交通部署案例集/2021/伊利诺伊有轨电车

伊利诺伊州位于美国西北部，地处密西西比河和大湖之间。独特的地理位置使其在交通发展方面具有优势。作为交通枢纽的芝加哥，受益最大。大量移民导致了巨大的交通需求和市场利基。芝加哥经历了有轨电车从马车牵引到缆绳牵引，再到电力驱动的转变，有轨电车系统从19世纪60年代到1920年代蓬勃发展，但最终让位于汽车，但其标志性的高架快速交通系统一直保留至今。

早期交通场景

伊利诺伊州的交通史始于19世纪30年代密歇根运河的建设，该运河连接密歇根湖和密西西比河。运河为当地农业产业做出了巨大贡献，为农业提供了淡水，此外，它还作为一条繁忙的货运路线，货物包括谷物、牲畜和木材，因此，它使芝加哥在那个时期成为美国中西部的最大交通枢纽。

然而，运河运输存在一些局限性。运河运营可能受到极端天气条件的限制，因此密歇根运河每年仅运行240天，整个冬季关闭。此外，运河主要用于货物运输，客运的市场利基尚未填补。

技术发展

1854年，洛克岛铁路沿着运河修建，用于客运。为了在芝加哥市区进行运输，1852年引入了马车公共汽车，这是一种可以容纳30人的大型马车。1859年，芝加哥第一条马拉铁路建成，这是一条单轨铁路，一匹马牵引一辆马车。因此，有轨电车系统开始在该市运营。不久，该系统发展成为双马拉、双轨铁路。动物牵引的铁路系统有很多局限性，客运的潜在市场太大，有轨电车无法赶上。此外，动物只能持续几年重体力劳动，数千匹马在街道上留下了大量粪便。

因此，有轨电车系统在1882年引入了缆车作为“铁马”。有轨电车没有被马拉动，而是使用离合器被埋在轨道下的不断移动的缆绳拉动。缆绳被埋设成一个圆圈，这样发电站就可以提供抓地力并使其持续运行。芝加哥克拉克街的发电站配备了4台蒸汽机，每台发动机为独立的圆圈提供500马力。这些圆圈形成了著名的芝加哥“环路”，它是中央商务区，集商业、工业和服务业于一体。缆车的成功促进了其扩展，最终它达到80多英里，成为世界上最大的此类系统。

虽然电力有轨电车在1888年被证明是可行的，但由于安全问题，它们直到1890年才被允许在芝加哥运营。1890年后，人们开始用电力有轨电车取代缆车，因为电力有轨电车运营成本更低，容量更大，可以容纳更多乘客。

市场发展

自从密歇根运河于1848年建成以来，伊利诺伊州吸引了大量的货运和客运流量。从那时起，芝加哥经历了人口激增。1850年，它的人口为29,963人，在美国排名第24位。在接下来的十年里，随着运河的运营，这个数字增加到112,172人，在美国排名第9位。这是芝加哥引进第一条马车有轨电车的时候。第一个市场利基是在市区提供快速且负担得起的客运。

到1880年，人口已达到503,185人，在美国排名第4位。芝加哥已成为美国最拥挤的城市之一，不断增长的客运需求提供了巨大的市场利基，马车有轨电车无法满足需求，因此缆车有轨电车适应了市场。到1890年，芝加哥人口达到1,099,850人，在美国排名第二，有轨电车也升级为电力驱动，为更多人提供服务。

随着技术的升级，越来越多的人开始使用有轨电车系统，它也帮助探索了新的市场。该市能够扩张，因为居民愿意搬到有轨电车连接的新郊区。此外，房地产开发商热衷于引入有轨电车系统以促进销售。这些积极的影响有助于发展有轨电车市场。

政策

内战结束后，联邦政府有意建立一个强大的中央政府，并为了促进经济增长，决定将铁路网络扩展到更远的地方。这项国家企业的资金来自公共和私营部门。联邦政府采用了促进政策，为铁路公司提供土地拨款，以鼓励私人调查。

有轨电车的政策遵循了这种先例模式，从一开始，有轨电车的开发和运营就一直是私营和竞争性的企业。制定了法规，只允许进行特定的商业活动。特许经营权也颁发给特定的运营商，允许他们在特定地点运营。特许经营权实际上是一种运营垄断的许可，这是为了补偿私营交通公司在建设和设施上的巨额初始投资。此外，法规还规定了运营商之间的固定价格以及服务的质量和数量，从而使该行业保持诚实和透明，并确保服务价格合理。

在芝加哥，私营部门在形成城市交通系统中发挥了重要作用。巨大的市场利基吸引了许多交通公司，他们都申请许可证，以便在有需求的地区以及他们认为有潜力的未开发地区铺设轨道。此外，激烈的竞争促使公司采用新技术并不断升级他们的系统以提供更好的服务。因此，当局也热衷于授予特许经营权并通过法令。

成熟

由于芝加哥存在越来越多的有轨电车公司，有轨电车系统已在该市的西侧、北侧和南侧建立起来。1892年，第一条高架客运铁路在南侧街道上建成，1897年，西侧和北侧纷纷效仿。这就是芝加哥著名的“L”（“高架”的简称）线。

随着有轨电车对公众的重要性日益提高，人们纷纷呼吁将关键基础设施公有化，以提供更好的服务，但成本更低，并且交通业务应是非盈利的。然而，交通公司的规模经济非常庞大，芝加哥需要几十年才能负担得起购买和公有化。相反，1904年发布了统一票价政策，将车票价格保持在5美分，该政策在整个二战期间持续了几十年，尽管通货膨胀和运营成本不断上升。这给私人交通公司带来了很大压力。^[9]

