交通部署案例集/紐約地鐵

自 20 世紀初建立以來，紐約市地鐵系統擁有輝煌的歷史。從 1904 年只有一條線路開通的最初階段起，紐約市地鐵已成為世界上最大的地鐵系統，每年完成 16 億次出行。 對於所有在紐約市乘坐過地鐵的人來說，很難想象，儘管系統規模顯著減小，但我們今天看到的 16 億次出行量僅為 1929 年和 1945 年總出行量的 80%。本案例研究將重點關注紐約市地鐵系統的誕生，包括為其啟動而實施的政策，以及 1910 年至 1919 年間的增長階段，最後標註其 1929 年的頂峰以及導致該系統在當年服務 20 億次出行後趨於平穩的原因。

1904年至1945年的地鐵

在分析紐約市地鐵系統內的總出行量時，可以認為從 1904 年第一條地鐵線路投入運營到 1929 年，涵蓋了這種交通方式的整個生命週期：誕生、增長和成熟階段都涵蓋在內。雖然 1929 年達到頂峰，當年出行量約為 20 億次，但在 1930 年代（由於大蕭條），出行量有所下降，並在 1940 年代復甦，最終達到 20 億次出行的峰值。以下是紐約市地鐵總出行量的表格

年份	總出行量	年份	總出行量
1904	72,690,380	1925	1,743,621,048
1905	137,814,991	1926	1,823,970,234
1906	166,231,227	1927	1,912,099,030
1907	199,291,468	1928	1,964,996,184
1908	511,991,537	1929	2,046,801,002
1909	559,678,809	1930	1,993,851,195
1910	574,778,763	1931	1,865,497,342
1911	752,211,081	1932	1,762,054,023
1912	780,854,522	1933	1,799,232,393
1913	807,359,338	1934	1,813,276,430
1914	800,861,234	1935	1,871,677,719
1915	872,470,391	1936	1,887,674,273
1916	978,581,686	1937	1,858,711,735
1917	1,013,337,157	1938	1,849,354,998
1918	1,097,150,230	1939	1,842,675,316
1919	1,323,191,742	1940	1,842,506,073
1920	1,412,023,760	1941	1,908,489,285
1921	1,431,701,597	1942	1,951,201,767
1922	1,504,138,223	1943	1,911,808,637
1923	1,616,026,401	1944	1,952,928,573
1924	1,673,477,654	1945	2,067,227,010

從這些資料中，我們可以使用以下三引數邏輯模型

$R(t)=K/[1+e^{(-b(t-t_{0})}]$

其中 R(t) 是相對於年份 t 的總出行量，K 是系統的承載能力（在本例中，是最大出行量），t₀ 是拐點，b 是指數係數。為了找到三個引數中的每一個，對兩邊取自然對數，並執行線性迴歸，以最佳擬合 b 和 t₀ 引數。為了估計 K，紐約市地鐵達到了大約 20 億次出行的峰值，該值被四捨五入為 21 億次出行。以下是我們在 Microsoft Excel 上執行線性迴歸的公式

$Y=\ln \left({\cfrac {R(t)}{(K-R(t))}}\right)=bt-bt_{0}$

我們進行了兩次迴歸：第一次是對 1904 年至 1929 年間的資料進行迴歸，第二次是對 1904 年至 1945 年間的資料進行迴歸。在執行兩次迴歸後，以 1929 年結束的資料的R² 值為 0.95，而以 1945 年結束的資料的 R² 值為 0.82。將回歸限制在 1929 年的邏輯是，對於大蕭條對系統產生的異常情況，使用 1929 年模型的 logit 模型可以準確地預測出生和增長階段，而成熟階段可以看作是從 1929 年首次達到出行量峰值時開始的。雖然如果考慮 1929 年至 1945 年間的資料，1929 年模型的 R² 值會更高，但最終看來，大蕭條是造成客流量下降的主要因素（從 1945 年回到 20 億次出行可以看出），因此將被視為“異常值”資料點。

