交通部署案例集/美國輕軌生命週期 - 車輛里程
回顧工業史，許多偉大的技術已知在部署程度、使用情況或存在方面發生變化。通常，技術會隨著時間的推移遵循類似的路徑。非正式地說，技術起初進展緩慢，但一旦開始流行，就會迅速普及，變得無處不在，然後達到頂峰，使用率很高，但似乎不再增長。這個熟悉的故事遵循 S 形曲線圖形表示。技術的出現通常可以被看作是經歷了三個“生命週期”：誕生、成長和成熟。
技術的生命週期各不相同。有些速度很快——比如微波爐——在釋出到市場後不久就迅速流行起來。而另一些則更為緩慢，需要幾十年的時間才能普及。
本報告考察的是一項在過去半個世紀中流行起來的技術的生命週期。輕軌的起源可能要追溯到有軌電車，但自 1980 年代初期聖地亞哥首個“第二代”輕軌系統上線以來，它已經成為一項迎合快節奏城市生活方式的技術。如今，輕軌交通系統在美國各地紛紛出現。雖然很難說這項技術處於其生命週期的哪個階段，但本報告採用實證方法來估計輕軌交通的未來。
在展示輕軌生命週期的統計結果之前，必須先介紹一些歷史背景，以便更好地理解輕軌如何在美城市中流行起來，以及這項技術的未來。
美國公共交通協會 (APTA) 將輕軌交通 (LRT) 定義為
一種交通服務模式（也稱為有軌電車、電車或無軌電車），以單節車廂（或短的通常為兩節或三節車廂的列車）在專用軌道上執行，通常在部分或大部分路程中與其他交通分開。輕軌車輛通常由電力驅動，電力透過電纜從架空電線獲取，由車上的司機操控，可能採用高平臺上車或使用臺階進行低級別上車。[1]。
雖然 APTA 將有軌電車和輕軌等同起來，但許多交通研究人員將這兩種模式視為截然不同的。公共交通評論員賈裡特·沃克在他的人性交通部落格中討論了這兩種形式之間的區別
從整體上看，輕軌和有軌電車技術比不同之處更多相似之處，但在我聽到的語境中，這兩個術語屬於不同的有用性類別，對客戶而言。我使用“輕軌”這個詞來描述至少試圖成為快速交通的東西，我的意思是透過服務於間隔較大的車站而不是間隔較近的本地車站來快速覆蓋長距離。術語“輕軌”專門為與“重軌”形成對比而創造，重軌是用於相同相對長走廊的競爭方案。輕軌通常在市中心進行間隔較近的停靠，因此在那裡可能發揮“有軌電車”的作用，但它主要這樣做是為了為那些想要使用其高速路段的人提供良好的接入。只有當我指的是本地車站服務，旨在做與本地公交車相同的事情時，我才使用“有軌電車”/“電車”。（人性交通，2012 年）
看起來，有軌電車和 LRT 的定義以及兩者之間的區別取決於被詢問的人是誰。在一些城市，有軌電車和 LRT 可以發揮類似的功能，而在同一個城市內也可以發揮不同的功能。這兩種模式之間的主要區別似乎來自於整條線路的距離、車輛停靠的頻率、列車編組的運載能力以及行駛車道。
看起來越來越多的都市區正在將 LRT 視為城市交通的可行選擇。根據《交通政治》的報道，在美國至少有 60 個 LRT 系統正在規劃中（《交通政治》，2013 年）。當然，並非所有這些系統都能獲得必要的資金或政治支援來進行部署，但這些數字具有參考價值。輕軌為交通機構提供了連線主要目的地中心的能力，為其客戶提供固定且可靠的服務。輕軌通常在政治上很受歡迎，因為系統建設創造的就業機會，以及這些系統通常沿著走廊引發的經濟發展。
然而，並非所有市場都適合輕軌。投資額很大。在雙城地區，新的綠線 LRT 預計在 2014 年年中開通，連線聖保羅和明尼阿波利斯這兩個市中心。大都會理事會（當地大都會規劃組織）表示，這個長達 11 英里的專案預算高達 9.57 億美元。另一個雙城 LRT 專案，即長達 12 英里的西南 LRT（或綠線延伸線）的估計價格高達 12.5 億美元。都市區必須確定投資是否會帶來足夠的客流量和經濟發展以證明成本合理。所有交通運輸都需要一定的住宅密度來支撐系統。如果沒有分割槽和土地利用來支援這種密度，就沒有人會乘坐輕軌。一些系統表現優於其他系統。2013 年第二季度，波士頓龐大的輕軌網路的平均工作日客流量為 227,000 人次，而聖地亞哥的 Sprinter 輕軌在同一時期的工作日客流量僅為 4,300 人次。波士頓擁有一個強大的輕軌系統，為人口稠密的都市區提供任何連線，而聖地亞哥現有的單線在兩個城市之間執行，這兩個城市的人口都沒有超過 200,000 人。
