运输部署案例集/2021/纽约

概述

有轨电车是一种基于轨道的车辆，它利用位于路面内的轨道在都市区提供乘客运输。有轨电车通常由一个单元车厢组成，是电气化的运输工具，电力通过架空线或轨道传输到系统。它们在人口密集的城市地区应用最为广泛，用于运输日常通勤者和休闲旅客，根据车厢的大小和配置，其容量从 20 人到 70 人不等。

在 1880 年代后期商业化到来时，有轨电车被视为大众运输领域的一场革命。它们的电力设计比现有的马车有很大进步，因为它使这种模式更快、更安静、更舒适（例如，消除了马粪和气味）和更高效，并且能够提供合理的票价。有轨电车的效率和低成本使其在中产阶级中非常受欢迎，这随后使通勤者能够住在距离市中心更远的“有轨电车郊区”。

有轨电车之前的城市交通形式

在 19 世纪之交，曼哈顿已成为一个快速增长的港口城市，但前往布鲁克林和保罗思胡克（现为泽西城）周边定居点的交通方式仅限于水路。因此，对更高效的水路交通方式的需求越来越高。

在 1812 年保罗思胡克和曼哈顿之间首次当地汽船服务取得成功后，罗伯特·富尔顿和威廉·卡廷创立了纽约和布鲁克林汽船渡轮协会，并在曼哈顿和布鲁克林之间开始定期客运服务。蒸汽动力渡轮服务的引入证明是受欢迎的，因为它们大大提高了以前马力驱动渡轮的速度和容量，到 1860 年代初，纽约港渡轮系统在 20 多条航线上支持每年 3200 万人次的客流量。然而，虽然蒸汽渡轮的迅速崛起促进了城市扩张，而城市扩张本会被哈德逊河和东河阻碍，但它对缓解不断增长的陆地公共交通需求并没有起到什么作用，因为城市社区同时经历了大量的人口增长和人口稠密化。

亚伯拉罕·布劳尔 - 一名驿车运营商 - 利用对陆地交通选择日益增长的需求，在 1827 年将第一辆马拉公共汽车引入纽约。 公共汽车起源于 1820 年代初的法国，是一种马拉的马车，它沿固定路线为公众提供当地交通服务，并收取固定价格。布劳尔的初始服务沿着百老汇运营，容量约为 12 名乘客，每次乘坐费用为 24 美分。到 1830 年代末，纽约的公共汽车变得越来越受欢迎，导致大型公司和小规模独立运营商在整个城市众多路线中管理着数百辆公共汽车。公共汽车随后传播到纽约州的其他主要城市，包括 1840 年代的奥尔巴尼。 然而，公共汽车有一些局限性。首先，公共汽车经常以没有填充的座位、缺乏通风和不礼貌的司机为特征。糟糕的城市街道状况加剧了乘坐的不适感，街道经常没有铺设或由粗糙的鹅卵石铺成。其次，每次乘坐的费用对于普通居民来说太贵了（平均 12 美分），而且公共汽车服务的速度通常不到每小时 5 英里 - 比快步走快不了多少。因此，虽然纽约市拥有最广泛的公共汽车网络之一，但这种模式仅被大约 30 名居民中的一人使用，每天仅服务 25,000 名乘客。尽管如此，公共汽车还是在少量中产阶级通勤者中催生了“乘坐习惯”，取代步行成为主要的当地交通方式。

