✨Đường sắt nhẹ

thumb|Tại [[Los Angeles, quá trình mở rộng hệ thống giao thông công cộng được thúc đẩy phần lớn nhờ đường sắt nhẹ.]]

Đường sắt nhẹ (tiếng Anh: light rail hoặc light rail transit, viết tắt thành LRT) là một loại hình đường sắt đô thị chở khách sử dụng đầu máy toa xe bắt nguồn từ công nghệ xe điện mặt đất đồng thời cũng sở hữu một số đặc điểm của các hệ thống metro.

Thuật ngữ light rail được bắt nguồn tại Hoa Kỳ vào năm 1972 như một cách gọi trong tiếng Anh tương đương với từ tiếng Đức Stadtbahn, nghĩa là "đường sắt thành phố". Mỗi quốc gia tồn tại các định nghĩa khác nhau, nhưng tại Hoa Kỳ, đường sắt nhẹ hoạt động chủ yếu trên phần đường riêng biệt và sử dụng các toa tàu đơn lẻ hoặc nhiều toa kết hợp, với công suất và tốc độ thấp hơn một hệ thống đường sắt nặng chở khách đường dài hoặc hệ thống metro/tàu điện ngầm.

Trong những định nghĩa cụ thể, đường sắt nhẹ sử dụng đầu máy toa xe tương tự như xe điện mặt đất truyền thống, nhưng hoạt động với công suất và tốc độ cao hơn, thường là trên phần đường riêng biệt. Trong những trường hợp rộng hơn, nó bao gồm một số hoạt động vận hành tương tự như xe điện mặt đất chủ yếu trên đường phố. Một số mạng lưới đường sắt nhẹ có những tính chất gần với metro hơn, thậm chí là cả đường sắt ngoại ô, nhưng chỉ khi những hệ thống này được phân mức hoàn toàn thì chúng mới được gọi là metro nhẹ.

Định nghĩa

Thuật ngữ light rail trong tiếng Anh được giới thiệu vào năm 1972 bởi Cục Giao thông Đại chúng Đô thị Hoa Kỳ (UMTA; cơ quan tiền thân của Cục Giao thông công cộng Liên bang) nhằm mô tả những sự biến đổi mới tới hệ thống xe điện mặt đất đã và đang diễn ra tại châu Âu và Hoa Kỳ. Tại Đức, thuật ngữ Stadtbahn (cần phân biệt với S-Bahn là cách gọi tắt của Stadtschnellbahn) được dùng để mô tả khái niệm này, và nhiều thành viên của UMTA muốn tiếp nhận cách dịch trực tiếp city rail (đường sắt thành phố) của thuật ngữ này (tên gọi by bane trong tiếng Na Uy cũng có ý nghĩa tương tự). Tuy nhiên, UMTA cuối cùng đã chấp thuận tên gọi light rail. Từ light (nhẹ) trong ngữ cảnh này được sử dụng với ý nghĩa "thiết kế với tải trọng nhẹ và di chuyển nhanh", thay vì chỉ tới trọng lượng vật lý của phương tiện. Vốn đầu tư cơ sở vật chất cũng thường ở mức thấp hơn so với hệ thống đường sắt nặng.

Hiệp hội Giao thông Công cộng Mỹ (APTA), trong Danh mục Thuật ngữ Giao thông công cộng của mình, định nghĩa đường sắt nhẹ là:

...một loại hình dịch vụ vận tải (còn gọi là _streetcar_, _tramway_, hoặc _trolley_ [xe điện mặt đất]) vận hành các phương tiện đường sắt đơn lẻ (hoặc nói tóm lại là các đoàn tàu thường dài 2 hoặc 3 toa) trên đường ray cố định, với phần đường thường được tách biệt một phần hoặc phần lớn khỏi các phương tiên khác. Các phương tiện đường sắt nhẹ thường chạy bằng điện lấy từ đường dây điện trên cao thông qua cần [_trolley pole_] hoặc khung lấy điện [_pantograph_]; được lái bằng một nhân viên vận hành có mặt trên phương tiện; và có thể cho phép hành khách lên xuống từ ke ga cao hoặc từ bậc thấp bằng bậc thang." _Light rail_ là một cụm từ tiếng Anh quốc tế chung để chỉ các loại hình hệ thống đường sắt sử dụng xe điện mặt đất hiện đại, có ý nghĩa khá tương đồng nhau tại các nước nói tiếng Anh. Các hệ thống _light rail_ có quy mô đa dạng từ các xe điện mặt đất chạy trên đường phố cùng các phương tiện khác, cho tới các hệ thống bán metro với những đoạn đường ray phân mức.