在美國許多地區，公交車占主導地位，而且現在仍然占主導地位。公交車運載能力強，購買和維護成本相對較低，並且與汽車使用相同的基礎設施——不需要為公交車進行資本升級。許多城市已經建立了一個龐大的公交服務網路，並且繼續在最初建立的平臺上執行。
然而，有趣的是，公交車取代了與輕軌非常相似的系統。在 19 世紀後期到 20 世紀中期，有軌電車主導著城市公共交通。然而，隨著 20 世紀初現代汽車的出現和價格下降，人們不再需要有軌電車服務，全國各地的軌道都被拆除。最終，公交車取代了有軌電車的服務，其中許多公交車沿著相同的路線執行。在 20 世紀後半葉的開始，美國公共交通似乎註定要失敗。
事實上，“輕軌交通”這個詞直到 1972 年才出現在北美，1975 年 6 月在費城舉行了全國輕軌會議（湯普森，2003 年）。1981 年，借鑑歐洲和加拿大埃德蒙頓的經驗，聖地亞哥成為美國第一個採用第二代有軌電車（現在稱為輕軌）的城市。這個系統與上面提到的目前為大西洋城和埃斯孔迪多提供服務的 SPRINTER 系統不同，而是一條長達 15.9 英里的路線，從聖地亞哥市中心向南延伸至美墨邊境。現在的聖地亞哥電車仍然沿著南線執行。
隨著郊區人口和汽車交通擁堵在 20 世紀後半葉不斷增長，地方政府開始尋找除公交車之外的其他選擇來幫助緩解與私家車相關的一些問題。此外，交通機構認為乾淨美觀的輕軌將被視為客戶更具吸引力的選擇。不僅是普通的公交車乘客可以乘坐輕軌，還有商人、政客和醫生。透過投資連線主要就業中心的走廊，交通機構的目標是吸引那些不僅依賴和需要公共交通，而且願意乘坐輕軌而不是開車上班的乘客。
正如第二次世界大戰後人口的空間分佈發生變化，使得有軌電車不再可行一樣，人口現在正在從郊區返回，對生活在城市、更密集的環境中感興趣。這些人口變化使得 LRT 等固定導向系統更加可行。如果更多人住在輕軌車站的集水區內，客流量預計會更高，投資就不再顯得不可行。自 1981 年美國第一個輕軌系統在聖地亞哥投入運營以來，輕軌的受歡迎程度不斷上升，將在後面的部分進一步討論。
輕軌交通技術並非源自一項新的發明，而是對現有技術的演變和採用。正如之前所述，即使在今天，許多公共交通領域的專家認為，有軌電車和輕軌技術之間幾乎沒有區別，區別主要在於兩種技術的實施方式。當前有軌電車系統和輕軌系統的車輛並沒有太大的差異。兩者都具有低地板，都由架空電線供電，並由一名司機操作。聖迭戈電車最初使用德國製造的西門子-都樂瓦格 U2 型車輛，但隨著系統擴充套件並新增兩條線路，該系統現在使用更新的西門子 Avanto S70 型車輛，這種車輛在世界各地的輕軌和有軌電車系統中都有使用。
輕軌最初被視為一種交通方式，旨在填補有軌電車消失後留下的空白。隨著幹線走廊越來越擁擠，汽車交通擁堵嚴重，輕軌試圖在更短的出行時間內連線主要的出行生成點，而這僅僅依靠公交車無法實現。目前，快速公交 (BRT) 也被視為填補這一市場空白的交通方式，然而，BRT 車輛不太可能像輕軌列車一樣承載同樣的運量。此外，人們認為 BRT 不具備輕軌那樣的經濟發展潛力。與公交公司能夠“隨時調整”BRT 路線不同，輕軌軌道一旦鋪設完成，線路遷移的可能性就很小。另一方面，重軌的運量可能超過輕軌，但重軌系統造價更高，而且與輕軌不同，重軌通常由柴油機車牽引，會產生環境空氣汙染的外部性 (VTA，2007)。
似乎輕軌已經找到了自己的交通市場：它可以連線相對較長的距離的目的地，能夠承載大量的人群，與汽車交通分離，可以在可能不盈利的區域產生經濟發展，而且不會在成本方面 (包括財務成本和環境成本) 上構成阻礙。
既然已經介紹了輕軌交通的要素和歷史，本報告將繼續討論對輕軌生命週期的統計估計結果。該分析試圖透過考慮美國所有輕軌系統年車輛總行駛里程的過去和當前趨勢來估計輕軌未來發展趨勢。該分析考慮了 1981 年 (美國第一個“第二代”有軌電車部署) 到 2011 年 (最後公佈的資料) 之間的資料。
圖 3 展示了 1981 年至 2011 年的報告和預測的輕軌里程。讀者可以發現，該模型準確地預測了報告的里程。圖 4 則以圖表形式直觀地展示了報告和預測的年行駛里程，進一步說明了預測的準確性。
| 年份 | 車輛總行駛里程 (百萬)-報告值 | 車輛總行駛里程 (百萬)-預測值 |
|---|---|---|
| 1981 | 16.5 | 13.02 |
| 1982 | 16.1 | 14.0 |
| 1983 | 16.0 | 15.04 |