1832 年，纽约和哈莱姆铁路公司试图通过创建更舒适和经济的城市交通方式来解决公共汽车的局限性。最初，该公司提议实施一条连接哈莱姆和下曼哈顿的商业蒸汽铁路，但出于对邻近郊区烟雾、噪音和其他危险的担忧，该市限制了蒸汽机在居民区内的运营。因此，纽约和哈莱姆铁路公司引入了马拉有轨电车，或“马拉电车”。马拉电车是一种马拉的基于轨道的车辆，在城市街道的通行权内运行。通过利用轨道提供的低摩擦，马拉电车比公共汽车更平稳、更快（以每小时 8 英里的速度行驶，而不是每小时 5 英里）以及更有效地利用马力（能够利用相当于马力运输 30-40 名乘客，而公共汽车的容量为 12-15 名乘客）。其他特点包括更宽敞的内部空间，以及更容易进入的出口。值得注意的是，马拉电车的更高效率和容量导致运营成本降低，因此乘客票价也更便宜（从 12 美分的公共汽车票价降至 5 美分的马拉电车票价）。虽然马拉电车由于其运营优势而很快在纽约市普及，但在 19 世纪 50 年代之前，这种概念并未在美国其他主要城市使用。这种延迟建立也适用于纽约州的其他城市，奥尔巴尼、罗切斯特和锡拉丘兹直到 1860 年代初才实施马拉电车线路。相比之下，到 1860 年，曼哈顿有 14 条马拉电车线路，每年运送超过 3800 万名乘客，此外还有现有的公共汽车乘客。

到 19 世纪中叶，纽约州许多主要的大都市区，尤其是曼哈顿，充斥着大量的私人马车、马拉公共汽车、马车、出租马车和行人。 特别是，哈德逊河沿岸码头与百老汇市中心之间的路线经常出现交通堵塞，因为货物在船舶和市中心之间运输。尽管纽约市在 1870 年代实施了高架快速交通服务（称为“高架铁路”），但城市街道仍然严重拥堵。 除了拥堵之外，公共汽车和马车对马力的过度依赖也带来了其他挑战。马匹的维护成本很高，因为主人必须考虑持续的马厩、马具和医疗费用，而且马匹通常最多只能工作五年。 此外，马力车辆的普遍使用导致城市街道上大量马粪堆积，使居民暴露在难闻的气味和疾病中，例如霍乱和破伤风。马匹也经常爆发疾病，其中最著名的是 1872 年的马流感爆发，导致该市约 95% 的马匹劳动力停工数周，并扰乱了马拉交通。 最终，到 1870 年代，很明显需要一种更经济、更可靠的街道级交通方式。

有轨电车的发明

有轨电车起源于其大众交通的前身——驿马车、公共汽车、马拉有轨电车和缆车，诞生于对更有效、更舒适的交通方式的需求，并得益于 19 世纪整个世纪的关键技术创新。 

托马斯·达文波特于 1934 年发明了电池供电的直流（DC）电动机后，出现了几种早期的电动汽车原型，包括罗伯特·戴维森的四轮马车电动机车“伽伐尼”（1842 年）和查尔斯·格拉夫顿·佩奇的电磁机车（1951 年）。 虽然这些早期的原型证明电力是驱动车辆的成功方法，但它们依赖电池作为电流源，因此由于高昂的成本而无法实现商业化。最终，电力发电技术的改进和牵引电机的发展使电力在交通运输中的实际应用成为可能。

具体来说，安东尼奥·帕奇诺蒂、维尔纳·冯·西门子、查尔斯·惠斯通、齐诺布·格拉姆和查尔斯·F·布鲁什在 1860 年代和 1870 年代开发了发电机，这使得第一台能够提供商业数量直流电的实用发电机问世。 1883 年，利奥·达夫特在自己的电动机车中使用发电机，生产了现代有轨电车的第一个商业先驱。该设计利用了现有的马车轨道和两个发电机，通过第三条带电轨道为牵引电机提供直流电。 虽然达夫特的电动机车于 1885 年在巴尔的摩开始商业运营，并获得了每月约 29,000 名乘客的客流量，但 220 伏特的系统经常使小动物和牲畜触电，随后又恢复了马力。

与达夫特的进展同时，发明家爱德华·本特利和沃尔特·奈特在克利夫兰试验了一辆电动汽车，该汽车由地下木质管道供电，其中有两根铜线导体；然而，频繁的故障导致该项目在 1885 年被放弃。 1886 年，查尔斯·范·德波勒修改了电力分配系统，在阿拉巴马州的蒙哥马利生产了第一辆由悬挂式电线和弹簧式滑轮杆的电流供电的电动汽车。虽然范·德波勒的发明取得了巨大成功，但资金方面的限制限制了他的改进能力。因此，正是弗兰克·斯普拉格在 19 世纪 80 年代的开发引领了有轨电车时代。

