交通部署案例集/2021/弗吉尼亚有轨电车
有轨电车，如北美所称，是一种铁路运输车辆，在公共城市街道上的有轨电车轨道上行驶。它们最初由马匹驱动，就像拉车的马车一样，但在 19 世纪末和 20 世纪初，电气化马车在很大程度上取代了它们。构成有轨电车的主要技术部件是钢铁制造、铁路建设和电力。它们的主要优点是耐用性、容量、效率、网络化、安全性、运营成本和环境友好性。它们最常部署在人口众多且生活水平高的城市地区。在弗吉尼亚州，有轨电车在多个地方实施，下面将详细介绍它们。
在有轨电车出现之前，最常见的交通方式是马拉货车，用于长途运输。对于短途运输，大多数人选择步行。其他不太常见的交通方式是公共汽车和蒸汽或缆车驱动的有轨电车。这些方法存在许多局限性，例如木轮在崎岖道路上行驶时的不舒服旅程、行驶速度慢、需要维护马匹和复杂的维护负担。随着主要城市人口持续增长，交通运输市场也在不断增长。在有轨电车普及之前，就有铁路了，因此人们知道将它们的缩小版本放到城市中以解决交通问题的潜力。因此，以前运输方式的这些局限性以及不断增长的运输需求激发了人们对新运输创新的兴趣。
有轨电车/轻轨模式的发明是由公共汽车公司带来的。他们试图通过增加沿途路线的乘客数量来提高货车的盈利能力，并意识到一辆沿着轨道行驶的货车可以承载更多乘客。利用以前的公共汽车路线，北美第一条有轨电车线路于 1832 年从纽约市中心开往哈莱姆区。这为城市环境中的铁路奠定了基础。
当托马斯·爱迪生在 1880 年代初创立爱迪生照明公司时，他将电网的概念带到了城市，并使马车能够由电力驱动。受到托马斯·爱迪生作品的启发，有轨电车的电力传输是通过使用直流电的架空接触网系统完成的。当从马匹切换到电力时，它降低了有轨电车的运营成本，并将城市街道从马车转变为有轨电车。
有轨电车的技术是由弗兰克·朱利安·斯普拉格在 1887 年创建的。他创建了电动机，它使用围绕电枢电路缠绕的马蹄形磁体工作。当电枢旋转时，车轮由电力转动。在测试了他的允许电机通过底部连接将电力返回到电源的无轨电车系统后，斯普拉格安装了第一个成功的大型电力无轨电车系统。里士满联合客运铁路于 1888 年 2 月 2 日开始客运运营。[1] 在 1894 年初，大多数拥有旅行路线的铁路公司已经开始安装电网，以准备和铺设基础设施，以应对 19 世纪末和 20 世纪初有轨电车的繁荣。
弗吉尼亚州的早期市场并不由任何一家公司主导，但每个地方都有自己的地方铁路公司为该地区提供服务。每家铁路公司都在他们拥有的区域内运营，慢慢地建设基础设施，例如铁轨、路线、有轨电车和电力线。他们还保留了从马车时代以来的相同票价，并制定了市政府强制执行的 5 美分票价。这些推动了有轨电车郊区的开发，因为房地产机会出现，更多有轨电车被铺设。以下是有轨电车郊区开发的列表，这些郊区仍保留至今。
里士满有轨电车郊区列表
- 巴顿高地
- 贝尔维尤
- 金特公园
- 隐士山庄
- 拉伯纳姆公园
- 高地公园
- 高地泉
- 谢伍德公园
- 华盛顿公园
- 韦斯托弗山
- 伍德兰高地
随着乘客出行时间的缩短，还与其他基础设施发展同步进行，例如里士满市郊的娱乐中心。尽管弗吉尼亚州 85% 的居民居住在农村地区，人口约为 180 万，但据估计，需要乘坐里士满有轨电车的乘客数量为 85,000 人。[2] 随着人口的增长和里士满联合客运铁路的知名度，更多的铁路公司成立。最初开发的第一条线路并非由于市场需求，而是由于弗兰克·朱利安·斯普拉格的创新。到 1894 年，里士满联合客运铁路在其名下拥有 50 英里的有轨电车轨道。[3]
