交通部署案例手册/2021/俄勒冈有轨电车
有轨电车是一种在钢轨上运行的载客轨道车辆，通常从架空电缆上的电网获取电力。 电力从电缆通过沿架空电源滑动的“滑触线”传递给电动机。 最初，有轨电车只是一些小型四轮马车，但随着需求的不断增长，许多网络的车辆设计也转变为更重的八轮车辆。 [1]
虽然有轨电车在世界各地的许多城市仍然可见，但从 1890 年代后期到 1920 年代，有轨电车在美国最为流行，因为它们随着电力利用能力的提高而发展，并成为主要的交通工具选择。 这种新技术提供了许多机会，例如能够为城市居民带来更便宜、更清洁、更高效的交通工具。 这种引入彻底改变了城市的设计，使通勤者能够以前所未有的方式高效地出行。 正在崛起的中产阶级现在能够居住在更加宁静的城市郊区，同时仍然在市中心工作。
有轨电车与其他快速轨道交通，如城市列车，以及在较小程度上，轻轨，具有不同的特点。 它们通常具有更小的车辆、街道路线以及相对欠发达的车站。 [2] 典型的 1900 年代初期的美国有轨电车将有一个市中心环线或穿梭路线，为购物者和其他非通勤旅行提供服务。 车站很少包括高架站台，只设有指示站点的标志。 [3]。 这种更小规模的交通工具不仅比之前的交通工具快，而且对正在发展的城市来说，也比大型铁路系统更加实惠。
最初，城镇以步行和骑马为中心，但随着美国城市环境向外扩张，它们被迫适应并实施新的公共交通基础设施，以供人们前往市中心。 这导致了公共汽车的诞生，公共汽车是一种马拉的四轮马车。 这种交通方式的诞生对于公共交通来说是一场革命，它开创了公共交通沿着预定路线和时间表行驶的概念。
这种交通方式在其诞生之初就具有重大优势。 作为步行和私人马匹的重大进步，它是第一种提供可靠且可预测的交通网络的交通工具。 这推动了工业中心的增长，为工人创造了一种更实惠的交通选择。 不幸的是，它也有一些缺点，虽然木制马车和马匹相对便宜，但木制车轮在崎岖的道路上行驶会让人感到不舒服。 随着铁路的引入，公共汽车失去了其优势。 [4]
到 1860 年代，马拉的公共汽车自然而然地转移到轨道上，从而开启了马车时代。 钢制车轮在轨道上的效率意味着马车不仅运行速度更快，而且休息时间更少，两匹马能够运载一辆载有 20 人的马车。 不幸的是，虽然马力运输变得更加高效，但马匹本身仍然存在问题。 喂养和安置马匹是一件麻烦事，但最让公众关注的是健康问题。 最初，粪便的水平得到控制，因为人们对肥料的需求很大，但随着街道上供应量的增加，城市变得无法忍受。 [5]
公众越来越渴望摆脱马匹运输的另一个主要因素是“1872 年的大流行”。 随着马流感爆发，整个北美地区的工业活动陷入停滞，人们对马匹的过度依赖暴露无遗。 从 1872 年 9 月在多伦多附近开始，美国未能控制住“加拿大马病”，到 1873 年初，这种疾病蔓延到西海岸城市，杀死了估计 2% 的马匹，并使整个城市瘫痪。 这让公众对马匹依赖的看法发生了转变。 [6]
在电力网络广泛普及，开启有轨电车时代之前，缆车被吹捧为一种无马的替代品。 缆车通过地下滑轮系统运行，通常由蒸汽驱动。 然而，由于需要挖掘和维护沟渠，速度通常很慢，而且滑轮需要沿直线运行，因此缆车从未在美国几个城市普及。 这种交通方式可以爬山，因此最适合地形起伏较大的城市，例如旧金山和西雅图。 [7] 在那个时代，波特兰有两条缆车线路，国王高地线短暂地运营于 1892 年，波特兰高地线则从 1890 年一直运营到 1904 年最终完全实现电气化。 [8]
随着托马斯·爱迪生的电力分配公司投入运营，得益于电力，大众交通领域迎来了新的发展。 虽然最初电力主要用于照明，但安装架空电线的可能性为电气化有轨电车铺平了道路。 爱迪生的大型发电机（也称为发电机）、电压调节器和铜线系统被安装在街道上，连接着发电厂和各种建筑物，是推动有轨电车新时代到来的一个重要基石。 [9]
现代电气化有轨电车的开端是由弗兰克·朱利安·斯普拉格带来的，他被认为是“电力牵引之父”，因为他开发电动机的成就使他在电力铁路方面取得了横向突破，在早期电梯方面取得了纵向突破。 在美国海军工作期间，斯普拉格遇到了爱迪生的合伙人 E.H. 约翰逊，约翰逊对他的一些想法印象深刻。 斯普拉格被爱迪生吸引，辞去了海军的工作，加入了爱迪生公司，在那里他了解了爱迪生的电力分配系统。 [10] [11]
