交通部署案例手册/2014/美国轻轨交通

介绍

随着世界人口持续增长，开发将大量人口运送到城市并城市内部的交通方式变得越来越必要。汽车拥堵是几十年来困扰大都市地区的难题。随着城市不断膨胀，为了减轻与私人汽车相关的交通问题，有必要扩展公共交通基础设施。

轻轨交通 (LRT) 是一种在近几十年中越来越受欢迎的交通方式。这项技术类似于电动有轨电车，并受到了许多交通倡导者的青睐。自 20 世纪 70 年代以来，北美和海外许多城市决定大幅建设和扩展其轻轨系统。尽管资本成本很高，但轻轨能够促进当地经济发展并增加交通客流量。许多地区发现这项投资是值得的，并继续建设他们的系统。

接下来的报告将探讨美国轻轨交通的整个生命周期。考察这项技术的根源将有助于说明我们是如何走到今天的。对这种交通方式发展的讨论将帮助我们了解未来发展的可能性。通过观察轻轨的增长趋势，我们将能够对这种交通方式的未来发展方向做出预测。

描述

轻轨是一种公共交通的旅客铁路运输方式。轻轨列车可以单独运行，也可以以少量车厢的形式串联运行，大多数列车以两节或三节车厢耦合在一起运行。轻轨列车可以在街道水平、高架轨道或地下运行。由于轻轨可以在街道水平运行，并且能够将多个车厢耦合在一起，因此存在许多优势。

在平地上建设交通基础设施的成本明显低于建设地下或高架基础设施 (Black, 1995)。这意味着轻轨的初始资本成本低于建设重轨所需的成本。轻轨具有可以扩展以满足未来需求的优势。随着时间的推移，交通需求增加，当地服务能够耦合更多车厢以提供必要的运力。除了运力增加外，轻轨还比其他公共交通方式具有速度优势。大多数轻轨都拥有专用路线。这使得车辆能够比被迫应对城市交通问题的公共汽车实现更高的速度。人们经常认为，这一事实将导致比标准城市公共汽车更高的客流量 (Black, 1995)。

轻轨能够提供的运力和速度优势比公共汽车明显，但轻轨也具有与重轨不同的优势。除了资本成本较低外，轻轨在公共安全方面也具有优势。尽管火车仍然由于多种原因而存在危险，但有人认为轻轨比重轨更安全，因为其电源是架空的 (Taplin, 1998)。传统的重轨需要使用第三轨，即轨道水平的电源，这很容易造成人员伤亡。通过将电源悬挂在高处，轻轨不太容易发生此类事故。

值得一提的是，许多人喜欢轻轨。这项技术的快速发展是因为许多人很快就为其歌功颂德。现有的系统是新的，对乘客来说相对舒适。人们喜欢乘坐轻轨，胜过乘坐公共汽车，而且通常，人们喜欢在其区域内拥有轻轨，胜过拥有公共汽车。低噪音水平和附近没有废气通常被视为比公共汽车的优势 (Cervero, 1984)。

市场

许多大都市区正在发展轻轨系统，以提高其城市地区的交通可达性。Black 在其著作《城市公共交通规划》中指出，轻轨有时被视为升级带有污名化的公共汽车服务和部署重轨的巨额投资之间的折衷方案 (1995)。Cervero 进一步指出，轻轨在中型城市是可行的选择，因为在这些城市中，由于缺乏经济合理性，重轨无法部署 (1984)。轻轨在某些地区的可行性与这种类型的交通系统能够在平地上运行有关，这比在地下或街道水平以上建造系统要便宜得多，而且干扰也少得多。

尽管比重轨或高架铁路的投资少，但部署轻轨系统所需的投资仍然很高。这在很大程度上限制了轻轨的市场。在密度不足以支持任何类型铁路系统的较小城市，公共汽车通常是使用最广泛的交通方式。另一方面，美国许多人口最稠密的城市已经拥有完善的铁路系统。在这些地区，轻轨不是必需的，而是起着补充作用，与公共汽车一起工作，将交通量输送到更成熟的系统中。

每个大都市区都需要决定轻轨是否适合添加到其交通系统中。客流量和经济发展的潜力至关重要。一旦对轻轨投资的合理性做出判断，地方政府就必须与当地企业和社区团体建立伙伴关系，以确保走廊的成功。通过与现有利益相关者合作并为新开发项目建立指导方针，城市可以努力创造更多以交通为导向的开发项目，这将有助于实现客流量和经济目标 (圣保罗市，2011 年)。

