交通部署案例集/2021/弗吉尼亞有軌電車
有軌電車，如北美所稱，是一種鐵路運輸車輛，在公共城市街道上的有軌電車軌道上行駛。它們最初由馬匹驅動，就像拉車的馬車一樣，但在 19 世紀末和 20 世紀初，電氣化馬車在很大程度上取代了它們。構成有軌電車的主要技術部件是鋼鐵製造、鐵路建設和電力。它們的主要優點是耐用性、容量、效率、網路化、安全性、運營成本和環境友好性。它們最常部署在人口眾多且生活水平高的城市地區。在弗吉尼亞州，有軌電車在多個地方實施，下面將詳細介紹它們。
在有軌電車出現之前，最常見的交通方式是馬拉貨車，用於長途運輸。對於短途運輸，大多數人選擇步行。其他不太常見的交通方式是公共汽車和蒸汽或纜車驅動的有軌電車。這些方法存在許多侷限性，例如木輪在崎嶇道路上行駛時的不舒服旅程、行駛速度慢、需要維護馬匹和複雜的維護負擔。隨著主要城市人口持續增長，交通運輸市場也在不斷增長。在有軌電車普及之前，就有鐵路了，因此人們知道將它們的縮小版本放到城市中以解決交通問題的潛力。因此，以前運輸方式的這些侷限性以及不斷增長的運輸需求激發了人們對新運輸創新的興趣。
有軌電車/輕軌模式的發明是由公共汽車公司帶來的。他們試圖透過增加沿途路線的乘客數量來提高貨車的盈利能力，並意識到一輛沿著軌道行駛的貨車可以承載更多乘客。利用以前的公共汽車路線，北美第一條有軌電車線路於 1832 年從紐約市中心開往哈萊姆區。這為城市環境中的鐵路奠定了基礎。
當托馬斯·愛迪生在 1880 年代初創立愛迪生照明公司時，他將電網的概念帶到了城市，並使馬車能夠由電力驅動。受到托馬斯·愛迪生作品的啟發，有軌電車的電力傳輸是透過使用直流電的架空接觸網系統完成的。當從馬匹切換到電力時，它降低了有軌電車的運營成本，並將城市街道從馬車轉變為有軌電車。
有軌電車的技術是由弗蘭克·朱利安·斯普拉格在 1887 年建立的。他建立了電動機，它使用圍繞電樞電路纏繞的馬蹄形磁體工作。當電樞旋轉時，車輪由電力轉動。在測試了他的允許電機透過底部連線將電力返回到電源的無軌電車系統後，斯普拉格安裝了第一個成功的大型電力無軌電車系統。里士滿聯合客運鐵路於 1888 年 2 月 2 日開始客運運營。[1] 在 1894 年初，大多數擁有旅行路線的鐵路公司已經開始安裝電網，以準備和鋪設基礎設施，以應對 19 世紀末和 20 世紀初有軌電車的繁榮。
弗吉尼亞州的早期市場並不由任何一家公司主導，但每個地方都有自己的地方鐵路公司為該地區提供服務。每家鐵路公司都在他們擁有的區域內運營，慢慢地建設基礎設施，例如鐵軌、路線、有軌電車和電力線。他們還保留了從馬車時代以來的相同票價，並制定了市政府強制執行的 5 美分票價。這些推動了有軌電車郊區的開發，因為房地產機會出現，更多有軌電車被鋪設。以下是有軌電車郊區開發的列表，這些郊區仍保留至今。
里士滿有軌電車郊區列表
- 巴頓高地
- 貝爾維尤
- 金特公園
- 隱士山莊
- 拉伯納姆公園
- 高地公園
- 高地泉
- 謝伍德公園
- 華盛頓公園
- 韋斯托弗山
- 伍德蘭高地
隨著乘客出行時間的縮短，還與其他基礎設施發展同步進行，例如里士滿市郊的娛樂中心。儘管弗吉尼亞州 85% 的居民居住在農村地區，人口約為 180 萬，但據估計，需要乘坐里士滿有軌電車的乘客數量為 85,000 人。[2] 隨著人口的增長和里士滿聯合客運鐵路的知名度，更多的鐵路公司成立。最初開發的第一條線路並非由於市場需求，而是由於弗蘭克·朱利安·斯普拉格的創新。到 1894 年，里士滿聯合客運鐵路在其名下擁有 50 英里的有軌電車軌道。[3]
自 1840 年以來，聯邦政府開始促進交通基礎設施建設，這導致了公共和私人對鐵路和有軌電車的投資，幫助了有軌電車的最初誕生。[4] 從 19 世紀 40 年代開始，幾乎所有運輸公司都是私營的，因為有軌電車鐵路必須擁有在街道上鋪設軌道和運營馬車、纜車和有軌電車的公共通行權。[5] 有軌電車鐵路公司面臨著多重挑戰，例如容易受到房地產利益集團的操縱、當地政客的要求以及種族隔離主義者的憤怒。雖然它創造了 20 世紀的城市，但有軌電車獨特的政治經濟體系帶來了毀滅性的後果。有軌電車吸引了來自各種當地團體的關注，他們利用自己的政治權力為了自己的目的而重塑了大都市居民的生活。[6] 從 1901 年開始，弗吉尼亞州所有主要城市都出現了反對有軌電車隔離的抗議活動，包括朴茨茅斯、林奇堡、諾福克、丹維爾、里士滿和紐波特紐斯。然而，1906 年的立法要求全州範圍內實行有軌電車隔離，進一步抵制有軌電車的嘗試也很快就失敗了。[7]
