交通部署案例集/生命週期分析：舊金山灣區捷運系統客流量

作為一種快速公交系統，灣區捷運（BART）自1972年9月11日開始運營以來，已為舊金山灣區服務了40年。舊金山市透過這條重型軌道公共交通地鐵系統，與東灣和聖馬特奧縣北部的郊區高度連線。 在這四十多年裡，BART 已經運送了超過27億人次往返於舊金山灣區。 本案例分析了 1973 年至 2012 年 BART 客流量的生命週期，並預測了未來趨勢。然後研究了該系統的誕生，特別是關注運營初期市場的特點和政策。之後，將討論增長階段，並提供關於其未來發展的假設。

生命週期建模

BART 的年度客流量資料來自灣區官方報告。 該資料用於描述 S 型曲線，並估計該系統的誕生、增長和成熟階段。在該資料集中，提取了 BART 從運營第一年（1973年）到今年（2012年）的年度客流量。表 1 和圖 1 對其進行了描述。

然後，該資料用於估計一個三引數邏輯函式，如下所示

S(t) = K/(1+exp(-b(t-t0)) (1)

在此公式中，S(t) 是狀態度量，t 是時間（以年為單位），t0 是拐點時間（達到 1/2 K 的年份），K 是飽和狀態水平，b 是係數（K 和 b 需要估計）。在本例中，S(t) 是 BART 的年度客流量（簡稱 R(t)）。

然後，我們更改公式如下

exp(t-t0)= (R(t))/(K-R(t)) (2)

和

Y=Ln ((R(t))/(K-R(t)))=bt-bt0 (3)

根據公式 3，使用單線性迴歸來研究年度客流量與年份之間的關係。該函式的自變數是財政年度，因變數是年度客流量（R(t)）的自然對數除以飽和客流量（K）減去年度客流量的值。但是，需要首先估計 K 值。應根據年度客流量的增長趨勢測試不同的 K 值，以獲得最佳迴歸。在 K 值測試中，我選擇了 15 個 K 值進行迴歸，從 111,000,000 到 170,000,000（前 10 個值的間隔為 1,000,000，後 5 個值的間隔為 10,000000），部分迴歸摘要如表 2 所示。

為了獲得更好的迴歸結果，R 平方值和 t 統計量值很重要。對於 R 平方值，最好接近 1，對於 t 統計量值，越大越好。下圖清晰地展示了基於不同 K 的 R 平方值和 t 統計量的波動情況。

從表 2 和圖 2 可以清楚地看出，當 K 值為 116,000,000 時，可以獲得最佳迴歸結果，這意味著 BART 的飽和年度客流量估計為 116,000,000。

因此，當 K=116,000,000 時，迴歸結果如下

最佳迴歸結果

從迴歸結果中，我們可以得到 b=0.101。根據公式 3，-bt0 =-201.238，因此我們得到 t0=int [(-201.240)/(-b)] =1988，這意味著在 1988 年達到了飽和年度客流量的一半。然後，我們將估計的 K、b 和 t0 代入公式 1，得到如下新函式

R(t)= 116000000/(1+exp(-0.101(t-1988)) (4)

根據函式 4，預測的客流量如圖 3 所示。

迴歸模型

從圖 3 可以看出，BART 的客流量在 1973 年誕生，並在 1988 年達到拐點時間，並將在一二十年後達到頂峰。在 BART 的誕生階段，實際客流量和預測值之間存在差異，部分原因是 BART 在一開始就非常受歡迎。巨大的出行需求和當時先進的技術推動了 BART 的早期流行。然而，在運營過程中，BART 的問題逐漸顯現，政策也逐漸調整以適應市場。在今天，BART 系統接近成熟。雖然創新的空間和革命的空間很小，但 BART 仍然在尋求機會，透過持續採用適當的政策來提升自身。

BART 之前

在 1950 年代中期，也就是 BART 誕生前將近 20 年，有兩個獨立的公共機構在舊金山都會區提供公共交通服務。一個是阿拉米達-康特拉科斯塔交通區（簡稱 AC Transit），該機構成立於 1956 年。AC Transit 運營著連線的公交服務，已經為該地區提供了十多年的本地、快線、城際和跨灣服務。另一個公共機構是灣區捷運區，該機構成立於 1957 年，基於固定軌道技術。 它們後來都成為了主要的交通運輸供應商，其影響力持續了幾十年，直到今天。

