运输部署案例集/州际公路系统

现行州际公路地图

州际公路系统（正式名称为德怀特·D·艾森豪威尔国家州际和国防公路系统，以签署授权法案的总统命名）是一个约 46,750 英里的分级分离、有限通行权的快速公路和高速公路网络。它始于 1956 年的联邦援助公路法案，该法案授权建造该系统，旨在连接美国的大多数主要城市和地区。如今，州际公路系统连接了所有 48 个相邻州。

生命周期模式：行驶里程数

生命周期

与许多运输和基础设施系统一样，州际公路系统遵循大致 S 形的开发模式。其生命周期可以分为三个不同的阶段：诞生、增长和成熟。在新的运输技术诞生的初始阶段，增长缓慢，因为其作用正在明朗化，规范也正在建立。一旦技术的益处开始被更广泛地认识到，该技术就会进入增长阶段，在此阶段扩展迅速。公共或私人的投资增加，该系统获得了许多新的参与者。当系统达到最大范围后，它将进入其增长的成熟阶段。通常会发生整合，低效或多余的路线会被取消。

方法

行驶里程数，观察数据和沿 S 形的预测值

对州际公路系统上年度行驶里程数的分析表明，它遵循这种发展模式。对 S 形曲线进行拟合需要进行初始单变量线性回归，以确定 S 形曲线的逻辑函数中使用的 b 值系数。回归的形式为：Y=bX+c；其中 Y=LN(行驶里程数/(K-行驶里程数))，X=年份 K 是技术的最大范围，在本例中估计为 750,000 行驶里程数。一旦找到 b，它就可以用于确定拐点 (t0=截距/-b)，以及使用 S 形曲线估计的技术范围。该函数的形式为：S(t)=K/[1+exp(-b(t-t0)]，其中 t=时间，t0=拐点，K=饱和点

州际公路系统的诞生 (1956-1970)

现有模式

在 1956 年建造州际公路系统之前，铁路仍然是货物和客运长途运输的最主要形式。然而，自 1900 年代初的第一个十年中叶以来，汽车一直在稳步取代铁路运输。在此期间，铁路运输量一直在下降，在第一次世界大战和第二次世界大战期间由于汽车零部件（尤其是橡胶、金属和燃料）配给而出现短暂的上升。然而，尽管出现了这些短暂的挫折，汽车的增长仍在迅速增长。1900 年，美国约有 8000 辆轿车。到 1930 年，这个数字已增长到 2300 多万辆，到 1955 年，道路上已有 5200 万辆汽车。

汽车的迅速增长给美国现有的道路带来了相当大的压力。这些道路大部分是一条或两条车道，没有分级分离，由州和地方政府维护和资助。因此，它们在应对不断增长的车辆使用量方面无能为力，包括私人汽车和卡车运输。1953 年，公共道路局发布了一份报告，称只有 24% 的州际公路能够满足当前交通量需求。在 1930 年代和 1940 年代，一些区域性的有限通行权分隔公路正在建设中，并取得了巨大的成功，尤其是在美国建造的第一条宾夕法尼亚收费公路。

州际公路系统的规划

1955 年地图：由于州际公路系统的发展，美国公路在 1965 年的计划状态

早期有限通行权高速公路的成功加大了联邦政府的压力，要求其开始开发一个能够支持美国不断增长的汽车交通量的国家公路系统。富兰克林·D·罗斯福总统和国会从 1930 年代后期到 1940 年代初开始探索建设高速公路网络的想法。罗斯福担心在第二次世界大战后经济大萧条的卷土重来，希望将建设高速公路网络纳入他更广泛的公共工程投资计划中，以此为返回的退伍军人和失业者提供工作岗位。1938 年，国会通过了 1938 年联邦援助公路法案，该法案指示公共道路局局长对六条州际收费公路走廊进行可行性研究。研究发现，这些路线的交通量很可能不足以支持收费公路，并且政府必须在某种程度上提供资金支持。

虽然建设州际公路系统的想法在国会获得了极大的支持，并且在公众中也很受欢迎，但进展甚微，因为战争努力的巨额投资优先于国内大型基础设施投资。1944 年，第二部联邦援助公路法案指定了 65,000 公里的州际公路系统，由各个州高速公路部门选择。但是，没有为该系统的建设专门授权任何资金，导致那些不愿将联邦援助重新分配到地方需求之外的州的抵抗。第一次专门为州际公路系统建设授权联邦资金是在 1952 年，联邦政府以 50-50 的配比提供了 2500 万美元。

最终在 1956 年，一项全面计划被制定，开始认真地进行建设。艾森豪威尔总统，比罗斯福总统更坚定的拥护者，认识到国家高速公路系统的重要性。1919 年，他参与了陆军从华盛顿特区到旧金山的首次横贯大陆车队。旅途经历了一系列机械故障和基础设施故障，花费了两个多月才完成。这段经历，以及他在二战期间对德国高速公路的体验，让他相信了州际系统的重要性。除了艾森豪威尔总统的支持外，战后美国的富裕进一步加剧了现有高速公路的压力，冷战的升级为该系统提供了国防理由。简而言之，到 1956 年，州际高速公路系统已经成为一个时机已到的想法。