Các hệ thống vận chuyển hành khách tự động (people mover) còn "nhẹ hơn" nếu xét về công suất chuyên chở. Monorail là một công nghệ riêng biệt, thành công trong việc cung cấp các dịch vụ chuyên biệt hơn là đóng vai trò vận chuyển hành khách thường xuyên.]] Mẫu xe điện mặt đất đầu tiên trên thế giới hoạt động tại Sestroretsk, gần Sankt-Peterburg, Nga, được sáng chế và vận hành thử nghiệm bởi Fyodor Pirotsky vào năm 1880. Tuyến xe điện mặt đất đầu tiên là xe điện mặt đất Gross-Lichterfelde tại Lichterfelde gần thủ đô Berlin của Đức, mở cửa vào năm 1881. Nó được xây dựng bởi Werner von Siemens, người mà trước đó đã liên lạc tới Pirotsky. Ban đầu tuyến xe điện này lấy điện từ các thanh ray, sau đó các đường dây trên cao đã được lắp đặt vào năm 1883. Hệ thống interurban đầu tiên xuất hiện tại Hoa Kỳ là tuyến Đường sắt trên phố Newark và Granville tại Ohio, được khai trương vào năm 1889. Một ví dụ đầu tiên về khái niệm đường sắt nhẹ là hệ thống "Shaker Heights Rapid Transit" bắt đầu từ những năm 1920, được cải tạo vào các năm 1980-81 và nay là một phần của hệ thống RTA Rapid Transit.

Thời hậu chiến

Nhiều hệ thống xe điện mặt đất tại Anh Quốc, Hoa Kỳ và các quốc gia khác đã bị dỡ bỏ từ những năm 1950 khi những hỗ trợ cho xe hơi được tăng cường. Nước Anh đã từ bỏ các hệ thống xe điện của mình, ngoại trừ tại Blackpool, với việc đóng cửa hệ thống xe điện tại Glasgow (một trong những hệ thống xe điện lớn nhất châu Âu) vào năm 1962.

thumbnail|Hệ thống [[Premetro (Buenos Aires)|Buenos Aires Premetro, được xây dựng vào năm 1987]]

Phát triển

Mặc dù một số hệ thống xe điện mặt đất tiếp tục hoạt động tại San Francisco và nhiều nơi khác, thuật ngữ "đường sắt nhẹ" bắt đầu được sử dụng để chỉ một loại hình vận tải đường sắt khác, khi mà công nghệ đường sắt nhẹ hiện đại chủ yếu bắt nguồn từ Tây Đức sau Chiến tranh thế giới thứ hai. Boeing Vertol từng cố gắng giới thiệu một mẫu phương tiện đường sắt nhẹ mới tại Mỹ vào thập niên 1970, nhưng đã không thành công về mặt kỹ thuật và dự án đã bị hủy bỏ trước thập niên tiếp theo. Sau Thế chiến II, người Đức đã giữ lại nhiều mạng lưới xe điện mặt đất và phát triển chúng thành các hệ thống đường sắt nhẹ kiểu mẫu (Stadtbahnen). Ngoại trừ Hamburg, tất cả các thành phố lớn và hầu hết các thành phố trung bình tại Đức đều duy trì những mạng lưới đường sắt nhẹ.

Khái niệm về một "đường xe điện giới hạn" (limited tramway) được nhà quy hoạch giao thông Mỹ H. Dean Quinby đề xuất vào năm 1962. Quinby đã đưa ra những đặc điểm sau nhằm phân biệt khái niệm vận tải đường sắt mới này với các hệ thống xe điện mặt đất truyền thống khác:

• có sức chứa nhiều hành khách hơn
• hoạt động với mẫu phương tiện "ba đoạn, có khớp nối"
• có nhiều cửa hơn để tận dụng tối đa không gian
• vận hành nhanh hơn và ít tiếng ồn hơn

Thuật ngữ light rail transit xuất hiện tại Bắc Mỹ vào năm 1972 để mô tả khái niệm vận tải đường sắt mới này.