在 BART 誕生很久之前，渡輪交通在舊金山灣已經發揮了將近 120 年的重要作用。渡輪服務始於 1850 年，在舊金山和奧克蘭河口之間建立了路線。它在 1930 年代達到頂峰，成為世界上第二繁忙的交通運輸樞紐。每年，將近六千萬人次和六百萬輛次車輛跨越海灣。僅一天時間，就有 250,000 人次透過佩裡大廈前往工作或其他目的地，渡輪停靠 170 次。 渡輪交通的成功很大程度上歸功於高度連線的公交和軌道支線服務。

事實上，渡輪交通，連同公交和軌道服務，在 20 世紀的頭幾十年裡建立了一個交通系統，稱為“關鍵系統”。它由一傢俬人擁有的公共交通公司建造，運營著連線十座東灣城市和舊金山的電氣鐵路、有軌電車和渡輪。自 1903 年該系統開始運營以來，馬車和蒸汽火車作為該地區城市之間出行方式迅速被取代。它透過連線海灣大橋的火車線路和延伸到水面上 16,000 英尺的渡輪碼頭連線到舊金山。關鍵系統在灣區的城市蔓延中發揮了重要作用。在該系統出現之前，出行受到限制，因為城市之間的出行需要汽車和馬匹，而大多數人負擔不起。關鍵系統填補了這一空白，並於 1930 年代變得流行起來，並取得了巨大成功。然而，自 1940 年代後期以來，由於財務問題，該系統的服務水平下降，導致客流量大幅下降。部分鐵路線路由於軌道老化，只能以每小時 5 到 10 英里的速度執行。最終，阿拉米達縣和康特拉科斯塔縣於 1958 年接管了該系統，加速了 AC Transit 的建立。

BART 的誕生

雖然 BART 於 1972 年開始營運，但其規劃始於 1940 年代。當時灣區的商界領袖開始擔心城市蔓延和郊區移民帶來的缺乏中央商業活動的現象。第二次世界大戰後，去中心化發展迅速，因此工作機會從未集中在市中心。BART 的規劃者面臨著一個挑戰，如何在促進市中心以外以及沿著鐵路線的發展的同時，加強城市核心。BART 的目標是將高峰時段的通勤者從郊區住家運送到市中心的辦公室，為汽車駕駛者提供替代交通工具，最重要的是，實現財務可行性。此外，由於人口增長和分散，交通擁堵也是 BART 開發商試圖解決的主要問題。

技術的發明

借鑒了 Key System 的營運和管理經驗，BART 旨在構建一個覆蓋灣區的互聯系統（儘管這在 20 世紀後期才基本實現）。AC Transit 在 BART 營運的東灣縣提供巴士服務，包括跨灣服務。在舊金山，MUNI 系統（舊金山市政鐵路）在全市營運電車、無軌電車和巴士。^[6] 此外，BART 在實施過程中也借鑒了常見的鐵路格式和施工技術。出於財務考量，部分資金在 1959 年獲得保障。^[1] 新系統還將測試現代高科技。結合所有優勢，BART 系統準備接管原本屬於 Key System 的市場。

早期市場

在開始營運時，跨越灣區前往舊金山的康科德線的轉乘率最高。這主要是由於該走廊的交通量大，以及在市中心旅行目的地停車的難度。似乎那些關注出行時間、成本以及出發地和目的地的人更傾向於選擇 BART 系統。1978 年，BART 營運五年後的一項調查研究表明，BART 乘客中有很大一部分年齡在 18 至 34 歲之間。根據年齡分佈，進一步的調查顯示，頻繁使用 BART 的兩個主要群體是市區員工和大學生。^[6] 對於市區員工來說，他們選擇 BART 的原因是，走廊上的擁堵使得他們的到達時間不確定，並且在市中心停車很困難。對於大學生來說，BART 也提供了一個替代的交通方式，因為他們無法從校園通勤中獲得更好的服務。而對於那些總是進行短途旅行的老人來說，他們更喜歡選擇傳統的交通方式，比如汽車或巴士。因此，這可以解釋 BART 營運初期乘客人數的穩定增長。

主要制約

在營運的五年裡，BART 並未滿足當地辦公室、社群和商業組織所表達的所有目標。例如，每條線上的列車以 12 分鐘的班次執行，而不是最初計劃的 6 分鐘班次，並且目前只有四條計劃中的線路中的三條投入運營。此外，夜間服務僅從 1976 年開始執行，週六服務僅從 1977 年 11 月開始執行，週日服務最早也要到 1978 年春季才會開始執行。^[7]

