有轨电车系统简介

'有轨电车'（也称为 '有轨电车' 或 '无轨电车'）是一种使用在轨道上运行的车辆的当地公共交通方式（RPR Consulting，n.d.）。它曾经是 20 世纪初北美一百多个城市的的主流公共交通方式。有轨电车可以设计成与其他交通工具共用车道，也可以设计成拥有专门的专用车道。早期的有轨电车通常是马拉的，然后电动驱动的逐渐成为常见的动力来源。

主要优势

随着电气化的完成和有轨电车技术的逐渐成熟，该系统的优势逐渐变得显着。它最大的优势之一是能够提供相对便捷、舒适、可靠、高速和高容量的公共交通服务（James，2019）。

就便捷性而言，火车需要在轨道上运行，因此运行路线是固定的。由于许多有轨电车系统在最早期的运营期间没有设置固定车站，因此乘客可以在有轨道的任何地方乘坐有轨电车（Eppinga，2015）。

此外，由于有轨电车在轨道上运行，与马拉车相比，电动有轨电车运行更平稳，为乘客提供更舒适的乘坐体验。

关于容量和速度，电动汽车显然比马拉车具有更快的行驶速度和更高的容量。由于这些优势，当时的电车系统被认为是美国最先进和最时尚的出行方式。有轨电车自 19 世纪 80 年代开始蓬勃发展（Stromberg，2015）。

主要市场

由于上述优势，有轨电车系统在美国大多数主要城市的主导着公共交通市场。它的市场扩张与大都市的城市蔓延高度协调。大量公民开始从拥挤的市中心搬迁到郊区，并乘坐有轨电车前往市中心通勤，或前往市场中心购物（Bell，2017）。这也与现代轨道交通系统的当前市场特征非常相似。

有轨电车时代之前

在有轨电车诞生之前，美国的大多数城市都是步行城市（Smithsonian Institution，2017）。工作或购物等活动的范围通常局限在居民的步行距离内。配备了充足的基础设施，居民会尽可能地靠近市中心居住。长途旅行的不便限制了城市的发展，市中心变得过于拥挤，不适合居住（Bell，2017）。

在有轨电车系统电气化之前，19 世纪曾尝试使用马拉或骡拉马车提供公共交通服务（Geels，2005）。在美国早期尝试的其他类型的动力包括蒸汽假人车和缆车。尽管这些马车在轨道上行驶，但这种类型的动力无法满足对高速、大容量公共交通服务的需求（Siemens，n.d.）。此外，动物的疾病也会影响系统的稳定性。

模式的介入

有轨电车系统的发明包括电力和轨道交通的技术专业知识。自 1835 年以来，人们一直在努力将电力牵引应用于铁路（Locomotive，n.d.）。1879 年，西门子和 Halske 在柏林的一次展览会上展示了一台电动机车，标志着电力牵引的首次成功应用（Siemens，n.d.）。展览两年后，西门子在柏林建造了世界上第一条电力铁路，全长 2.5 公里。

电动机车重新定义了运输效率。即使在现代，也没有其他类型可以与电动机车提供的低运营成本和高牵引力相匹配（Electric Locomotives (USA)，n.d.）。

亚利桑那州有轨电车生命周期 (1887-1948)

亚利桑那州的有轨电车服务主要分布在凤凰城。凤凰城有轨电车系统于 1887 年开始运营，并于 1948 年终止运营（Eppinga，2015）。

早期市场发展 (1887-1895)

凤凰城有轨电车系统是亚利桑那州的第一家公共交通系统。1887 年是凤凰城有轨电车的诞生之年（City of Phoenix，n.d.）。摩西·哈泽尔顿·谢尔曼是有轨电车的运营商。当时，他是社区中一位杰出成员，也是房地产投资者。城市授予他一项商业特许经营权，为了寻求业务突破，他开发了有轨电车系统。

最初，凤凰城的有轨电车是马拉或骡拉的。直到 1893 年，凤凰城的第一辆电动有轨电车才投入运营。到 1895 年，所有动物拉的有轨电车都被淘汰，凤凰城有轨电车系统完成了电气化过程（The Phoenix Trolley Museum，2014）。到那一年，轨道总长度为 10 英里。

在早期市场发展过程中，没有设计固定站点，乘客可以在有轨道的任何地方上下车。因此，沿线更多的居民可以体验到服务的便捷性。正如预期的那样，凤凰城的边界得到了扩展，谢尔曼的业务也得到了提升。

增长阶段 (1896-1920)

凤凰城有轨电车的轨道长度从 1896 年的 10 英里增长到 1920 年的 32.5 英里。

尽管这些年的总里程翻了三倍，但市场增长并不顺利。1910 年，一场火灾事故摧毁了车库和一些有轨电车。1913 年，铁路公司的员工进行了罢工。许多居民参与了罢工，并抵制了有轨电车的运营。谢尔曼的公司开始走下坡路，有轨电车系统的收入不足。该公司面临着高维护成本的问题。

成熟和衰退阶段 (1921-1948)

自 1920 年代初以来，乘客量开始下降。该系统处于赤字状态。无力支付运营费用，1925 年，谢尔曼以 20,000 美元的价格将公司出售给了凤凰城市政府。从那时起，有轨电车的运营从私人转变为公共。很快，在 1927 年，投资了 750,000 美元的债券用于系统更新（The Phoenix Trolley Museum，2014）。

然而，汽车的快速发展开始改变人们的出行方式。有轨电车系统无法与汽车的便利性相媲美，而且由于噪音投诉，有轨电车逐渐被柴油公交车取代。1930年至1932年的经济大萧条加速了有轨电车的衰落。轨道逐渐被拆除。1948年，凤凰城的有轨电车服务终止。