Hệ thống đường sắt nhẹ mới đầu tiên tại Bắc Mỹ bắt đầu hoạt động vào năm 1978 khi thành phố Edmonton, Alberta, Canada triển khai hệ thống Siemens-Duewag U2, sau đó ba năm là Calgary, Alberta và San Diego, California. Ý tưởng này nhanh chóng trở nên phổ biến với nhiều hệ thống đường sắt nhẹ hiện đang hoạt động tại Hoa Kỳ và Bắc Mỹ.

Tại Anh, các hệ thống đường sắt nhẹ hiện đại bắt đầu xuất hiện vào thập niên 1980, khởi đầu là hệ thống Tàu điện ngầm Tyne và Wear vào năm 1980 và tiếp sau đó là Docklands Light Railway (DLR) ở London vào năm 1987. Mọi thứ được tiếp diễn vào thập niên 1990 với việc mở cửa các hệ thống Manchester Metrolink vào năm 1992 và Sheffield Supertram vào năm 1994.

Các loại

Do không có sự thống nhất giữa các định nghĩa, việc phân biệt đường sắt nhẹ với các loại hình đường sắt đô thị và ngoại ô khác có thể trở nên khó khăn. Một hệ thống được gọi là đường sắt nhẹ tại thành phố này có thể được coi là xe điện mặt đất ở một thành phố khác. Ngược lại, một số tuyến được gọi là "đường sắt nhẹ" có thể rất tương đồng với metro/tàu điện ngầm; trong những năm gần đây, những thuật ngữ mới như metro nhẹ đã được sử dụng để mô tả các hệ thống công suất trung bình như vậy. Một số hệ thống "đường sắt nhẹ", ví dụ như Sprinter, có rất ít sự tương đồng với đường sắt chạy trong đô thị, và có thể được phân loại là đường sắt ngoại ô, thậm chí là đường sắt liên thành phố. Tại Hoa Kỳ, "đường sắt nhẹ" đã trở thành một tên gọi chung để mô tả nhiều loại hình đường sắt chở khách.

Hành lang đường sắt nhẹ có thể bao gồm các dạng tách biệt hoàn toàn, phần đường riêng biệt trên đường phố, phần đường chung với các phương tiện khác, chung với các loại hình giao thông công cộng khác hoặc chung với người đi bộ.

Công suất thấp

Sự khác biệt giữa các hệ thống đường sát nhẹ sàn thấp và xe điện mặt đất là khó phân biệt nhất. Hai công nghệ trên có nhiều điểm trùng lặp đáng kể; chúng có thể sử dụng các đầu máy toa xe tương tự nhau, và nhiều nơi thường phân loại xe điện mặt đất là một thể loại con của đường sắt nhẹ thay vì là một loại hình giao thông riêng biệt. Tuy vậy, một số điểm khác nhau vẫn có thể được chỉ ra, mặc dù các hệ thống này có thể kết hợp những yếu tố từ cả hai công nghệ. thumb|Hệ thống [[Đường sắt nhẹ Inner West tại Sydney chạy trên đường ray riêng biệt, chủ yếu dọc theo hành lang của một tuyến đường sắt nặng trước đây.]] Các tuyến đường sắt nhẹ sàn thấp thường đi theo phần đường riêng biệt, các đoàn tàu được ưu tiên khi qua giao lộ và thường không chạy hỗn hợp với các phương tiện khác, cho phép vận hành ở tốc độ cao hơn. Các tuyến đường sắt nhẹ thường có chiều dài lớn hơn và ít thường xuyên gặp phải điểm dừng hơn so với xe điện mặt đất. Các đoàn tàu đường sắt nhẹ thường được ghép từ 2 đến 4 toa.

Đoàn tàu metro có kích cỡ lớn hơn và tốc độ nhanh hơn đoàn tàu đường sắt nhẹ, đồng thời các điểm dừng metro cũng được đặt cách xa nhau hơn.