圖 1： 1904 年至 1945 年紐約市地鐵總出行量和 logit 模型

使用 1929 年資料集，b 的值為 0.215，t₀ 的值為 1916 年，如圖 1 中的紫色線所示。在考慮地鐵線路的歷史，正如本文所探討的那樣，1916 年在歷史上確實與紐約市地鐵的拐點相吻合。考慮到該模型在前兩個階段的擬合程度，以及該模型在 1945 年與資料的吻合程度，可以說紐約市地鐵系統經歷了S 形曲線，這種曲線在交通方式中很常見。

圖 1 中，三個階段用顏色程式碼區分：綠色代表出生階段，黃色代表增長階段，橙色代表成熟階段。雖然每個階段的設定日期是主觀的，但每個階段都是根據歷史背景決定的。出生階段始於 1904 年，第一條地鐵線路投入運營，一直持續到 1910 年，當時兩條主要鐵路公司與市政府簽署了雙重合同。增長階段從簽署雙重合同開始，一直持續到地鐵在 1929 年達到峰值。成熟階段從 1929 年開始，一直持續到 1945 年，在此期間，它經歷了下降和重生，一直持續到 1945 年。紫色線代表 1916 年，這是計算出的拐點：增長率從增加變為減少的時間點。本文特別針對這段時期 - 如需進一步閱讀，請參閱交通部署案例集的章節《紐約市地鐵客流量》。

地鐵交通的起源

雖然第一條地鐵線路於 1904 年 10 月開通，但紐約市的地面鐵路始於 1868 年，由 IRT 第九大道線 運營。由蒸汽機車運營，有幾家公司分別在 曼哈頓 和 布魯克林 擁有幾條線路。然而，在本世紀之交後，鐵路將合併成兩家公司：Interborough Transit Company（IRT）和 Brooklyn Rapid Transit Company（BRT），其中 IRT 佔據曼哈頓市場主導地位，而 BRT 則佔據布魯克林市場主導地位。地面線路並不是通勤交通的唯一形式。對於長途通勤，例如從康涅狄格州和長島，有久負盛名的鐵路，如 長島鐵路（LIRR）和 紐約中央鐵路（NYC）。這兩條線路都允許人們透過位於 CBD 北端的中央車站進入紐約市。然而，兩者都缺乏將人們從中央車站運送到更南邊的能力，這使得 IRT 的服務得以繼續，或者讓人們從布魯克林南部進來，這使得 BRT 的服務得以繼續。

鐵路遺留的任何空缺都由行人交通、汽車、公共汽車以及早期的馬拉鐵路填補。對於紐約市 CBD，即曼哈頓 59 街以南的任何地方，所有不同的交通方式都擠滿了紐約市的狹窄街道。即使是第一條地面鐵路於 1868 年開通，人們也正在規劃一條地下地鐵線路來緩解通勤擁堵。例如，一位名叫 A.P. 羅賓遜的工程師預測，考慮到人口趨勢和日益增長的密度，到 1880 年將有 2 億次出行 - 實際數字最終將達到 2.88 億。 正是透過他的預測，他認為應該建設地鐵系統來緩解將來必然會困擾這座城市的擁堵問題。正如你所看到的，地鐵系統自 內戰 之前就成為討論的焦點，但直到 1898 年才獲得紐約市的批准。在這一點上，IRT 和 BRT 開始尋求擴大其業務。下一章將討論在第一條高架線建成後 35 年內發生了什麼變化，才促使城市將鐵路建在城市地下。

紐約市地鐵的出現

第一條地鐵線路花了 6 年時間才建成，始於 1898 年，當時城市終於批准將 7 個新的地鐵站特許給 IRT，繼續到 1900 年破土動工，直到 1904 年第一列火車執行在軌道上。 雖然該專案本身花了 6 年時間，但實際上，在紐約市建造地鐵系統的鬥爭始於更早，並且經歷了許多因素。本文將重點介紹其中三個：高架鐵路的成功、新技術進步以及人口增長。

