运输部署案例集/2023/温哥华天车

温哥华天车 – 技术的生命周期

关于温哥华天车

温哥华天车是一个地铁系统，由三条线路组成，横跨不列颠哥伦比亚省大温哥华地区，位于布拉德湾南岸。该系统于 1985 年开通，服务于许多重要的城市中心（包括 Metrotown、高贵林、新西敏、素里和列治文），温哥华的中央商务区和 YVR 机场。它是该市交通网络的重要组成部分，并继续进行扩建项目以服务更多乘客。

天车网络中使用了两种模式，加拿大线使用传统轻轨技术，而 Expo 线和千年线使用庞巴迪/阿尔斯通的线性感应电机技术。两种模式都以其高频率、高架轨道、全自动运行和移动闭塞信号系统为特征。这两种技术都统一在“天车”品牌下。图 1 显示了天车轨道的一部分。

图 1：生产路-大学站天车轨道，朝卢格希德方向。原照片拍摄于 2023 年 2 月 17 日。

图 1：从生产路-大学站在千年线和 Expo 线上看到的 SkyTrain 轨道。原照片拍摄于 2023 年 2 月 17 日。

温哥华地区公共交通简史

在 SkyTrain 引入之前，从温哥华中央商务区到新西敏的初始路线由不列颠哥伦比亚省电力铁路公司运营，该公司拥有有轨电车和城际线路。有轨电车线路于 1955 年关闭，城际线路于 1958 年关闭，以及北美许多其他线路。 

这使得温哥华居民主要依靠他们的公交、渡轮和无轨电车网络以及私人车辆。温哥华缺乏城市高速公路，加上对公路运输的依赖不断增加，导致人们寻求解决方案。 

1968 年，温哥华交通研究提出了一个庞大的地面高速公路系统，以缓解该市的交通问题，该系统一度被市议会采纳。这将包括一个位于中央商务区附近的大型立交桥和一个新的布拉德湾穿越点。该计划中唯一已建成的部分是邓斯缪尔和乔治亚高架桥。

另一方面，市议员哈里·兰金在 1970 年撰写了一本名为“快速交通的理由”的小册子，反对 1968 年的计划，并主张在温哥华建立一个快速交通网络。兰金认为，高速公路将花费更多且为该市带来的好处更少，同时还会拆除温哥华唐人街等历史街区。

最初，人们考虑过重新引入“轻型快速交通”（有轨电车），但最终拒绝了该计划，转而选择 Expo 线和 Millennium 线上采用的容量更大但更具实验性的“先进轻轨交通 (ALRT)”（线性感应轻轨）技术。该技术的一大吸引力是高架轨道，这意味着它将独立于其他交通方式，与温哥华的公交车和无轨电车不同。 

天车技术

天车与其他在同一时期建造的自动轻轨系统类似，与多伦多交通委员会的 3 号线（斯卡伯勒 RT）共享线性感应技术，并与伦敦码头区轻轨共享高频特性。该系统是对地铁技术的演变，但它声称是世界上第一条无人驾驶快速交通系统。

ALRT 本身是由加拿大皇冠公司开发的，因此它被选中用于该项目在政治上很受欢迎。这项技术尚未在其他地方广泛应用，但一些独立系统使用过线性感应技术，包括纽约的肯尼迪机场 AirTrain。虽然 ALRT 没有更广泛地普及，甚至没有用在天车加拿大线，但该系统的其他技术方面已变得越来越普遍，包括移动闭塞信号系统、无人驾驶运行和无障碍登车。ALRT 已被用于 Millennium 线和 Expo 线的延伸部分，并将被用于即将开通的百老汇地铁。 

天车使用情况

天车不仅吸引了被取代的公交服务的乘客，还吸引了汽车驾驶员。温哥华的交通出行比例非常高，在北美城市中排名第 18.3%（超过 50% 的出行使用交通工具或主动出行方式）。天车对这一点做出了重大贡献，增强了其他交通方式，如公交车和渡轮，它本身拥有北美最高的每公里每年乘客使用率之一，2019 年约为 2,029,358pax/km/year。

