运输部署案例集/2023/香港地铁
港铁是香港运营的国内铁路系统，包括九条本地铁路线路、机场快线和广深港高速铁路。这些线路连接香港岛、九龙和新界。香港地铁还包括轻轨网络，连接新界社区，如屯门和元朗。整个路线总长约271公里，是香港公共交通系统的骨干，占所有公共交通出行方式的41%。第一条地铁线路于1979年10月1日开通，从石硖尾到观塘，长15公里，包括9个车站。引入地铁的主要原因是为了帮助解决和缓解香港严重的交通拥堵问题，地铁的主要市场是香港通勤者，使他们在香港各地出行更加快捷和便利。地铁自引入香港以来，其主要优势在于它使香港各地出行更加快捷和便利，此外，它还有助于减少香港的交通流量。
在1979年10月1日香港地铁投入运营之前，香港有很多替代性和现有的交通方式，例如人力车和轿车等基本交通方式，直到1888年，中环山顶缆车线路才投入运营，山顶缆车线路从花园道站到山顶山坡上的山顶广场，行程7分钟。1904年，俗称“叮叮”的电车线路投入运营，最初在香港岛上只有一条单轨线路，从坚尼地城到铜锣湾，后来电车线路不断扩展，增加了更多线路，使香港更容易乘坐电车出行。20世纪20年代，私营公司开始运营公共巴士路线。战后，由于人口激增，当地对巴士服务的需求呈指数级增长，1960年，双层巴士投入运营，以帮助运载更多通勤者并满足日益增长的人口需求。虽然观点不一，但据信出租车于1920-1950年代左右引入香港，由于1960年战后公共交通短缺，出现了大量在政府法规之外运营的非法无牌出租车。1969年，小巴引入香港，并立即受到欢迎，许多“红牌”出租车司机和乘客最终转向乘坐小巴。
在1979年第一条地铁线路开通之前，由于人口快速增长以及出行需求增加，香港正经历着严重的交通拥堵。人力车和轿车的局限性在于速度非常慢，而且行驶距离非常有限，因为需要人力拉动，此外，人力车空间非常有限，最多只能搭载两人。电车的引入使香港的出行变得更加快捷和便利，这是因为电车可以将大量乘客从一个地方运送到另一个地方，从而激发了香港通勤者对公共交通的兴趣。然而，电车的引入也带来了一些积极的方面。但也存在一些局限性。电车的主要局限性在于可达性，因为现有的电车线路仅存在于香港岛，而不在九龙，这影响了九龙人口对该交通方式的可达性。此外，电车也会受到交通和拥堵的影响，因为电车沿着城市主要道路的轨道运行，因此电车必须等待任何可能的障碍物，例如汽车和巴士。巴士、小巴和出租车也受到困扰香港的交通和拥堵问题的困扰，因为它们必须等待其他车辆等障碍物移动。此外，由于大量人在狭小的区域和狭窄的街道上上下班，道路空间有限，从而导致拥堵。
经过近二十年的香港政府与交通顾问的协商，地铁的开发旨在应对香港日益严重的交通拥堵问题。地铁的设计目的是通过城市地区提供地面以外的高效公共交通。第一批地铁列车，称为M型列车，现称为CM型列车，是来自地铁卡梅尔的电力列车，用于改进后的初始系统（最初路线为金钟至观塘）。除了第一批地铁列车外，还在九龙湾车厂设立了一个中央控制室，以管理第一条地铁的运营。1982年，T型列车，现称为CT型列车，投入运营，后来随着20世纪80年代更多线路的开通，中央控制室得以扩展，以管理荃湾线和港岛线等线路。
在港铁发展的初期阶段，其主要目标市场被认定为香港通勤乘客。初始线路（改良初始系统）的设计旨在反映和预测一般人口和不断增长的住宅区的变化。在首条港铁线路石硖尾至观塘线开通后几个月，该线路便延伸至尖沙咀，随后于1980年2月12日，初始线路进一步延伸至金钟，并跨越维多利亚港开通。新线路的开通使九龙和香港岛之间的出行更加快捷方便。第一条港铁线路在九龙湾设有一个中央控制室，用于管理信号和通信。
港铁进行了功能改进，以提升乘客的体验、效率和乘坐体验。随着越来越多的线路和路线逐渐引入系统，列车和控制中心也逐渐升级。如前所述，港铁于1979年开通时，在九龙湾设立了中央控制室，后来扩展到管理观塘线、荃湾线和港岛线等线路。这些控制室配备了总调度员负责监督所有线路，线路调度员负责决策和通信，以及列车服务管理员负责信号系统。在20世纪80年代，九广铁路（KCR）进行升级和电气化改造，使香港北部地区能够实现公共火车出行。随着九广铁路的现代化，在红磡开设了一个信号室，负责管理香港北部地区的列车。1994年，九广铁路控制室迁至火炭。在此期间，从1995年到1998年，港铁升级至计算机化控制系统，提高了运营效率，并配备了模拟显示屏，使所有操作人员能够查看事件和列车位置，两名列车调度员共同控制一条线路，从而更好地管理事件。在20世纪90年代，随着赤鱲角机场铁路项目的启动，九龙湾控制室已达到最大容量，因此决定在青衣站新建一个控制室，并设计用于整合现有和未来的线路。2007年，港铁与九广铁路合并后，决定将唯一的控制室设在青衣控制室。2012年，对控制中心进行了1.17亿港元的升级改造。