個體有軌電車公司的發展是短暫的。這些公司經歷的大部分擴張實際上是小型鐵路公司之間的收購兼併。隨著時間的推移，經營有軌電車的商人，被稱為“牽引巨頭”，合併了多條線路的所有權，在許多城市建立了強大的，往往是腐敗的壟斷。[8]
有一系列的吉姆·克勞法將有軌電車分隔為白人區域和黑人區域。[7] 然而，有新聞報道稱，在包括里士滿在內的南方城市，經常看到白人女性站立而黑人女性坐著。[6] 儘管有這些目擊，種族隔離仍然是與有軌電車有關的根深蒂固的問題。
當塔澤維爾在 1904 年從馬匹轉向電力時，它是美國擁有有軌電車的最小城鎮，擁有 2 英里的軌道。 [3]
弗吉尼亞州有軌電車的後期發展
[edit | edit source]在有軌電車建成後，弗吉尼亞州的有軌電車幾乎立即開始衰落。1903 年，電機工人的罷工引起了州民兵的回應，導致騷亂和兩人死亡。約翰·米切爾·小，一位直言不諱的非裔美國人報紙編輯，由於武裝交通人員執行的種族隔離而領導了抵制有軌電車的行動。由於騷亂和不願放棄有軌電車的吉姆·克勞政策，大多數鐵路公司破產。[9] 其他鐵路公司，主要由北方州的富人擁有，成為當地州政客和當地鐵路主管的輕易獵物，這些人往往不關心公司的最佳利益。公眾對鐵路公司的仇恨使他們更容易成為目標。 [6] 加上 1930 年代和 1940 年代初汽車（如公共汽車和轎車）的普及和需求的不斷上升以及大蕭條，有軌電車逐漸被淘汰，運營停止。里士滿有軌電車的衰落受到文化趨勢的影響。該市擁有最長的電力有軌電車系統，於 1888 年開通了該州第一個有軌電車系統，並於 1949 年最後關閉。
在夏洛茨維爾，在 1903 年夏洛茨維爾市郊鐵路公司違反了其作為夏洛茨維爾和阿爾伯馬爾鐵路公司的付款後，新鐵路在建立一個盈利的業務方面遇到了困難。 [10] 儘管他們試圖透過改變市場並透過其電力服務獲得利潤來適應這種模式，但它並沒有持續。他們的直流電源輸送正在輸給市政天然氣供應商的競爭。他們有軌電車的廉價車費和短途旅行時間進一步阻礙了他們。他們再次被另一家公司收購併徵用，以最後掙扎一次，但鐵路並沒有在大蕭條中倖存下來。
有軌電車的升級版，被稱為輕軌，是這種交通方式的重新發明。2011 年，弗吉尼亞州諾福克的“潮汐”輕軌開始運營，雖然開始非常不穩定。[11] 弗吉尼亞州其他城市在恢復這種交通方式方面也遇到了重大障礙。1996 年，切薩皮克市議會投票支援修建輕軌系統。選民在 2000 年的公投中支援它，但沒有資金。市議會拒絕在 2010 年為輕軌研究提供部分資金。在北弗吉尼亞州，提議了哥倫比亞派克有軌電車，但最終被擱置。 [12]
量化分析
[edit | edit source]為了對有軌電車的生命週期進行概述，S 型曲線（軌道里程數與時間的關係）用於識別誕生、增長和成熟階段。
S 型曲線
[edit | edit source]根據《交通體驗》第 374 頁的內容，S 型曲線主要展示資料。假設資料呈現邏輯形狀，則將最佳擬合數據的平滑曲線新增到較為嘈雜的觀測結果中。[13] 生命週期模型可以用以下公式表示。
S(t)=K/(1+e^((-b(t-to)) )
其中
- S(t) 是第 t 年預測的系統規模（有軌電車軌道里程數），
- t 是時間（年），
- t0 是（中點）拐點時間（達到 1/2 K 的年份），
- K 是有軌電車軌道里程數的飽和狀態水平（最終市場規模），
- b 是一個係數。
使用該模型進行預測時，一個問題是確定最終市場規模 (K)。雖然我們可能知道當前的系統規模 (P)，但要使用 S 型曲線需要一個最終的系統規模。可以為不同的最終系統規模擬合模型，其中一個將最適合資料。為了應用該模型，估計中點或拐點年份 (t0) 非常有用。同樣，這可以在回顧性地進行，但要在前瞻性地進行需要假設，雖然一個估計可能比其他估計更適合資料。知道 K、t0 和 b，我們就可以預測任何給定年份 t 的系統規模。
