交通部署案例集/達拉斯地區快速交通輕軌

引言：DART 輕軌發展史及環境背景

達拉斯地區快速交通 (DART) 目前運營著北美最大的輕軌系統（LRT），按軌道長度計，該系統於 1996 年首次開通。DART 在達拉斯地區各種市場中開展了相當積極的擴張服務，並在專案完成方面取得了成功，但其可達性和經濟效益並不容易確定。作為全美範圍內有軌電車服務和相關 LRT 系統復興的一部分，DART 目前運營著超過 140 公里的軌道和 63 個車站，根據 2013 年的人口估計，這是德克薩斯州第三大城市 (Speck, 2013; 美國人口普查局, 2013)。然而，DART LRT 系統在多大程度上真正提高了區域可達性？DART LRT 是否提高了區域整體公交出行份額，這將有助於實現公交專案的普遍目標，即減少汽車出行份額和相關的擁堵問題？DART LRT 是否實現了常見的 LRT 目標，即提高附近房產估價指標？是否有其他政策和決策與 DART LRT 系統的成功相互作用並抑制其成功？這些問題的答案似乎表明該系統的成功喜憂參半，並且需要在發展模式上做出重大調整。

根據人口普查資料，DART 系統在 2000 年的總客運量在三條 LRT 線路建設了約 32 公里軌道後比 1990 年的水平低了 7.75%，當時整個系統僅依靠標準公交服務運營 (Cox, 2002)。此外，達拉斯地區的總公交出行份額從 2000 年的 3.9% 下降到 2010 年的 1.53% (Freemark, 2010)。儘管達拉斯地區從 1983 年開始徵收 1% 的年度銷售稅來資助最終的 DART LRT 系統，但該地區的公交出行份額一直停滯不前。此外，公交出行份額的停滯不前發生在德克薩斯州 GDP 從 1997 年的 6130 億美元增長到 2013 年的 1.53 萬億美元期間，而達拉斯-沃斯堡都會區在 2001 年的 GDP 為 2559.1 億美元，到 2013 年增長到 4475.7 億美元，這可能表明經濟向上流動與達拉斯地區的出行選擇無關 (聖路易斯聯邦儲備銀行, 2014; 經濟分析局, 2013)。

達拉斯交通發展環境的補充因素包括當前的公交導向型開發實踐（或缺乏這種實踐）、相關的達拉斯停車政策以及 DART LRT 的執行間隔。也許公交導向型開發正確執行的典型例子是紅線、藍線和橙線 LRT 線路上的 Mockingbird 站 - 初始投資 1.05 億美元，車站周圍的開發包括閣樓公寓、辦公空間、零售店和其他設施，以“公交村”風格，以及車站的 735 個免費公交導向型停車位 (Dittmar, 2004)。然而，Mockingbird 站並不是整個 DART 系統的規範，該系統在整個系統範圍內擁有總計 19576 個免費停車位；該系統 62 個車站中只有 25 個拒絕提供免費地面停車場或坡道停車場，有 35 個車站（56%）提供超過 100 個停車位，3 個車站提供超過 1000 個停車位（Arapaho Center、Park Lane 和 Bush Turnpike），一個車站（Parker Road）提供超過 2000 個停車位 (DART, 2014)。DART LRT 站的典型發展模式並不遵循 Mockingbird 的例子 - 許多車站位於主要高速公路系統旁邊，位於比更昂貴但更適合步行的地段更便宜的地段，並且沒有與任何類似於社群城市結構的東西相結合 (Freemark, 2010)。因此，步行到 DART LRT 站的距離減少了，並且為了容納大量地面停車場和坡道停車場，車站周圍步行者可使用的便利設施減少了。用波特蘭市長查理·黑爾斯的話說，現代有軌電車是“行人加速器”，那麼 LRT 站周圍的開發需要遵循“行人促進者”模式才能取得成功，這涉及到適當的公交導向型開發。