高架鐵路

從所有意圖和目的來看，曼哈頓和布魯克林的高架線都取得了成功。隨著 1896 年 BRT 和 1900 年 IRT 的最終成立，這兩家公司都能夠為其特定的火車標準化其線路。這兩家公司也將在彼此之間保持相對的壟斷：IRT 將控制曼哈頓內的旅行，而 BRT 線路控制著布魯克林的所有通勤高架鐵路，並擁有幾個進入曼哈頓的接入點。此外，由於是獨立的線路，他們不必為他們的客戶提供從一條線路到另一條線路的換乘，從而最大限度地提高了那些被迫乘坐鐵路的人的利潤。

乘客數量正在增長，鐵路運營公司能夠為政府提供補充，以特許新的車站建設。在 19 世紀 80 年代後期，高架鐵路公司爭奪進入曼哈頓市中心/中城的通道，將他們的線路延伸到人口密度相對較低的地區。透過這些公司的成功，以及在處理紐約市方面的經驗，他們對遊說政府進行一個更雄心勃勃的專案充滿信心。他們知道他們可以利用市政政府為他們特許新的車站，並從那些正在遷入他們正在建設的地區的不斷增長的人口中獲利，包括哈萊姆和布朗克斯。

新技術

有一些重大的技術進步正在改變世界各地的城市。雖然 J.P. 羅賓遜為紐約市的地鐵繪製了圖紙，但許多新進步使得地鐵的建造和運營更加容易。首先，電力機車 的發明，並在 1902 年開始在世界範圍內部署。與 倫敦地鐵 不同，倫敦地鐵需要大量的通風，因為使用了蒸汽機，而電力火車可以從其發電站獲得能量（IRT 將建造自己的發電站來為其提供能量 - IRT 發電站（http://www.nycsubway.org/articles/powerplant.html））。由於沒有必要保持隧道通風良好，因此這些隧道可以建在地下更深處（當 開挖法 無法完成時）。雖然工程師們擁有在地下深處建造隧道的技術，但只有在開挖法無法完成的情況下才會這樣做：要麼是穿過岩石，要麼是在 東河 下方。 鋼鐵 和 混凝土 是相對較新的材料，它們使工程師能夠不僅用更少的空間更牢固地支撐他們的結構，而且還使他們能夠建造能夠支撐四車道軌道的隧道。最終，四車道軌道不僅提高了潛在的容量，而且還允許快線服務，提高了地鐵線路的效用。最後，隧道施工變得更加複雜，允許工程師在東河下建造一條隧道通往 布朗克斯，以及在開挖法無法實施的情況下。

人口增長

自第一項快速交通法案被紐約州州長否決以來的 35 年間， 紐約市的人口以驚人的速度增長：從 1870 年到 1900 年，人口從 1,478,000 人增長到 3,437,000 人。 電梯 的發明和建造 摩天大樓 帶來了更密集的居住環境，因此需要更多鐵路交通來滿足居住在城市內的人們的需求。隨著高架線滿負荷運轉，道路上來自各種來源的交通擁堵，人們正在要求交通解決方案；地鐵可以提供這種解決方案。此外，高架鐵路曾經提供服務但人口不多的地方現在人山人海。布朗克斯就是一個最好的例子，1870 年，布朗克斯的人口為 37,000 人：在那個時候，布朗克斯仍然被認為是曼哈頓下城和布魯克林下城的邊遠地區。到 1900 年，人口增長到 200,000 人，並且為了在曼哈頓下城做生意而熙熙攘攘。 哈萊姆 是另一個例子，在高架鐵路開通之前的幾年裡，這裡都是農田。高架鐵路使人們能夠住在離市中心更遠的地方，但需要新的交通策略來解決這些問題。