通往轻轨的道路

为了更全面地了解轻轨的发展，有必要了解其技术前身。第一个城市铁路起源于用于矿山的板道。早期的有轨电车在许多年里使用马力运行。马力运输由于多种原因存在问题。除了运力有限、成本高昂以及传播疾病的可能性外，马匹还产生了大量在路线中积聚的废物。由于这种交通方式导致的马匹粪便污染量巨大，化石燃料在这些情况下受到青睐 (Garrison, Levinson, 2014)。

到 19 世纪后期，电动有轨电车开始在世界各地推广。这些车辆最初由通过地面轨道的电流驱动。电气化的地面轨道不适合许多城市环境，因为存在固有的危险，并且在某些欧洲市场（包括 1881 年的巴黎和 1884 年的法兰克福）安装了架空电线 (Taplin, 1998)。

电动有轨电车似乎是未来的技术，到 1900 年，美国几乎所有马拉有轨电车都已改造成架空电力系统 (Taplin, 1998)。这项新技术为该国许多城市的居民提供了相对便宜且可靠的交通方式。美国许多有轨电车系统的鼎盛时期持续了 20 世纪上半叶的大部分时间。电动有轨电车和有轨电车是许多城市公共交通系统中极其重要的组成部分。

私人汽车的兴起对交通客流量产生了非常负面的影响。许多人发现他们不再需要有轨电车提供的服务。在许多城市，公共汽车服务的引入加速了有轨电车的衰落。关于从电动有轨电车向汽油动力公共汽车过渡的方式存在很多争议 (Taplin, 1998)。这里没有必要详细介绍导致这种转变的商业交易，只需要注意的是，总的来说，铁路服务被改成了公共汽车服务。在此过渡过程中，美国只有七个城市决定保留其任何有轨电车服务：波士顿、克利夫兰、纽瓦克、新奥尔良、费城、匹兹堡和旧金山 (Black, 1995)。

轻轨（再）诞生

隨著 20 世紀後半葉的到來，許多美國城市開始尋求替代不斷擴張的高速公路系統的方案。主要城市交通擁堵問題日益嚴重，交通高峰時段變得更長，混亂程度也前所未有（Taplin，1998）。許多城市開始回顧鐵路技術，尋求解決日益嚴重的交通問題。有論點認為，這種回歸鐵路技術的運動帶有政治行動主義的意味。在這個時代，人們可以團結起來改變技術進步方向的理念正在傳播（Thompson，2004）。一些地區，例如舊金山和華盛頓特區，決定建造重軌系統（Weiner，1999）。而其他地區的密度不足以支持這種規模的建設。當時，許多美國城市正在考慮改進和調整其巴士系統。然而，歐洲正在投資輕軌系統。美國注意到這種趨勢只是時間問題，不久之後對輕軌的興趣便重新燃起（Weiner，1999）。

隨著人們不斷遷離城市中心，許多美國城市中心的人口密度下降。規劃者和決策者觀察了歐洲圍繞交通發展實施的策略，許多人得出結論，他們所在城市應該效仿這種做法。由於運輸公司為公共所有，在 1970 年代，由於地方、州和聯邦各級資金的可用性，投資鐵路系統成為一種切實可行的選擇。Taplin 指出越南戰爭結束的重要性，他解釋說，國防承包商正在尋找新的市場，並將運輸視為一個潛在的增長領域（1998）。

「輕軌運輸」一詞直到 1972 年才在北美地區出現，但正如 Thompson 指出的那樣，這個想法並不新鮮（2004）。一位名叫 Dean Quinby 的工程師在十年前的《交通季刊》中描述了這個想法（Thompson，2004）。Quinby 描述的是一種在許多歐洲國家正在形成的新型交通形式。許多曾經是二戰戰場的城市都在努力改善其現有的有軌電車設施。在歐洲城市形成的新型有軌電車系統不同於之前的系統。系統明顯強調提高運載能力。第一次，大量乘客可以登上和下車，他們可以在中等距離的街道級別站點上下車（Thompson，2004）。第二個顯著特徵是速度。通過利用交通工程和交通信號燈基礎設施的策略，這種新技術可以實現遠遠超過其前輩的速度。