在 1987/88 财年，天车记录的客流量为 998,832pax/km/year，在素里延伸段开通后的 1995/96 财年，这一数字跃升至 1,354,960pax/km/year，pax/km/year 增长超过 35%，这表明随着系统的扩展以及作为一种出行方式变得更加成熟和规范化，使用率大幅增长。

客流量得到了政策的推动，例如，缺乏高速公路阻碍了人们开车去市区或在许多城市中心之间出行。此外，免费的高频率公交服务和接驳公交（快速公交和 B 线）扩展了车站的集水区，特别是在素里，为天车提供了新的客户市场。99 号 B 线非常成功，部分原因是它被天车延伸段所取代。

天车增长、发展和适应 - 1985 年至今

自 1985 年以来，温哥华天车的增长和成功得益于政府政策和私营部门发展的共同作用。 

政府持续投资于系统改进，包括新的滚动车厢、车站升级以及新的和延伸线路，使这种交通方式保持竞争力并增加了客流量。滚动车厢也随着时间的推移而得到改善，采用了空调、开放式通道和自动门，提高了乘客舒适度和车厢容量，同时加快了登车速度。此外，2013 年推出的指南针卡（智能卡技术）使乘坐天车更加方便。

自从 Expo 线、千禧线 和加拿大线 开通以来，架空列车车站附近的社区密度显著提高。私人投资，尤其是在车站附近的住宅和商业空间，例如大都会城和缅街/科学世界站，显著推动了客流量的增长。开发项目与车站相融合，例如新威斯敏斯特车站上的 Over Station Development (OSD) 项目，在车站入口 100 米范围内提供了许多餐馆和其他商业场所，其中许多与站台同层，类似悉尼的 Chatswood 站。

千禧线 Evergreen 延长线和加拿大线等新线路和延长线见证了公共和私人部门之间的融合。公共部门对线路的投资带来了高质量的车站和服务，例如伯奎特兰隧道中的 4G 网络连接。私营部门通过在车站附近开发新的住宅和商业场所做出贡献。在 Inlet Centre，过去土地利用强度较低，现在已经建成了高密度住宅，而 Moody Centre 的工业仓库现在已经成为几家精酿啤酒厂的所在地。这里有一个重要的时效因素：Expo 线的密度比千禧线高，因为后者比前者晚了十多年才建成。

温哥华在架空列车推出后尝试过其他交通方式。最初，Evergreen 延长线计划使用轻轨（有轨电车），以免与西海岸快线的客流量竞争。在 2010 年冬季奥运会期间，一条名为“奥运线”的示范有轨电车线路在奥运村站到格兰维尔岛之间运行，并有望延伸到海滨站。这条线路未能从 Translink 获得资金，因为它与架空列车延长线（例如百老汇地铁）相比，优先级较低。

架空列车客流量趋势的定量分析

Translink 提供的历史数据仅限于其“传统系统”的每次出行和每次登车，时间可追溯到 2002 年。这包括架空列车，但也包括巴士、无轨电车、海巴和西海岸快线服务。为了估计架空列车客流量占该数值的百分比，根据 2022 年的可用数据计算了架空列车每月出行的平均百分比，然后将其应用到 2002 年，假设比率相同，以获得一个近似值（2022 年 1 月至 11 月，架空列车占“传统系统”的 36%）。将此与 1998 年提供给 JRTR 的架空列车数据进行合理性检查，结果似乎合理。然而，这会降低所生成结果的准确性。

