交通部署案例集/生命周期分析：旧金山湾区捷运系统客流量

作为一种快速公交系统，湾区捷运（BART）自1972年9月11日开始运营以来，已为旧金山湾区服务了40年。旧金山市通过这条重型轨道公共交通地铁系统，与东湾和圣马特奥县北部的郊区高度连接。 在这四十多年里，BART 已经运送了超过27亿人次往返于旧金山湾区。 本案例分析了 1973 年至 2012 年 BART 客流量的生命周期，并预测了未来趋势。然后研究了该系统的诞生，特别是关注运营初期市场的特点和政策。之后，将讨论增长阶段，并提供关于其未来发展的假设。

生命周期建模

BART 的年度客流量数据来自湾区官方报告。 该数据用于描述 S 型曲线，并估计该系统的诞生、增长和成熟阶段。在该数据集中，提取了 BART 从运营第一年（1973年）到今年（2012年）的年度客流量。表 1 和图 1 对其进行了描述。

然后，该数据用于估计一个三参数逻辑函数，如下所示

S(t) = K/(1+exp(-b(t-t0)) (1)

在此公式中，S(t) 是状态度量，t 是时间（以年为单位），t0 是拐点时间（达到 1/2 K 的年份），K 是饱和状态水平，b 是系数（K 和 b 需要估计）。在本例中，S(t) 是 BART 的年度客流量（简称 R(t)）。

然后，我们更改公式如下

exp(t-t0)= (R(t))/(K-R(t)) (2)

和

Y=Ln ((R(t))/(K-R(t)))=bt-bt0 (3)

根据公式 3，使用单线性回归来研究年度客流量与年份之间的关系。该函数的自变量是财政年度，因变量是年度客流量（R(t)）的自然对数除以饱和客流量（K）减去年度客流量的值。但是，需要首先估计 K 值。应根据年度客流量的增长趋势测试不同的 K 值，以获得最佳回归。在 K 值测试中，我选择了 15 个 K 值进行回归，从 111,000,000 到 170,000,000（前 10 个值的间隔为 1,000,000，后 5 个值的间隔为 10,000000），部分回归摘要如表 2 所示。

为了获得更好的回归结果，R 平方值和 t 统计量值很重要。对于 R 平方值，最好接近 1，对于 t 统计量值，越大越好。下图清晰地展示了基于不同 K 的 R 平方值和 t 统计量的波动情况。

从表 2 和图 2 可以清楚地看出，当 K 值为 116,000,000 时，可以获得最佳回归结果，这意味着 BART 的饱和年度客流量估计为 116,000,000。

因此，当 K=116,000,000 时，回归结果如下

最佳回归结果

从回归结果中，我们可以得到 b=0.101。根据公式 3，-bt0 =-201.238，因此我们得到 t0=int [(-201.240)/(-b)] =1988，这意味着在 1988 年达到了饱和年度客流量的一半。然后，我们将估计的 K、b 和 t0 代入公式 1，得到如下新函数

R(t)= 116000000/(1+exp(-0.101(t-1988)) (4)

根据函数 4，预测的客流量如图 3 所示。

回归模型

从图 3 可以看出，BART 的客流量在 1973 年诞生，并在 1988 年达到拐点时间，并将在一二十年后达到顶峰。在 BART 的诞生阶段，实际客流量和预测值之间存在差异，部分原因是 BART 在一开始就非常受欢迎。巨大的出行需求和当时先进的技术推动了 BART 的早期流行。然而，在运营过程中，BART 的问题逐渐显现，政策也逐渐调整以适应市场。在今天，BART 系统接近成熟。虽然创新的空间和革命的空间很小，但 BART 仍然在寻求机会，通过持续采用适当的政策来提升自身。

BART 之前

在 1950 年代中期，也就是 BART 诞生前将近 20 年，有两个独立的公共机构在旧金山都会区提供公共交通服务。一个是阿拉米达-康特拉科斯塔交通区（简称 AC Transit），该机构成立于 1956 年。AC Transit 运营着连接的公交服务，已经为该地区提供了十多年的本地、快线、城际和跨湾服务。另一个公共机构是湾区捷运区，该机构成立于 1957 年，基于固定轨道技术。 它们后来都成为了主要的交通运输供应商，其影响力持续了几十年，直到今天。