为了从爱迪生的照明事业中转型，转向电力领域，斯普拉格创立了斯普拉格电动铁路与电机公司，目标是将直流电应用于新式有轨电车技术。公司成立后，斯普拉格实现了重大突破，开发出一种能够在不同负载下保持恒速的电动机。尽管这种电机十分有效，在两年内售出了 250 台，但最初的设计需要改进，以融入经济性和制动等重要方面。这最终发展成当时的主流技术，他改造了最初的电机，使其能够将电力回馈至主电源。电动机的工作原理是，电流平行于马蹄形磁铁绕过电枢电路，从而旋转电枢并驱动车轮。[11] [12]
经过 74 次尝试，横跨北美和欧洲，斯普拉格终于在 1888 年于弗吉尼亚州的里士满成功地试运行了他的电动有轨电车。在此之前，公众普遍持怀疑态度，认为这种交通方式既危险又不可靠，因此，这一时刻标志着有轨电车发展的一个转折点。在里士满安装有轨电车两年内，美国和海外建造或正在建造的 110 条电动铁路都采用了斯普拉格的发明。需求的快速增长意味着需要更大载运量的车辆，因此城市很快便从小型四轮车转向大型八轮车。[13]
作为当时最大的增长行业之一，不断增长的投资需求由私营企业而非公共资金来满足。俄勒冈州的第一条电动有轨电车线路于 1889 年 11 月在东波特兰和阿尔比纳之间开通。该线路由威拉米特桥铁路公司运营，于 1891 年 9 月更名为城市与郊区铁路公司。到 1894 年，这家私营公司与波特兰铁路公司和东区铁路公司（提供城际服务）一起，成为了该州的三大主要有轨电车服务提供商。[14]
最初的市场细分市场旨在为人们提供更多通往市中心的途径。虽然在零售和工业领域，人们已经可以前往市中心工作，但不断发展的有轨电车网络为人们提供了更加便捷的交通方式，从而使更多人能够在城市中购物和工作。与马车相比，电动有轨电车的成本效率约为 20%，导致了现有马车线路的快速电气化。[15]
在波特兰郊区，有轨电车线路吸引了人们前往郊区居住，因此房地产开发商得以建立了像理事会山顶、霍桑、塔博山和最著名的欧文顿这样的社区。欧文顿由欧文家族私人出资建造，被认为是 20 世纪初典型的“有轨电车郊区”，其特点是建筑限制，旨在打造一个面向中产阶级的住宅环境。这些有轨电车郊区为中产阶级提供了在城市工作和在郊区居住的空间平衡。[16][17]这种住宅的转变并非局限于欧文顿，因为波特兰的低密度东区人口在 1910 年代从大波特兰人口的 25% 增长到 50%。[18]
在该行业的诞生阶段，特许经营模式得到了实施，作为之前马车有轨电车的延续。这种模式至关重要，因为有轨电车将在公共街道上运行，会对公共道路造成负面影响。特许经营许可将赋予私营公司在特定街道上运营的权利，作为对铺设新轨道所涉及的大量开支和风险的回报。在许多情况下，有轨电车公司已经通过其在马车方面的参与获得了必要的许可。[19]
特别是在美国早期历史上，联邦政府采取的是扶持而不是所有权的政策，通过提供经济激励措施（如特许状）来支持私营企业，因为当时政府是支持铁路发展的。[20]政府普遍采取的这种“放任”做法反映了美国经济自由主义的价值观和传统，而这种价值观和传统被普遍认为能够提高经济效率。
政府实施的一项政策包括强制采用 4 英尺 8.5 英寸的标准轨距。这种在全州范围内的标准化至关重要，因为它可以使网络的建设以及多家公司在同一轨道上运营成为可能。最初在美国，各州之间在轨距协调方面存在一些困难，尤其是在南北战争之后，南北之间出现了分歧。1886 年，全国最终达成了标准轨距协议，因为电动有轨电车技术即将全面推广。
虽然有轨电车政策总体上是“放任自流”的，但并非行业的所有方面都完全自由发展。由于特许经营权是在市政层面发放的，因此政府更多地参与其中。一项重要的控制措施是设定最高票价，定为 5 美分。在后来的几年里，如果出现未来的财务问题，这个价格上限将限制价格调整的自由。[21]
该行业的增长由威拉米特桥铁路公司之后的几家私营企业提供资金，例如大都会铁路公司和韦弗利-伍德斯托克电力铁路公司。1891 年，城市与郊区铁路公司收购了几家经营不善的小型公司，这开启了合并时期，使乘客能够以单程票价横跨波特兰。[22]到 1908 年，波特兰的大多数郊区线路都由波特兰铁路、灯光和电力公司运营，这使该市能够建立一个强大的网络，从而吸引了更多乘客。[23]
随着交通网络的覆盖范围不断扩大，人们对在有轨电车站附近寻找新的住宅和商业房产的需求也越来越大。虽然这是一个私人运营的系统，但颁发有价值的特许经营权的政治过程意味着该行业与政治和房地产开发紧密相连。在许多情况下，有轨电车公司会拥有政治影响力。[19]
随着其他交通方式赶上了有轨电车的步伐，波特兰铁路、灯光和电力公司通过投资波特兰郊区的娱乐设施来实现多元化发展，这些设施可以通过有轨电车到达。哥伦比亚海滩和理事会山顶游乐园都为城市居民提供了娱乐场所。在鼎盛时期，哥伦比亚海滩在炎热的日子里会吸引 30,000 人，这里提供游泳、游戏和跳舞等活动，而理事会山顶则更像是一个传统的游乐园，其主要吸引力是城市景观和后面的雪山。在广告材料中，会注明必要的路线和车站，以便引导游客。[24] [25]