亚利桑那州轨道交通的重生

在现代，大都市中由汽车造成的交通拥堵呼唤着大容量公共交通系统的回归。Valley Metro，一个现代轻轨系统的运营，标志着亚利桑那州轨道交通的新纪元（Valley Metro，2017）。现在它是美国第14繁忙的轻轨系统。

定量分析

“麦克格劳电力铁路手册——美国有轨电车投资红皮书”提供了1894年至1920年间美国所有有轨电车系统的轨道里程数据。表1显示了该时期亚利桑那州每个有轨电车系统的轨道长度。

表1：亚利桑那州轨道长度（英里）

年份	轨道里程						总计
年份	比斯比	道格拉斯	凤凰城	图森	普雷斯科特	沃伦	总计
1894			10				10
1897			10				10
1898			10				10
1899			10				10
1900			10				10
1901			10.5	2.5			13
1902			11	2.5			13.5
1903			11	5			16
1904		3	11	5.5			19.5
1905		4	12	5.5			21.5
1906		4	14	5.5			23.5
1907	5	9	14	5.5			33.5
1908	8	10	14	5.5			37.5
1909	8	10	14	5			37
1910	8	10	16	5	2.5		41.5
1911	10	10	30	5	2.5		57.5
1912	10	10	30	5			55
1913	10	10	27	5			52
1914	8	10	30	5	2.5		55.5
1917		10	32.5	5		6.7	54.2
1918		10	32.5	5		6.7	54.2
1919		10	32.5	5		6.7	54.2
1920		10	32.5	5		6.7	54.2

S型曲线回归模型

在本定量分析中，使用S型曲线（状态与时间的关系）来分析亚利桑那州有轨电车系统的生命周期。将估计一个三参数逻辑函数

$S(t)={\frac {K}{1+e^{-}b(t-t_{0})}}$

其中

$S(t)$ 是状态度量（即轨道里程），

$t$ 是时间（以年为单位），

$t_{0}$ 是拐点时间（ ${\frac {1}{2}}K$ 实现的年份），

$K$ 是饱和状态水平，

$b$ 是一个系数，

$K$ 和 $b$ 需要进行估计。

由于分析的质量，亚利桑那州每个系统的轨道长度被汇总以获得每年该州轨道里程的总值。首先，将饱和状态估计为80英里。根据测试，当 $K$ 设置为80时，获得了最高的R平方，这意味着模型具有最佳拟合度，如图1所示。

接下来，应用回归分析。回归结果如下

表2：回归统计量

回归统计量
多元R	0.950555275
R平方	0.903555331
调整后的R平方	0.899171483
标准误差	0.355415504
观测值	24

表3：回归结果

变量	描述	值
$K$	饱和状态水平	80
$b$	系数	0.150465541
$t_{0}$	拐点时间	1911

解释

该模型的R平方值为0.9036，这意味着模型具有极佳的拟合优度，90.36%的州内轨道里程值可以用相应的年份解释。

自变量（即年份）的P值小于0.01，这意味着模型中年份作为自变量在预测相应年份的轨道里程方面具有统计学意义。

根据回归模型预测，亚利桑那州有轨电车系统的里程将在达到80英里的饱和状态水平之前保持其增长趋势。1911年将是拐点年，届时轨道里程将达到40英里。随后，增长速度将放缓。这与实际增长趋势一致。

参考文献

Bell, R. (2017). 城市如何再次拥抱有轨电车. https://www.metro-magazine.com/10002970/how-cities-are-embracing-streetcars-once-again

凤凰城。 (n.d.). 凤凰城公共交通史. 2021年3月22日检索自 https://www.phoenix.gov:443/publictransit/about/history-of-public-transit-in-phoenix

电力机车（美国）：火车、制造商、历史. (n.d.). American-Rails.Com. 2021年3月23日检索自 https://www.american-rails.com/electric.html

Eppinga, J. (2015). 凤凰城首个轻轨系统. 亚利桑那州议会时报. https://azcapitoltimes.com/news/2015/01/30/phoenixs-first-light-rail-system/

James, O. (2019). 我们怀念有轨电车频繁而可靠的服务，而不是有轨电车本身. 移动实验室. https://mobilitylab.org/2019/04/17/we-miss-streetcars-frequent-and-reliable-service-not-streetcars-themselves/

机车. (n.d.). 大英百科全书. 2021年3月23日检索自 https://www.britannica.com/technology/locomotive-vehicle

RPR咨询公司。 (n.d.). 美国有轨电车系统. 2021年3月23日检索自 http://www.railwaypreservation.com/vintagetrolley/vintagetrolley.htm

西门子。 (n.d.). 轨道上 - 西门子展示了世界上第一条电气铁路 [Newton_company-content]. 西门子. 2021年3月23日检索自 https://new.siemens.com/global/en/company/about/history/stories/on-track.html

史密森学会。 (2017). 有轨电车城市. 美国国家历史博物馆. https://americanhistory.si.edu/america-on-the-move/streetcar-city

Stromberg, J. (2015). 美国曾经强大的有轨电车衰败背后的真实故事. Vox. https://www.vox.com/2015/5/7/8562007/streetcar-history-demise

凤凰城有轨电车博物馆。 (2014). 大凤凰城公共交通简史. https://web.archive.org/web/20140829025756/http://phoenixtrolley.com/history/history-of-transit/

山谷地铁。 (2017). 关于山谷地铁. 山谷地铁. https://www.valleymetro.org/about/overview