停車政策不必存在於公交線路或車站的直接相鄰區域才能影響公交系統的客運量。公交線路通常被設計用於將人們送往城市的中央商務區 (CBD)，以鼓勵城市中心更多的經濟活動。然而，達拉斯 CBD 地面的停車場和坡道停車場非常充足，這是一個在汽車時代取得了巨大發展的城市；研究發現，在 2011 年，工作日高峰時段平均有超過 7000 個停車位空置，典型的停車費用僅為每小時 1 美元 (Watkins, 2013)。因此，達拉斯的停車政策似乎是鎖定狀態。許多停車費用很低的城市都在相對於停車位的實際市場價值低估停車費用，但在達拉斯並非如此 - 停車位的供應量非常大，以至於每小時 1 美元的“低估”價格點大約等於市場價值，從而產生了過大的消費者剩餘（人們願意為在以汽車為中心的達拉斯開車上班的奢侈享受支付遠高於每小時 1 美元的費用）(Speck, 2013)。當停車位既很充足又很便宜時，使用進入 CBD 的公交線路的可能性就會大大降低。DART LRT 站提供免費停車位的普遍做法是為了鼓勵人們乘坐公交系統進行“停車換乘”，這充分說明了市中心的停車狀況 - DART 必須大大地鼓勵人們開車到他們的大多數 LRT 站，這不利於步行可達性，以便與充足、便宜的 CBD 停車場競爭，但達拉斯的公交出行份額仍然很低。這繼續了困擾達拉斯等汽車時代的城市的擁堵問題的迴圈；事實上，在 1982 年到 1997 年期間，68 個主要美國大都市區的擁堵延誤時間增加了近 200% (Shrank & Lomax, 1999)。

LRT 系統的執行間隔也會影響使用者乘坐公交系統的可能性。DART 在其市中心 LRT 線路（例如紅線）上的執行間隔在高峰時段為 15 分鐘，在非高峰時段縮短為 20 分鐘 (DART, 2014)。關於執行間隔的一個有用的比較是明尼阿波利斯-聖保羅 METRO 系統的藍線；在上午 6 點到下午 7 點之間，無論高峰時段還是非高峰時段，執行間隔均為 10 分鐘，並在之前和之後有所縮短 (Metro Transit, 2014)。這種比較是合理的，因為這兩個城市的城市形態和蔓延程度指標相似 - DART 紅線和 METRO 藍線都從各自的 CBD 向外延伸到德克薩斯州普萊諾（Parker Road 站）和明尼蘇達州布盧明頓（美國購物中心站）等人口密度較低、更為“蔓延”的地區。根據 2014 年的智慧增長美國報告，達拉斯-普萊諾-歐文和明尼阿波利斯-聖保羅-布盧明頓統計大都市區的綜合蔓延程度指標分別為 86.15 和 88.69，這意味著達拉斯地區在 221 個人口超過 50000 人的地區中排名第 152 位，而雙子城排名第 147 位，排名最不“蔓延” (智慧增長美國, 2014)。作為基準，蔓延程度較高的亞特蘭大-桑迪斯普林斯-馬裡埃塔的得分僅為 40.99，而美國人口密度最高的紐約-懷特普萊恩斯-韋恩和舊金山-聖馬特奧-紅木城地區的得分分別為 203.36 和 194.28 (智慧增長美國, 2014)。薩頓 (2003) 使用夜間衛星影像透過比較實際人口與基於夜間發光強度預期的人口來評估大都市區的蔓延程度。他發現達拉斯在低閾值發光強度下的實際人口與預期人口之間存在 -33% 的差異，在高閾值發光強度下的差異為 -15%。因此，DART 並沒有在達拉斯 CBD 附近的更靠近中心區域集中提供更頻繁的服務，而是將 LRT 網路擴充套件到更遠的人口密度較低的區域，並相應地減少了執行間隔以保持運營一致性。

