運輸部署案例集/2023/溫哥華天車

溫哥華天車 – 技術的生命週期

關於溫哥華天車

溫哥華天車是一個地鐵系統，由三條線路組成，橫跨不列顛哥倫比亞省大溫哥華地區，位於布拉德灣南岸。該系統於 1985 年開通，服務於許多重要的城市中心（包括 Metrotown、高貴林、新西敏、素裡和列治文），溫哥華的中央商務區和 YVR 機場。它是該市交通網路的重要組成部分，並繼續進行擴建專案以服務更多乘客。

天車網路中使用了兩種模式，加拿大線使用傳統輕軌技術，而 Expo 線和千年線使用龐巴迪/阿爾斯通的線性感應電機技術。兩種模式都以其高頻率、高架軌道、全自動執行和移動閉塞訊號系統為特徵。這兩種技術都統一在“天車”品牌下。圖 1 顯示了天車軌道的一部分。

圖 1：生產路-大學站天車軌道，朝盧格希德方向。原照片拍攝於 2023 年 2 月 17 日。

圖 1：從生產路-大學站在千年線和 Expo 線上看到的 SkyTrain 軌道。原照片拍攝於 2023 年 2 月 17 日。

溫哥華地區公共交通簡史

在 SkyTrain 引入之前，從溫哥華中央商務區到新西敏的初始路線由不列顛哥倫比亞省電力鐵路公司運營，該公司擁有有軌電車和城際線路。有軌電車線路於 1955 年關閉，城際線路於 1958 年關閉，以及北美許多其他線路。 

這使得溫哥華居民主要依靠他們的公交、渡輪和無軌電車網路以及私人車輛。溫哥華缺乏城市高速公路，加上對公路運輸的依賴不斷增加，導致人們尋求解決方案。 

1968 年，溫哥華交通研究提出了一個龐大的地面高速公路系統，以緩解該市的交通問題，該系統一度被市議會採納。這將包括一個位於中央商務區附近的大型立交橋和一個新的布拉德灣穿越點。該計劃中唯一已建成的部分是鄧斯繆爾和喬治亞高架橋。

另一方面，市議員哈里·蘭金在 1970 年撰寫了一本名為“快速交通的理由”的小冊子，反對 1968 年的計劃，並主張在溫哥華建立一個快速交通網路。蘭金認為，高速公路將花費更多且為該市帶來的好處更少，同時還會拆除溫哥華唐人街等歷史街區。

最初，人們考慮過重新引入“輕型快速交通”（有軌電車），但最終拒絕了該計劃，轉而選擇 Expo 線和 Millennium 線上採用的容量更大但更具實驗性的“先進輕軌交通 (ALRT)”（線性感應輕軌）技術。該技術的一大吸引力是高架軌道，這意味著它將獨立於其他交通方式，與溫哥華的公交車和無軌電車不同。 

天車技術

天車與其他在同一時期建造的自動輕軌系統類似，與多倫多交通委員會的 3 號線（斯卡伯勒 RT）共享線性感應技術，並與倫敦碼頭區輕軌共享高頻特性。該系統是對地鐵技術的演變，但它聲稱是世界上第一條無人駕駛快速交通系統。

ALRT 本身是由加拿大皇冠公司開發的，因此它被選中用於該專案在政治上很受歡迎。這項技術尚未在其他地方廣泛應用，但一些獨立系統使用過線性感應技術，包括紐約的肯尼迪機場 AirTrain。雖然 ALRT 沒有更廣泛地普及，甚至沒有用在天車加拿大線，但該系統的其他技術方面已變得越來越普遍，包括移動閉塞訊號系統、無人駕駛執行和無障礙登車。ALRT 已被用於 Millennium 線和 Expo 線的延伸部分，並將被用於即將開通的百老匯地鐵。 