使用普通最小二乘回归法对数据进行了分析，共分为三组：一组考虑了 2020-21 年的 COVID-19 大流行年，另一组不考虑这些年的数据，第三组考虑了大流行，但假设客流量不会超过 2019 年的水平。数据拟合到 S 形曲线，并记录了拐点。对于 COVID-19 数据，S_Max（饱和状态水平）计算为 2.975 亿人次/年，t_i（拐点年份）为 2020 年。对于非 COVID-19 数据，S_Max 计算为 1.9 亿人次/年，t_i 为 2005 年。对于 2019 年的 S_Max 组，假设 S_Max 为 1.61536941 亿人次/年，t_i 为 2002 年。

S 形曲线由公式 1 计算得出，其中考虑了 S_Max、t_i（拐点年份）、t（当前年份）和 b（估计系数）。使用最高 R 平方（决定系数）≤ 1 为每组选择最佳曲线。

$S(t)={\frac {S_{Max}}{[1+e^{-b(t-t_{i})}]}}$ 公式 1

COVID-19 数据

考虑 COVID 数据（图 2），由于 2020 年和 2021 年的两个明显异常值，S 形曲线与其余记录数据的视觉拟合效果不佳。根据这个指标，该模式刚刚到达拐点，处于增长阶段。这对于数据来说是一个糟糕的拟合，因此在检查架空列车的生命周期时，不应考虑异常值年份，因为较低的客流量并非由于技术本身的任何变化或问题造成的，而是 COVID-19 的全球范围的影响。

在这些数据中，可以在排除 COVID 的数据中观察到所记录的主要系统事件，但重要的是，2020-21 年的数据中明显地显示了 COVID 的影响。

图 2：包括 COVID-19 年份。数据来自 Translink 和 JRTR。这些数据的 S 形曲线 R 平方值为 0.574951201。

非 COVID-19 数据

考虑非 COVID 数据（图 3），我们可以确定该模式处于增长阶段，但接近成熟阶段。出生阶段将从 1987 年（启动年份）持续到 2000 年左右，也就是千禧线于 2002 年 1 月开通之前。随着百老汇地铁等项目的实施，增长阶段仍有继续的潜力，但此后整个系统的扩展速度放缓，这意味着可能进入成熟阶段。

在图 2 和图 3 的测量数据中，可以识别以下事件：千禧线的开通（1996 年至 2002 年之间产生影响）、2009 年至 2010 年之间加拿大线的开通以及 2016 年 Evergreen 延长线的开通。这些开通事件总体上促成了客流量的整体上升趋势，但初始开通高峰过后，客流量增长的速度放缓。

图 3：排除 COVID-19 年份。数据来自 Translink 和 JRTR。这些数据的 S 形曲线 R 平方值为 0.956915239。

包含 COVID-19，假设 2019 年达到 S_Max

虽然在考虑技术的增长阶段时忽略 COVID-19 年份可以更准确地反映架空列车的生命周期，但排除这些数据意味着无法通过此分析了解 COVID 后恢复的情况。

为了获得更好的最佳拟合线，图 4 假设 S_Max 等于 2019 年的最高测量客流量，并绘制了 S 形曲线。结果在 2002 年产生了更好的拐点，但这会将该技术置于生命周期的成熟阶段，并且如果客流量持续下降，则可能将其归类为下降阶段。根据 COVID-19 的恢复趋势，这种结果是可能出现的。根据 2022 年的可用数据，架空列车的出行次数已恢复到 2019 年水平的 66%（1 月至 11 月），而 2021 年为 49%，但 COVID-19 的影响仍在持续。

图 4：包含 COVID-19 年份，S_Max 取 2019 年。数据来自 Translink 和 JRTR。该数据中的 S 曲线 R 平方值为 0.184149387，低于图 2，但视觉拟合效果更好。

结论

总体而言，使用非 COVID 数据和高于 2019 年 S_Max 的模型（图 3）最适合评估温哥华天车的生命周期阶段。这是因为未来的系统扩建和发展正在规划中，考虑到 2022 年天车出行数据，在本十年内恢复到疫情前的状况似乎是合理的。