Các hệ thống hỗn hợp

Nhiều hệ thống mang những đặc điểm rất đa dạng. Nếu được thiết kế với kỹ thuật phù hợp, một tuyến đường sắt có thể chạy dọc đường phố, sau đó đi ngầm dưới lòng đất, rồi lại chạy tiếp trên cầu vượt cạn. Ví dụ, tuyến "đường sắt nhẹ" A của hệ thống Đường sắt đô thị Los Angeles có những đoạn đường có thể được mô tả là xe điện mặt đất, metro nhẹ, hay metro. Điều này diễn ra rất phổ biến tại Hoa Kỳ, nơi không thực sự tồn tại một khái niệm phổ biến phân biệt rõ ràng giữa các loại hình vận tải đường sắt đô thị khác nhau này. Việc phát triển công nghệ xe điện mặt đất sàn thấp và không cần dây dẫn trên cao làm giảm đáng kể yêu cầu chiều cao tĩnh không so với tàu đường sắt nhẹ thông thường, cho phép những hệ thống hỗn hợp như vậy có thể được xây dựng với các đoạn đi ngầm ngắn, độ sâu thấp bên dưới các giao lộ quan trọng.

Tốc độ và tần suất dừng

thumb|Tuyến [[:en:Coast Tram|Xe điện mặt đất Ven biển có chiều dài gần và kết nối nhiều trung tâm thị trấn tại Bỉ.]]

Dưới đây là bảng tốc độ tham khảo của các hệ thống đường sắt nhẹ lớn, tính cả thời gian dừng tại các ga.

Tuy nhiên, vận tốc tối đa thấp không phải lúc nào cũng là đặc điểm phân biệt đường sắt nhẹ với các hệ thống khác. Ví dụ, các đoàn tàu đường sắt nhẹ (LRV) Siemens S70 sử dụng tại hệ thống METRORail ở Houston và các hệ thống LRT khác ở Bắc Mỹ có vận tốc tối đa , trong khi các đoàn tàu Montreal Metro chạy hoàn toàn dưới lòng đất chỉ có thể đạt vận tốc tối đa . Các đoàn tàu đường sắt nhẹ của LACMTA có tốc độ trung bình và tối đa lớn hơn cả tại Montreal Metro hay Tàu điện ngầm Thành phố New York.

Những yếu tố cần cân nhắc

thumb|Hệ thống đường sắt nhẹ [[G:link|G:Link tại Gold Coast, Queensland chạy hỗn hợp trên cả phần đường riêng biệt, đi ngầm và giao cắt cùng mức.]] Nhiều hệ thống đường sắt nhẹ—kể cả những hệ thống khá cũ—kết hợp cả các đoạn chạy trên và ngoài đường phố. Ở một số nước (đặc biệt là tại châu Âu), chỉ có những hệ thống chạy ngoài đường phố mới được coi là đường sắt nhẹ. Những hệ thống đường sắt chạy trên phần đường hỗn hợp tại các nước này không được coi là đường sắt nhẹ mà được tính là xe điện mặt đất. Tuy nhiên, yêu cầu về một tuyến đường sắt đi "tách biệt" có thể chỉ ở mức khá thấp—đôi khi chỉ cần lắp đặt các "chấm nổi" bằng bê tông trên mặt đường để ngăn các phương tiện cơ giới đi vào đường ray. Một số hệ thống như Link của Seattle có các đoạn chạy hỗn hợp trên đường phố, nhưng không cho phép xe cộ thông thường được đi vào; phần đường sẽ được dùng chung bởi tàu đường sắt nhẹ và xe buýt (tuy nhiên, Link đã chuyển đổi sang tách riêng hoàn toàn phần đường sắt vào năm 2019).

Một số hệ thống như AirTrain JFK tại Thành phố New York, DLR tại London, và Tuyến Kelana Jaya tại Kuala Lumpur, vận hành các đoàn tàu có người điều khiển. Vancouver SkyTrain là một trong những nơi đầu tiên áp dụng vận hành không người lái, trong khi hệ thống Scarborough RT tại Toronto vẫn bố trí người lái tàu mặc dù sử dụng chung mẫu tàu như tại Vancouver. Trong hầu hết các thảo luận và so sánh, những hệ thống chuyên dụng này thường không được coi là đường sắt nhẹ mà là metro nhẹ.

