运输部署案例手册/2023/古巴

古巴的有轨电车

有轨电车简介

有轨电车是一种基于轨道运行的车辆，它在铺设的轨道上运行，在街道和城市之间运送乘客，在过去是北美许多国家和城市的公共交通的主要方式。最初阶段的有轨电车由马匹牵引或由电池供电。这些运行方法效率低下，成本高昂。然而，发电机的发明使有轨电车能够通过铺设轨道上方架设的电线连续供电。 古巴是最早建造铁路的国家之一。哈瓦那的有轨电车铁路系统使用双轨电车杆，这种电车杆在世界上仅有少数几个使用，但在郊区网络中他们也使用单轨电车杆。

有轨电车的影响

有轨电车是比马车更重要的运输发展。与马车类似，第一辆有轨电车是由马匹在轨道上牵引的。然而，车轮经过精心设计和制造，比之前的车辆提供更舒适的乘坐体验，并防止车轮从轨道上滑落。此外，一辆由单匹马在轨道上牵引的有轨电车比之前的车辆更大，可以运送更多的乘客。因此，由于票价低廉，有轨电车为所有民众，特别是中产阶级，提供了更容易的途径，让他们能够以更低廉的价格出行更远的距离，例如上下班、去市场或进行社交活动。

有轨电车之前的公共交通

马拉车

马拉有轨电车是有轨电车的初始形式，它由架空电线供电。它是一种动物驱动的有轨电车。古巴是最早使用有轨电车系统的国家之一。马拉车线路于 1858 年 2 月 3 日开通。但这些电车只被设计用于运送货物。1859 年 9 月 20 日，为乘客设计的马拉有轨电车投入使用。古巴的首都哈瓦那是拉丁美洲第二个运营有轨电车系统的城市。到 1865 年，哈瓦那运营着 32 辆客运有轨电车和 16 辆货运有轨电车，总轨道长度为 17 公里。 然而，使用马拉车在古巴运输货物和人员存在明显的局限性。这是因为单一动物可以运行有轨电车的有限时间，而马匹需要照顾，包括修饰、喂食、清洁和为马匹提供休息的庇护所或马厩。 此外，为了运送乘客和货物数公里，据报道，每辆有轨电车需要十多匹马才能提供稳定安全的旅行。 因此，马拉车系统在运营和管理方面效率低下且成本高昂。

古巴的演变市场

第一次铁路热潮发生在 1830 年到 1868 年。在 1830 年，古巴已经开始准备铁路运输，因为他们是第一个运营有轨电车的国家之一。在这个时代，古巴是西班牙的殖民地，因此对铁路运输的投资得到了西班牙高层当局和古巴精英的支持。第一条铁路轨道是当时在哈瓦那、瓜伊内斯和主要的糖产区之间铺设的。在这个时期，古巴是世界上主要的糖生产国，每年生产和销售超过 600 万公吨的糖到世界各地。 因此，铁路建设的主要目的是改善糖在世界范围内的运输。后来，铁路运输的用途从货物扩展到货物和人员。从 1827 年到 1877 年，古巴的人口翻了一番多，1827 年人口为 704,487 人，而 1877 年人口为 1,509,291 人。 由于古巴人口的显著增长，在主要城市周围发展了更多城镇，人员运输变得更加重要。同时，需要更有效、更大的运输方式来一次运送更多乘客。因此，政府投资了客运有轨电车以满足人们的需求，并开始运营发达的有轨电车，例如上面章节中介绍的架空电线供电的有轨电车。

有轨电车的发明

弗兰克·J·斯普拉格是发明家，他在 1888 年在弗吉尼亚州里士满安装了一个大型电力有轨电车系统。斯普拉格于 1883 年为托马斯·爱迪生工作，帮助爱迪生开发电力照明。但斯普拉格对电力牵引表现出兴趣，因此他辞去了爱迪生的工作，成为“斯普拉格电力铁路与电机公司”的创始人。在此期间，斯普拉格发明了一种恒速、无火花电机，配备固定电刷和再生制动系统。再生制动允许通过使用驱动电机将电力返回到主电源体，他验证了它对有轨电车来说是有益且实用的。

斯普拉格于 1885 年发明的这些创新极大地改进了当时有轨电车的设计。斯普拉格的发明使他们能够设计出由架空电线供电的有轨电车，并对有轨电车电机、齿轮以及查尔斯·V·德波尔在 1885 年推出的之前的电车杆设计进行了重大改进。^[8] 然后，他的电力有轨电车系统在不到一年的时间内取代了大多数效率较低的马车。

古巴有轨电车生命周期（1858-1952）

早期市场发展

古巴有轨电车的最初市场定位是糖的买家和卖家。当时，古巴每年销售超过 600 万吨糖，因此第一条铁路建在糖产区和哈瓦那等大城市，以方便快捷地运输糖到全国各地和世界各地。^[4] 因此，第一批有轨电车是货运有轨电车，而后来才在铁路系统中增加了客运有轨电车，以将古巴有轨电车的市场定位从运输货物扩展到运输货物和人员。这段时间的轨道总长度为 17 公里。^[6]

