运输部署案例集/州际公路系统的生命周期

州际公路系统是 Dwight D. Eisenhower 于 1956 年 6 月 29 日授权的区域间高速公路网络。 该网络连接了大都市区、地标和工业区，并为国防系统提供了机动性。 州际公路网为运输、旅行和国防提供了高效路线。它导致了旅行时间和货运成本的下降。凭借这种连通性，美国已成为超级高速公路的领先者，拥有超过 47,000 英里的道路。

S 型曲线建模州际公路系统的诞生、增长和成熟

S 型曲线用于模拟运输方式的生命周期。它描绘了该方式的诞生、增长和成熟。

州际公路系统的生命周期

下面描绘的 S 型曲线模型显示了州际公路系统的里程。它从大于零的点开始，因为铺砌的区域间道路在 1956 年之前就存在。随着 1956 年联邦援助公路法的颁布，州际公路的名称得以实施。这种名称被赋予了许多现有的道路。无法从道路数据中以有意义的方式提取现有的区域间道路里程。

方法

S 型曲线模型遵循公式 S(t) = K/[1+exp(-b(t-t0)]，其中

• K=饱和点
• b=常数
• t=年
• t0=拐点，代表 1/2 K

使用这种方法，S 型曲线被证明是一个很好的拟合，R^2 为 0.91。R^2 是用于估计该曲线回归拟合优度的指标。K 估计仅略高于现有网络，为 48,500 英里，这是由于道路增长放缓以及联邦政府将重点转向维护。T0，里程为 24,250 英里的点，确定为 1922 年，这是根据增长模式向后推算的。由于数据从 t0 之后开始，因此只显示了 S 曲线的顶部。
数据收集自联邦公路管理局提供的《公路统计》出版物

州际公路系统之前

第一次世界大战时期

20 世纪初的长途货物运输主要依靠铁路运输。 第一次世界大战增加了美国对欧洲商品的需求。由于铁路达到最大运力，经销商转向半卡车运输，以便将货物运往港口。由于重型货物在全美各地的道路上运输，道路迅速恶化。鉴于此，伍德罗·威尔逊总统签署了 1916 年联邦援助公路法。这增加了对公路的联邦资金，为农村邮政道路提供了资金，并为公共土地上的道路拨款。

大萧条和第二次世界大战

富兰克林·德拉诺·罗斯福成立了国家区域间公路委员会，以探索区域间公路系统。随着 1929 年股市崩盘以及伴随大萧条而来的失业，1916 年联邦援助公路法进行了修正。从 1931 年到 1933 年，每年在道路建设和改善上花费了 1.25 亿美元。

珍珠港事件后，美国加入了第二次世界大战，联邦政府的重点转移到了战争策略上。1944 年战争结束后，罗斯福签署了 1944 年联邦援助公路法，该法授权指定 40,000 英里的区域间网络，但未为建设更多道路里程提供资金。

这些时期汽车的增长

随着移动装配线和可互换零件的出现，个人汽车变得对美国人来说负担得起，因此在 1920 年代和 1930 年代，需求增长。 第二次世界大战后，郊区化快速发展，郊区公共交通状况不佳，对汽车的需求，然后是道路的需求，激增。

州际公路系统的诞生和增长

艾森豪威尔的灵感

1919 年，德怀特·D·艾森豪威尔率领一支车队从华盛顿特区前往旧金山，以展示美国的“防御机动性”。 车队平均每天行驶 58 英里（每小时约 5 英里），由于崎岖泥泞的道路、事故和社交活动而速度缓慢。 然后，艾森豪威尔在二战期间体验了德国高速公路的优越道路；并目睹了军队士兵和物资的顺畅流动。这两件事影响了艾森豪威尔未来实施的政策。