透過使用系統狀態和客運量水平成熟度、軌道長度、車站數量以及 DART 站的免費停車位數量等指標，我們旨在探索 DART LRT 系統本身的生命週期；透過使用 DART 系統總客運量、人口密度、“城市蔓延”以及與其他建築環境的相互作用等指標，我們旨在評估 DART LRT 系統的真實有效性，並確定最初為該系統提供資金是否明智。

方法

資料收集自 DART 主辦的公開可用來源，包括 LRT 乘客量（人工計數方法）、LRT 乘客量（自動計數方法）、已建軌道公里數、已建車站數量和已建免費停車位數量。所有累計數字（例如軌道公里數）定義在給定財政年度結束時，以直接對應於 DART 的乘客量追蹤。從 2013 財年開始，DART 將其乘客量計數方法切換為完全電子化，而在之前的財政年度，計數是透過人工進行的，或者為了比較，使用兩種方法。據發現，與更準確的自動計數相比，DART 的人工計數每年少報了至少 15% 的 LRT 上車人數（Dart，2013）。因此，我們的分析將同時考慮這兩個資料集以進行比較。此外，2014 財年乘客量系列的最後資料點並非來自測量，而是來自 DART 2014 財年的預算計劃。

對於系統範圍的每個指標（乘客量、軌道公里數、車站數量和免費停車位數量），使用 MATLAB 建立了一個雙變數非線性邏輯迴歸模型，以分析給定指標在預測最終系統範圍方面的有效性。模型公式如下

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

其中 $K$ 是系統的整體承載能力， $b$ 是速率修正係數， $t_{0}$ 是系統將建成一半的時間，即 $Y=1/2K$ 的時間。

迴歸分析要估計的引數是 $K$ 、 $b$ 和 $t_{0}$ 。這種模型公式沒有用於計算的每變數行程指標，這些指標包括每軌道公里行程、每車站行程和每免費停車位行程，但這些指標是用來提供一些關於與範圍指標相關的乘客量邊際增長的見解的。皮爾遜雙變數相關係數用於評估迴歸模型的有效性。

結果

DART LRT 系統是在 1996 年開通的，相對比較新，因此與波士頓的 T 重型鐵路和電車系統等成熟度更高的系統相比，年度數字相對較少。以下是為 DART LRT 網路範圍構建的五個模型中的每個模型估計的引數表，以及每個模型的皮爾遜相關係數。

表 1：非線性邏輯迴歸引數估計。
引數	乘客量（百萬，人工）	乘客量（百萬，自動）	軌道（公里）	車站	停車位
$K$	33.61	38.65	7670.13	4745.55	23974.93
$b$	0.1277	0.1277	0.0899	0.0749	0.1798
$t_{0}$	8.256	8.256	61.32	74.57	9.557
$R^{2}$	0.9258	0.9258	0.9151	0.9326	0.9021

然而，與實際系統中 $K$ 值的典型數量級相比，很明顯，一些模型可能無法準確地描述 DART LRT 系統的演變。為了計算這一點，我們將系統可行性 $F$ 定義為一個二進位制函式

$F(K)=\left\{{\begin{array}{lr}1:\lfloor {log_{10}{K}}\rfloor =\lfloor {log_{10}{(M_{t})}}\rfloor \vee K\leq {3M_{t}}\\0:K\,{\text{otherwise}}\end{array}}\right.$

也就是說，模型的承載能力 $K$ 必須與指標的最新實際測量值 $M_{t}$ 在同一個數量級上，或者 $K$ 必須小於或等於最新指標值的 3 倍（即我們假設，如果模型預測的最終範圍超過當前範圍的三倍，那麼 DART LRT 模型的有效性就值得懷疑）。五個模型的二元可行性值為 1、1、0、0、1。請注意，這只是一個啟發式計算，目的是粗略地瞭解該模型是否能夠描述系統的實際最終狀態行為，而不是基於類似的現有系統進行的嚴格統計驗證。 $t_{0}$ 兩種客流量模型的值均為 8.256 年，這表明預測 DART LRT 客流量在 2004 財年之後不久就達到了其最大值的一半。系統客流量的預測最終值為手動計數方式下的 3361 萬次年度出行，以及自動計數方式下的 3865 萬次年度出行。系統停車位的預測最終值為 23975 個。根據系統中可用的累積免費停車位的數量，模型的 $t_{0}$ 值為 9.557 年，這表明預測 DART LRT 系統範圍（作為停車位可用性的函式）在 2006 年 1 月左右達到了其最大值的一半。