斯普拉格改进了托马斯·爱迪生的直流电力分配系统、范·德波勒的弹簧式滑轮杆和现有的牵引电机。值得注意的是，他的非火花牵引电机带有固定刷子，能够在不同负载下保持恒定速度，这将永久地改变电动汽车运动。 从 1887 年到 1888 年，斯普拉格在弗吉尼亚州的里士满实施了他的有轨电车系统，该系统迅速取得成功，因为它表明电动汽车既经济又可靠且安全。随后，到 1900 年，美国 90% 的有轨电车系统都使用了斯普拉格的专利。

早期市场发展

在纽约州，有轨电车在纽约市诞生。与该市现有的公共汽车和马车相比，有轨电车提供了一种更快、更便宜、更舒适的交通方式。有轨电车的票价为每人 5 美分，与价格相同的马车相比，它提供了更好的舒适度和速度，并且比公共汽车（每人 12 美分）便宜得多，因此它在城市中产阶级居民中很受欢迎。

有轨电车通过方便生活在该市郊区的人们的日常通勤，进一步扩大了城市大众交通的市场。马车和公共汽车通常仅限于市中心居民，而有轨电车系统的快速扩张为郊区社区带来了新的流动性，最终导致“有轨电车郊区”沿着线路发展。

此外，有轨电车运营商通过在线路终点设立公园、酒店、赛马场、游乐中心、海滩和酒吧来鼓励休闲旅行。 位于布鲁克林最南端的纽约市科尼岛是这种做法最著名的例子之一，它为客人提供了适合所有年龄段的众多奇观和景点。

诞生阶段的政策

立法

在美国，在 19 世纪的大部分时间里，国家或联邦层面的城市交通管制很少。 直到 19 世纪末，才为交通行业建立了联邦法律先例。1887 年，国会颁布了《州际商务法》，以遏制内战期间铁路快速扩张后在铁路行业中普遍存在的歧视性和垄断行为。 虽然这项立法对城市交通的影响很小，但它是联邦政府参与交通事务的第一个例子。

特许经营

直到 19 世纪后期，美国的大部分交通管制都是由地方政府制定和管理的。地方政府很快意识到，可以对盈利性交通运营商（当时是公共汽车和马车运营商）征税，以换取他们使用公共拥有的街道，从而引入了“特许经营”。 在纽约市，市议会将向私人公司颁发特许经营权，以在指定区域内提供交通服务。

特许经营制度为规范运营商提供了一种分散的机制，特许经营协议中将包含必要的运营条款，最终将用于控制行业。虽然这些条款会设定票价（通常为 5 美分）和指定的运营区域，但其范围和性质相对有限；例如，其他条款包括有轨电车运营商需要铺设轨道之间的道路以防止其损坏，并免费运送警察和消防员。 除了特许经营协议外，交通运营商基本上不受监管干预，私营运营商对其各自线路的投资和运营负有独立责任。到有轨电车推出时，这种分散的监管方式已经导致了复杂的特许经营制度，其特点是运营商之间的激烈竞争。因此，从未建立过统一和标准化的有轨电车系统，导致轨道尺寸、时间表、票价和车辆质量标准不一致，从而导致严重的运营效率低下。

实施与发展

在 1888 年于弗吉尼亚州成功推出后，纽约市计划在当年内在曼哈顿实施电力有轨电车，然而一场强大的暴风雪导致该系统实施出现重大延误。由于曼哈顿使用从电线杆上悬挂的架空线来传输电力和电话服务，1888 年的暴风雪导致全市电力系统出现广泛故障，因为电线和电线杆在冰雪的重量下倒塌。 因此，纽约市要求曼哈顿所有公用事业（包括有轨电车线）都必须在地下。因此，为该市设计了一种改进的电力有轨电车系统。这种曼哈顿特有的系统包括在两条相邻的运行轨道之间设置一个槽，该槽包含两条额外的轨道用于输送电力。 每辆有轨电车都设计有一个安装在车身上的“犁”，用于从槽中收集电力。 重要的是，这种专用系统的的影响包括延迟了有轨电车在纽约市的出现，以及建设成本的大幅增加，因为地下电力轨道系统的成本是传统轨道的 3 到 10 倍。 尽管建设延误，但电力有轨电车于 1890 年在纽约市首次亮相，当时康尼岛大道线路实现电气化。

