交通部署案例集/美国轻轨生命周期 - 车辆里程

介绍

回顾工业史，许多伟大的技术已知在部署程度、使用情况或存在方面发生变化。通常，技术会随着时间的推移遵循类似的路径。非正式地说，技术起初进展缓慢，但一旦开始流行，就会迅速普及，变得无处不在，然后达到顶峰，使用率很高，但似乎不再增长。这个熟悉的故事遵循 S 形曲线图形表示。技术的出现通常可以被看作是经历了三个“生命周期”：诞生、成长和成熟。

技术的生命周期各不相同。有些速度很快——比如微波炉——在发布到市场后不久就迅速流行起来。而另一些则更为缓慢，需要几十年的时间才能普及。

本报告考察的是一项在过去半个世纪中流行起来的技术的生命周期。轻轨的起源可能要追溯到有轨电车，但自 1980 年代初期圣地亚哥首个“第二代”轻轨系统上线以来，它已经成为一项迎合快节奏城市生活方式的技术。如今，轻轨交通系统在美国各地纷纷出现。虽然很难说这项技术处于其生命周期的哪个阶段，但本报告采用实证方法来估计轻轨交通的未来。

在展示轻轨生命周期的统计结果之前，必须先介绍一些历史背景，以便更好地理解轻轨如何在美城市中流行起来，以及这项技术的未来。

轻轨交通

描述

美国公共交通协会 (APTA) 将轻轨交通 (LRT) 定义为

一种交通服务模式（也称为有轨电车、电车或无轨电车），以单节车厢（或短的通常为两节或三节车厢的列车）在专用轨道上运行，通常在部分或大部分路程中与其他交通分开。轻轨车辆通常由电力驱动，电力通过电缆从架空电线获取，由车上的司机操控，可能采用高平台上车或使用台阶进行低级别上车。。

虽然 APTA 将有轨电车和轻轨等同起来，但许多交通研究人员将这两种模式视为截然不同的。公共交通评论员贾里特·沃克在他的人性交通博客中讨论了这两种形式之间的区别

从整体上看，轻轨和有轨电车技术比不同之处更多相似之处，但在我听到的语境中，这两个术语属于不同的有用性类别，对客户而言。我使用“轻轨”这个词来描述至少试图成为快速交通的东西，我的意思是通过服务于间隔较大的车站而不是间隔较近的本地车站来快速覆盖长距离。术语“轻轨”专门为与“重轨”形成对比而创造，重轨是用于相同相对长走廊的竞争方案。轻轨通常在市中心进行间隔较近的停靠，因此在那里可能发挥“有轨电车”的作用，但它主要这样做是为了为那些想要使用其高速路段的人提供良好的接入。只有当我指的是本地车站服务，旨在做与本地公交车相同的事情时，我才使用“有轨电车”/“电车”。（人性交通，2012 年）

看起来，有轨电车和 LRT 的定义以及两者之间的区别取决于被询问的人是谁。在一些城市，有轨电车和 LRT 可以发挥类似的功能，而在同一个城市内也可以发挥不同的功能。这两种模式之间的主要区别似乎来自于整条线路的距离、车辆停靠的频率、列车编组的运载能力以及行驶车道。

潜在市场

看起来越来越多的都市区正在将 LRT 视为城市交通的可行选择。根据《交通政治》的报道，在美国至少有 60 个 LRT 系统正在规划中（《交通政治》，2013 年）。当然，并非所有这些系统都能获得必要的资金或政治支持来进行部署，但这些数字具有参考价值。轻轨为交通机构提供了连接主要目的地中心的能力，为其客户提供固定且可靠的服务。轻轨通常在政治上很受欢迎，因为系统建设创造的就业机会，以及这些系统通常沿着走廊引发的经济发展。

然而，并非所有市场都适合轻轨。投资额很大。在双城地区，新的绿线 LRT 预计在 2014 年年中开通，连接圣保罗和明尼阿波利斯这两个市中心。大都会理事会（当地大都会规划组织）表示，这个长达 11 英里的项目预算高达 9.57 亿美元。另一个双城 LRT 项目，即长达 12 英里的西南 LRT（或绿线延伸线）的估计价格高达 12.5 亿美元。都市区必须确定投资是否会带来足够的客流量和经济发展以证明成本合理。所有交通运输都需要一定的住宅密度来支撑系统。如果没有分区和土地利用来支持这种密度，就没有人会乘坐轻轨。一些系统表现优于其他系统。2013 年第二季度，波士顿庞大的轻轨网络的平均工作日客流量为 227,000 人次，而圣地亚哥的 Sprinter 轻轨在同一时期的工作日客流量仅为 4,300 人次。波士顿拥有一个强大的轻轨系统，为人口稠密的都市区提供任何连接，而圣地亚哥现有的单线在两个城市之间运行，这两个城市的人口都没有超过 200,000 人。