| 1984 | 16.8 | 16.17 |
| 1985 | 16.5 | 17.37 |
| 1986 | 17 | 18.66 |
| 1987 | 18.4 | 20.03 |
| 1988 | 20.8 | 21.51 |
| 1989 | 21.3 | 23.09 |
| 1990 | 24.2 | 24.78 |
| 1991 | 27.6 | 26.59 |
| 1992 | 28.6 | 28.51 |
| 1993 | 27.7 | 30.57 |
| 1994 | 34.0 | 32.77 |
| 1995 | 34.6 | 35.11 |
| 1996 | 37.6 | 37.61 |
| 1997 | 41.2 | 40.26 |
| 1998 | 43.8 | 43.09 |
| 1999 | 48.7 | 46.09 |
| 2000 | 52.8 | 49.28 |
| 2001 | 54.3 | 52.66 |
| 2002 | 61 | 56.25 |
| 2003 | 64.3 | 60.04 |
| 2004 | 67.4 | 64.05 |
| 2005 | 69.2 | 68.28 |
| 2006 | 74.3 | 72.75 |
| 2007 | 83.9 | 77.45 |
| 2008 | 88.5 | 82.39 |
| 2009 | 90.7 | 87.57 |
| 2010 | 93.6 | 93.01 |
| 2011 | 89.2 | 98.7 |
透過將報告資料投射到未來，並透過檢查決定係數 (R2) 來確定最準確的模型，我們可以估計美國所有輕軌行駛里程的峰值時間。峰值里程的估計值從 9500 萬英里到 10 億英里不等。在這些估計值中，決定係數最高的估計值對峰值里程的預測最為準確。決定係數最高的估計值為 4.75 億英里。在此之前，輕軌行駛里程每年都在增加。在此之後，里程每年都在下降。圖 5 展示了該模型對未來的預測。如圖所示，該模型預測車輛行駛里程會先增加，然後趨於平穩，最終達到接近 4.75 億英里的峰值。該模型預測的峰值里程為 4.75 億英里，但預測在 2095 年之後，年行駛里程將出現微不足道的增長 (和統計漸近線)。
最後，該分析給出了一個拐點，即車輛行駛里程增長放緩的點。換句話說，這個點並不代表輕軌里程預計何時停止增長，而是代表輕軌里程不再以越來越快的速度增長，而是開始以越來越慢的速度增長。據估計，該拐點出現在 2029 年。
從圖 5 可以看出，我們可以從輕軌生命週期的角度，確定其誕生、成長和成熟階段。這些日期是根據預測的圖表表示以及報告的車輛行駛里程得出的。
• 誕生：首次實施 → 部署快速增加
o 1981 – 2010
• 成長：部署快速增加 → 拐點
o 2010 – 2029
• 成熟：拐點 → 漸近線
o 2029 – 2095
對於美國第一個輕軌交通系統——聖迭戈電車，20 世紀 70 年代初，美國政府通過了一項立法，透過 120 億美元的資金來促進公共交通，這促使聖迭戈 MPO (當時稱為綜合規劃組織——CPO) 制定了一項大眾交通計劃。(湯普森，2003) 此外，當時的加州參議員詹姆斯·R·米爾斯是交通的堅定支持者，他推動了這項後來成為全國第一個第二代輕軌系統的部署。
輕軌可能仍然處於誕生階段，或者可能處於成長階段的早期。目前聯邦、州和地方政府都有鼓勵部署快速交通方式 (其中之一就是輕軌) 的政策。以下列舉了三個政府層面的相關政策：• 聯邦：21 世紀進展推動法案 (MAP-21) 是奧巴馬總統簽署的一項法案，為 2013 年和 2014 年的 1050 億美元地面交通專案提供資金。• 明尼蘇達州：非城市化地區交通援助計劃• 地方：2008 年，隨著縣交通改善委員會的成立，設立了一項專門的 0.25% 銷售稅。
輕軌交通起源於曾經主導美國交通的傳統有軌電車系統。幾十年來，有軌電車透過改變開發模式，連線社群，並將其他社群孤立起來，塑造了城市面貌。這些線路後來被公交車取代，直到 1981 年才開始部署與目前類似的第二代輕軌系統。正如生命週期部署分析結果顯示的那樣，美國城市正在以這樣的速度投資這項交通技術，輕軌交通似乎將繼續發展。
- ↑ "2013 年美國公共交通協會年鑑附錄" (PDF). 美國公共交通協會. 2013. 檢索於 2013-11-05.