除了这种推迟之外，电力有轨电车在纽约市迅速得到采用，被认为是交通运输技术的重大进步。其效率和低廉的票价鼓励了人们进行日常（例如工作和教育）和非日常（例如休闲）旅行 - 事实上，周末乘客人数远远超过工作日。 有轨电车运营商通过在线路终点站建立公园、酒店、赛道、游乐中心和酒吧来鼓励这种休闲旅行（见上文“早期市场发展”），从而将有轨电车融入纽约的社会景观。随着有轨电车越来越受欢迎，其基础设施也随之发展。到 1910 年代，纽约市的有轨电车系统总长超过 1900 公里，远远超过世界其他主要城市。 有轨电车的广阔性和合理的 5 美分票价进一步促进了纽约郊区居民的流动，从而导致经济活动的空间分布更加广泛，并减少了通勤者在市中心居住的需求。

政策对发展的影响

有轨电车在纽约市快速发展的一个可能因素是机车行业面临的立法障碍。1839 年，一辆机车的锅炉在纽约市爆炸，造成工程师死亡，20 名乘客受伤。 这一事件，加上其他一些较小的事故，导致人们普遍害怕大型蒸汽机，随后引发了针对在人口稠密地区使用机车的暴动和骚乱。为了应对居民的担忧，曼哈顿和布鲁克林迅速禁止机车在城市人口稠密地区运行。

类似的情况发生在 1910 年代中期，当时引入了吉普尼。吉普尼是私营汽车，用作无证、无监管和无税的公共交通工具（相当于现代出租车）。 虽然吉普尼因其灵活性和新颖性而越来越受欢迎，但老牌交通公司将它们视为不公平的竞争，威胁到他们的偿付能力，因此向立法者施加压力，禁止他们在城市和州内运营。因此，1915 年法律第 667 章通过，该法实际上禁止在纽约市范围内运营吉普尼。 这使得纽约的有轨电车行业能够继续蓬勃发展，成为主要的公共交通方式，直到 1930 年代。

特许经营对发展的影响

由于特许经营制度在有轨电车出现之前就已经牢固确立，许多现有的马车运营商非常适合采用这项新技术，因为他们已经拥有使用城市街道和轨道的权利。 因此，有轨电车运营商大量涌现。如前所述，特许经营协议是由于有轨电车系统的分散性质而用来控制和规范该行业的主要机制（见“诞生阶段的政策”）。这些协议相对简单，通常只设定票价、服务区域和运营期限的要求。其他运营方面的考虑，例如车辆、轨道类型和时间表，不在这些协议的管理范围内。因此，在监管有限的情况下，纽约的有轨电车行业迅速发展成为一个复杂且非标准化的系统，其特点是竞争激烈。

成熟期

由于缺乏标准化，纽约的有轨电车出现了严重的运营效率低下（见“诞生阶段的政策”）。这些挑战导致频繁的破产，随后被收购或完全放弃。一些大型企业在 20 世纪初取得了巨大的经济成功 - 例如大都会街铁路，在 1893 年至 1902 年期间获得了大约 1 亿美元的利润 - 因为他们利用独立运营商的衰落来扩大和巩固其各自的有轨电车帝国。 然而，破产、收购和放弃的循环一直持续到 20 世纪初，将有轨电车行业转变为一个错综复杂的寡头垄断，从未经历过长期的稳定和成功。