BART 面臨的四個制約因素概括為：不可靠性和不便性、運營時間、票價政策和服務優先順序。^[6] 對於第一個制約因素，BART 在早期無法為乘客提供可靠的時間表，這給那些依賴 BART 系統通勤的人帶來了問題。此外，接駁車的頻率很低且不確定。這些問題共同增加了出行時間，延長了延誤、等待時間和轉乘時間，也使得到達時間不確定。對於第二個制約因素，BART 在早期無法提供夜間和週末服務。這使得 BART 失去了大部分可能在夜間和週末出行的汽車擁有者的乘客。如果 BART 提供他們需要的運營時間，他們的出行模式可能會改變（這在後來得到了證實）。對於第三個制約因素，BART 的票價與其他交通方式相比缺乏競爭力。例如，對於個人利益來說，用兩到三名乘客駕駛一輛汽車比乘坐 BART 更經濟。^[6] 非高峰時段和團體折扣並不令人滿意。對於最後一個制約因素，由於車站位置和運營時間的差異，公平問題浮出水面。一些少數族裔和藍領員工無法從 BART 系統中獲得良好的服務，甚至無法獲得服務。

早期政策影響

在 BART 系統的早期，交通學者只發現 BART 對公共政策的影響很小。對於灣區的公務員來說，他們僅僅採取了少數與 BART 相關的政策行動，這在營運前是沒有預料到的。然而，在這些少數行動中，大多數是旨在防止 BART 的不利影響，而不是利用 BART。^[7] 原因之一應該是地方政府和交通機構的多樣性。BART 的運營覆蓋了幾乎整個灣區，但每個地方政府都制定了自己的 BART 政策。對於灣區的其他公共組織來說，他們傾向於利用現有的政府政策決策流程。簡而言之，政府似乎在應對 BART 系統的需求，而不是制定新的政策。因此，在 BART 營運初期，幾乎沒有獲得政策影響，這在很大程度上是由於缺乏中央決策組織。

然而，BART 在早期仍然對土地利用政策和交通財務政策產生了一些重大影響。根據 BART 影響計劃的最終報告（1979 年 4 月），許多規劃研究、規劃變更以及激勵措施和公共改善專案都是由 BART 計劃引發的。BART 的營運導致一些城市線上路和車站附近改變了規劃。例如，米慎和洛奇裡奇的社群團體支援比預計的更低的密度開發，並且成功地減少了車站區域的規劃。而對於舊金山來說，為了鼓勵 BART 周圍的開發，規劃允許範圍有所增加。^[7] 對於財務政策來說，由於 BART 需要永久性的公共資金來運營，因此啟動了新的投資政策。這促使州議會在兩件事上採取措施：第一，為 BART 授權額外的資金；第二，賦予 MTC 更大的權力來監督這些資金的使用。^[7]

BART 的運營，就像許多交通經驗一樣，形成了政策制定，反之，關於 BART 的政策也會重塑其運營經驗。早期政策制定和 BART 運營經驗之間的相互作用非常重要。它可以為未來的運營和發展模式奠定基礎。正如我們所見，BART 發展早期的制約因素尋求政策解決方案來改善決策環境，這意味著需要一個具有協調戰略的中央政策制定團體。相反，關於 BART 的政策在某種程度上引導 BART 走上了交通導向型開發的道路，這甚至到今天仍然具有深遠的影響。