在 BART 诞生很久之前，渡轮交通在旧金山湾已经发挥了将近 120 年的重要作用。渡轮服务始于 1850 年，在旧金山和奥克兰河口之间建立了路线。它在 1930 年代达到顶峰，成为世界上第二繁忙的交通运输枢纽。每年，将近六千万人次和六百万辆次车辆跨越海湾。仅一天时间，就有 250,000 人次通过佩里大厦前往工作或其他目的地，渡轮停靠 170 次。 渡轮交通的成功很大程度上归功于高度连接的公交和轨道支线服务。

事实上，渡轮交通，连同公交和轨道服务，在 20 世纪的头几十年里建立了一个交通系统，称为“关键系统”。它由一家私人拥有的公共交通公司建造，运营着连接十座东湾城市和旧金山的电气铁路、有轨电车和渡轮。自 1903 年该系统开始运营以来，马车和蒸汽火车作为该地区城市之间出行方式迅速被取代。它通过连接海湾大桥的火车线路和延伸到水面上 16,000 英尺的渡轮码头连接到旧金山。关键系统在湾区的城市蔓延中发挥了重要作用。在该系统出现之前，出行受到限制，因为城市之间的出行需要汽车和马匹，而大多数人负担不起。关键系统填补了这一空白，并于 1930 年代变得流行起来，并取得了巨大成功。然而，自 1940 年代后期以来，由于财务问题，该系统的服务水平下降，导致客流量大幅下降。部分铁路线路由于轨道老化，只能以每小时 5 到 10 英里的速度运行。最终，阿拉米达县和康特拉科斯塔县于 1958 年接管了该系统，加速了 AC Transit 的建立。

BART 的诞生

雖然 BART 於 1972 年開始營運，但其規劃始於 1940 年代。當時灣區的商界領袖開始擔心城市蔓延和郊區移民帶來的缺乏中央商業活動的現象。第二次世界大戰後，去中心化發展迅速，因此工作機會從未集中在市中心。BART 的規劃者面臨著一個挑戰，如何在促進市中心以外以及沿著鐵路線的發展的同时，加強城市核心。BART 的目标是將高峰時段的通勤者从郊區住家運送到市中心的辦公室，為汽車駕駛者提供替代交通工具，最重要的是，實現財務可行性。此外，由於人口增長和分散，交通擁堵也是 BART 開發商试图解決的主要問題。

技術的發明

借鑒了 Key System 的營運和管理經驗，BART 旨在構建一個覆蓋灣區的互聯系統（儘管這在 20 世紀後期才基本實現）。AC Transit 在 BART 營運的東灣縣提供巴士服務，包括跨灣服務。在舊金山，MUNI 系統（舊金山市政鐵路）在全市營運電車、無軌電車和巴士。^[6] 此外，BART 在實施過程中也借鑒了常見的鐵路格式和施工技術。出於財務考量，部分資金在 1959 年獲得保障。^[1] 新系統還將測試現代高科技。結合所有優勢，BART 系統準備接管原本屬於 Key System 的市場。

早期市場

在開始營運時，跨越灣區前往舊金山的康科德線的轉乘率最高。這主要是由於該走廊的交通量大，以及在市中心旅行目的地停車的難度。似乎那些關注出行時間、成本以及出發地和目的地的人更傾向於選擇 BART 系統。1978 年，BART 營運五年後的一項調查研究表明，BART 乘客中有很大一部分年齡在 18 至 34 歲之間。根據年齡分佈，進一步的調查顯示，頻繁使用 BART 的兩個主要群體是市區員工和大學生。^[6] 對於市區員工來說，他們選擇 BART 的原因是，走廊上的擁堵使得他們的到達時間不確定，並且在市中心停車很困难。對於大學生來說，BART 也提供了一個替代的交通方式，因為他們無法从校园通勤中获得更好的服务。而对于那些总是进行短途旅行的老人来说，他们更喜欢选择传统的交通方式，比如汽車或巴士。因此，这可以解释 BART 营运初期乘客人数的稳定增长。

主要制約

在營運的五年裡，BART 並未滿足當地辦公室、社區和商業組織所表達的所有目標。例如，每條線上的列車以 12 分鐘的班次運行，而不是最初計劃的 6 分鐘班次，並且目前只有四條計劃中的線路中的三條投入運營。此外，夜間服務僅從 1976 年開始運行，週六服務僅從 1977 年 11 月開始運行，週日服務最早也要到 1978 年春季才會開始運行。^[7]