有轨电车公司面临进一步发展的最大障碍是其票价结构的“锁定”。 1914 年，联合铁路公司旨在将波特兰至林顿之间的城际线路票价从五美分提高到十美分。 虽然俄勒冈州委员会批准了这一要求，但市级政府的马尔特诺马县法院认为这是违反了 5 美分最高票价的特许经营条款。 作为惩罚，联合铁路公司被迫拆除部分轨道直至波特兰市界，迫使乘客乘坐蒸汽火车走替代路线。 剩余轨道上的客流量下降，该线路于 1923 年停止运营。 [21]
20 世纪 20 年代初是美国有轨电车使用的高峰期，波特兰运营着 32 条线路，各种长度都有。 [26] 有轨电车是主要的交通工具，其有效地将人们带入城镇中心的能力改变了城市。 然而，随着私人汽车的增长，这种主导地位正在受到挑战。
1912 年，电动有轨电车开始与市场颠覆者竞争，例如大规模生产的莫德 T 型车。 这些汽车仍然局限于富人，因此对有轨电车构成不了很大威胁，而有轨电车的客流量更多的是中下层阶级。 然而，随着这些汽车的成本缓慢下降，使其越来越便宜，街道变得拥挤不堪，成为多模式交通的混乱局面。 与私人车辆争夺空间的竞争变得紧张，因为它们可以行驶在轨道上，这意味着有轨电车无法再有效运行。 专用路权是有轨电车保持运营的关键，但在波特兰市中心狭窄的街道上，这很难实现。 [27]
展望未来，有轨电车可以从多个方面重塑自我。 首先，专用路权轨道提供了避免干扰的解决方案。 由于汽车拥有量的普及，不可能回到以有轨电车为中心的城市，因此两种交通方式必须在没有干扰的情况下共存。 然而，对于街道狭窄且空间有限的城市来说，这可能很困难。
各种技术进步，例如低成本无轨电车和转向完全可再生能源发电，可以为旅客提供比较优势。 随着人们越来越关注可持续性，必须远离内燃机。 俄勒冈州以其可持续发展理念而闻名，是绿色能源的领导者，33% 的能源来自可再生能源。 [28]
波特兰地区目前为全美多个正在复兴其有轨电车网络的城市树立了标杆。 2009 年，波特兰市议会发布了“波特兰有轨电车系统概念规划”，概述了未来有轨电车走廊的框架。 波特兰拥有不断发展壮大的有轨电车系统，计划在现有的两个城市环线和六条通勤有轨电车线路的基础上增加更多线路。 随着规划中的蒙哥马利公园和奥斯威戈湖线路扩展，俄勒冈州有轨电车的未来一片光明。 [29]
S 曲线参数
| 变量 | 值 |
|---|---|
| K | 1850 |
| b | 0.104947736 |
| t0 | 1923.891478 |
表格数据
| 年份 | 轨道长度（英里） | 预计轨道长度（英里） |
|---|---|---|
| 1894 | 106.5 | 78 |
| 1895 | 86 | |
| 1896 | 95 | |
| 1897 | 113.6 | 105 |
| 1898 | 114 | 116 |
| 1899 | 121.5 | 128 |
| 1900 | 162 | 141 |
| 1901 | 126 | 155 |
| 1902 | 129.5 | 170 |
| 1903 | 157.1 | 187 |
| 1904 | 196.1 | 206 |
| 1905 | 222.2 | 226 |
| 1906 | 210.8 | 247 |
| 1907 | 263.2 | 271 |
| 1908 | 303.34 | 296 |
| 1909 | 355.9 | 323 |
| 1910 | 380.8 | 352 |
| 1911 | 395.6 | 383 |
| 1912 | 397.29 | 416 |
| 1913 | 496.72 | 450 |
| 1914 | 531.587 | 487 |
| 1915 | 526 | |
| 1916 | 566 | |
| 1917 | 696.2 | 608 |
| 1918 | 651.33 | 652 |
| 1919 | 686.22 | 697 |
| 1920 | 670.974 | 743 |
S 曲线参数
| 变量 | 值 |
|---|---|
| K | 400 |
| b | 0.1094925 |
| t0 | 1908.171841 |
表格数据
| 年份 | 轨道长度（英里） | 预计轨道长度（英里） |