政策在网络扩展中的作用

如果没有联邦政府的政策，很难想象州际公路系统的规模会是什么样子。20 世纪初的一系列联邦研究和立法行为导致了公路系统的重大改革，但可以说，1956 年的《联邦援助公路法》是最重要的一个。1956 年 6 月 29 日，德怀特·D·艾森豪威尔签署了《1956 年联邦援助公路法》。 这项资金将通过提高联邦汽油税和其他机动车税来筹集。
这项立法规定了新公路建设成本的 90%。 它制定了全国性的建设标准，对速度和最小行驶车道和宽度进行规范。 其他设计方面包括完全控制的进出口、没有交通信号灯或交叉路口，以及等级分离交叉路口。

州际公路对美国某些方面的影响

生活质量

随着旅行速度的提高，预计地点之间的旅行时间会减少。城市之间的旅行时间减少了 40%。在州际公路建成后，从亚特兰大到伯明翰的行程缩短了 40%，而芝加哥到明尼阿波利斯的行程时间缩短了 25%。 更难量化的则是选择增加带来的益处。美国人现在可以选择更大的空间区域用于住房、就业、医疗保健和零售。州际公路系统带来的时间节省使人们能够花更多时间做他们想做的事，而花在路上往返的时间更少。

安全

州际公路的建设受到严格监管。它要求工程能够保持速度并使用高质量的材料。截至 1996 年，州际公路的事故死亡率比该系统其他部分低近 60%。预计受伤率降低了 70%。从 1957 年到 1996 年，使用公路系统避免的安全相关损失估计为 3680 亿美元（1996 年）。

经济

从 1950 年到 1989 年，全国生产力增长的 25% 可以归因于公路（州际公路系统加上所有其他城市和农村公路）。 更大的网络提供了更多的人员和货物流动性，扩展了市场和竞争。随着公路网的改善，半挂车运输变得与铁路竞争。在州际公路系统出现之前，半挂车运输市场主要集中在本地送货。随着道路质量的提高，货运成本下降。随着货运成本的降低，半挂车运输现在与铁路竞争。这导致了更低的货运成本和更高的送货可靠性。

州际公路系统的发展成熟

州际公路系统的建设永久地改变了美国的物理和经济景观。联邦和州政府已将重点从扩张转移到维护，从道路支出转移到公共交通项目。更进一步的是，一些地方政府在联邦政府的支持下，已开始拆除某些元素，以“纠正”建设过程中出现的社会弊病。

系统问题

公路信托基金不再专门用于资助公路。1973 年之后，这些资金被用来支持轻轨、公共交通、公交车道和自行车道等其他替代交通方式。 这可能反映出人们对更像国际公共交通系统的公共交通系统的支持不断增加。
1998 年，《21 世纪交通公平法案》将重建纳入了州际公路维护项目中获准的活动。此前，唯一由联邦政府资助的活动是铺面、修复和翻新。 州际公路系统解决了 20 世纪的许多问题，但由于年久失修，现在也面临着许多需要解决的问题。大部分基础设施已经超过了其预期寿命。1997 年，州际公路系统上超过 5% 的桥梁被认定为结构缺陷。
主要城市地区的拥堵是一个严重的问题。据估计，美国人每年在交通拥堵中浪费 42 亿个小时，损失高达 782 亿美元。而且情况还在不断恶化；交通拥堵期间的平均每日车辆行驶里程已从 1995 年的 25.9% 上升到 2004 年的 31.6%，一些地区的增长速度超过了这一数字。
州际公路系统的建设受到高度争议。由于许多原因，包括环境问题以及建设过程中的种族和社会不平等，这条公路在它分割的社区中很少受欢迎。许多年后，城市已提出拆除这些州际公路的建议。在市长约翰·诺奎斯特大力推动拆除和恢复街道网格之后，威斯康星州密尔沃基市的帕克东高速公路被拆除。 但密尔沃基并不是唯一希望拆除城市高速公路的城市。纽约、波士顿等城市已经用隧道或林荫大道取代了他们的高速公路系统，纳什维尔、克利夫兰、费城和圣路易斯等城市已在联邦政府的支持下，讨论并计划拆除他们的城市高速公路。