天車使用情況

天車不僅吸引了被取代的公交服務的乘客，還吸引了汽車駕駛員。溫哥華的交通出行比例非常高，在北美城市中排名第 18.3%（超過 50% 的出行使用交通工具或主動出行方式）。天車對這一點做出了重大貢獻，增強了其他交通方式，如公交車和渡輪，它本身擁有北美最高的每公里每年乘客使用率之一，2019 年約為 2,029,358pax/km/year。

在 1987/88 財年，天車記錄的客流量為 998,832pax/km/year，在素裡延伸段開通後的 1995/96 財年，這一數字躍升至 1,354,960pax/km/year，pax/km/year 增長超過 35%，這表明隨著系統的擴充套件以及作為一種出行方式變得更加成熟和規範化，使用率大幅增長。

客流量得到了政策的推動，例如，缺乏高速公路阻礙了人們開車去市區或在許多城市中心之間出行。此外，免費的高頻率公交服務和接駁公交（快速公交和 B 線）擴充套件了車站的集水區，特別是在素裡，為天車提供了新的客戶市場。99 號 B 線非常成功，部分原因是它被天車延伸段所取代。

天車增長、發展和適應 - 1985 年至今

自 1985 年以來，溫哥華天車的增長和成功得益於政府政策和私營部門發展的共同作用。 

政府持續投資於系統改進，包括新的滾動車廂、車站升級以及新的和延伸線路，使這種交通方式保持競爭力並增加了客流量。滾動車廂也隨著時間的推移而得到改善，採用了空調、開放式通道和自動門，提高了乘客舒適度和車廂容量，同時加快了登車速度。此外，2013 年推出的指南針卡（智慧卡技術）使乘坐天車更加方便。

自從 Expo 線、千禧線 和加拿大線 開通以來，架空列車車站附近的社群密度顯著提高。私人投資，尤其是在車站附近的住宅和商業空間，例如大都會城和緬街/科學世界站，顯著推動了客流量的增長。開發專案與車站相融合，例如新威斯敏斯特車站上的 Over Station Development (OSD) 專案，在車站入口 100 米範圍內提供了許多餐館和其他商業場所，其中許多與站臺同層，類似悉尼的 Chatswood 站。

千禧線 Evergreen 延長線和加拿大線等新線路和延長線見證了公共和私人部門之間的融合。公共部門對線路的投資帶來了高質量的車站和服務，例如伯奎特蘭隧道中的 4G 網路連線。私營部門透過在車站附近開發新的住宅和商業場所做出貢獻。在 Inlet Centre，過去土地利用強度較低，現在已經建成了高密度住宅，而 Moody Centre 的工業倉庫現在已經成為幾家精釀啤酒廠的所在地。這裡有一個重要的時效因素：Expo 線的密度比千禧線高，因為後者比前者晚了十多年才建成。

溫哥華在架空列車推出後嘗試過其他交通方式。最初，Evergreen 延長線計劃使用輕軌（有軌電車），以免與西海岸快線的客流量競爭。在 2010 年冬季奧運會期間，一條名為“奧運線”的示範有軌電車線路在奧運村站到格蘭維爾島之間執行，並有望延伸到海濱站。這條線路未能從 Translink 獲得資金，因為它與架空列車延長線（例如百老匯地鐵）相比，優先順序較低。

架空列車客流量趨勢的定量分析

Translink 提供的歷史資料僅限於其“傳統系統”的每次出行和每次登車，時間可追溯到 2002 年。這包括架空列車，但也包括巴士、無軌電車、海巴和西海岸快線服務。為了估計架空列車客流量佔該數值的百分比，根據 2022 年的可用資料計算了架空列車每月出行的平均百分比，然後將其應用到 2002 年，假設比率相同，以獲得一個近似值（2022 年 1 月至 11 月，架空列車佔“傳統系統”的 36%）。將此與 1998 年提供給 JRTR 的架空列車資料進行合理性檢查，結果似乎合理。然而，這會降低所生成結果的準確性。