BART 面临的四个制約因素概括为：不可靠性和不便性、运营时间、票价政策和服务优先级。^[6] 對於第一个制約因素，BART 在早期無法為乘客提供可靠的時間表，這給那些依賴 BART 系統通勤的人帶來了問題。此外，接駁車的頻率很低且不確定。這些問題共同增加了出行時間，延长了延誤、等待時間和轉乘時間，也使得到达时间不确定。对于第二个制約因素，BART 在早期无法提供夜间和周末服务。這使得 BART 失去了大部分可能在夜間和週末出行的汽車擁有者的乘客。如果 BART 提供他們需要的运营时间，他们的出行模式可能會改變（這在後來得到了證實）。對於第三個制約因素，BART 的票價與其他交通方式相比缺乏競爭力。例如，对于个人利益来说，用两到三名乘客駕駛一輛汽車比乘坐 BART 更经济。^[6] 非高峰時段和團體折扣並不令人滿意。對於最後一個制約因素，由於車站位置和运营时间的差異，公平問題浮出水面。一些少數族裔和藍領員工無法從 BART 系統中获得良好的服务，甚至無法獲得服务。

早期政策影響

在 BART 系統的早期，交通學者只發現 BART 對公共政策的影響很小。對於灣區的公務員來說，他們僅僅採取了少數與 BART 相關的政策行動，這在營運前是沒有預料到的。然而，在這些少數行動中，大多數是旨在防止 BART 的不利影響，而不是利用 BART。^[7] 原因之一應該是地方政府和交通機構的多樣性。BART 的運營覆蓋了幾乎整個灣區，但每個地方政府都制定了自己的 BART 政策。對於灣區的其他公共組織來說，他們傾向於利用現有的政府政策決策流程。簡而言之，政府似乎在應對 BART 系統的需求，而不是制定新的政策。因此，在 BART 營運初期，幾乎沒有獲得政策影響，這在很大程度上是由於缺乏中央決策組織。

然而，BART 在早期仍然對土地利用政策和交通財務政策產生了一些重大影響。根據 BART 影響計劃的最終報告（1979 年 4 月），許多規劃研究、規劃變更以及激勵措施和公共改善項目都是由 BART 計劃引發的。BART 的營運導致一些城市在線路和車站附近改變了規劃。例如，米慎和洛奇里奇的社區團體支持比預計的更低的密度開發，並且成功地減少了車站區域的規劃。而對於舊金山來說，為了鼓勵 BART 周圍的開發，規劃允許範圍有所增加。^[7] 對於財務政策來說，由於 BART 需要永久性的公共資金來運營，因此啟動了新的投資政策。這促使州議會在兩件事上採取措施：第一，為 BART 授權額外的資金；第二，賦予 MTC 更大的權力來監督這些資金的使用。^[7]

BART 的運營，就像許多交通經驗一樣，形成了政策制定，反之，關於 BART 的政策也會重塑其運營經驗。早期政策制定和 BART 運營經驗之間的相互作用非常重要。它可以為未來的運營和發展模式奠定基礎。正如我們所見，BART 發展早期的制約因素寻求政策解決方案來改善決策環境，這意味著需要一個具有協調戰略的中央政策制定團體。相反，關於 BART 的政策在某种程度上引导 BART 走上了交通導向型開發的道路，這甚至到今天仍然具有深遠的影響。