到 1910 年代，曼哈顿的城际交通系统由两家公司主导：纽约铁路公司和第三大道铁路公司。 通过一系列复杂的子公司收购和公司合并，纽约铁路公司继承了纽约最大的有轨电车系统，拥有 8 家全资子公司和 8 家租赁公司。 然而，纽约铁路公司在对其复杂的线路网络进行系统化的努力中犯了关键错误。首先，为了整合资产，纽约铁路将其部分资产出租给了独立运营商，但后来才意识到，这些租赁的线路是他们最赚钱的线路之一。 这导致了代价高昂的租赁终止流程，以将这些线路收回全部所有权。其次，纽约铁路订购了 293 辆采用全新门系统的车辆，旨在加快乘客上下车的速度。然而，这种新配置不如原来的配置高效，而且还需要两名操作员来操作车辆才能有效地收取车费。 最后一个重大的财务错误是试图将 4 条线路改造成电池动力线路，这包括购买 70 辆新的电池动力车辆。不幸的是，这些电池动力线路未能成功，并在 1919 年被悄悄地放弃。 这一系列财务失误导致纽约铁路公司在 1919 年陷入破产，最终被公共汽车公司收购，并在 1925 年以纽约铁路公司的名义回归。然而，此时汽车时代已经开始，而公共汽车公司（通用汽车的子公司）打算用公共汽车取代其有轨电车资产。

衰落

有轨电车最终在纽约衰落的主要原因有三个，包括

• 第一次世界大战导致的通货膨胀压力
• 汽车的出现
• 汽车的出现。

第一次世界大战导致的通货膨胀压力

在 1910 年代中期，与第一次世界大战相关的通货膨胀压力导致劳动力和材料成本大幅上升。^[61] 由于有轨电车行业私有化的性质，高昂的资本支出成为金融稳定的重大障碍，尤其是在许多有轨电车运营商无法根据特许经营协议中常见的五美分车费条款相应地提高车费的情况下。由于有轨电车公司利润下降，该行业的股票价格也随之走低，因此运营商无法筹集到进行技术改进和现代化的必要资金。^[62]

汽车的出现

有轨电车客运量的逐渐下降与汽车行业的快速扩张相对应。美国企业家专注于创造经济型汽车，并能够实现大规模生产。到 1908 年，已有二十多家美国制造商销售价格实惠的汽车。^[63] 汽车被宣传为美国梦的象征，代表着独立和拥有汽车的机会。随着中产阶级越来越多地使用汽车，公众对有轨电车和其他交通方式的看法开始发生转变，因为其用户更喜欢汽车提供的个人自由。除了不断变化的公众认知外，汽车行业还得到了强大的私人利益集团的支持，这些集团包括石油公司、轮胎制造商和经销商、零件供应商和道路建设者，他们成功地说服了政策制定者对纳税人补贴改善道路和减少停车限制。^[64] 由于道路被视为公共产品，游说者认为纳税人补贴是合理的，并且将进一步有助于提高沿已开发道路的房产价值（以及房产税收入）。^[65] 尽管关于最终说服立法者的是经济主张还是政治影响存在一些猜测，但最终还是向汽车的兴起提供了公共资金援助以改善道路。这与政府对有轨电车行业的做法形成了鲜明对比，因为私人公共交通行业在很大程度上被视为不值得政府支持和干预。因此，在汽车行业蓬勃发展的同时，公共交通却难以维持。到 1910 年，美国城市交通运输的表现不如欧洲竞争对手，欧洲竞争对手在美观的设计（没有架空电线）方面进行了投资，并且乘客人数迅速增长。^[66]

巴士的引入

纽约市是第一个建立完善的巴士系统的城市，第一辆电池供电的巴士于 1902 年投入使用（后来证明不可靠），第一辆机动巴士于 1905 年投入使用。^[67] 这第一辆机动巴士（由第五大道客车公司拥有和运营）的首次亮相取得了巨大成功，几年内，第五大道的 132 辆巴士取代了纽约市的所有马车公共汽车。^[68] 与有轨电车相比，机动巴士在运营效率方面具有显著优势，因为它不依赖于轨道或外部电线，因此可以更灵活地行驶在城市街道上，减少了基础设施障碍造成的延误风险。机动巴士还可以更灵活地为现有有轨电车线路以外的郊区地区提供服务，在更长的路线中也更经济，因此到 1925 年，它开始取代纽约市郊区的有轨电车。它还通过提供更高效、可持续、可靠、舒适和卫生的替代方案，改善了现有的马车。机动巴士的新颖性也使其受到公众的热烈欢迎，因为它被视为与日益被忽视的有轨电车相比，是一种革命性的现代交通方式。