在可用資料視窗的末尾，DART LRT 客流量的手動和自動計數方法的值分別為 2687 萬和 3090 萬，這表明到 2014 財年末，系統的成熟度為 79.95%。基於停車位可用性的模型預測系統成熟度為 81.65%。

圖 1 和圖 2 分別顯示了 DART LRT 客流量的手動和自動計數方法的源資料，以及非線性邏輯迴歸模型。圖 3、圖 4 和圖 5 顯示了軌道長度、車站數量和停車位的累積數量的類似時間序列和迴歸函式。如圖 3 和圖 4 所示，在資料可用性定義的區域內，軌道長度或車站進展的迴歸函式中不存在拐點，並且預測發展的中點分別為破土動工後 61.32 年和 74.57 年。

一些有趣的規模化指標需要調查，以評估系統的效率和邊際收益，包括每公里軌道乘客出行次數、每 DART 站出行次數和每可用停車位出行次數。對於這些指標，我們只考慮自動出行次數的等效值，並將前幾年的資料上調 15%，這是 DART 報告的最低低估量。圖 6、圖 7 和圖 8 報告了這些資料——每個圖顯示了每個指標的出行次數的時間序列、總出行次數和累積指標，每個序列都根據其各自的最大值進行了標準化。

討論

在達拉斯市 DART LRT 服務出現之前，DART 交通服務完全由一個廣泛的標準公交服務網路組成，這與達拉斯地區所採用的城市結構型別非常一致——即蔓延、低密度開發，沒有節點鄰里，以及大量廉價的地面停車位供應。隨著時間的推移，城市的發展方式會顯著影響其未來可能和合理的開發軌跡範圍。即使有最廣泛和資金最充足的蔓延逆轉努力，現狀也決定了現實世界的可行性。汽車在達拉斯的統治地位是顯著的，而一個不常受到惡劣天氣影響的城市中分層行人系統的存在可能表明表面層面上存在著一種隱含的模式等級制度（Speck，2000 年）。我們之前討論過即使在達拉斯中央商務區，也存在著大量價格過低的表面停車位，以及它與許多 DART LRT 車站有效的規劃條例之間的關係，這些條例要求大量的停車位可用性。DART 將其激進的 LRT 願景建立在 1980 年代初以來的銷售稅資金的基礎上，並投入了這個以汽車為主導的市場，該市場沒有成功在公交樞紐周圍實施 TOD 的先例（這可以做到）。

我們對 DART LRT 系統發展情況的分析表明，總乘客登機人數和總停車位數量是系統範圍或成熟度的合理指標，而軌道里程和車站數量不是好的預測變數。資料越不平滑地聚集在一起，非線性迴歸就越不可能找到一條合適的曲線，同時也能在所涉及的變數的規模方面有意義。通常，LRT 系統的公里範圍只在顯著數量上發生變化，或者根本不發生變化，這對應於現有線路的延伸或新線路的完全建設——這種“批次”公里數的增加可能會透過使曲線更向上傾斜，從而導致引數 $K$ 在邏輯迴歸模型中被嚴重高估，即使系統接近相對現實的完全範圍。

