运输部署案例集/2021/内华达有轨电车

引言

有轨电车是一种单节车辆，使用电动机沿着街道上铺设好的金属轨道行驶。

技术特征

这种交通方式采用悬挂在轨道上方的电缆，通过电车杆向车辆传输电力，进而通过车载电动机驱动车辆。有轨电车轨道和架空电缆是该系统的重要组成部分。

主要优势

以前，轨道上的车辆通常由马匹或蒸汽机牵引。马拉车辆行驶速度不稳定，喂养成本高，运营成本也高。蒸汽牵引车辆会产生高噪音和空气污染。

有轨电车是一种更快的交通方式，其较大的载客量有效提高了运输效率，促进了城市中心和郊区的扩展。同时，有轨电车的建设也促进了道路的翻新和配套基础设施的完善，促进了沿线经济发展。

主要市场

20世纪初，电力牵引降低了有轨电车的成本，越来越多的工人选择它作为通勤工具。1904年，内华达州开通了第一条有轨电车线路，从里诺到斯帕克斯，主要用于通勤、购物和旅游。

早期阶段

有轨电车系统是城市发展的一个象征，也是20世纪初美国城市中最突出的交通方式。 内华达州的第一条有轨电车线路于1904年感恩节开通。事实上，美国拥有世界上最好、最广泛的有轨电车网络之一。

其他模式及其局限性

在有轨电车诞生之前，城市交通主要是公共马车。公共马车经历了两个阶段。第一个阶段是在19世纪中叶之前，依靠马匹拉动车辆。第二个阶段是从19世纪中叶到19世纪末，蒸汽机和电池逐渐出现，开始拉动车辆，取代了一些马拉车辆。

这两种牵引方式都存在一些局限性。首先，马匹存在大量不可控因素，经常因为马匹受惊导致车辆失控，引发交通事故。其次，依靠马匹提供牵引效率较低，马匹的大量饲料导致运营成本较高。此外，马粪进一步加剧了街道的脏乱。这些因素不可避免地导致人们寻求更可靠的动力来源。然而，蒸汽机在城市街道上也不受欢迎。蒸汽机噪音很大，而且仍然会造成环境污染。虽然电池牵引没有上述问题，但其最大的局限性在于车辆行驶里程有限，因此效率极低。

有轨电车的发明

如前所述，随着交通需求的增长，人们迫切需要更可靠的交通方式。在逐渐放弃依靠马匹和内燃机作为动力来源后，人们开始转向电力。由于电池成本高且里程极短，这项技术在市场上并未得到广泛应用，但缆车在美国得到了广泛使用。缆车主要依靠电力驱动，消除了噪音和污染问题，其依靠绳索和滑轮的特性也避免了电池续航里程不足的缺点。事实上，许多后来的有轨电车都是由缆车线路改造而来。

随着架空线路和弹簧加载式电车杆的发明，有轨电车方案正式呈现在设计师面前。有轨电车由安装在车辆顶部并始终与架空线路接触的弹簧加载式电车杆驱动，架空线路为电动机供电，电动机驱动车辆。由于其高速和大型载客量，有轨电车成为当时最适合城市交通发展的模式。

市场发展和市场定位

内华达州于1904年开通了第一条有轨电车线路。最初，它被定位为通勤线路。该线路连接里诺和斯帕克斯，主要用于通勤，随后购物者和休闲游客也开始使用该线路。后来的扩展将该线路连接到内华达大学，该大学位于市中心北部。该线路由内华达交通公司运营（1906年被里诺牵引公司收购）。1908年，内华达州城际铁路公司开通了另一条有轨电车线路，连接到城市南侧的温泉度假区，为城市居民提供城际服务。

内华达州有轨电车的生命周期

诞生阶段

内华达州的有轨电车项目于1904年完工，并在感恩节当天正式开通。该线路连接里诺的火车站和斯帕克斯，最初仅长3英里。这条线路是最受欢迎的线路，承载了80%的有轨电车客流量。在有轨电车运营商开始建设和运营之前，必须获得里诺市的特许经营权并签署相关协议。该协议规定了票价、路线等。线路的初始运营费用为10美分，单程约需半小时。

成长阶段

有轨电车系统在美国经历了快速增长，但在内华达州发展缓慢。运营该线路的公司内华达交通公司于1906年被里诺牵引公司收购，1907年至1908年，从里诺到斯帕克斯的线路得到扩展，将线路从里诺市中心延伸到内华达大学。此外，1908年，内华达州城际铁路公司修建了一条连接里诺和莫阿纳温泉的线路。该线路长3.3英里，提供从市中心到度假村的城际服务。

成熟阶段

1910年，里诺牵引公司将该线路上的车辆数量增加到8辆。内华达州城际铁路公司运营着一条4辆车辆的线路。内华达州的有轨电车一直保持这种规模，直到1919年。在此期间，这两家公司逐渐面临财务挑战，因为劳动力价格和维护成本持续上升，而票价则受到早期特许经营协议的限制。

衰退阶段

1918年，内华达州城际铁路公司支付的工资和电费超过了其收到的票价。1919年，里诺牵引公司停止了除里诺到斯帕克斯以外的所有路线的服务。内华达州城际铁路公司提供的服务也在同一年被迫关闭。内华达州只有一条连接里诺和斯帕克斯的有轨电车线路。即使这样，里诺牵引公司也难以维持基本的路线维护。

在此期间，巴士特许经营权申请数量增加，有轨电车乘客数量急剧下降。1927年，有轨电车线路完全关闭，城市巴士接管了城市交通服务。

定量分析

方法

交通方式的生命周期分为三个阶段：诞生、增长和成熟阶段。其特征是S曲线，可以用以下模型表示

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

其中

S(t) = 第t年预测的系统规模（例如，轨道的长度）

t₀ = 中点（拐点）年份

K 是饱和状态水平（最终市场规模）

b 是系数

当K、t0和b已知时，可以求解该模型。但是，由于通常只知道当前的系统规模，因此需要通过迭代算法确定K和b的值，并通过线性回归进行检验。

数据与分析

有轨电车的轨道长度数据来自1904年至1920年每年出版的“麦格劳电气铁路手册——美国有轨电车投资红皮书”。

S曲线参数

变量	值
K	11
B	0.27372
t0	1904.1

轨道长度（英里）

年份	轨道长度（英里）	预测轨道长度（英里）
1904	3.0	4
1905	4.5	4
1906	4.5	4
1907	4.5	5
1908	10.3	5
1909	10.3	5
1910	10.3	5
1911	10.3	6
1912	10.3	6
1913	10.3	6
1914	10.3	7
1915	10.3	7
1916	10.3	7
1917	10.3	8
1918	10.8	8
1919	10.8	8
1920	10.8	8

从图和表中可以清楚地看出，内华达州的有轨电车部署较少，总体趋势是从1904年到1920年先增加。

1904年至1907年为诞生阶段；1908年之后为增长阶段。