北美地區對輕軌的興趣在 1970 年代持續增長。正是在這個時期，Ken Orski 開始推動輕軌運動的發展。Orski 在布魯塞爾為經濟合作與發展組織工作，他觀察到這些地區的交通運輸取得的進展，並將許多想法帶回美國。Orski 認為翻新舊有軌電車系統是不夠的。他呼籲建造全新的系統，這些系統具有更大的運載能力和更長的壽命（Thompson，2004）。

隨著困擾城市中心的交通問題持續存在，輕軌越來越成為北美更多城市的可行選擇，因此關鍵人物需要聚在一起討論政策和部署方面的想法。在整個 1970 年代，一系列會議被組織起來，以刺激討論和傳播思想（Weiner，1999）。第一次會議於 1975 年在費城舉行。約 300 人參加了這次會議，遠超預期。會議討論的重點主要集中在當時歐洲國家正在進行的輕軌發展，以及這些案例如何適用於美國的城市地區（Thompson，2004）。這次會議的一個重要方面是集中於開發標準化輕軌車輛。當時波音正在開發這些車輛，會議行程中包括參觀其費城工廠（Thompson，2004）。與會者從這次會議以及隨後舉行的會議中獲得了積極的觀點，他們對輕軌發展的前景感到興奮。這個新想法似乎是一個可行的選擇，可以幫助許多希望緩解汽車擁堵和扭轉乘客量下降的中等規模的美國城市。

增長

加拿大艾伯塔省的埃德蒙頓市成功地將輕軌的新概念引入北美大陸。第一條線路於 1978 年開通，全長 4.5 英里，其中包括 1 英里的地下段。這條線路此後不斷擴展（Black，1995）。加拿大繼續領導北美輕軌發展，卡爾加里於 1981 年 5 月開通了南線。卡爾加里在 1980 年代繼續大力投資其鐵路運輸系統，東北線於 1985 年開通，西北線於 1987 年開通。在卡爾加里部署有效交通運輸的需求至關重要，其中一個主要原因是 1988 年冬季奧運會（Black，1995）。

儘管北美在輕軌發展方面落後於歐洲，但美國緊隨加拿大之後。美國的第一個系統部署在加州聖地亞哥。蒂華納有軌電車於 1981 年 7 月開通，全長 16 英里，從聖地亞哥市中心延伸至墨西哥邊境（Black，1995）。8600 萬美元的價格標籤看起來很低廉。這在很大程度上得益於該州能夠購買一條幾乎沒有使用過的貨運線。該項目由州立汽油稅提供資金；不需要聯邦補助。這個地區的發展在 1980 年代繼續進行，第二條線路從聖地亞哥延伸至郊區埃爾卡洪，一條市中心環線於 1990 年開通（Black，1995）。聖地亞哥的鐵路運輸系統重點關注中央商業區，並有進一步的計劃，線路將從城市向多個方向延伸。建立了一個由 2000 輛接駁巴士組成的系統，為鐵路系統向低密度地區擴展提供支持（Thompson，2004）。在規劃和部署階段，人們擔心許多地區的密度和乘客量不足以支持聖地亞哥輕軌系統。1978 年，在開發的早期階段，聖地亞哥交通公司威脅說，如果實施鐵路計劃，將會削減該地區的巴士服務。人們認為，這個地區沒有足夠的資金來支持這兩種系統。這些擔憂被證明是錯誤的。由於交通服務在部署初期產生的收入金額，很明顯該系統取得了成功。該地區在接下來的 15 年裡將能夠將其運營的交通服務量增加一倍（Thompson，2004）。

在 1980 年代和 1990 年代，北美西海岸繼續發展輕軌系統。溫哥華於 1986 年開通了空中列車。這個火車系統的獨特之處在於它是全自動運營的，不需要車上人員操作。這項投資的規模也很值得注意。以略高於 10 億美元的價格，這個鐵路項目是迄今為止北美最昂貴的項目（Black，1995）。這條線路在城市舉行大型博覽會之前建成並開通，在博覽會期間，每天的客流量超過 16 萬人。空中列車的客流量在博覽會活動結束後仍然保持顯著，1991 年工作日平均客流量為 11 萬人（Black，1995）。這條線路最初長 13 英里，此後已大幅延長。