BART 的穩定增長

在運營發展過程中，BART 努力吸引乘客。這種努力分為兩個方面：一是提高服務水平，二是遵循交通導向型開發 (TOD) 的步驟。

服務水平提升

早期，不固定的時間表、夜間和週末不提供服務，導致那些有替代出行方式的人群不選擇搭乘 BART。儘管 BART 認為非高峰時段的服務可能對系統運營的成本效益不高，而且現有的乘客數量在一定程度上令人滿意，但它無法成為被大多數人接受的區域性交通系統。 BART 意識到這個問題，並逐步進行改善。政策是根據問題的出現而制定的。最初，白領階層對延誤和不確定的轉乘感到失望，並試圖將出行方式轉回私人汽車或其他常規公交車。五年後，BART 的政策幫助實現了固定時間表和班次間隔的目標，並將高峰時段通勤可用性作為首要任務。這種改善使那些在高峰時段有固定和定期出行需求的人受益（尤其是僱員和學生）。由於 BART 確保了他們的擔憂（延誤、班次間隔和轉乘的不確定性），不僅原來的乘客群回歸 BART，BART 還吸引了那些需要可靠時間安排的非經常性乘客。從 1980 年代開始，乘客量的快速增長在一定程度上反映了政策的影響。此外，夜間和週末服務的目標是根據人們的出行需求逐步實現的。對於長途旅行，車費結構的政策使 BART 比其他交通方式更具競爭力，這有利於那些關心長途旅行成本效益的人。為了適應市場，BART 逐步進行改善。它試圖透過改變其政策，為乘客提供快速、便捷、舒適的服務，而公眾的回應則體現在乘客量的快速增長中。

TOD 的趨勢

儘管 BART 只是一條在灣區運營的捷運線，但它傾向於遵循交通導向型開發的方式。根據加州交通部，“交通導向型開發 (TOD) 是中等至高密度的開發，位於主要交通樞紐的步行範圍內，為行人提供混合的住宅、就業和購物機會，而不排除汽車”。 人們選擇交通方式的原因很多，但主要基於便利、成本效益和高服務水平。如果一個交通系統無法滿足所有三個標準，它將無法建立大規模的運營規模。到 20 世紀末，BART 已實現後兩個標準，並試圖建立一個覆蓋整個灣區並被大多數人接受的完整交通系統。然而，我們知道，交通系統無法強迫人們使用，而是吸引和引導人們使用。BART 知道人們想要什麼，其董事會於 2005 年 7 月透過了交通導向型開發政策。支援透過新政策的兩個關鍵建議如下：第一個是追求交通導向型開發，而不是聯合開發。BART 應積極與各城市合作，規劃其車站周圍更大範圍內的開發，既支援交通服務，又最大限度地發揮土地價值。第二個是轉變通行方式。開發商、城市和資金機構將 BART 的 1:1 停車位替換實踐視為聯合開發和 TOD 的重大障礙。改進這種替換實踐和制定替代實施方法將增強開發機會。 提高乘客量是交通導向型開發的首要原因，但它可能不是全部。BART 還希望與社群建立物理聯絡，並為各種出行需求的乘客提供服務。可達性很重要。隨著越來越多的 TOD 專案竣工，乘客量正在增長。車站區域不再是一個單獨的車站，而是周圍生活和工作區域的中心地帶。住宅、工作和零售的混合用途土地以及行人友好的交通樞紐使周圍的人受益。BART 透過提供適應性強、可靠且可訪問的服務，吸引了越來越多的乘客，在系統發展過程中，似乎正在塑造或改變人們的出行方式選擇。

目前的 BART 和未來

現在 BART 已成為灣區一個擁有高科技支援的成熟交通系統。它在 104 英里（167 公里）的軌道上運營 5 條線路，在 4 個縣設有 44 個車站。BART 平均工作日乘客量為 379,300 人，週末日乘客量為 309,420 人，是美國第五繁忙的重型鐵路快速交通系統。 高科技也為交通系統的成功做出了貢獻。例如，自動售票系統首次在 BART 上使用。它有助於節省時間，使購票過程更加容易。電腦化列車控制系統也是首次在 BART 運營中使用，並且效果很好。這項技術消除了運營過程中許多不確定性，並提高了安全性與準確性。BART 還實現了其他對乘客友好的技術改進。例如，BART 是美國第一個在地下列車上為所有主要無線運營商的乘客提供手機通訊服務的交通系統，它還提供“圖書館隨行”自動售貨機服務，可以提供書籍。 憑藉這些技術，市場對有這些需求的人群敞開了。

根據 BART 乘客量的預計生命週期，它將在幾年內達到峰值。當乘客量進入成熟階段時，它可能會隨著人口增長而穩定增長。此外，BART 系統幾乎擁有了所有新的交通技術，進一步改進的空間很小。然而，這並不意味著 BART 將在幾年後衰落。它仍在尋找擴充套件系統的機會。不久前，BART 透過了一項系統擴充套件政策，並計劃在幾年後擴充套件。 然而，我們無法預測 BART 未來準確的乘客量或影響。但基本上，它不會像幾十年前那樣取得顯著成就。