Biến thể

Đường sắt nhẹ chạy trên đường sắt chính tuyến

right|thumb|Tại hệ thống [[Karlsruhe Stadtbahn, xe điện mặt đất đôi khi dùng chung đường ray với tàu đường sắt nặng.]] thumb|[[Tuyến Trillium tại Ottawa được xây dựng dọc một tuyến đường sắt chở hàng và vẫn thi thoảng được các đoàn tàu chở hàng qua đêm sử dụng.]] Xung quanh các thành phố Karlsruhe, Kassel, và Saarbrücken tại Đức, những đoàn tàu đường sắt nhẹ điện áp kép có một phần đoạn đường sử dụng chung với đường ray chính tuyến, chạy chung đường ray với tàu đường sắt nặng. Tại Hà Lan, ý tưởng này được áp dụng lần đầu tại dự án RijnGouweLijn. Điều này cho phép hành khách có thể di chuyển trực tiếp tới trung tâm thành phố, thay vì phải đi tàu chính tuyến tới nhà ga trung tâm rồi đổi sang xe điện. Tại Pháp, các hệ thống tram-train (tàu hỏa-xe điện kết hợp) tương tự cũng đã được lên kế hoạch trong tương lai cho Paris, Mulhouse, và Strasbourg. Trong một số trường hợp, tram-train còn sử dụng các tuyến đường sắt nhẹ bị bỏ hoang hoặc ít sử dụng. Vào năm 2022, Tây Ban Nha đã khai trương tuyến Cádiz TramBahia, nơi những chiếc xe điện mặt đất dùng chung đường ray với các đoàn tàu ngoại ô và đường dài từ nhà ga chính trong thành phố và sau đó rẽ nhánh để phục vụ những thành phố chưa có kết nối đường sắt.

Một số vấn đề có thể gặp phải với những hệ thống như vậy bao gồm:

• sự tương thích giữa các hệ thống an toàn
• nguồn điện cấp từ ray và điện sử dụng bởi phương tiện (thường là điện áp khác nhau, hoặc hiếm gặp hơn là vấn đề ray thứ ba và đường dây trên cao)
• chiều dài của đoàn tàu so với vị trí ke ga
• chiều cao ke ga

Trong lịch sử đã từng có nhiều hệ thống sử dụng những đoàn tàu mà nay được coi là tàu đường sắt nhẹ trên đường ray đường sắt nặng tại Hoa Kỳ, đặc biệt là với các tuyến interurban. Một ví dụ điển hình là các đoàn tàu Lehigh Valley Transit chạy trên tuyến đường ray cao tốc Philadelphia and Western Railroad (nay là Tuyến Cao tốc Norristown). Cách sắp xếp như vậy gần như là không thể triển khai ở thời điểm hiện tại, bởi Cục Đường sắt Liên bang (FRA) không cho phép (vì lý do an toàn) các toa tàu không tuân thủ quy định của FRA (tức là các đoàn tàu điện ngầm và đường sắt nhẹ) chạy trên cùng đường ray cùng lúc với các toa tàu tuân thủ tiêu chuẩn, trong đó bao gồm các đầu máy và trang thiết bị đường sắt tiêu chuẩn chở khách và chở hàng. Một số ngoại lệ tiêu biểu là Tuyến River của NJ Transit đi từ Camden tới Trenton và hệ thống Capital MetroRail tại Austin; cả hai đều được cho phép ngoại lệ quyền vận hành dịch vụ đường sắt nhẹ vào ban ngày và dịch vụ tàu chở hàng Conrail vào ban đêm, giữa hai khung giờ cách nhau vài tiếng đồng hồ. Tuyến Trillium của hệ thống O-Train tại Ottawa cũng chạy các đoàn tàu chở hàng ở một số khung giờ nhất định.