|---|---|---|
| 1894 | 81 | 70 |
| 1895 | 76 | |
| 1896 | 83 | |
| 1897 | 81.6 | 91 |
| 1898 | 79 | 99 |
| 1899 | 86.5 | 107 |
| 1900 | 127 | 116 |
| 1901 | 109 | 125 |
| 1902 | 122 | 135 |
| 1903 | 138 | 145 |
| 1904 | 179 | 155 |
| 1905 | 181.5 | 166 |
| 1906 | 180.5 | 176 |
| 1907 | 183 | 187 |
| 1908 | 203.54 | 198 |
| 1909 | 213 | 209 |
| 1910 | 230 | 220 |
| 1911 | 237.9 | 231 |
| 1912 | 259.3 | 241 |
| 1913 | 293.82 | 252 |
| 1914 | 305.61 | 262 |
| 1915 | 271 | |
| 1916 | 281 | |
| 1917 | 279.05 | 290 |
| 1918 | 259.04 | 298 |
| 1919 | 292.5 | 306 |
| 1920 | 292.5 | 314 |
S 曲线参数
| 变量 | 值 |
|---|---|
| K | 525 |
| b | 0.198120013 |
| t0 | 1915.245811 |
表格数据
| 年份 | 轨道长度（英里） | 预计轨道长度（英里） |
|---|---|---|
| 1894 | 25.5 | 8 |
| 1895 | 9 | |
| 1896 | 11 | |
| 1897 | 32 | 14 |
| 1898 | 35 | 17 |
| 1899 | 35 | 20 |
| 1900 | 35 | 24 |
| 1901 | 17 | 29 |
| 1902 | 7.5 | 35 |
| 1903 | 19.1 | 43 |
| 1904 | 17.1 | 51 |
| 1905 | 40.7 | 61 |
| 1906 | 30.3 | 72 |
| 1907 | 80.2 | 86 |
| 1908 | 99.8 | 101 |
| 1909 | 142.9 | 118 |
| 1910 | 150.8 | 137 |
| 1911 | 157.7 | 158 |
| 1912 | 137.99 | 181 |
| 1913 | 202.9 | 205 |
| 1914 | 225.98 | 230 |
| 1915 | 256 | |
| 1916 | 282 | |
| 1917 | 417.15 | 308 |
| 1918 | 392.29 | 332 |
| 1919 | 393.72 | 356 |
| 1920 | 378.47 | 378 |
在绘制交通方式的生命周期图时，回归线遵循 S 曲线，表明了诞生、增长和成熟阶段。 该 S 曲线遵循以下方程式
S(t)=K/(1+e^((-b(t-t0)))
它由以下部分表示
- S(t) 是状态度量 - 从 McGraw 电气铁路手册中获取的有轨电车轨道里程 [30]
- K 是有轨电车轨道里程的饱和水平
- b 是一个系数。
- t 是时间（年），
- t0 是拐点时间 - 达到 1/2 K 的年份
波特兰郊区生命周期阶段
- 诞生：1894-1904 年
- 增长：1904-1912 年
- 成熟：从 1912 年开始
俄勒冈州区域生命周期阶段
- 诞生：1894-1908 年
- 增长：1908-1916 年
- 成熟：从 1916 年开始
阶段的差异可以用南太平洋公司相对于波特兰郊区系统建立的城际服务扩展较晚来解释。 在波特兰，铁路公司合并为波特兰铁路、电力和动力公司，这使得市内的服务得以增加。
结合起来，全州有轨电车轨道里程的拐点在 1920 年之后。 由于该回归 S 曲线的饱和点相当长远，因此可以将其解释为预测有轨电车在没有政策干预和来自其他交通方式的竞争的情况下，其潜在的可能性。
- ↑ 有轨电车，缆车：有什么区别？ 市场街铁路，检索时间：2021 年 3 月 18 日 <https://www.streetcar.org/wheels-motion/difference/#:~:text=Unlike%20the%20mechanical%20cable%20cars,power%20from%20an%20overhead%20wire.&text=If%20it%20runs%20on%20steel,wire%20above%2C%20it's%20a%20streetcar>