自 1840 年以来，联邦政府开始促进交通基础设施建设，这导致了公共和私人对铁路和有轨电车的投资，帮助了有轨电车的最初诞生。[4] 从 19 世纪 40 年代开始，几乎所有运输公司都是私营的，因为有轨电车铁路必须拥有在街道上铺设轨道和运营马车、缆车和有轨电车的公共通行权。[5] 有轨电车铁路公司面临着多重挑战，例如容易受到房地产利益集团的操纵、当地政客的要求以及种族隔离主义者的愤怒。虽然它创造了 20 世纪的城市，但有轨电车独特的政治经济体系带来了毁灭性的后果。有轨电车吸引了来自各种当地团体的关注，他们利用自己的政治权力为了自己的目的而重塑了大都市居民的生活。[6] 从 1901 年开始，弗吉尼亚州所有主要城市都出现了反对有轨电车隔离的抗议活动，包括朴茨茅斯、林奇堡、诺福克、丹维尔、里士满和纽波特纽斯。然而，1906 年的立法要求全州范围内实行有轨电车隔离，进一步抵制有轨电车的尝试也很快就失败了。[7]
个体有轨电车公司的发展是短暂的。这些公司经历的大部分扩张实际上是小型铁路公司之间的收购兼并。随着时间的推移，经营有轨电车的商人，被称为“牵引巨头”，合并了多条线路的所有权，在许多城市建立了强大的，往往是腐败的垄断。[8]
有一系列的吉姆·克劳法将有轨电车分隔为白人区域和黑人区域。[7] 然而，有新闻报道称，在包括里士满在内的南方城市，经常看到白人女性站立而黑人女性坐着。[6] 尽管有这些目击，种族隔离仍然是与有轨电车有关的根深蒂固的问题。
当塔泽维尔在 1904 年从马匹转向电力时，它是美国拥有有轨电车的最小城镇，拥有 2 英里的轨道。 [3]
弗吉尼亚州有轨电车的后期发展
[edit | edit source]在有轨电车建成后，弗吉尼亚州的有轨电车几乎立即开始衰落。1903 年，电机工人的罢工引起了州民兵的回应，导致骚乱和两人死亡。约翰·米切尔·小，一位直言不讳的非裔美国人报纸编辑，由于武装交通人员执行的种族隔离而领导了抵制有轨电车的行动。由于骚乱和不愿放弃有轨电车的吉姆·克劳政策，大多数铁路公司破产。[9] 其他铁路公司，主要由北方州的富人拥有，成为当地州政客和当地铁路主管的轻易猎物，这些人往往不关心公司的最佳利益。公众对铁路公司的仇恨使他们更容易成为目标。 [6] 加上 1930 年代和 1940 年代初汽车（如公共汽车和轿车）的普及和需求的不断上升以及大萧条，有轨电车逐渐被淘汰，运营停止。里士满有轨电车的衰落受到文化趋势的影响。该市拥有最长的电力有轨电车系统，于 1888 年开通了该州第一个有轨电车系统，并于 1949 年最后关闭。
在夏洛茨维尔，在 1903 年夏洛茨维尔市郊铁路公司违反了其作为夏洛茨维尔和阿尔伯马尔铁路公司的付款后，新铁路在建立一个盈利的业务方面遇到了困难。 [10] 尽管他们试图通过改变市场并通过其电力服务获得利润来适应这种模式，但它并没有持续。他们的直流电源输送正在输给市政天然气供应商的竞争。他们有轨电车的廉价车费和短途旅行时间进一步阻碍了他们。他们再次被另一家公司收购并征用，以最后挣扎一次，但铁路并没有在大萧条中幸存下来。
有轨电车的升级版，被称为轻轨，是这种交通方式的重新发明。2011 年，弗吉尼亚州诺福克的“潮汐”轻轨开始运营，虽然开始非常不稳定。[11] 弗吉尼亚州其他城市在恢复这种交通方式方面也遇到了重大障碍。1996 年，切萨皮克市议会投票支持修建轻轨系统。选民在 2000 年的公投中支持它，但没有资金。市议会拒绝在 2010 年为轻轨研究提供部分资金。在北弗吉尼亚州，提议了哥伦比亚派克有轨电车，但最终被搁置。 [12]
量化分析
[edit | edit source]为了对有轨电车的生命周期进行概述，S 型曲线（轨道里程数与时间的关系）用于识别诞生、增长和成熟阶段。
S 型曲线
[edit | edit source]根据《交通体验》第 374 页的内容，S 型曲线主要展示数据。假设数据呈现逻辑形状，则将最佳拟合数据的平滑曲线添加到较为嘈杂的观测结果中。[13] 生命周期模型可以用以下公式表示。
S(t)=K/(1+e^((-b(t-to)) )
其中
- S(t) 是第 t 年预测的系统规模（有轨电车轨道里程数），