自港铁成立以来，香港政府一直实施相关政策，以促进港铁的发展，并将其融入香港社会。1979年港铁开始运营时，香港政府实施了一项抑制巴士竞争的政策。该政策规定，新开通的巴士路线中，最多有一半可以与港铁路线平行，但巴士票价必须与港铁票价相当。此举激励人们选择新的港铁而非巴士，帮助港铁逐渐融入香港社会。此外，该政策还规定，新界地区的巴士路线不得前往尖沙咀或跨越维多利亚港前往香港岛。在港铁初期实施这些政策，有助于减少交通流量，并实现巴士等资源的更有效分配，此外，还使港铁能够顺利融入香港的交通运输系统。
随着港铁在20世纪90年代持续发展，政策也开始随之调整以适应港铁的增长。随着机场快线和东涌线等新线路的开通，香港适应了新的需求和乘客数量的指数级增长。20世纪90年代，香港的新交通政策更加注重不同交通方式之间的良性竞争，实施了多式联运协调政策，构建以巴士和铁路为核心的均衡交通网络，完善交通基础设施，扩展和升级围绕公共交通的服务，以及管理道路使用情况。20世纪90年代，香港的交通政策还重点关注扩展铁路基础设施，以帮助提升人口的出行便利性。在铁路优先的交通政策的帮助下，港铁及其快速增加的新线路的发展得到了推动。从1984年到1994年，铁路车辆公里数和客运量平均年增长率约为9%。
在首条港铁线路改良初始系统以及尖沙咀延伸段开通之后，网络随后不断扩展，并仍在继续扩展以满足香港的人口需求，并在20世纪90年代将列车编组从6节改为8节。1982年荃湾线开通，并在1985年（金钟至柴湾段）和1991年（荔景至美孚段）进行延伸。在1980年至1990年期间，港铁新增了3条新线路。从1991年到2019年，港铁又新增了9条新线路，其中包括迪士尼线和沙中线。随着这些扩展，新列车被引入并对旧列车进行了翻新。这些新线路采用了来自欧洲的Adtranz-CAF A型列车、来自韩国的Rotem K型列车和来自中国的中国中车长春C型列车。这些列车方面的变化为乘客提供了更快、更舒适的乘坐体验，并提升了乘客体验。
港铁在2019年新冠疫情和香港抗议活动爆发前进入了成熟阶段。客运量每年都在逐步增长，直到2019年达到68亿人次的峰值，然后在次年2020年下降到36亿人次。此后，数据表明客运量仍在持续下降。这主要归因于新冠疫情导致全市封锁，限制了香港的出行。此外，香港暴动也迫使人们停止使用港铁，因为许多车站在此期间遭到破坏并被迫关闭。为了应对客运量的下降以及疫情对经济的影响，港铁决定调整票价优惠政策，于2021年4月1日至2021年6月26日降低票价1.85%，每次行程返还5%的优惠。此外，港铁还降低了“城际票”和“月票附加费”的价格。
利用1979年至2021年的港铁客运量数据，对港铁的生命周期进行了可视化和建模，以确定香港港铁的诞生、成长和成熟阶段。所使用的数据来自ChatGPT，ChatGPT从港铁官方网站、香港统计年刊、香港年鉴和《南华早报》获取了数据。1986年至1989年的数据由ChatGPT估算，因此ChatGPT提供的数据并非完全准确，因此在对香港港铁进行分析时使用了ChatGPT提供的最接近实际情况的数据集。此外，2019年以后的数据已从模型分析中移除，因为它受到新冠疫情的外部因素影响，导致香港实施封锁，影响了人们的出行能力。
以下模型使用公式1在Excel中绘制。
S(t) = K/[1+exp(-b(t-ti)]
公式1
其中
- S(t)：表示测量的状态（客运量）
- t：时间（年）
- ti：拐点时间（达到½ Smax (k)的年份）
- K：饱和状态水平
- b：待估算系数
为了估算客运量，单变量线性回归估算模型形式公式2中的系数c和b。
Y=bX+c
公式2
- Y：ln(乘客数/(Smax(k)-乘客数))
- X：年份