- ↑ 贾雷特·沃克，2010 年，有轨电车与轻轨… 有区别吗？ 人类交通，检索时间：2021 年 3 月 18 日<https://humantransit.org/2010/03/streetcars-vs-light-rail-is-there-a-difference.html>
- ↑ 什么是街头电车？ 美国公共交通协会，检索时间：2021 年 3 月 18 日 <http://www.heritagetrolley.org/artcileBringBackStreetcars4.htm>
- ↑ 尼克·巴特勒，2017 年，公共汽车革命，查尔斯顿县公共图书馆，检索时间：2021 年 3 月 22 日 <https://www.ccpl.org/charleston-time-machine/omnibus-revolutions>
- ↑ 库尔特·科尔斯泰特，2017 年，大争斗：纽约市从马粪到无马车的交通污染，99% 不可视，检索时间：2021 年 3 月 19 日 <https://99percentinvisible.org/article/cities-paved-dung-urban-design-great-horse-manure-crisis-1894/>
- ↑ 欧内斯特·弗里伯格，2020 年，使 19 世纪美国陷入停滞的马流感大流行，史密森尼杂志，检索时间：2021 年 3 月 22 日 <https://www.smithsonianmag.com/history/how-horse-flu-epidemic-brought-19th-century-america-stop-180976453/>
- ↑ 有轨电车，大英百科全书，检索时间：2021 年 3 月 20 日 <https://www.britannica.com/technology/streetcar>
- ↑ 乔·汤普森，太平洋西北地区的缆车线路，缆车人，检索时间：2021 年 2 月 19 日 <http://www.cable-car-guy.com/html/ccsea.html#pcry>
- ↑ 2012 年，康艾迪森简史，康艾迪森，检索时间：2021 年 3 月 20 日 <https://web.archive.org/web/20121030164753/http://www.coned.com/history/electricity.asp>
- ↑ 弗兰克·J·斯普拉格电动街头电车，国家发明家名人堂，检索时间：2021 年 3 月 22 日<https://www.invent.org/inductees/frank-j-sprague>
- ↑ a b F.J. 斯普拉格的成就和一生，爱迪生技术中心，检索时间：2021 年 3 月 22 日 <http://edisontechcenter.org/FrankSprague.html>
- ↑ a b 直流牵引电机早期历史，铁路技术网站，检索时间2021年3月22日<http://www.railway-technical.com/trains/rolling-stock-index-l/the-early-history-of-the-dc.html>
- ↑ 1992年，里程碑：里士满联合客运铁路，1888年，ETHW，检索时间2021年3月20日<https://ethw.org/Milestones:Richmond_Union_Passenger_Railway,_1888>
- ↑ 有轨电车促使城市发展，铁路西线，检索时间2021年3月22日<https://www.railswest.com/history/citystreetrailways.html>
- ↑ Garrison，W. 和 Levinson，D.，2014。“交通体验”。美国牛津大学出版社。检索时间2021年3月19日。
- ↑ Roy Roos，欧文顿社区，波特兰，俄勒冈州百科全书，检索时间2021年3月21日<https://www.oregonencyclopedia.org/articles/irvington_neighborhood_portland/#.YFVuLhMzYzU>