資料
[edit | edit source]這是麥格勞從 19 世紀後期到 20 世紀初編制的《電力鐵路目錄》的集合。[3] 這些目錄中可以找到大量資料和其他資訊。使用了 1894 年、1897 年至 1914 年和 1917 年至 1920 年的資料。分析了弗吉尼亞州的這些城市及其各自所在的鐵路公司。這些公司合併中的一些記錄在下面，但從 1910 年到 1920 年，這些公司中的大多數都被併入較大的集團或相互交易，有時跨越城市邊界，最終不再存在。以下是保留的最後一些代表該市的鐵路公司，以瞭解有軌電車在不同當地地區的開發情況。
弗吉尼亞州有軌電車軌道總里程數的總和
| 年份 | 有軌電車軌道總里程數（英里） |
| 1894 | 64.5 |
| 1897 | 183.59 |
| 1898 | 206.79 |
| 1899 | 236.79 |
| 1900 | 257.7 |
| 1901 | 306.95 |
| 1902 | 337.92 |
| 1903 | 405.5 |
| 1904 | 429.8 |
| 1905 | 420.39 |
| 1906 | 423.18 |
| 1907 | 435.96 |
| 1908 | 441.02 |
| 1909 | 421.43 |
| 1910 | 401.66 |
| 1911 | 448.47 |
| 1912 | 479.4 |
| 1913 | 495.82 |
| 1914 | 488.25 |
| 1917 | 629.48 |
| 1918 | 635.125 |
| 1919 | 735.965 |
| 1920 | 631.955 |
亞歷山大
[edit | edit source]華盛頓、亞歷山大和弗農山電力鐵路公司 [併入華盛頓州的鐵路公司]
伯克利
[edit | edit source]伯克利有軌電車公司 (1888) → 諾福克、朴茨茅斯和紐波特紐斯公司 [於 1906 年合併]
夏洛茨維爾
[edit | edit source]皮埃蒙特改善與建築公司 → 夏洛茨維爾市郊鐵路公司 (1894) → 夏洛茨維爾和阿爾伯馬爾鐵路公司 (1903)
丹維爾
[edit | edit source]丹維爾有軌電車公司 → 丹維爾鐵路與電力公司 (1900)
格雷厄姆
[edit | edit source]布魯菲爾德和欣頓電力鐵路公司 (1903) → 藍石牽引公司 (1904)
漢普頓，紐波特
[edit | edit source]漢普頓和奧爾德波因特鐵路公司 (1894) → 紐波特紐斯和奧爾德波因特鐵路與電力公司 (1898)
公民鐵路、燈光與電力公司 (1901)
漢普頓路鐵路與電力公司 (1903)
諾福克街鐵公司 + 諾福克和海洋景觀鐵路公司 → 諾福克鐵路和電氣公司 (1899)
諾福克和阿特蘭大碼頭公司 (1900) → 漢普頓
諾福克港口電力鐵路公司 → 諾福克、朴茨茅斯和紐波特紐斯鐵路公司 (1900)
海灣海岸碼頭公司 (1903)
切薩皮克運輸公司
林奇堡電力鐵路和電氣公司 (1898) + 林奇堡和裡弗蒙特街鐵公司 (1899) → 林奇堡牽引和電氣公司 (1901)
彼得斯堡街鐵公司 (1896) → 南部鐵路和開發公司 (1899) [合併]
朴茨茅斯街鐵公司 → 老自治領鐵路公司 (1901)
里士滿鐵路和電氣公司 (1890) → 里士滿乘客和電力公司 (1900) + [里士滿牽引公司 (1897) + 里士滿和彼得斯堡電力鐵路公司 (1898) + 南部鐵路和開發公司 (1899)] → 維吉尼亞乘客和電力公司 (1901)
雷德福街鐵公司 (1899) → 雷德福水力發電公司 (1901)
羅阿諾克街鐵公司 (1887) → 羅阿諾克鐵路和電氣公司 (1899)
城市街車公司 → 斯湯頓照明和電力公司 (1898)
S 型曲線引數
| 引數 | 值 |
|---|---|
| Smax | 677 英里 |
| b | 0.1155 |