1921 年，由 HER（哈瓦那电力铁路公司）建造的第一辆封闭式有轨电车投入运营。与之前有 8 个侧窗的有轨电车相比，它有一个拱形车顶和一个额外的侧窗。新设计提高了乘客的安全性和舒适性，广告强调了它的速度、旅行的便利性和乘坐封闭式有轨电车的安全性。这从广告中写下的信息可以看出，该信息翻译成英语为“非常重要。您的时间值钱。乘坐第一辆车，并在合适的交叉路口索要转乘车票......乘坐有轨电车就像拥有人寿保险而无需购买保单”^[4]。

诞生阶段

第一辆有轨电车只运送货物，第一辆客运有轨电车于 1859 年 9 月 20 日投入运营。第一条客运有轨电车轨道是在第一辆客运有轨电车开通前 16 天铺设的，从哈瓦那到卡梅洛。然后，在 1859 年，哈瓦那城市铁路线路延伸到塞罗和耶稣德尔蒙特。一年后，哈瓦那城市铁路“Ferro Carril Urbano de la Habana”通过与客车公司合并，组建了哈瓦那城市铁路和公共汽车公司“Empresa del Ferro-Carril Urbano y Omnibus de La Habana”。在客运有轨电车系统开通 6 年后，哈瓦那铁路运行着 32 辆客运有轨电车和 16 辆货运有轨电车，轨道总长度为 17 公里。^[4]

有轨电车系统开始发展，随着人口的增加，哈瓦那城市铁路从纽约的斯蒂芬森公司订购了大型 8 轮有轨电车，并从鲍德温公司订购了 6 台蒸汽机车。1873 年，这些新型有轨电车在卡梅洛线取代了马拉的有轨电车。1882 年，由于码头的延误，其他线路上的骡拉有轨电车停止运营，并修建了另一条通往王子堡的线路来扩展铁路轨道。随着时间的推移，古巴城市铁路“Ferro Carril Urbano”试图在轨道上方安装电线来升级铁路系统。然而，由于古巴与西班牙之间的冲突，该计划失败了。西班牙-美国战争结束后 4 天，古巴从西班牙独立，古巴城市铁路“Ferro Carril Urbano”将其铁路以 1,472,000 比索的价格出售给了美国、加拿大和法国的财团。他们聚集在一起，于 1899 年 1 月成立了哈瓦那电力铁路公司 HER。^[4]

增长阶段

1900 年，HER 开始建造发电厂，并从美国杰克逊和夏普公司购买了 110 辆单卡车电动有轨电车，配备双电车系统。双电车系统用于保护地下管道免受暴雨的侵蚀，因为来自架空电线的电流可以被地面绝缘。第一条电力线路于 1901 年初建成，从哈瓦那到圣胡安德迪奥斯。1901 年底，所有 110 辆电动有轨电车都从杰克逊和夏普公司交付，所有现有线路都开通了电力线路。因此，整个城市都可以使用电动有轨电车进行更便捷的出行。哈瓦那的标准轨距为 1435 毫米。由于马拉有轨电车在码头遇到了拥堵，他们就在码头区域建造了一条高架铁路“Calle San Pedro”来解决严重的拥堵问题。从 1906 年开始，HER 通过从麦奎尔和布里尔斯购买卡车，从通用电气购买电机，在哈瓦那建造有轨电车。到 1913 年，HER 运营着 372 辆有轨电车。当足够多的有轨电车在轨道上运行遍布整个城市时，HER 在 1921 年建造了第一辆封闭式有轨电车，它有一个拱形车顶和 9 个侧窗，以提高乘客的舒适度。与之前的有轨电车相比，这辆有轨电车增加了一个窗户。然后，所有现有有轨电车都被重建为新设计，后来建造的有轨电车也都是按照这种设计建造的。最终，哈瓦那有 578 辆有轨电车在总长度为 244 公里的轨道上运行。1925 年之后，没有建造新的有轨电车或轨道，并且自 1901 年以来，有轨电车的票价一直保持在 5 美分。^[9]