公众对巴士的积极看法可能影响了地方政府官员，包括当时的纽约市长菲奥雷洛·拉瓜迪亚。拉瓜迪亚市长认为巴士是未来主要的公共交通方式，并试图鼓励用巴士取代城市内的有轨电车。为此，拉瓜迪亚市长在 1930 年代初开始了一项运动，以用机动巴士取代曼哈顿的“高架铁路”和有轨电车线路。^[69] 面对过时的威胁，布鲁克林快速运输公司（运营着布鲁克林的大部分有轨电车）调查了混合动力交通工具的可行性。这导致布鲁克林快速运输公司在 1930 年将其众多有轨电车线路改造成无轨电车运营。^[70] 无轨电车由架空电线供电，但不需要轨道，这使其在交通中具有更大的机动性，同时比当时的机动巴士运营成本更低。但是，非轨道设计允许无轨电车经常偏离架空电线，从而导致滑靴脱落，从而造成昂贵且耗时的重新连接工作。与有轨电车类似，架空电线被认为在视觉上令人不悦，最终拆除它们成为地方政治运动的基石。^[71] 最终，无轨电车只比有轨电车多生存了几年。

通用汽车的行动进一步加剧了有轨电车的衰落，这已成为广为流传的通用汽车有轨电车阴谋的主题。如前所述（见上文“成熟阶段”），通用汽车收购了破产的纽约铁路公司，并在其子公司公共汽车公司下将其运营至 1926 年，目的是将其有轨电车帝国改造成机动巴士。^[72] 除了此次收购外，通用汽车还收购了城市中许多被废弃和濒临破产的有轨电车线路。^[73] 到 1939 年，该市仅剩约 542 公里的有轨电车线路，而 1919 年的峰值约为 2163 公里。^[74]

到 1960 年代后期，纽约州的所有有轨电车和无轨电车服务都已过时并被拆除。^[75] 纽约州的其他城市，包括布法罗、奥尔巴尼、罗切斯特和锡拉丘兹，从 1920 年代中期到 1950 年代中期，其有轨电车逐渐被巴士取代。最终，纽约州有轨电车行业的去中心化、监管不足和缺乏合理化导致了一个不协调的系统，无法提供具有财务效益或运营效率的公共服务，因此未能达到曾经设想的繁荣高度。

纽约有轨电车生命周期的定量评估

对纽约州电力有轨电车系统的生命周期进行了定量分析。选择带电轨道长度（英里）作为分析单位，来源是《美国有轨电车投资红皮书》。以下逻辑函数用于评估 1894 年至 1920 年之间的轨道长度

S(t)= K/(1+e^([-b(t-t_0)]))

其中

• S(t) 是状态测量值（轨道英里数）
• t 是时间
• t0 是时间的拐点
• K 是饱和状态水平，以及
• b 是一个系数。

在生成 S 曲线之前，首先进行线性回归以确定 K、b 和 t_0 的参数。如果某个年份的数据不可用，则对轨道英里数进行线性插值。结果如 图 1 所示（请参考 excel 文件，因为 Wikibooks 不允许我上传图形），估计参数如下表 1 所示。

表 1. 估计参数

变量	值
K	6820
b	0.136
t_0	1905

R 平方值（0.938）表明该模型是一个令人满意的拟合。对纽约州 S 曲线的分析表明以下有轨电车生命周期特征

• 诞生阶段：<1897
• 增长阶段：1894 -1910（拐点出现在 1905 年）
• 成熟阶段：>1910。