运输部署案例集/2021/密歇根
有轨电车，也称为电车或无轨电车，在街道上铺设的轨道上行驶的车辆，通常以单个单元运行，通常由架空电线提供的电力驱动电动机[1]。有轨电车网络主要为城市提供当地公共交通。最初，有轨电车由马匹和骡子驱动，每小时只能行驶几英里。1880年代后期，由小型电池供电的电动机被引入，取代了马匹和骡子，彻底改变了交通方式。电动有轨电车比动物更便宜、更清洁、更高效[2]，在维护马匹状况方面花费的时间和金钱更少，有轨电车公司不再需要花费精力处理马匹产生的粪便。随着更有效的有轨电车系统出现，密歇根州的当地居民能够在当地城市内通勤，甚至随着技术和系统网络的改进，通勤到邻近州。有轨电车网络促进了经济增长，因为人们可以长途旅行。
在电动有轨电车引入之前，公共汽车是美国主要的交通方式。从1820年代末开始，由马车拉动的公共汽车开始在纽约市提供服务。马匹每天只能工作有限的时间，并且需要大量的日常维护来保持马匹的良好状态，例如梳理、喂食和照顾。由马匹拉动的公共汽车有很多缺点和局限性。马匹需要大量的维护，这既耗时又不经济，每匹马大约需要125-200美元[2]。马匹的预期寿命很短。公共汽车公司还必须处理马匹产生的大量粪便，这也既耗时又不有效。在1860年代，随着大规模生产钢材的出现，公共汽车被放在轨道上，而不是在公路上行驶。同样的马匹可以承载比以前多 10 倍的乘客。然而，这仍然不是非常有效，因为马匹的维护仍然需要相同的时间和成本。
底特律是密歇根州最大、人口最多的城市。在底特律 1863 年出现第一辆由马匹拉动的轨道车之前，公共汽车和由马匹拉动的出租车主要用于连接火车站和码头。私人拥有的底特律城市铁路公司最初使用 8 辆由马匹拉动的轨道车沿杰斐逊大道行驶。票价为 5 美分。线路很快扩展到伍德沃德大道、格拉蒂奥特大道和密歇根大道。上图是 1885 年左右，马匹拉着一辆有轨电车沿着伍德沃德大道行驶至校园马提乌斯广场[3]。到 1880 年，城市人口已增长至 116,340 人[3]。随着人口增长，有轨电车网络迅速增加，网络不断扩展以到达更多地方。然而，由于马匹每天只能工作有限的时间，更长的路线维护成本更高。每辆有轨电车通常需要 10 匹马。随着有轨电车网络的扩展，这种交通方式变得越来越低效。
1886 年，第一辆电动有轨电车开始在底特律运营。这条线路沿着迪克斯大道（现称为西维诺大道）从第 24 街行驶到利弗诺伊斯大道。这条线路由底特律电力铁路公司运营，使用的电力系统由查尔斯·J·范德波尔开发[4]。该系统使用双架空电线，最多可容纳三节车厢的列车。虽然该系统在美国各地都非常成功，但底特律公众中有些人反对，他们对令人反感的隆隆声和电气电弧系统感到担忧。底特律市议会于 1889 年下令撤回电动有轨电车，第一条电动有轨电车线路已改回由马匹拉动的有轨电车。
底特律的第二条电动有轨电车线路大约在同一时间开始运营，由海兰帕克铁路公司运营。乘客可以从海兰帕克乘坐电车前往巴尔的摩大道，然后与伍德沃德大道上的由马匹拉动的有轨电车线路连接。海兰帕克线路最初使用槽式第三轨系统运营，后来于 1889 年改用架空电车系统。
由于美国城市在 19 世纪都是步行城市[5]，这意味着大多数居民都是步行上下班，他们在步行距离范围内工作和购物。然而，随着电动有轨电车在 1880 年代的引入，人们有了机会到更远的地方旅行，这改变了人们的日常生活。有些人决定搬到新的有轨电车郊区。
随着架空电力电车系统的技术成熟，电动有轨电车系统的使用越来越普遍。底特律市民街铁路公司决定将其 50% 的有轨电车系统电气化[6]。1892 年，电动有轨电车终于可以开始运营城市基础线路，途经杰斐逊大道。伍德沃德大道线路和麦克大道线路已改用电动有轨电车系统。其他非电力有轨电车线路也逐渐改用电动有轨电车系统。三条电动有轨电车线路已开始提供 24 小时服务，为底特律当地居民提供不间断服务。在 1893 年初，规模较小、独立的韦恩堡和贝利岛铁路已完全改用电力运营。最后一辆由马匹拉动的有轨电车于 1895 年被移除。
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在 20 世纪初，有轨电车是满足全国需求的主要交通网络，修建了超过 45,000 英里的有轨电车轨道，运送了数百万乘客[5]。然而，由于有轨电车系统的局限性、消费者选择以及政府政策和替代方案的发展，密歇根州和整个国家的有轨电车开始减少。公共汽车从 1910 年代开始取代有轨电车。公共汽车取得了重大改进，为通勤者提供了更现代、更舒适的乘坐体验。与有轨电车相比，它们更加灵活、运营成本更低。许多汽车和石油公司都希望鼓励从有轨电车向公共汽车的转换。到 1937 年，大约 50% 的国家将公共汽车作为唯一的公共交通工具[5]。
导致有轨电车衰落的原因还有汽车的诞生。人们有了更多上下班的选择，不再需要依赖有轨电车。随着越来越多的汽车上路，它们可以行驶在有轨电车轨道上，而有轨电车系统效率却无法提高，因为道路不是为汽车和有轨电车同时行驶而设计的。
许多有轨电车的合同要求维护轨道周围的路面。这些合同永久地锁定了乘坐有轨电车的票价，为 5 美分[7]。随着汽车和公共汽车等新的通勤选择出现，而票价无法提高，有轨电车公司面临着非常困难的局面。这些公司破产，被迫进一步削减服务，促使人们使用公共汽车和汽车上下班。一些公司开始投资公共汽车，这导致了有轨电车的消亡。
