墨尔本郊区铁路

技术

现代郊区（或都市）铁路网络是经济动脉，连接着世界各地许多城市的中央商务区及其郊区的工人。世界各地郊区铁路的部署与城市的发展同时发生，并对城市蔓延做出了重大贡献。郊区铁路网络对都市区有利，因为它们可以在比其他交通工具（如电车和公共汽车）更长的距离和更高的运力下运行。

墨尔本郊区铁路网络，正式名称为墨尔本地铁列车，只是世界各地众多郊区铁路网络中的一个例子，这些网络旨在连接其城市的中央商务区和周边郊区。如今，该网络在 998 公里的铁路轨道上运营着 226 列电力火车（墨尔本地铁列车，2024 年）。

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  墨尔本地铁列车网络地图
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  墨尔本南十字星车站的 X'Trapolis 地铁列车

客运铁路的起源

墨尔本郊区铁路网络作为一种交通方式的发展可以归因于几起先前的事件。虽然以下事件没有发生在墨尔本，而是在现代英国，但每一项都引入了构成早期和现代墨尔本郊区铁路网络的技术组成部分。它们如下所示

1. 客运铁路系统的部署 - 牡蛎嘴铁路

牡蛎嘴铁路是第一条投入运营的客运铁路，于 1807 年开始运营（Shaw-Taylor & You，2018 年）。这项服务连接了斯旺西和牡蛎嘴，由马匹拉动铁路货车。

2. 机车的部署 - 斯托克顿和达灵顿铁路

斯托克顿和达灵顿铁路于 1825 年开通，虽然是为运输货物而建造的，而不是为运输乘客而建造的，但它是第一条使用蒸汽机车的铁路（Shaw-Taylor & You，2018 年）。这条铁路的开通是未来立即发展更多机车牵引铁路的催化剂（Darroch，2014 年）。

3. 机车牵引客运铁路系统的部署 - 利物浦至曼彻斯特铁路

利物浦至曼彻斯特铁路于 1930 年开通，被广泛认为是第一条投入运营的机车牵引客运铁路服务（Shaw-Taylor & You，2018 年）。乔治·史蒂芬逊的“火箭”号机车是第一辆用于铁路的机车，能够达到近 50 公里/小时（30 英里/小时）（Shaw-Taylor & You，2018 年）。

4. 地下都市铁路的部署 - 伦敦地铁

伦敦的都市铁路见证了世界上第一条地下铁路于 1863 年开通，连接了繁忙的伦敦车站帕丁顿和法灵顿（Darroch，2014 年）。地铁的开通很快促使其他城市建造并运营自己的地下铁路。墨尔本，像全球许多其他城市一样，也将地下铁路服务纳入其网络。

如上所述，在轨道上部署客运交通、将机车引入铁路、将两者结合起来以及引入地下铁路，这些都促成了墨尔本采用的郊区铁路系统。

背景

铁路之前

墨尔本市于 1835 年建立在菲利普港湾，比其第一条蒸汽铁路投入运营早 19 年。墨尔本是由来自塔斯马尼亚的农民和牧场工人建立的，他们寻求更多的土地用于农业（墨尔本市记录和档案处，1997 年）。在该市建立和其第一条铁路开通之间的短暂时间里，新建立的城市及其周边地区的交通主要依靠步行、马车或其他动物拉动的运输方式，以及通过菲利普港湾的船只。随着位于桑德里奇（现在的墨尔本港）的港口在 1840 年代经历了进出口量的增长，从港口到城市及其周边地区的货物和人员运输变得越来越重要（Harrigan，1954 年）。

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  菲利普港湾地图

步行交通和动物拉车的局限性

虽然墨尔本和桑德里奇之间的距离可以步行到达，但步行是一种非常不受欢迎的交通方式，尤其是在恶劣天气条件下，以及对携带行李和货物的人来说。此外，动物牵引的货车和手推车最终在运送乘客或货物方面的能力有限，无法满足桑德里奇港口和城市之间的运输需求。马车通常令人不快、缓慢、不可靠，并且随着时间的推移，对道路造成了严重的损坏。正是这些局限性以及对运输需求的增加，使得速度更快、运载能力更高的机车牵引铁路成为一种受欢迎的替代方案。