1956 年联邦援助公路法

现代州际高速公路系统始于 1956 年的联邦援助公路法，该法案于 6 月 26 日由参议院以 89 票对 1 票通过，并于 6 月 29 日由艾森豪威尔总统签署。该法案授权在 1975 年前完成 42,500 英里的州际高速公路系统。所有州际高速公路都将使用非常高的标准进行建设。它被设计为没有交叉路口和交通信号灯，并在交通和铁路交叉口以及城市地区进行立交。坡度和曲线的设计目的是减少或消除盲坡，并以高速安全行驶。该法案规定，建设和维护将由联邦汽油税用户费资助。联邦税计划提供 90% 的建设成本，其余部分来自各州，主要以他们自己的用户费的形式提供。为此，联邦汽油税增加了 1 美分。

州际高速公路系统的增长（1970-1995 年）

扩张

在 1956 年获得授权后，州际高速公路系统迅速增长，无论是总长度还是交通量。到 1960 年，超过 10,000 英里的路段已经开通，在五年内翻了一番，到 1965 年达到 20,000 英里，到 1970 年达到 30,000 英里。到 1994 年，该系统在里程方面接近其当前规模（约 42,000 英里），但它只占美国运输系统总里程的 1.1%。尽管其总里程相对较小，但它承担了所有运输系统约 23% 的市场份额。从其他交通方式向州际高速公路系统的快速转变反映了它的实用性，尤其是在城市之间。州际高速公路估计使城市之间的平均行驶时间缩短了 20%，有些时间缩短了更多，例如，从亚特兰大到伯明翰的行驶时间缩短了大约 40%。

州际高速公路系统的工程

如前所述，美国在州际高速公路系统建设之前确实有一些有限的公路。这些公园路和高速公路，比如宾夕法尼亚收费公路，很大程度上是模仿德国高速公路。州际系统也效仿了这种模式，融合了更高的设计标准、更宽的路肩、更陡的弯曲表面和独立的等级；州际系统实际上包含了大部分宾夕法尼亚收费公路，以及其他一些早期的有限通道高速公路。

为了成功完成该系统，高速公路工程师需要实施新技术，并改进许多现有技术。沥青在二战期间有了很大的改进，这在很大程度上是由于军用飞机跑道的要求。高速公路工程师开发了更大的设备，例如电子平整控制装置和超宽车道整平机，一次铺设两条车道。道路技术上的其他重大进步包括排水，从粘土排水沟到金属和混凝土，以及预应力混凝土和分段式施工等桥梁跨越技术。

成熟的州际高速公路系统（1995 年至今）

影响

州际高速公路系统对美国社会、经济和文化生活的影响是不可否认的。通过大幅缩短行驶时间，特别是长距离行驶时间，它帮助卡车运输行业发展成为现代形式。货运成本大幅降低，拖挂卡车运营成本估计比其他高速公路低 17%。货运运输的改善转化为实施“及时”送货的零售商的库存优势，也降低了以运费形式转嫁给消费者的成本。

由于州际系统导致的旅行成本降低，也对美国的土地利用和发展产生了影响。州际系统的发展与“郊区蔓延”的增长几乎直接吻合。虽然郊区化的加剧背后可能有很多因素，但数据表明，州际高速公路至少部分负有责任。有些估计表明，如果州际高速公路系统从未建设，市内通勤将增加一倍，而郊区到郊区的通勤将减少一半。

资金

到 1996 年，州际高速公路系统在里程建设方面接近最终规模，花费了 3290 亿美元（1996 年美元），使其成为人类历史上最大的基础设施投资之一，也是美国历史上最大的基础设施投资。其最初的成本估计为 1957 年的 410 亿美元，与调整为 1957 年美元的总成本 585 亿美元非常接近。

州际建设和维护主要通过汽油税的形式的“用户费”来资助。联邦政府的贡献约为 93%，由汽油税支持。州和地方的贡献各不相同，但通常来自房产税或用户费以外的其他方式。至少有两个原因导致几乎没有资金用于州际高速公路系统的扩张。第一个是该系统已经达到了其计划规模，虽然还有一些其他扩张计划，但大部分工作已经完成。第二个是与郊区扩张相关的维护成本增加。随着发展沿着州际高速公路蔓延，这些路段的维护成本因使用量增加、接入点增加和更多立交而增加。

州际高速公路系统的未来前景

虽然州际高速公路系统已经成熟，但它在短期内不会被取代。目前还没有哪种运输技术能够以州际高速公路系统的成本水平提供相同的服务水平。可能在电子系统或“智能道路”方面进行一些升级，以利用个人汽车和货车的计算机化可能性。根据该技术的开发情况，州际系统可能会经历第二个生命周期过程，利用完全计算机化的高速公路系统可能带来的容量、速度和整体效率的显着提高。