- t 是时间（年），
- t0 是（中点）拐点时间（达到 1/2 K 的年份），
- K 是有轨电车轨道里程数的饱和状态水平（最终市场规模），
- b 是一个系数。
使用该模型进行预测时，一个问题是确定最终市场规模 (K)。虽然我们可能知道当前的系统规模 (P)，但要使用 S 型曲线需要一个最终的系统规模。可以为不同的最终系统规模拟合模型，其中一个将最适合数据。为了应用该模型，估计中点或拐点年份 (t0) 非常有用。同样，这可以在回顾性地进行，但要在前瞻性地进行需要假设，虽然一个估计可能比其他估计更适合数据。知道 K、t0 和 b，我们就可以预测任何给定年份 t 的系统规模。
数据
[edit | edit source]这是麦格劳从 19 世纪后期到 20 世纪初编制的《电力铁路目录》的集合。[3] 这些目录中可以找到大量数据和其他信息。使用了 1894 年、1897 年至 1914 年和 1917 年至 1920 年的数据。分析了弗吉尼亚州的这些城市及其各自所在的铁路公司。这些公司合并中的一些记录在下面，但从 1910 年到 1920 年，这些公司中的大多数都被并入较大的集团或相互交易，有时跨越城市边界，最终不再存在。以下是保留的最后一些代表该市的铁路公司，以了解有轨电车在不同当地地区的开发情况。
弗吉尼亚州有轨电车轨道总里程数的总和
| 年份 | 有轨电车轨道总里程数（英里） |
| 1894 | 64.5 |
| 1897 | 183.59 |
| 1898 | 206.79 |
| 1899 | 236.79 |
| 1900 | 257.7 |
| 1901 | 306.95 |
| 1902 | 337.92 |
| 1903 | 405.5 |
| 1904 | 429.8 |
| 1905 | 420.39 |
| 1906 | 423.18 |
| 1907 | 435.96 |
| 1908 | 441.02 |
| 1909 | 421.43 |
| 1910 | 401.66 |
| 1911 | 448.47 |
| 1912 | 479.4 |
| 1913 | 495.82 |
| 1914 | 488.25 |
| 1917 | 629.48 |
| 1918 | 635.125 |
| 1919 | 735.965 |
| 1920 | 631.955 |
亚历山大
[edit | edit source]华盛顿、亚历山大和弗农山电力铁路公司 [并入华盛顿州的铁路公司]
伯克利
[edit | edit source]伯克利有轨电车公司 (1888) → 诺福克、朴茨茅斯和纽波特纽斯公司 [于 1906 年合并]
夏洛茨维尔
[edit | edit source]皮埃蒙特改善与建筑公司 → 夏洛茨维尔市郊铁路公司 (1894) → 夏洛茨维尔和阿尔伯马尔铁路公司 (1903)
丹维尔
[edit | edit source]丹维尔有轨电车公司 → 丹维尔铁路与电力公司 (1900)
格雷厄姆
[edit | edit source]布鲁菲尔德和欣顿电力铁路公司 (1903) → 蓝石牵引公司 (1904)
汉普顿，纽波特
[edit | edit source]汉普顿和奥尔德波因特铁路公司 (1894) → 纽波特纽斯和奥尔德波因特铁路与电力公司 (1898)
公民铁路、灯光与电力公司 (1901)
汉普顿路铁路与电力公司 (1903)
诺福克街铁公司 + 诺福克和海洋景观铁路公司 → 诺福克铁路和电气公司 (1899)
诺福克和阿特兰大码头公司 (1900) → 汉普顿
诺福克港口电力铁路公司 → 诺福克、朴茨茅斯和纽波特纽斯铁路公司 (1900)
海湾海岸码头公司 (1903)
切萨皮克运输公司