发明

蒸汽机车的发明及其在英国斯托克顿和达灵顿以及利物浦到曼彻斯特铁路上的应用，促进了墨尔本郊区铁路网络的发展（如第一节所述）。蒸汽机车使用煤炭作为热能来源，加热水并将其转化为蒸汽，这种蒸汽储存在锅炉中，导致压力升高。高压蒸汽通过推动与曲柄机构相连的活塞来驱动机车的车轮，从而产生所需的旋转运动（巴瑟斯特铁路博物馆，未注明日期）。

墨尔本郊区铁路的部署将在其早期发展中看到运输方式的改进。1868年永久采用钢轮和钢轨，摒弃了英国常见的铁轨，显著提高了机车和轨道基础设施的耐用性（哈里根，1954）。

早期市场发展

建造澳大利亚第一条蒸汽机车铁路，连接墨尔本市和桑德里奇（现在的墨尔本港），是由于桑德里奇地区工业活动的增长以及进出港口的船舶流量的增加。英国铁路的成功促使墨尔本的许多企业家开始调查在该市建造自己的铁路服务。这导致了 1851 年 12 月 7 日举行的第一次铁路企业家公开会议（哈里根，1954）。虽然这场会议引起了潜在利益相关者对铁路服务的兴趣，但淘金热对该市人口和经济的影响是巨大的，直到 1952 年 8 月，墨尔本和霍布森湾铁路公司成立，才对铁路服务采取了明确的行动。W.S 肖恩西随后于 1952 年 8 月 17 日被任命为首席工程师，1953 年 1 月 20 日，铁路线路建设获得正式批准，并通过了公司法（李，2007）。墨尔本到桑德里奇铁路于 1854 年 9 月 12 日正式开通。

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  墨尔本和霍布森湾铁路公司使用的第一台机车
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  桑德里奇的铁路码头

墨尔本和霍布森湾铁路公司第一条线路运营的第一年取得了成功，股东获得了 8% 的股息，墨尔本和桑德里奇之间的运输能力显著提高（哈里根，1954）。这一成功促使人们开始调查建造更多铁路线路和创建更多铁路公司。墨尔本到桑德里奇铁路开通后，市场对铁路的胃口反映在 1857 年 5 月开通的通往圣基尔达的支线，以及随后由圣基尔达和布莱顿铁路公司延伸至布莱顿的线路，以及墨尔本和郊区铁路公司从王子桥延伸至霍索恩和温莎的线路（迪，2006；李，2007）。

政策的作用

在维多利亚郊区铁路网络的萌芽阶段，一些关键的政策塑造了其设计和客流量。

轨距政策

1852 年 W.S 肖恩西被任命为首席工程师后，在墨尔本-桑德里奇铁路开通之前，需要决定铁路线路的轨距宽度。肖恩西建议该公司采用宽轨系统，轨道间距为 1600 毫米（5 英尺 3 英寸），与悉尼铁路公司采用的轨道轨距相同（李，2007）。肖恩西认为，澳大利亚应该采用标准化的轨道轨距，以利于未来大陆铁路的发展，因此希望与新南威尔士州已经决定的轨距保持一致。值得注意的是，悉尼将在 1855 年改变其决定，并将其第一条铁路采用 1435 毫米的标准轨距（沃德罗普，2022）。这种政策的影响今天仍然可见，墨尔本仍然使用宽轨系统，而悉尼则使用标准轨距系统。

建造车票

为了提高其服务的客流量，联合公司于 1865 年 10 月开始向那些在布莱顿和埃尔斯特维克沿铁路走廊建造房屋的人发放“建造车票”（哈里根，1954）。这项政策为人们建造房屋并居住在这些铁路走廊沿线创造了动力，从而增加了从这些地区到城市的客流量。