使用普通最小二乘迴歸法對資料進行了分析，共分為三組：一組考慮了 2020-21 年的 COVID-19 大流行年，另一組不考慮這些年的資料，第三組考慮了大流行，但假設客流量不會超過 2019 年的水平。資料擬合到 S 形曲線，並記錄了拐點。對於 COVID-19 資料，S_Max（飽和狀態水平）計算為 2.975 億人次/年，t_i（拐點年份）為 2020 年。對於非 COVID-19 資料，S_Max 計算為 1.9 億人次/年，t_i 為 2005 年。對於 2019 年的 S_Max 組，假設 S_Max 為 1.61536941 億人次/年，t_i 為 2002 年。

S 形曲線由公式 1 計算得出，其中考慮了 S_Max、t_i（拐點年份）、t（當前年份）和 b（估計係數）。使用最高 R 平方（決定係數）≤ 1 為每組選擇最佳曲線。

$S(t)={\frac {S_{Max}}{[1+e^{-b(t-t_{i})}]}}$ 公式 1

COVID-19 資料

考慮 COVID 資料（圖 2），由於 2020 年和 2021 年的兩個明顯異常值，S 形曲線與其餘記錄資料的視覺擬合效果不佳。根據這個指標，該模式剛剛到達拐點，處於增長階段。這對於資料來說是一個糟糕的擬合，因此在檢查架空列車的生命週期時，不應考慮異常值年份，因為較低的客流量並非由於技術本身的任何變化或問題造成的，而是 COVID-19 的全球範圍的影響。

在這些資料中，可以在排除 COVID 的資料中觀察到所記錄的主要系統事件，但重要的是，2020-21 年的資料中明顯地顯示了 COVID 的影響。

圖 2：包括 COVID-19 年份。資料來自 Translink 和 JRTR。這些資料的 S 形曲線 R 平方值為 0.574951201。

非 COVID-19 資料

考慮非 COVID 資料（圖 3），我們可以確定該模式處於增長階段，但接近成熟階段。出生階段將從 1987 年（啟動年份）持續到 2000 年左右，也就是千禧線於 2002 年 1 月開通之前。隨著百老匯地鐵等專案的實施，增長階段仍有繼續的潛力，但此後整個系統的擴充套件速度放緩，這意味著可能進入成熟階段。

在圖 2 和圖 3 的測量資料中，可以識別以下事件：千禧線的開通（1996 年至 2002 年之間產生影響）、2009 年至 2010 年之間加拿大線的開通以及 2016 年 Evergreen 延長線的開通。這些開通事件總體上促成了客流量的整體上升趨勢，但初始開通高峰過後，客流量增長的速度放緩。

圖 3：排除 COVID-19 年份。資料來自 Translink 和 JRTR。這些資料的 S 形曲線 R 平方值為 0.956915239。

包含 COVID-19，假設 2019 年達到 S_Max

雖然在考慮技術的增長階段時忽略 COVID-19 年份可以更準確地反映架空列車的生命週期，但排除這些資料意味著無法透過此分析瞭解 COVID 後恢復的情況。

為了獲得更好的最佳擬合線，圖 4 假設 S_Max 等於 2019 年的最高測量客流量，並繪製了 S 形曲線。結果在 2002 年產生了更好的拐點，但這會將該技術置於生命週期的成熟階段，並且如果客流量持續下降，則可能將其歸類為下降階段。根據 COVID-19 的恢復趨勢，這種結果是可能出現的。根據 2022 年的可用資料，架空列車的出行次數已恢復到 2019 年水平的 66%（1 月至 11 月），而 2021 年為 49%，但 COVID-19 的影響仍在持續。

圖 4：包含 COVID-19 年份，S_Max 取 2019 年。資料來自 Translink 和 JRTR。該資料中的 S 曲線 R 平方值為 0.184149387，低於圖 2，但視覺擬合效果更好。

結論

總體而言，使用非 COVID 資料和高於 2019 年 S_Max 的模型（圖 3）最適合評估溫哥華天車的生命週期階段。這是因為未來的系統擴建和發展正在規劃中，考慮到 2022 年天車出行資料，在本十年內恢復到疫情前的狀況似乎是合理的。