | 9 | |
| 1896 | 11 | |
| 1897 | 32 | 14 |
| 1898 | 35 | 17 |
| 1899 | 35 | 20 |
| 1900 | 35 | 24 |
| 1901 | 17 | 29 |
| 1902 | 7.5 | 35 |
| 1903 | 19.1 | 43 |
| 1904 | 17.1 | 51 |
| 1905 | 40.7 | 61 |
| 1906 | 30.3 | 72 |
| 1907 | 80.2 | 86 |
| 1908 | 99.8 | 101 |
| 1909 | 142.9 | 118 |
| 1910 | 150.8 | 137 |
| 1911 | 157.7 | 158 |
| 1912 | 137.99 | 181 |
| 1913 | 202.9 | 205 |
| 1914 | 225.98 | 230 |
| 1915 | 256 | |
| 1916 | 282 | |
| 1917 | 417.15 | 308 |
| 1918 | 392.29 | 332 |
| 1919 | 393.72 | 356 |
| 1920 | 378.47 | 378 |
在繪製交通方式的生命週期圖時，迴歸線遵循 S 曲線，表明了誕生、增長和成熟階段。 該 S 曲線遵循以下方程式
S(t)=K/(1+e^((-b(t-t0)))
它由以下部分表示
- S(t) 是狀態度量 - 從 McGraw 電氣鐵路手冊中獲取的有軌電車軌道里程 [30]
- K 是有軌電車軌道里程的飽和水平
- b 是一個係數。
- t 是時間（年），
- t0 是拐點時間 - 達到 1/2 K 的年份
波特蘭郊區生命週期階段
- 誕生：1894-1904 年
- 增長：1904-1912 年
- 成熟：從 1912 年開始
俄勒岡州區域生命週期階段
- 誕生：1894-1908 年
- 增長：1908-1916 年
- 成熟：從 1916 年開始
階段的差異可以用南太平洋公司相對於波特蘭郊區系統建立的城際服務擴充套件較晚來解釋。 在波特蘭，鐵路公司合併為波特蘭鐵路、電力和動力公司，這使得市內的服務得以增加。
結合起來，全州有軌電車軌道里程的拐點在 1920 年之後。 由於該回歸 S 曲線的飽和點相當長遠，因此可以將其解釋為預測有軌電車在沒有政策干預和來自其他交通方式的競爭的情況下，其潛在的可能性。
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- ↑ 賈雷特·沃克，2010 年，有軌電車與輕軌… 有區別嗎？ 人類交通，檢索時間：2021 年 3 月 18 日<https://humantransit.org/2010/03/streetcars-vs-light-rail-is-there-a-difference.html>
- ↑ 什麼是街頭電車？ 美國公共交通協會，檢索時間：2021 年 3 月 18 日 <http://www.heritagetrolley.org/artcileBringBackStreetcars4.htm>
- ↑ 尼克·巴特勒，2017 年，公共汽車革命，查爾斯頓縣公共圖書館，檢索時間：2021 年 3 月 22 日 <https://www.ccpl.org/charleston-time-machine/omnibus-revolutions>
- ↑ 庫爾特·科爾斯泰特，2017 年，大爭鬥：紐約市從馬糞到無馬車的交通汙染，99% 不可視，檢索時間：2021 年 3 月 19 日 <https://99percentinvisible.org/article/cities-paved-dung-urban-design-great-horse-manure-crisis-1894/>
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- ↑ Joseph Stromberg，2015年，美國曾經強大的有軌電車衰落背後的真實故事，Vox，檢索時間2021年3月22日<https://www.vox.com/2015/5/7/8562007/streetcar-history-demise>
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