增长

政府收购联合公司

墨尔本到桑德里奇线的开通，以及通往圣基尔达和布莱顿的延伸线，以及通往霍索恩和温莎的线路，墨尔本和霍布森湾联合铁路公司收购了其竞争对手的服务，到 1865 年，他们运营着所有 26 公里的轨道。到 1870 年，联合公司每天运营超过 240 班列车。1872 年，维多利亚州政府以 1,320,820 英镑的价格收购了联合公司的股份（哈里根，1954）。新合并的铁路网络在 19 世纪 80 年代得到了显著发展，成为一个辐射系统，将城市连接到各个方向的周边郊区。

引入铁路机车

墨尔本郊区铁路的增长时期见证了铁路技术的进步，以及乘客服务的随后改进。第一辆铁路机车于 1883 年 5 月投入使用，将一个包含垂直锅炉和发动机的发动机舱与一个可容纳 40 名乘客的客车厢结合在一起。这些机车在费尔菲尔德到奥克利以及埃森登到布罗德米德奥的线路运营，直到 19 世纪 90 年代后期退役（哈里根，1954）。

新的弗林德斯街车站的建设

19 世纪后期铁路网络的快速扩张导致到达墨尔本市的每日列车服务数量大幅增加。到 1900 年，很明显，最初为墨尔本-桑德里奇铁路建造的弗林德斯街车站已经无法满足继续扩张所需的容量。1900 年 5 月，维多利亚州铁路官员詹姆斯·法赛特和 H.P.C 阿什沃斯组成的“绿灯”辛迪加被选中，为弗林德斯街提供新的车站设计（李，2007）。这个大型的法国文艺复兴风格的车站在 1909 年建成，并于 1910 年正式开通，成为墨尔本市的主要车站（维多利亚铁路，1965）。

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  弗林德斯街车站开通

郊区铁路的电气化

铁路的电气化最初于 1896 年由通用电气公司的 A.W 琼斯提出。C.H. 梅兹于 1907 年被任命进一步调查墨尔本郊区线路的电气化，并提出到 1912 年对 200 公里（124 英里）的轨道进行电气化，耗资 2,227,000 英镑（哈里根，1954）。梅兹的最初计划并没有得到多少行动，1911 年，维多利亚州政府要求更新计划，其中成本增加到 3,991,000 英镑（哈里根，1954）。

墨尔本的第一个铁路发电站建于 1913 年的纽波特，发电能力为 60,000 千瓦。第一次世界大战使电气化计划延误，第一台发电机于 1918 年投入运营。直到 1919 年，第一条电气化线路才开始运营。到 1923 年 4 月，郊区铁路网随着海德堡和埃尔瑟姆之间最后一阶段的开通而实现电气化（维多利亚铁路，1965）。该项目完工时的成本已上升至 6,270,000 英镑（哈里根，1954）。当时，墨尔本拥有世界上最庞大的电气化铁路网络之一。

郊区铁路的电气化取得了巨大成功。乘客可以享受更快、更安静、更平稳的铁路服务，成本更低，这极大地促进了 1920 年代和 1930 年代的客流量增长（哈里根，1954）。铁路网的电气化将郊区铁路带入了现代化时代，可以认为是该系统增长阶段的结束。

成熟期

到 1949 年，墨尔本郊区铁路网的客流量已增长至当年 1.82 亿人次，相比之下，1919 年电气化运营开始时为 1.23 亿人次（沃德罗普，2022）。然而，两个主要因素导致 1940 年代和 1950 年代该网络的使用量迅速下降。

客流量下降 - 汽车的普及

私人汽车极大地改变了墨尔本人在 1940 年代后的出行方式（李，2007）。使用汽车从家到工作变得司空见惯，从家到墨尔本市以外的工作地点的出行次数显著增加。郊区铁路过去和现在都存在着作为放射状网络的弊端，其设计主要是为了将乘客从郊区运送到市区。因此，前往其他郊区工作出行次数的增加以及汽车的便利性在 20 世纪中后期客流量下降中发挥了重要作用（沃德罗普，2022）。