成熟与衰落

从 1925 年开始，公共汽车和小巴开始运营，它们沿着有轨电车轨道行驶，并抢走了有轨电车的乘客，因为它们不受轨道或铁路的限制。由于 1933 年发生的全国范围内的罢工，有轨电车的客流量从 1935 年的 1.4 亿人次下降到 6900 万人次。1940 年，由于有轨电车客流量减少，“Calle San Pedro”上的高架铁路被拆除。然而，在第二次世界大战期间，有轨电车的客流量大幅增加，因为石油和轮胎受到限制，公共汽车无法在没有石油的情况下运营。^[9] 但战争结束后，石油和轮胎再次不受限制，公共汽车又在古巴运营起来。因此，有轨电车的客流量再次下降。1949 年，HER 用从新泽西州纽瓦克购买的 44 辆二手有轨电车替换了旧有轨电车。但他们无法实现盈亏平衡，HER 在 1950 年中期宣布破产。一家名为 Autobuses Modernos S.A. 的公司收购了 HER，并继续运营有轨电车系统，直到 1952 年 4 月 29 日，哈瓦那最后一辆有轨电车编号为 388 停运。^[9]

有轨电车的重生

过去，有轨电车是乘客在城市和城镇之间旅行的主要交通工具。但随着公共汽车等具有更大旅行优势的新型交通工具开始在全国各地运营，有轨电车失去了竞争力，也失去了乘客。主要原因是有轨电车的活动范围有限，因为它们只能在安装的铁路线上行驶。在当今世界，火车和公共汽车是城市之间旅行的主要交通工具。但随着城市的发展，一些大城市需要很长时间才能从一端走到另一端，例如从悉尼唐人街到迈尔悉尼市，它们分别位于市政厅的两端。因此，在这条线路上的许多悉尼市民使用轻轨。^[10] 悉尼市轻轨与过去有轨电车之间的区别在于，乘客使用轻轨在大型城市内部旅行。但过去，由于大型城市不像现在的大型城市那么大，公共汽车在旅行方面更有效，因为它们的活动范围不受铁路的限制。因此，悉尼市轻轨是重塑有轨电车的一个很好的例子，它可以提供满足人们需求的服务。

古巴有轨电车网络的定量分析

方法

对古巴有轨电车网络进行了定量分析，以概述古巴有轨电车系统的生命周期。在此分析中，需要按年提供足够的有轨电车铁路长度（以英里计），并且只有哈瓦那的哈瓦那电力铁路（HER）提供了足够的数据进行分析。数据来源为 1902 年至 1920 年的《麦克格劳电力铁路手册》（美国有轨电车投资的红皮书），并使用线性插值法估算了一些缺失数据。

每项技术的生命周期都包含诞生、成长、成熟和衰退阶段，本节对古巴有轨电车系统的这些阶段进行了近似估算。使用获得的数据来估算三参数逻辑函数，以创建 S 曲线。

S(t) = Smax/[1+exp(-b(t-ti)]

其中

• S(t) 是状态度量（轨道长度，以英里计），
• t 是时间（以年计），
• ti 是拐点时间（达到 1/2 Smax 的年份），
• Smax 是饱和状态水平，以及
• b 是要估计的系数。

由于 1920 年后的数据无法获得，因此 HER 的饱和状态水平 Smax 是未知的。因此，已经进行了随机试错，以根据每个 R 平方值和 t 统计量值获得 Smax 的最佳值。使用单变量线性回归来估计 c 和 b 值（如下所示），从而估计预测的轨道长度。

Y = bX + c

其中

• Y = ln(length / Smax - length)
• X = 年份

哈瓦那

回归结果

变量	值
Smax	160
b	0.09016
ti	1916.05

哈瓦那轨道长度（英里）

年份	轨道长度	预测的轨道长度
1902	37.0	35
1903	38.1	38
1904	48.2	40
1905	50.81	43
1906	50.81	46
1907	50.81	49
1908	50.81	52
1909	50.4	55
1910	51.5	59
1911	51.5	62
1912	53.9	66
1913	53.9	69
1914	65.7	73
1915	73.4	76
1916	81.2	80
1917	97	83
1918	97	87
1919	97	91
1920	97	94

回归结果表明，分析得出的饱和长度为 160 英里，饱和长度的一半在 1916 年初实现。图中显示的预测轨道长度看起来相当准确，因为实际轨道长度线和预测轨道长度线的总体趋势并不完全一致。该模型的 R 平方值为 0.85，对于该模型来说是可以接受的，最大差异约为 1917 年的 15 英里。模型略有不准确的原因是数据缺失和数据可获取性有限，因为 1902 年之前和 1920 年之后的数据都无法获得。

从图中可以看出，哈瓦那有轨电车的诞生阶段从 1902 年持续到 1913 年，因为在此期间总轨道长度仅略有增加。该图显示，哈瓦那有轨电车轨道长度从 1913 年到 1920 年大幅增加，估计为增长阶段。哈瓦那有轨电车的成熟阶段从 1920 年开始，但这是不准确的，因为 1920 年之后的数据无法从《麦克格劳电力铁路手册》中获得。

使用总轨道长度（以英里计），绘制哈瓦那电力铁路从 1902 年到 1920 年的 S 曲线

哈瓦那电力铁路的生命周期

	年份
诞生	1902-1913
增长	1913-1920
成熟	1920 年及以后