加州在這一時期仍然處於鐵路發展的前沿，到 1990 年在聖何塞、薩克拉門托和洛杉磯開通了鐵路線路。薩克拉門托的 RT 地鐵系統於 1987 年開通，由兩條以市中心交通廣場為中心的輻射線組成（Black，1995）。聖何塞的人口迅速增長，經濟快速發展，使得鐵路運輸成為可行的選擇。兩條服務於硅谷中心的線路於 1987 年開通。該系統不斷擴展，並於 1991 年建成（Black，1995）。1990 年，洛杉磯在 30 年的鐵路發展停滯之後，迎來了鐵路運輸的回歸。經過廣泛的宣傳，藍線開通，將洛杉磯市中心連接到長灘。該地區的項目不斷發展，包括 20 英里長的綠線，為機場提供更便捷的交通（Black，1995. 鐵路運輸重返洛杉磯具有重要意義，因為洛杉磯是一個放棄了其之前的交通基礎設施，並似乎對成為依賴私家汽車的現代大都市感到滿意的城市（Taplin，1998）。

在 1990 年代，輕軌系統繼續在全國各地部署。值得注意的系統包括巴爾的摩、聖路易斯、達拉斯和丹佛的系統。鹽湖城是一個最近在鐵路運輸發展方面處於領先地位的地區。制定了改善交通基礎設施的計劃，以容納將為參加冬季奧運會而來訪的眾多遊客。這些改善也是必要的，因為該地區的發展正在並且將繼續迅速增長。該地區的地理位置限制了發展的模式。該地區西側被水域包圍，東側被山脈包圍。由於人口增長和密度增加，該市必須主動發展能夠將大量人口穿過該地區的交通基礎設施。該市制定了一系列以鐵路發展為中心的交通目標，希望在 2030 年之前實現。為鐵路系統建設設定的目標已經實現（猶他州交通局，2014）。廣泛的公眾支持加上戰略性的交通規劃，使鹽湖城成為許多城市在考慮如何推進未來發展時可以參考的範例。

成熟

轻轨发展仍在快速增长，因此尚未成熟。未来几年，城市肯定会继续建设轻轨系统。轻轨的受欢迎程度似乎只会越来越高。与公交和重轨系统相比，轻轨的优势很多，因此城市继续对其轻轨基础设施进行巨额投资。城市正在继续建设专用路权的轻轨，以及混合交通中的系统。这种交通方式的灵活性确保了它拥有长远的未来。

轻轨是一种技术，它建立在前辈的基础之上。随着城市不断发展，这项技术将继续成为许多地区的可行选择。这种技术的灵活性和效率是它独一无二的部分。还需要说明的是，有许多人热衷于铁路系统发展。很明显，人们在许多情况下更喜欢轻轨而不是公交，这一事实确保了其持续的意义。只要城市人口继续增长，并且公交车的污名持续存在，轻轨系统将在该国的许多地区得到发展。

快速公交系统 (BRT) 是一种新兴技术，它将对轻轨发展的未来产生影响。轻轨比 BRT 系统永久得多，因此在适应不断变化的环境方面没有相同的灵活性。BRT 是一种拥有许多与轻轨相同属性的技术，因此它将对其未来增长产生重大影响。乘车体验和旅行时间与轻轨系统类似，而 BRT 的成本远低于轻轨。由于这些因素，许多城市将继续探索 BRT 技术，这肯定会影响他们关于部署未来轻轨线路的决策。

定量

用于分析美国 LRT 生命周期的数据来自美国公共交通协会 2013 年公共交通事实手册。用于分析美国轻轨生命周期的数据是每年客运量。这是一个有用的变量，因为它清楚地展示了该技术在数十年的发展情况。

使用以下逻辑函数开发了轻轨运输的预计生命周期：S(t) = K/[1+exp(-b(t-t0) 其中：S(t)= LRT 每年客运量 t= 年份 t0-拐点时间，达到 ½ K 的年份 K= 饱和水平，系统过度成熟的年份 b= 曲线的陡峭程度

使用的模型表明，美国轻轨运输的饱和水平为每年 70 亿客运量。这项技术的拐点尚未到来。拐点将出现在 2020 年。届时，增长将不再以越来越高的速度持续增长。

参考文献

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Black，Alan。1995 年。城市公共交通规划。堪萨斯大学。编辑：Morlok，Edward。麦格劳-希尔。
圣保罗市，2011 年。圣保罗交通导向型开发指南，适用于中央走廊。编辑：Drummond，Donna。圣保罗河滨公司。
Cervero，Robert。轻轨交通与城市发展。美国规划协会杂志，第 50 卷。不。2。1984 年春季，第 133-147 页。
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