客流量下降 - 工业行动

20 世纪中叶，维多利亚州的工会运动影响力显著增强。墨尔本郊区铁路工会运动采取的工业行动极大地破坏了公众对该运输系统的信心（李，2007）。与此同时，铁路网的状况急剧恶化，拥挤的列车和糟糕的基础设施导致服务频繁中断，乘客感到不舒服。工会运动针对工资和工作条件等问题采取的若干工业行动导致系统频繁中断。下面列出了一些主要的中断事件：

1. 1947 年 4 月：纽波特发电站的工业行动导致服务中断 23 天。
3. 1949 年 6 月至 8 月：煤炭罢工使工作日列车服务减半，周末列车停运 6 周。
5. 1950 年 10 月至 12 月：工业罢工导致列车服务停运 55 天。

以上是 1940 年代和 1950 年代发生在铁路网上的许多工业罢工的三个例子，这些罢工被认为是 1949 年至 1951 年间年客流量下降 20% 的原因（李，2007）。工业纠纷一直持续到 1970 年代。服务持续中断导致墨尔本人对该网络缺乏信心，并进一步促进了汽车的使用。

拯救铁路网 - 新列车和市区环线

到 1978 年，墨尔本 88% 的出行方式为汽车，同年火车年客流量下降至 9430 万人次。到 1983 年，该网络每年亏损 2.86 亿澳元。为了阻止铁路客流量下降，维多利亚州政府下令生产 300 辆 Comeng（联邦工程）铁路客车，这些客车将在丹德农当地制造（李，2007）。这些列车将配备自动门，空调，并使用改进的材料，旨在降低其生命周期内的运营和维护成本。这些客车于 1981 年投入运营，并取得了成功，为乘客提供了更舒适、更可靠的旅程。因此，1985 年又订购了 270 辆客车（李，2007）。

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  Comeng 列车于 1981 年投入运营（截至 2024 年仍在运营）。

维多利亚州政府采取的另一项举措是建设市区环线隧道。直到 1980 年代，墨尔本市仅由弗林德斯街和斯宾塞街（现为南十字星）两个主要车站提供服务。从这两个车站，乘客通常需要换乘电车、公共汽车或步行前往工作地点。墨尔本地下铁路环线法案于 1971 年 1 月通过，并成立了墨尔本地下铁路环线管理局（李，2007；米斯，2008）。该管理局负责监督环绕城市建造的四条隧道的建设，这些隧道在弗拉格斯塔夫、墨尔本中央和议会设有新的地下车站。环线系统于 1981 年 1 月开通，提高了所有郊区线路的运力，在市区提供了新的车站位置，并减轻了弗林德斯街和斯宾塞街车站的压力（米斯，2008）。新列车和车站为 21 世纪客流量的恢复发挥了重要作用。

拯救铁路网 - 其他政策

在 1970 年代和 1990 年代之间，制定了一些政策试图恢复网络上的客流量。1976 年 11 月，所有服务都禁止吸烟，并同时试行了多式联运票务，旨在使服务更舒适，票务更简单。1983 年 7 月的《运输法》将铁路网、电车网和公共汽车网合并到一个名为“墨尔本交通”的新组织下，以进一步提高所有交通方式的可靠性并简化票务（李，2007）。在 1983 年至 1989 年之间，郊区铁路网以及电车和公共汽车共享相同的车票和车辆涂装。1996 年引入了电子售票机，进一步简化了票务流程，加快了交易速度，旨在吸引更多客流量。