林奇堡电力铁路和电气公司 (1898) + 林奇堡和里弗蒙特街铁公司 (1899) → 林奇堡牵引和电气公司 (1901)
彼得斯堡街铁公司 (1896) → 南部铁路和开发公司 (1899) [合并]
朴茨茅斯街铁公司 → 老自治领铁路公司 (1901)
里士满铁路和电气公司 (1890) → 里士满乘客和电力公司 (1900) + [里士满牵引公司 (1897) + 里士满和彼得斯堡电力铁路公司 (1898) + 南部铁路和开发公司 (1899)] → 维吉尼亚乘客和电力公司 (1901)
雷德福街铁公司 (1899) → 雷德福水力发电公司 (1901)
罗阿诺克街铁公司 (1887) → 罗阿诺克铁路和电气公司 (1899)
城市街车公司 → 斯汤顿照明和电力公司 (1898)
S 型曲线参数
| 参数 | 值 |
|---|---|
| Smax | 677 英里 |
| b | 0.1155 |
| ti | 1907 |
| R2 | 0.8645 |
S 型曲线
维吉尼亚州有轨电车发展生命周期的各个阶段已在上面的 S 型曲线图中进行了解释。从诞生阶段过渡到成熟阶段的过渡时间大约为 1900 年，该系统从大约 1915 年开始进入成熟阶段。
可以看出，Smax 的最佳值比 1920 年最大安装系统范围大 45 英里。这可能反映了到 1920 年尚未实现的潜在系统扩展。即使在模型排除了 1919 年和 1920 年这两年（这两年安装的轨道范围出现了意外下降）的情况下进行分析，Smax 的值也超过了总安装的轨道范围，支持潜在扩展理论。
模型化 S 型曲线的 R2 值表明置信度>86%，表明该模型不是对测量数据的非常接近的表示。从图中可以看出，该模型往往会低估生长阶段的轨道安装速度，尤其是 1902 年至 1906 年的时期。虽然这段时期是在竞争环境中快速建设的时期，但在研究期间，有轨电车运营商的广泛整合导致该时期历史安装轨道的报告方法出现偏差。
除了对全州有轨电车系统生命周期的分析外，还应该对每个城市区域内的个别有轨电车系统进行分析。然而，由于维吉尼亚州铁路公司在经济和政治压力下的广泛整合，导致随后在 S 型曲线上进行的尝试由于数据不足或不完整而难以拟合，因为无法对各个系统进行有意义的生命周期评估。即使进行了这些分析，结果也不会很好，因为有轨电车铁路公司没有经历自然的增长扩张，而是经历了突然的增长和损失，这使得它成为一场数字游戏，并且违背了为其未来进行建模的目的。
- ↑ 1992 年，里程碑：里士满联合客运铁路，1888 年，ETHW，检索于 2021 年 3 月 20 日<https://ethw.org/Milestones:Richmond_Union_Passenger_Railway,_1888>
- ↑ 维吉尼亚州交通部。2006 年。维吉尼亚州道路史。里士满：维吉尼亚州交通部，第 17 页。可在以下网址获取：<https://www.virginiadot.org/about/resources/historyofrds.pdf> [于 2021 年 3 月 20 日访问]
- ↑ a b c 麦克格劳出版公司。(1894-1920)。麦克格劳电力铁路手册：美国有轨电车投资红皮书。纽约：麦克格劳出版公司。检索于 2021 年 3 月 19 日。
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- ↑ Virginiaplaces.org。2015 年。维吉尼亚州的有轨电车和轻轨。[在线] 可在以下网址获取：<http://www.virginiaplaces.org/rail/lightrail.html> [于 2021 年 3 月 24 日访问]
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