从 1894 年到 1920 年，密歇根有轨电车系统的长度（英里）记录自麦格劳电气铁路手册 - 美国有轨电车投资红皮书[8]。下表 1 是密歇根州轨道实际长度和预测长度。
| 年份 | 轨道实际长度（英里） | 轨道预测长度（英里） |
| 1894 | 325.95 | 305 |
| 1897 | 360.45 | 506 |
| 1898 | 491.95 | 589 |
| 1899 | 602.43 | 677 |
| 1900 | 696.92 | 771 |
| 1901 | 865.42 | 868 |
| 1902 | 1113.12 | 966 |
| 1903 | 1166.43 | 1061 |
| 1904 | 1372.71 | 1154 |
| 1905 | 1282.91 | 1241 |
| 1906 | 1530.22 | 1321 |
| 1907 | 1532.49 | 1393 |
| 1908 | 1513.764 | 1457 |
| 1909 | 1410.29 | 1514 |
| 1910 | 1480.741 | 1562 |
| 1911 | 1594.098 | 1603 |
| 1912 | 1533.552 | 1638 |
| 1913 | 1551.764 | 1667 |
| 1914 | 1632.232 | 1692 |
| 1917 | 1711.4322 | 1742 |
| 1918 | 1781.76 | 1753 |
| 1919 | 1766.117 | 1762 |
| 1920 | 1772.417 | 1769 |
数据可以用三参数逻辑函数来估计
S(t) = Smax/[1+exp(-b(t-ti)]
其中
S(t) 是状态度量， （例如轨道里程）
t 是时间（年），
ti 是拐点时间（达到 1/2 Smax 的年份），
Smax 是饱和状态水平，
b 是要估计的系数
下图 1 是密歇根有轨电车网络的实际和预测轨道长度。
下表 2 是用来估计模型准确性的变量。R 平方值为 0.9329，这可以证明模型相当准确，因为 R 平方值大于 0.9。
| 变量 | 值 |
| Smax | 1800 |
| b | 0.216954 |
| R 平方 | 0.932943 |
| ti | 1902 |
根据图表，三个生命周期阶段可以划分为
诞生阶段：1880-1900
成长发展阶段：1901-1909
成熟阶段：1909-
- ↑ 不列颠百科全书。2021。有轨电车 | 事实、历史、发展。[在线] 可从以下网址获取：<https://www.britannica.com/technology/streetcar> [访问日期：2021 年 3 月 23 日]。
- ↑ a b American-Rails.com。2021。美国有轨电车（火车）：定义与历史。[在线] 可从以下网址获取：<https://www.american-rails.com/streetcars.html> [访问日期：2021 年 3 月 23 日]。
- ↑ a b Detroitnews.com。2017。Q 线之前：底特律的有轨电车历史。[在线] 可从以下网址获取：<https://www.detroitnews.com/picture-gallery/news/local/michigan-history/2017/05/11/before-the-qline-detroits-streetcar-history/101573428/> [访问日期：2021 年 3 月 23 日]。
- ↑ 底特律交通历史。2006。底特律公共交通的早期历史（1863 – 1890）。[在线] 可从以下网址获取：<http://www.detroittransithistory.info/TheEarlyYears.html> [访问日期：2021 年 3 月 23 日]。
- ↑ a b c 美国国家历史博物馆。2021。有轨电车城市。[在线] 可从以下网址获取：<https://americanhistory.si.edu/america-on-the-move/streetcar-city> [访问日期：2021 年 3 月 23 日]。
- ↑ Detroittransithistory.info。2006。底特律交通历史：平格里时期（1890-1900）。[在线] 可从以下网址获取：<http://www.detroittransithistory.info/ThePingreeYears.html> [访问日期：2021 年 3 月 23 日]。
- ↑ 斯特罗姆伯格，J.，2015。美国曾经强大的有轨电车衰落背后的真实故事。[在线] Vox。可从以下网址获取：<https://www.vox.com/2015/5/7/8562007/streetcar-history-demise> [访问日期：2021 年 3 月 23 日]。
- ↑ 1894-1920。麦格劳电气铁路手册 - 美国有轨电车投资红皮书。纽约：麦格劳-希尔公司。