拯救铁路网 - 墨尔本郊区铁路的私有化

在杰弗里·肯尼特的自由党政府领导下，公共交通改革计划开始对铁路的大部分运营进行私有化。肯尼特政府做出的重大改变是取消了列车上的乘务员，这减少了网络运营所需的人员，提高了可靠性并降低了成本。在 1997 年发生重大工业罢工后，政府将郊区铁路私有化，将运营分成两家公司：山边铁路和海边铁路（李，2007）。郊区铁路的私有化旨在提高可靠性，并减少工业行动对网络的影响。自 1997 年以来，墨尔本铁路网一直存在各种形式的私人运营。截至 2024 年，该网络仍处于私有化状态，由“墨尔本地铁列车”运营，这是一家由港铁、约翰·霍兰德和 UGL Rail 组成的合资企业（墨尔本地铁列车，2024；维多利亚州审计长办公室，2023）。

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  西门子列车上的墨尔本地铁列车涂装

定量分析

使用来自多个来源的信息，包括亚历克斯·沃德罗普的“两个系统的传奇”中的数据，以及维多利亚州政府机构发布的若干报告（沃德罗普，2022；维多利亚州公共交通，2013；维多利亚州公共交通，2014；维多利亚州公共交通，2012；澳大拉西亚城市公共交通客流量趋势，2015），对墨尔本地铁列车网络的年客流量进行了定量分析，并使用三参数逻辑函数进行了定量分析。使用三参数逻辑函数可以识别增长峰值、下降时期和乘客预测。

三参数逻辑函数的方程式如下所示：

S(t)=S_max/(1+e^((-b(t-t_i )) ) )

其中：S(t) 是第 t 年的预测年客流量 S_max 是客流量饱和水平（以千人计） t 是选定的年份 t_i 是拐点时间 b 是估计系数

为了更好地了解自 1900 年以来墨尔本郊区铁路网乘客客流量的波动性，我们创建了两个模型，一个是在网络电气化阶段（1900-1930 年），另一个是在 1900 年至 2022 年期间的年客流量。正如我们将会看到的那样，使用 1900 年至 1930 年期间 30 年的数据，铁路电气化阶段的逻辑曲线拟合效果很好。然而，使用 120 年的数据，由于网络运营期间发生的若干事件，生成的逻辑曲线拟合效果很差。

模型 1（1900-1930 年）

使用 1900-1930 年间的数据构建的模型产生的 R 平方值为 0.945，略低于三参数逻辑函数的可接受阈值 0.95。这意味着 94.5% 的值符合回归分析，对于这段时间，逻辑曲线拟合效果很好。

表 1 - 模型 1 的值

变量	值
S_max	246000
b	0.073813684
r^2	0.945552202
t_i	1919.213734

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  模型 1 - 实际乘客与预测乘客（1900-1930 年）

模型 2（1900-2022 年）

使用三参数逻辑函数创建模型，得到一个 R 平方值为 0.222 的值，远低于普遍接受的 0.95 的阈值。这意味着只有 22.2% 的值符合回归。从模型中可以看出，在 122 年的时间里，每年乘客数量的增长和下降都在波动，在 1949 年和 2019 年出现明显的局部峰值。如前所述，网络的电气化导致 1920 年代客运量大幅增长，而 1970 年代和 1980 年代对网络的升级也导致了客运量大幅增长，直到 2019 年 COVID-19 大流行之前达到全球峰值。这些波动使得使用三参数逻辑函数来拟合数据变得极其困难，这反映在 R 平方值中，这意味着曲线并不十分契合。

此外，该模型还受到以下限制和假设的约束：数据仅从 1900 年开始可用（铁路服务始于 1854 年）。数据收集方法在 1900 年至 2022 年间发生了变化。数据是从售票和车站入口收集的，因此不包括逃票者。

使用模型二来估计维多利亚郊区铁路的诞生、增长、成熟和衰退时期被证明是困难的。根据数据，增长期可以估计在 1900 年至 1940 年之间，成熟期在 1940 年至 1970 年之间，衰退期在 1970 年之后。1996 年至 2010 年期间可能被归类为第二个增长期。

表 2 - 模型 2 值

变量	值
S_max	250000
b	0.01224524
r^2	0.22229096
t_i	1939.13808

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  模型 2 - 实际乘客 vs. 预测乘客（1900-2022）