BART 的穩定增長

在運營發展過程中，BART 努力吸引乘客。這種努力分為兩個方面：一是提高服務水平，二是遵循交通導向型開發 (TOD) 的步驟。

服務水平提升

早期，不固定的時間表、夜間和週末不提供服務，導致那些有替代出行方式的人群不選擇搭乘 BART。儘管 BART 認為非高峰時段的服務可能對系統運營的成本效益不高，而且現有的乘客數量在一定程度上令人滿意，但它無法成為被大多數人接受的區域性交通系統。 BART 意識到這個問題，並逐步進行改善。政策是根據問題的出現而制定的。最初，白領階層對延誤和不確定的轉乘感到失望，並試圖將出行方式轉回私人汽車或其他常規公交車。五年後，BART 的政策幫助實現了固定時間表和班次間隔的目標，並將高峰時段通勤可用性作為首要任務。這種改善使那些在高峰時段有固定和定期出行需求的人受益（尤其是僱員和學生）。由於 BART 確保了他們的擔憂（延誤、班次間隔和轉乘的不確定性），不僅原來的乘客群回歸 BART，BART 還吸引了那些需要可靠時間安排的非經常性乘客。從 1980 年代開始，乘客量的快速增長在一定程度上反映了政策的影響。此外，夜間和週末服務的目標是根據人們的出行需求逐步實現的。對於長途旅行，車費結構的政策使 BART 比其他交通方式更具競爭力，這有利於那些關心長途旅行成本效益的人。為了適應市場，BART 逐步進行改善。它試圖通過改變其政策，為乘客提供快速、便捷、舒適的服務，而公眾的回應則體現在乘客量的快速增長中。

TOD 的趨勢

儘管 BART 只是一條在灣區運營的捷運線，但它傾向於遵循交通導向型開發的方式。根據加州交通部，“交通導向型開發 (TOD) 是中等至高密度的開發，位於主要交通樞紐的步行範圍內，為行人提供混合的住宅、就業和購物機會，而不排除汽車”。 人們選擇交通方式的原因很多，但主要基於便利、成本效益和高服務水平。如果一個交通系統無法滿足所有三個標準，它將無法建立大規模的運營規模。到 20 世紀末，BART 已實現後兩個標準，並試圖建立一個覆蓋整個灣區並被大多數人接受的完整交通系統。然而，我們知道，交通系統無法強迫人們使用，而是吸引和引導人們使用。BART 知道人們想要什麼，其董事會於 2005 年 7 月通過了交通導向型開發政策。支持通過新政策的兩個關鍵建議如下：第一個是追求交通導向型開發，而不是聯合開發。BART 應積極與各城市合作，規劃其車站周圍更大範圍內的開發，既支持交通服務，又最大限度地發揮土地價值。第二個是轉變通行方式。開發商、城市和資金機構將 BART 的 1:1 停車位替換實踐視為聯合開發和 TOD 的重大障礙。改進這種替換實踐和制定替代實施方法將增強開發機會。 提高乘客量是交通導向型開發的首要原因，但它可能不是全部。BART 還希望與社區建立物理聯繫，並為各種出行需求的乘客提供服務。可達性很重要。隨著越來越多的 TOD 項目竣工，乘客量正在增長。車站區域不再是一個單獨的車站，而是周圍生活和工作區域的中心地帶。住宅、工作和零售的混合用途土地以及行人友好的交通樞紐使周圍的人受益。BART 通過提供適應性強、可靠且可訪問的服務，吸引了越來越多的乘客，在系統發展過程中，似乎正在塑造或改變人們的出行方式選擇。

目前的 BART 和未來

現在 BART 已成為灣區一個擁有高科技支持的成熟交通系統。它在 104 英里（167 公里）的軌道上運營 5 條線路，在 4 個縣設有 44 個車站。BART 平均工作日乘客量為 379,300 人，週末日乘客量為 309,420 人，是美國第五繁忙的重型鐵路快速交通系統。 高科技也為交通系統的成功做出了貢獻。例如，自動售票系統首次在 BART 上使用。它有助於節省時間，使購票過程更加容易。電腦化列車控制系統也是首次在 BART 運營中使用，並且效果很好。這項技術消除了運營過程中許多不確定性，並提高了安全性與準確性。BART 還實現了其他對乘客友好的技術改進。例如，BART 是美國第一個在地下列車上為所有主要無線運營商的乘客提供手機通訊服務的交通系統，它還提供“圖書館隨行”自動售貨機服務，可以提供書籍。 憑藉這些技術，市場對有這些需求的人群敞開了。

根據 BART 乘客量的預計生命週期，它將在幾年內達到峰值。當乘客量進入成熟階段時，它可能會隨著人口增長而穩定增長。此外，BART 系統幾乎擁有了所有新的交通技術，進一步改進的空間很小。然而，這並不意味著 BART 將在幾年後衰落。它仍在尋找擴展系統的機會。不久前，BART 通過了一項系統擴展政策，並計劃在幾年後擴展。 然而，我們無法預測 BART 未來準確的乘客量或影響。但基本上，它不會像幾十年前那樣取得顯著成就。