早期政策：1898 年至 1910 年

到 1898 年，當紐約市政府決定為地鐵鐵路融資時，政府需要考慮兩個主要因素：一是其與各鐵路公司之間先前關係，二是如何分配地鐵專案。在此之前，鐵路專案通常按以下方式進行：要麼由城市建造鐵路並租賃給私人運營公司，要麼由私人運營公司遊說政府建造鐵路，並透過支付部分資本成本來獲得運營權。1898 年，該市決定為前者提供資金，並允許高架鐵路公司競標合同。1900 年，曼哈頓的各條線路合併為後來的 IRT，並贏得了運營第一條線路的合同，該線路將從市政廳延伸到布朗克斯的 145 街。合同條款規定，IRT 租賃軌道 99 年，並在該期間內直接向城市支付部分運營成本——與之前與高架鐵路公司簽訂的合同非常相似。需要考慮兩個主要因素：一是他們沒有包含有關鐵路可以使用地鐵的收費多少的條款，二是他們沒有在合同中包含讓政府分流公司從地鐵中獲得的任何利潤的方式。資金尤其成問題，因為州法律要求城市債務不得超過其預算的 10%，而該預算由州政府制定。這意味著最初的地鐵專案必須控制在 3000 萬美元以內，並且資金必須每年流入。 這不僅在市政府和州政府之間引起了摩擦，還在新成立的市政府內部也引起了摩擦。直到 1898 年，曼哈頓和布魯克林仍然是兩個爭奪同一經濟蛋糕的獨立城市。隨著五個區合併，他們現在必須在同一個市政府內共同努力，才能為他們的區獲得資金。

地鐵一夜之間取得了巨大成功。如圖 1 所示，單條線路的總出行次數在一年的運營時間內從 7300 萬次增加到 1.38 億次。雖然這條線於 1904 年開通，但對原有車站的擴建計劃一直持續到 1906 年，開通了更多見證了人口激增的區域。到 1908 年，IRT 和 BRT 公司一直在“合法化”未來可能建設的路線之前，客流量激增到 5.5 億次。新成立的公共服務委員會（快速交通委員會的繼任者，由於沒有及早批准更多專案而被解散）開始批准眾多專案：擴充套件現有線路，在布魯克林建立地鐵線路等。到 1909 年，工程師們檢查了新公共服務委員會批准的所有計劃，這些新線路將增加 47 英里的軌道，耗資 1.47 億美元。 顯然，他們不打算重蹈前人的覆轍！如前所述，該市必須保持在一定的債務上限以下，而這些新的大型專案將遠遠超出他們自己的支付能力，因此他們開始與兩條主要線路協商如何分配對這一重大專案的責任。

線路的增長：雙重合同

1910 年 12 月，主要鐵路公司與城市之間開始了談判，以確定未來系統如何擴充套件。談判證明非常困難，因為所有三方（IRT、BRT 和城市）都有自己的議程。BRT 領導人最主要的目標是進入曼哈頓，因為這裡越來越成為通勤者的目的地。雖然 IRT 試圖阻止此事，但市政府更感興趣的是統一這兩個系統，並允許這兩個系統之間實現更大的互通。市政府知道，這是他們對鐵路公司擁有最大槓桿作用的時刻，他們認為這些公司到目前為止已經獲得了很大的利益。在這些談判中，城市希望達成四個主要目標。

1. 為整個系統設定票價
2. 從公司賺取的利潤中提取一部分
3. 將皇后區分配給兩條鐵路
4. 在 10 年內完全控制軌道

所有這些要點都是迄今為止政策的重大改變。透過規定票價，市政府確保這些公司不能充分利用那些別無選擇只能住在鐵路沿線並工作在那裡的城市新來者。在最終的協議中，票價將定為 5 美分（為了讓大家有所瞭解，當 A.P. 羅賓遜在 1864 年設計他的系統時，他將票價定為 7 美分），並且不會隨著通貨膨脹而改變。公司能夠利用的一個例外是，從一輛火車到另一輛火車不提供換乘。第二個要點也很重要：這標誌著政府開始介入鐵路行業：他們看到這些公司一夜暴富，並想要分一杯羹。第三點是城市用來安撫一方或另一方的談判籌碼。最終，下一波線路建設將在皇后區，兩家公司都希望獲得通往這些地區的線路。最後，也是最重要的是，協議將包括一項條款，如果城市願意，將在 10 年內擁有這些線路。