对不同的K值进行了测试和分析，以找到最接近1的R2最大值。这是通过对每个年份在相应的K值下使用单变量线性回归实现的。使用RSQ()函数计算R2，如果R2值在测试的K值中最接近1，则使用INTERCEPT()和SLOPE()函数查找b和c的值。然后将这些系数代回三参数逻辑斯蒂增长方程，以找到ti并预测乘客数量（客运量）。
| 年份 | 乘客数量（百万） | 预测值（百万） |
|---|---|---|
| 1979 | 28.8 | 71 |
| 1980 | 41.6 | 78 |
| 1981 | 55.4 | 86 |
| 1982 | 75.7 | 95 |
| 1983 | 96.3 | 105 |
| 1984 | 122.2 | 116 |
| 1985 | 149.5 | 128 |
| 1986 | 174.2 | 142 |
| 1987 | 196.9 | 156 |
| 1988 | 221.6 | 172 |
| 1989 | 246.3 | 190 |
| 1990 | 269.9 | 209 |
| 1991 | 293.6 | 229 |
| 1992 | 317.3 | 252 |
| 1993 | 335.9 | 276 |
| 1994 | 367.8 | 303 |
| 1995 | 406.6 | 332 |
| 1996 | 452.8 | 363 |
| 1997 | 480.9 | 397 |
| 1998 | 501.4 | 433 |
| 1999 | 528.6 | 471 |
| 2000 | 562.5 | 513 |
| 2001 | 599.2 | 557 |
| 2002 | 646.8 | 603 |
| 2003 | 687.5 | 653 |
| 2004 | 726.8 | 704 |
| 2005 | 760.9 | 759 |
| 2006 | 794.7 | 816 |
| 2007 | 845 | 875 |
| 2008 | 849.6 | 936 |
| 2009 | 825.4 | 999 |
| 2010 | 921.4 | 1063 |
| 2011 | 1039.5 | 1129 |
| 2012 | 1100.7 | 1195 |
| 2013 | 1136.6 | 1262 |
| 2014 | 1182.6 | 1330 |
| 2015 | 1285.7 | 1397 |
| 2016 | 1389.3 | 1463 |
| 2017 | 1460.6 | 1529 |
| 2018 | 1681.1 | 1594 |
| 2019 | 1712.2 | 1657 |
图1所示的结果表明，1979年至1984年是港铁的萌芽阶段，1985年至2008年是港铁的增长阶段，而成熟阶段则在2019年，当时客运量达到峰值17亿。此外，图1显示，2005年的预测客运量与实际客运量之间存在一定的相关性，而在其他年份，预测乘客与实际乘客之间存在数百万的差异。该模型还表明，2008年至2017年客运量下降，低于预测客运量，而在2018年至2019年客运量突然增加，曲线达到17亿乘客的最大饱和度。
尽管2005年存在一定的相关性，但分析的S型曲线预测数据与实际数据并不能准确地描绘或预测客运量数据，因为客运量数据与预测乘客数据之间存在数百万的差异，1986年至1989年的数据是估计值，影响了数据的可靠性。此外，该图在2010年代初和后期的数据低于预测值，直到2018年。与预测乘客相比，乘客数量下降可能是受全球金融危机等外部因素的影响，全球金融危机严重影响了香港，导致一些工作岗位流失和生活成本上升，可能影响了香港地铁的使用率，而预测乘客模型无法解释这些因素，因为它假设增长并且没有考虑外部因素。总的来说，根据数据生成的模型并不能准确地说明港铁的发展趋势和生命周期，需要进一步的研究和更好的数据收集才能创建一个更准确的模型。导致该图不准确的另一个原因是ChatGPT提供了多种数据来源，并且不断更改数据，因此从ChatGPT提供的最准确的数据集被选择用于分析，并且因为港铁提供了模糊的年度客运量估计或缺少运营早期的数据。
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