- ↑ 欧文顿社区，波特兰创意房地产经纪人，检索时间2021年3月21日<https://portlandcreativerealtors.com/portland-neighborhood-guide/ne-portland-neighborhoods/irvington-neighborhood/#:~:text=History%20of%20Irvington%20Neighborhood&text=In%201872%2C%20after%20his%20death,made%20it%20much%20more%20desirable>
- ↑ 历史悠久的欧文顿，欧文顿社区协会，检索时间2021年3月21日<https://www.irvingtonpdx.com/neighborhood-history>
- ↑ a b George Smerk，1986年，城市大众交通：从私有到公有再到私有化，交通期刊第26卷第1期，25周年纪念特刊，1986年秋季刊，第83-91页，检索时间2021年3月21日，<https://www.jstor.org/stable/20712890>
- ↑ Amritbir Kaur Brar，2005年，美国的交通文化和政策，经济与政治周刊，第40卷第8期，第733-737页，检索时间2021年3月22日<https://www.jstor.org/stable/4416234?seq=2#metadata_info_tab_contents>
- ↑ a b Cameron Booth，2016年，新项目/进行中 - 历史地图：俄勒冈州波特兰有轨电车线路，1920年，交通地图，检索时间2021年3月21日<https://transitmap.net/portland-streetcar-1920/>
- ↑ 波特兰有轨电车年表，Myplace Frontier，检索时间2021年3月21日<https://myplace.frontier.com/~trolley503/Chronology.html>
- ↑ 波特兰有轨电车和有轨電車，PdxHistory.com，检索时间2021年3月21日<http://www.pdxhistory.com/html/streetcars.html>
- ↑ 西北部的梦幻之地议会山，PdxHistory.com，检索时间2021年3月21日<http://www.pdxhistory.com/html/council_crest.html>
- ↑ 哥伦比亚海滩游乐园，PdxHistory.com，检索时间2021年3月21日<http://www.pdxhistory.com/html/amusement_parks.html>
- ↑ 波特兰有轨电车线路，Myplace Frontier，检索时间2021年3月22日<http://myplace.frontier.com/~trolley503/StreetcarLines.html>
- ↑ Joseph Stromberg，2015年，美国曾经强大的有轨电车衰落背后的真实故事，Vox，检索时间2021年3月22日<https://www.vox.com/2015/5/7/8562007/streetcar-history-demise>
- ↑ Ryan Lowe，2018年，是什么让波特兰如此绿色？Key Home Furnishings，检索时间2021年3月22日<https://www.keyhomefurnishings.com/blog/what-makes-portland-oregon-so-green-and-sustainable.inc>
- ↑ 2009年，波特兰有轨电车系统概念规划，波特兰市议会，检索时间2021年3月23日<https://www.portlandoregon.gov/transportation/article/321180#:~:text=The%20Portland%20Streetcar%20System%20Concept%20Plan%20(SSCP)%20identifies%20potential%20corridors,Portland's%20neighborhoods%20and%20business%20districts.>
- ↑ 1894年，1897-1914年，1917-1920年。“麦格劳电力铁路手册”。纽约：麦格劳出版公司。检索时间2021年3月17日。