这项政策也带来了另一个问题。不同阶层的乘客需要差异化的服务，芝加哥铁路公司总裁约翰·罗奇曾说过：“你不能把丝袜和镐头混在一起。”因此，有轨电车以前根据乘客等级有不同的安排，在指示下，有轨电车直接从中产阶级社区送往中央商务区。固定票价和统一的安排迫使这些富裕阶层寻找其他交通选择来满足他们的需求。^[10]

自20世纪初以来，汽车工业开始发展。而那些能够负担得起汽车的人倾向于开车上下班。到1920年，街道变得非常拥挤，严重的交通拥堵导致有轨电车系统无法按时行驶，经常出现每小时的延误。为了缓解交通拥堵，芝加哥宣布了几项交通管制政策。有轨电车被重新规划路线，中央商务区禁止左转，限制路边停车，增加路外停车设施，以及协调交通信号控制。这些规定非常有效，并且带来了好处。^[7]

挣扎求存

随着汽车工业的蓬勃发展，有轨电车企业开始衰落。从1907年到1937年，公共部门在道路改善和路面铺设方面投资了超过3.4亿美元。对于有轨电车系统，1937年的一份工程报告指出：“设备老旧，服务不足导致危险的过度拥挤，路线过时。”有轨电车公司的糟糕财务状况使得他们很难保持维护和升级技术。此外，当车长报告乘客人数下降时，有轨电车公司为了节省成本而砍掉了这些线路，这增加了每次乘车的距离，增加了等待时间，并进一步恶化了情况。此外，旧的轨道规划无法跟上城市扩张的步伐，人们无法直接到达目的地，导致85%的乘客每次出行都需要换乘。^[7][10]

这些因素导致有轨电车随着时间的推移变得不利。1947年，芝加哥市收购了快速公交公司和其他地面线路，然后合并在一起，组成了芝加哥交通管理局 (CTA)。尽管如此，交通业务仍被要求保持财务上的自给自足，因此乘客必须支付所有维护和升级费用，这导致车票价格上涨和服务减少。^[1]

CTA 尝试了一系列创新措施来与驾驶汽车竞争。资金被用于建设新的铁路线路，以及升级基础设施和车辆。为了鼓励换乘，CTA 还率先发展了快速公交、公共汽车和公路的综合交通系统。此外，CTA 拆除了许多老旧设施，并用现代化版本取而代之，以吸引顾客；CTA 还用液化石油气 (LPG) 燃料对其公共汽车车队进行了现代化改造，从而节省了大量的运营成本。经过所有努力，有轨电车仍于1958年停止运营，并让位于汽车，但“L”快速公交系统和 CTA 却幸存了下来。^[1]

定量分析

提供了 1894 年至 1920 年有轨电车系统运行数据的详细记录，包括每个城镇的人口、每个铁路公司的厂房和设备。数据从伊利诺伊州州章中提取，在本分析中，使用逻辑曲线模型来描述增长曲线模式。通过分析，可以识别有轨电车的生命周期。以下是 S 曲线（状态与时间）的解释。

${\frac {f}{1-f}}=e^{-at+b}$

注意：f = S(t)/K

• S(t) 是技术规模（在本例中，是指铺设的轨道里程）
• K 是最终市场规模（需要先假设，然后使用 Excel 的“目标寻求”功能找到最佳值）
• t 表示时间

对等式两边取对数

$\log {\frac {f}{1-f}}=-at+b$

根据收集到的数据，可以计算出等式左侧，因此可以应用线性回归模型来求解参数 a 和 b。因此，预测的 S 曲线可以表示为：

$S(t)={\frac {K}{1+e^{-a(t-ti)}}}$

注意

• ti 是生命周期的中点，此时达到 K/2（ti = b/a）
• 以下图表显示了真实数据和预测之间的差异。

伊利诺伊州有轨电车运营状况

参数表

最终市场规模	K	5357.4
截距	b	-266.97
斜率	-a	0.14
R 平方	rsq	0.87
中点时间	ti	1904.86

从图表可以看出，伊利诺伊州有轨电车的实际发展速度快于预测，尤其是在 20 世纪初，当时电力有轨电车开始进入市场。根据数据，奥罗拉、皮奥里亚和乔利埃特等许多小城镇都在那时开始装备自己的有轨电车系统。发展速度在 20 世纪 10 年代后期下降。

芝加哥有轨电车运营状况

参数表

最终市场规模	K	2333.7
截距	b	-206.36
斜率	-a	0.11
R 平方	rsq	0.88
中点时间	ti	1900.94

芝加哥有轨电车的发展速度在研究期间一直保持强劲，历史文献可以反映这一点，因为芝加哥当时拥有最大的有轨电车网络，随着城市的扩张，有轨电车的里程一直在增加。曲线接近预测线，并显示出稳定性。

东圣路易斯有轨电车运营状况

参数表

最终市场规模	K	444.3
截距	b	-434.44
斜率	-a	0.23
R 平方	rsq	0.86
中点时间	ti	1911.58

东圣路易斯有轨电车系统的规模远小于芝加哥，但它与逻辑曲线更接近。较晚的中点时间表明，有轨电车的发展在这个城镇比较晚，但发展速度很快，这从图表中可以看出来。