| ti | 1907 |
| R2 | 0.8645 |
S 型曲線
維吉尼亞州有軌電車發展生命週期的各個階段已在上面的 S 型曲線圖中進行了解釋。從誕生階段過渡到成熟階段的過渡時間大約為 1900 年，該系統從大約 1915 年開始進入成熟階段。
可以看出，Smax 的最佳值比 1920 年最大安裝系統範圍大 45 英里。這可能反映了到 1920 年尚未實現的潛在系統擴充套件。即使在模型排除了 1919 年和 1920 年這兩年（這兩年安裝的軌道範圍出現了意外下降）的情況下進行分析，Smax 的值也超過了總安裝的軌道範圍，支援潛在擴充套件理論。
模型化 S 型曲線的 R2 值表明置信度>86%，表明該模型不是對測量資料的非常接近的表示。從圖中可以看出，該模型往往會低估生長階段的軌道安裝速度，尤其是 1902 年至 1906 年的時期。雖然這段時期是在競爭環境中快速建設的時期，但在研究期間，有軌電車運營商的廣泛整合導致該時期歷史安裝軌道的報告方法出現偏差。
除了對全州有軌電車系統生命週期的分析外，還應該對每個城市區域內的個別有軌電車系統進行分析。然而，由於維吉尼亞州鐵路公司在經濟和政治壓力下的廣泛整合，導致隨後在 S 型曲線上進行的嘗試由於資料不足或不完整而難以擬合，因為無法對各個系統進行有意義的生命週期評估。即使進行了這些分析，結果也不會很好，因為有軌電車鐵路公司沒有經歷自然的增長擴張，而是經歷了突然的增長和損失，這使得它成為一場數字遊戲，並且違背了為其未來進行建模的目的。
- ↑ 1992 年，里程碑：里士滿聯合客運鐵路，1888 年，ETHW，檢索於 2021 年 3 月 20 日<https://ethw.org/Milestones:Richmond_Union_Passenger_Railway,_1888>
- ↑ 維吉尼亞州交通部。2006 年。維吉尼亞州道路史。里士滿：維吉尼亞州交通部，第 17 頁。可在以下網址獲取：<https://www.virginiadot.org/about/resources/historyofrds.pdf> [於 2021 年 3 月 20 日訪問]
- ↑ a b c 麥克格勞出版公司。(1894-1920)。麥克格勞電力鐵路手冊：美國有軌電車投資紅皮書。紐約：麥克格勞出版公司。檢索於 2021 年 3 月 19 日。
- ↑ 布拉爾，阿姆裡特比爾·考爾 (2005)。“美國交通文化與政策”。經濟與政治週刊40(8): 733–736。ISSN 0012-9976。檢索於 2021 年 3 月 22 日。
- ↑ SMERK，喬治·M. (1986)。“城市大眾交通：從私人到公共到私有化”。運輸雜誌26(1): 83–91。ISSN 0041-1612。檢索於 2021 年 3 月 22 日。
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- ↑ 哈里·科拉茲二世 (2004)。里士滿的移動第一。[線上] richmondmagazine.com。可在以下網址獲取：<https://richmondmagazine.com/news/richmond-history/richmond-trolley-system/> [於 2021 年 3 月 24 日訪問]
- ↑ 麥克格勞希爾出版公司。(1914)。讓小公司盈利。電力鐵路雜誌。第 44 卷。第 906-912 頁。檢索於 2021 年 3 月 16 日
- ↑ “諾福克輕軌將於 8 月 19 日首次亮相”。火車雜誌。2011 年 6 月 21 日。檢索於 2021 年 3 月 22 日。
- ↑ Virginiaplaces.org。2015 年。維吉尼亞州的有軌電車和輕軌。[線上] 可在以下網址獲取：<http://www.virginiaplaces.org/rail/lightrail.html> [於 2021 年 3 月 24 日訪問]
- ↑ 加里森，W. 和勒溫森，D. (2014)。交通體驗（第 2 版）。牛津大學出版社，美國。檢索於 2021 年 3 月 19 日。