1913 年，協議簽署，紐約市最雄心勃勃的交通專案開始了。該專案的總成本為 3.47 億美元，其中城市將出資 1.5 億美元，IRT 出資 5600 萬美元用於建設，另外 2100 萬美元用於裝置，BRT 出資 3400 萬美元用於建設，另外 2600 萬美元用於裝置。建成後，線路的容量將增加三倍，以滿足約 10 億到 30 億次的出行需求，在已有的 303 英里軌道上增加 334 英里的軌道。 顯然，雙重合同的影響是巨大的。該市已成功將兩條線路合併，從而使整個系統實現更大的整合。客流量穩步增長，直到 1916 年才開始出現放緩的跡象，1917 年突破了每年 10 億次出行，1922 年達到 15 億次，並在 1929 年達到 20 億次的頂峰。此外，該市還能夠透過從公司獲得部分利潤來彌補更多損失，並開始制定自己的地鐵線路——獨立地鐵系統（IND）的計劃。

不幸的是，並非所有各方都從中獲益相同。在皇后區的分裂方面，雖然城市要求 IRT 和 BRT 都必須共同建設這兩條線路，但這兩條線路都是按照 IRT 規格建造的。這意味著，對於 BRT 的乘客來說，如果要到達皇后區，他們必須在皇后區廣場換乘——皇后區交通的新樞紐。對於兩家公司來說，固定票價都帶來了問題。由於票價沒有隨著通貨膨脹而變化，兩家公司在第一次世界大戰後的極度通貨膨脹中損失了鉅額收入，即使戰時和戰後乘客數量都在增長。這實際上導致 BRT 在 1923 年破產，但隨後以布魯克林-曼哈頓交通公司（BMT）的身份重新註冊。雙重合同既帶來了歷史上最大的擴張，這是當時任何一家主要鐵路公司都無法實現的，但也為最終的衰落埋下了伏筆。

市場飽和：未實現的第二大道線

到了 1929 年，紐約市快速交通市場已經飽和。此時，雙重合同中商定的所有線路都已建成，城市正在尋找新的專案開始建設。當城市開始提出未來的建設專案清單時，大多數建設專案都是將線路延伸到皇后區，以及連線IRT和BMT線路。然而，由於大蕭條，大多數專案都沒有實現。雖然一些較小的專案在十年內完成，但唯一完成的重大專案是IND 第八大道線：紐約市第一條公有地鐵線路。到那時，城市仍然只獲得IRT和BRT/BMT線路幾十年來所獲得利潤的一小部分，因此決定建造自己的，更加奢華的線路。1925 年，建設開始，由於其複雜的設計，包括飛躍式連線和高度整合的系統，直到 1933 年才完工。這些成本將使政府的債務增加三倍：該專案耗資 1.91 億美元，全部由城市提供資金。 幾乎是按計劃進行的，大蕭條消除了IND線路盈利的機會，到 1940 年，IRT和BMT被市政府收購。IRT和BMT都無法應對乘客數量的減少和無法調整票價的問題。在短短 30 年內，從一個 3000 萬美元的專案開始的地鐵行業，獲得了超過 3.47 億美元的投資。

雖然IND得以實現，但一條在第二大道高架鐵路線上運營的地鐵卻未能實現。然而，由於它始終保持在人們的視線中，在它被提出 70 年後，第二大道地鐵於 2010 年開始建設。從很多方面來看，這條線路象徵著人們對紐約市地鐵系統的看法：一個永遠無法完成的專案。即便如此，人們仍然對它是否在世界上最大的地鐵網路中絕對必要表示懷疑；在很多方面，該系統不會像IND線路或雙重合同階段建造的線路那樣具有里程碑式的意義。然而，在戰後時期，地鐵系統不得不進行的削減，以及 70 年代和 80 年代紐約市地鐵的“黑暗時代”——犯罪和塗鴉猖獗，人們正在尋找希望，希望紐約市地鐵系統能夠再次進入一個新的增長階段，從第二大道地鐵開始。

其他連結

一些額外的地圖，可以幫助您直觀地瞭解紐約市地鐵的變化

• http://composure1.com/subway.html
• http://diametunim.com/shashi/nyc_subways/

參考書目

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