轻轨之前

在美国许多地区，公交车占主导地位，而且现在仍然占主导地位。公交车运载能力强，购买和维护成本相对较低，并且与汽车使用相同的基础设施——不需要为公交车进行资本升级。许多城市已经建立了一个庞大的公交服务网络，并且继续在最初建立的平台上运行。

然而，有趣的是，公交车取代了与轻轨非常相似的系统。在 19 世纪后期到 20 世纪中期，有轨电车主导着城市公共交通。然而，随着 20 世纪初现代汽车的出现和价格下降，人们不再需要有轨电车服务，全国各地的轨道都被拆除。最终，公交车取代了有轨电车的服务，其中许多公交车沿着相同的路线运行。在 20 世纪后半叶的开始，美国公共交通似乎注定要失败。

事实上，“轻轨交通”这个词直到 1972 年才出现在北美，1975 年 6 月在费城举行了全国轻轨会议（汤普森，2003 年）。1981 年，借鉴欧洲和加拿大埃德蒙顿的经验，圣地亚哥成为美国第一个采用第二代有轨电车（现在称为轻轨）的城市。这个系统与上面提到的目前为大西洋城和埃斯孔迪多提供服务的 SPRINTER 系统不同，而是一条长达 15.9 英里的路线，从圣地亚哥市中心向南延伸至美墨边境。现在的圣地亚哥电车仍然沿着南线运行。

随着郊区人口和汽车交通拥堵在 20 世纪后半叶不断增长，地方政府开始寻找除公交车之外的其他选择来帮助缓解与私家车相关的一些问题。此外，交通机构认为干净美观的轻轨将被视为客户更具吸引力的选择。不仅是普通的公交车乘客可以乘坐轻轨，还有商人、政客和医生。通过投资连接主要就业中心的走廊，交通机构的目标是吸引那些不仅依赖和需要公共交通，而且愿意乘坐轻轨而不是开车上班的乘客。

正如第二次世界大战后人口的空间分布发生变化，使得有轨电车不再可行一样，人口现在正在从郊区返回，对生活在城市、更密集的环境中感兴趣。这些人口变化使得 LRT 等固定导向系统更加可行。如果更多人住在轻轨车站的集水区内，客流量预计会更高，投资就不再显得不可行。自 1981 年美国第一个轻轨系统在圣地亚哥投入运营以来，轻轨的受欢迎程度不断上升，将在后面的部分进一步讨论。

轻轨技术的研发与采用

轻轨交通技术并非源自一项新的发明，而是对现有技术的演变和采用。正如之前所述，即使在今天，许多公共交通领域的专家认为，有轨电车和轻轨技术之间几乎没有区别，区别主要在于两种技术的实施方式。当前有轨电车系统和轻轨系统的车辆并没有太大的差异。两者都具有低地板，都由架空电线供电，并由一名司机操作。圣迭戈电车最初使用德国制造的西门子-都乐瓦格 U2 型车辆，但随着系统扩展并新增两条线路，该系统现在使用更新的西门子 Avanto S70 型车辆，这种车辆在世界各地的轻轨和有轨电车系统中都有使用。

市场发展

轻轨最初被视为一种交通方式，旨在填补有轨电车消失后留下的空白。随着干线走廊越来越拥挤，汽车交通拥堵严重，轻轨试图在更短的出行时间内连接主要的出行生成点，而这仅仅依靠公交车无法实现。目前，快速公交 (BRT) 也被视为填补这一市场空白的交通方式，然而，BRT 车辆不太可能像轻轨列车一样承载同样的运量。此外，人们认为 BRT 不具备轻轨那样的经济发展潜力。与公交公司能够“随时调整”BRT 路线不同，轻轨轨道一旦铺设完成，线路迁移的可能性就很小。另一方面，重轨的运量可能超过轻轨，但重轨系统造价更高，而且与轻轨不同，重轨通常由柴油机车牵引，会产生环境空气污染的外部性 (VTA，2007)。

似乎轻轨已经找到了自己的交通市场：它可以连接相对较长的距离的目的地，能够承载大量的人群，与汽车交通分离，可以在可能不盈利的区域产生经济发展，而且不会在成本方面 (包括财务成本和环境成本) 上构成阻碍。