每公里軌道、車站和可用停車位的出行次數指標可以讓我們瞭解進一步建設系統的邊際收益。在每種情況下，總出行次數和指標都近似地相互遵循（標準化）。自 2002 年以來，每公里軌道的出行次數從最大值的 0.65 降至最大值的 0.55；每車站的出行次數在 1996 年到 2014 年的整個時間視窗內，在最大值的 0.6 到最大值之間波動了幾次；每停車位的出行次數在 1996 年到 2000 年之間接近最大值，並在整個時間序列期間保持在最大值的 0.5 左右。鑑於典型的蔓延城市形式，每公里軌道出行次數的邊際收益下降是有意義的——每建造 1 公里軌道就會吸引比之前建造的 1 公里軌道更少的乘客，從而降低整體指標。然而，這並不完美，因為新的線路從中央商務區開始向新的方向延伸，因此新建造的 1 公里軌道可能比另一條線路上的上一公里軌道更靠近中央商務區，因此會提高整體指標。考慮到 DART 廣泛的軌道長度，出行次數的邊際收益遞減值得注意。每車站的出行次數可能因幾個原因而波動，即車站數量比年度出行次數低幾個數量級，因此每車站的出行次數將對車站數量的整數變化非常敏感；此外，車站周圍的城市結構可能差異很大，將一個設施簡陋、且很少有停車設施的郊區車站與“交通村”風格的 Mockingbird 站進行比較，會產生顯著不同的出行次數。

最後，停車位上的出行次數在客流量和停車位可用性的變化過程中保持相對穩定，這在一定程度上解釋了 DART 為什麼如此堅持提供充足的免費停車換乘設施。事實上，DART 曾經嘗試在 LRT 和公交車站實施選擇性收費停車（僅針對不在 DART 服務城市居住的居民）兩年，但該專案於 2014 年因收入不足而取消（Formby，2013）。這可能是因為 DART 服務區以外的使用者本來就沒有使用公共交通，但也有可能即使是 DART 站點針對服務區以外使用者的少量停車費也足以勸阻這些使用者使用公共交通，反而激勵他們開車進入達拉斯，利用充足的路邊停車位。

因此，從我們的客流量和停車位可用性邏輯模型以及 DART 長期服務延伸計劃的存在來看，該系統目前還沒有完全建成，但我們可能已經超過了 50% 的里程碑（在廣闊的達拉斯地區建設 250 多公里長的 LRT 系統似乎不太可能）。我們的模型預測該系統即將成熟，到 2014 財年末客流量將達到最大值的 80%。

現在，我們之前討論了儘管達拉斯地區在 DART LRT 系統上投入了大量資金，但公共交通出行比例總體下降，這乍一看似乎表明 DART 失敗了。情況並沒有那麼簡單——DART 建立了一個覆蓋達拉斯地區、班次合理（但並非理想）的運營系統，但達拉斯真正的失敗之處在於缺乏抑制在 CBD 區域開車和停車的政策。即使是交通站點周圍的經濟評估也顯示出了增值，在 DART 軌道站附近的住宅房產升值了 32.1%，而距離 DART 站點較遠的同等房產僅升值了 19.5%，在 DART 服務區域附近的辦公房產升值了 24.7%，而非 DART 服務區域的辦公房產僅升值了 11.5%（Clower，2002）。然而，價值升值通常侷限於距離 LRT 站點 0.4 公里（1/4 英里）以內，如果開發密度相對較低且分散，則只有較少的企業和住宅區域才能從靠近 LRT 帶來的好處中受益（Cervero，2002）。此外，城市的城市範圍與總人口呈非線性關係（Stewart & Warntz，1958）。因此，交通規劃機構在使用總人口來確定系統範圍時需要非常謹慎。

Mackett（2003）確定了在區域內建設新的 LRT 系統時必須注意的幾個城市規劃政策領域，以確保系統成功。機構必須調整政策以利用新的系統，交通導向型開發必須涉及多用途設施，公共開發必須發生在車站附近，並且必須包含步行設施以方便和鼓勵步行到車站。根據這些標準中的許多，達拉斯地區規劃人員沒有給予 DART LRT 系統應有的回報，以回報該系統為該地區提供的連通性和可達性。因此，即使該系統超過了我們模型對運力估計，缺乏政策變化的環境和無法在達拉斯 CBD 區域抑制停車的交通市場將無法從 DART 系統中獲取價值。Macket & Edwards（1998）解釋說，即使是滿足客流量預期的成功的 LRT 系統也可能失敗，因為隨著汽車擁有量的增加和城市政策促進分散化，它們會隨著時間的推移而失去出行比例。僅僅建造和成熟系統是不夠的，還需要圍繞它打造一個環境。