历史生命周期

既然已经介绍了轻轨交通的要素和历史，本报告将继续讨论对轻轨生命周期的统计估计结果。该分析试图通过考虑美国所有轻轨系统年车辆总行驶里程的过去和当前趋势来估计轻轨未来发展趋势。该分析考虑了 1981 年 (美国第一个“第二代”有轨电车部署) 到 2011 年 (最后公布的数据) 之间的数据。

图 3 展示了 1981 年至 2011 年的报告和预测的轻轨里程。读者可以发现，该模型准确地预测了报告的里程。图 4 则以图表形式直观地展示了报告和预测的年行驶里程，进一步说明了预测的准确性。

图 3. 美国轻轨出行里程报告值和预测值，1981-2011

年份	车辆总行驶里程 (百万)-报告值	车辆总行驶里程 (百万)-预测值
1981	16.5	13.02
1982	16.1	14.0
1983	16.0	15.04
1984	16.8	16.17
1985	16.5	17.37
1986	17	18.66
1987	18.4	20.03
1988	20.8	21.51
1989	21.3	23.09
1990	24.2	24.78
1991	27.6	26.59
1992	28.6	28.51
1993	27.7	30.57
1994	34.0	32.77
1995	34.6	35.11
1996	37.6	37.61
1997	41.2	40.26
1998	43.8	43.09
1999	48.7	46.09
2000	52.8	49.28
2001	54.3	52.66
2002	61	56.25
2003	64.3	60.04
2004	67.4	64.05
2005	69.2	68.28
2006	74.3	72.75
2007	83.9	77.45
2008	88.5	82.39
2009	90.7	87.57
2010	93.6	93.01
2011	89.2	98.7

美国轻轨年行驶里程

通过将报告数据投射到未来，并通过检查决定系数 (R2) 来确定最准确的模型，我们可以估计美国所有轻轨行驶里程的峰值时间。峰值里程的估计值从 9500 万英里到 10 亿英里不等。在这些估计值中，决定系数最高的估计值对峰值里程的预测最为准确。决定系数最高的估计值为 4.75 亿英里。在此之前，轻轨行驶里程每年都在增加。在此之后，里程每年都在下降。图 5 展示了该模型对未来的预测。如图所示，该模型预测车辆行驶里程会先增加，然后趋于平稳，最终达到接近 4.75 亿英里的峰值。该模型预测的峰值里程为 4.75 亿英里，但预测在 2095 年之后，年行驶里程将出现微不足道的增长 (和统计渐近线)。

美国轻轨年行驶里程未来预测

最后，该分析给出了一个拐点，即车辆行驶里程增长放缓的点。换句话说，这个点并不代表轻轨里程预计何时停止增长，而是代表轻轨里程不再以越来越快的速度增长，而是开始以越来越慢的速度增长。据估计，该拐点出现在 2029 年。

从图 5 可以看出，我们可以从轻轨生命周期的角度，确定其诞生、成长和成熟阶段。这些日期是根据预测的图表表示以及报告的车辆行驶里程得出的。

• 诞生：首次实施 → 部署快速增加

o 1981 – 2010

• 成长：部署快速增加 → 拐点

o 2010 – 2029

• 成熟：拐点 → 渐近线

o 2029 – 2095

诞生和成长阶段的政策

对于美国第一个轻轨交通系统——圣迭戈电车，20 世纪 70 年代初，美国政府通过了一项立法，通过 120 亿美元的资金来促进公共交通，这促使圣迭戈 MPO (当时称为综合规划组织——CPO) 制定了一项大众交通计划。(汤普森，2003) 此外，当时的加州参议员詹姆斯·R·米尔斯是交通的坚定支持者，他推动了这项后来成为全国第一个第二代轻轨系统的部署。

轻轨可能仍然处于诞生阶段，或者可能处于成长阶段的早期。目前联邦、州和地方政府都有鼓励部署快速交通方式 (其中之一就是轻轨) 的政策。以下列举了三个政府层面的相关政策：• 联邦：21 世纪进展推动法案 (MAP-21) 是奥巴马总统签署的一项法案，为 2013 年和 2014 年的 1050 亿美元地面交通项目提供资金。• 明尼苏达州：非城市化地区交通援助计划• 地方：2008 年，随着县交通改善委员会的成立，设立了一项专门的 0.25% 销售税。

结论

轻轨交通起源于曾经主导美国交通的传统有轨电车系统。几十年来，有轨电车通过改变开发模式，连接社区，并将其他社区孤立起来，塑造了城市面貌。这些线路后来被公交车取代，直到 1981 年才开始部署与目前类似的第二代轻轨系统。正如生命周期部署分析结果显示的那样，美国城市正在以这样的速度投资这项交通技术，轻轨交通似乎将继续发展。