結論

在本研究中，我們評估了 DART LRT 系統的生命週期狀態以及該系統在達拉斯更廣泛的經濟背景下的有效性。使用非線性邏輯迴歸，我們確定 DART LRT 在客流量和停車位可用性方面可能已經成熟了 80%。然而，在達拉斯地區公共交通出行比例的更廣泛背景下，很明顯，政策和發展沒有緊隨軌道建設的步伐。使用未來幾年的客流量水平和基礎設施指標更新此框架將進一步調整模型，並且假設達拉斯在停車位可用性和開發實踐方面沒有發生重大政策轉變，可能會繼續顯示出對 LRT 目標的停滯。

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附錄：資料

表 2：DART 系統原始資料。
財年	乘客量（百萬，人工）	乘客量（百萬，自動）	軌道（公里）	車站	停車位
1996	4.73	5.44	18.0	14	1739
1997	7.97	9.17	32.2	20	4014
1998	10.97	12.58	32.2	20	4014
1999	11.34	13.04	32.2	20	4014
2000	11.43	13.14	32.2	20	4014
2001	11.51	13.24	37.0	22	4502
2002	13.73	15.79	60.7	29	7643
2003	16.97	19.52	71.9	34	12025
2004	16.49	18.96	71.9	34	12025
2005	17.48	20.10	71.9	34	12025
2006	18.58	21.37	71.9	34	12025
2007	17.90	20.59	71.9	34	12025
2008	19.40	22.31	71.9	34	12025
2009	19.00	21.85	76.8	39	12225
2010	17.80	20.47	76.8	39	12225
2011	22.30	25.65	115.4	55	17321
2012	24.09	27.70	124.1	58	18036
2013	25.65	29.50	137.6	61	19576
2014	26.87	30.90	137.6	62	19576

表 3：計算出的 DART 每指標出行次數資料。
財年	每公里軌道出行次數（千次）	每公里軌道出行次數（調整後，千次）	每站出行次數（千次）	每站出行次數（調整後，千次）	每停車位出行次數	每停車位出行次數（調整後）
1996	262.42	301.78	337.86	388.54	2719.95	3127.95
1997	247.62	284.76	398.50	458.28	1985.55	2283.38
1998	339.89	390.87	547.00	629.05	2725.46	3134.28
1999	352.32	405.17	567.00	652.05	2825.11	3248.88
2000	355.11	408.38	571.50	657.23	2847.53	3274.66
2001	310.96	357.60	523.18	601.66	2556.64	2940.14
2002	226.30	260.24	473.45	544.47	1796.42	2065.88
2003	235.390	271.28	499.12	573.99	1411.23	1622.91
2004	229.23	263.61	485.00	557.75	1371.31	1577.01
2005	242.99	279.44	512.12	591.24	1453.64	1671.68
2006	258.28	297.02	546.47	628.44	1545.11	1776.88
2007	248.83	286.15	526.47	605.44	1488.57	1711.85
2008	269.68	310.13	570.59	656.18	1613.31	1855.30
2009	247.51	284.63	487.18	560.26	1554.19	1787.32
2010	231.87	266.66	456.41	514.87	1456.03	1674.44
2011	193.26	222.25	405.45	466.27	1287.45	1480.57
2012	194.12	223.24	415.29	477.59	1335.49	1535.82
2013	186.43	214.39	420.53	483.61	1310.39	1506.95
2014	195.28	224.57	433.38	498.39	1372.58	1578.46