So sánh với các loại hình vận tải đường sắt khác

Với đa dạng các kiểu vận hành và công nghệ điều khiển tàu, LRT đem lại sự tự do lớn nhất so với bất cứ hệ thống đường sắt nào khác về mặt thiết kế, kỹ thuật và quy trình vận hành. Thách thức trong việc thiết kế hệ thống đường sắt nhẹ là phải xác định được tiềm năng của LRT để cung cấp dịch vụ nhanh chóng, thoải mái cho hành khách, nhưng cũng phải tránh được vấn đề thiết kế quá mức khiến chi phí bị đội lên vượt mức cần thiết.

Đoàn tàu điển hình

Trong bảng dưới đât, toa xe BART không thường được coi là phương tiện "đường sắt nhẹ" (thực chất đây là phương tiện đường sắt nặng), và chỉ xuất hiện với mục đích so sánh.

Chiều cao sàn tàu

Các mẫu LRV sàn thấp có lợi thế là cho phép hành khách lên xuống trực tiếp từ những ke ga có chiều cao thấp, có thể chỉ cao hơn một chút so với lề đường. Các hệ thống đường sắt nhẹ sàn cao cũng tồn tại, đòi hòi những nhà ga lớn hơn. Công nghệ ray thứ ba từng được nghiên cứu áp dụng cho hệ thống đường sắt nhẹ G:link tại Gold Coast, Úc, nhưng cuối cùng thì đường dây trên cao vẫn là lựa chọn cuối cùng.

Tại thành phố Bordeaux ở Pháp, mạng lưới xe điện mặt đất được cấp nguồn bởi một đường ray thứ ba trong trung tâm thành phố, nơi mà các đường ray không hoàn toàn tách biệt khỏi người đi bộ và xe cộ. Thanh ray thứ ba này (thực chất là hai thanh ray nằm sát nhau) được đặt ở giữa đường ray và được chia thành các đoạn dài 8 mét, mỗi đoạn chỉ được đóng điện khi có xe điện đi qua che chắn hoàn toàn. Thiết kế này giúp làm giảm thiểu rủi ro có người hoặc động vật tiếp xúc với thanh ray có điện sống. Ở những khu vực ngoại ô, xe điện quay trở lại sử dụng đường dây trên cao thông thường. Hệ thống cấp điện tại Bordeaux tốn kém gấp ba lần so với hệ thống đường dây trên cao thông thường và phải mất 24 tháng mới đạt mức độ tin cậy chấp nhận được, đồng thời đòi hỏi phải thay thế toàn bộ dây cáp và nguồn điện chính. Chi phí vận hành và bảo dưỡng của hệ thống cấp điện mới vẫn ở mức cao. Tuy nhiên, mặc dù có xảy ra một số sự cố ngừng dịch vụ, hệ thống này vẫn hoạt động rất thành công, chuyên chở lên tới 190.000 hành khách mỗi ngày.

Vận hành tàu tự động

Công nghệ vận hành tàu tự động được triển khai trên các mạng lưới đường sắt nhẹ, giúp theo dõi vị trí và tốc độ của đoàn tàu, từ đó điều chỉnh sự di chuyển của tàu để đảm bảo an toàn và hiệu quả.

So sánh với giao thông đường bộ

thumb|Tuyến [[đường sắt nhẹ Vòng tròn tại Cao Hùng, Đài Loan]] thumb|Một đoàn tàu [[Crystal Mover APM đang đón trả khách]]

So sánh với đường bộ công suất lớn

Một tuyến đường sắt nhẹ (yêu cầu phần đường rộng 7,6 m, 25 ft) có công suất lý thuyết cao hơn lên tới 8 lần so với một làn đường cao tốc rộng 3,7 m (12 ft), không tính xe buýt, trong giờ cao điểm. Mọi con đường đều có giới hạn sức chứa có thể được xác định bằng kỹ thuật giao thông, đồng thời chúng thường sẽ phải trải qua tình trạng luồng phương tiện di chuyển hỗn loạn và tốc độ di chuyển bị giảm đáng kể (tắc đường) nếu vượt quá 2.000 phương tiện mỗi giờ mỗi làn (mỗi xe cách nhau khoảng cách tương đương hai giây). Bởi hầu hết những người lái xe đi làm hoặc công tác đều đi một mình, các nghiên cứu cho thấy công suất chuyên chở trung bình của nhiều tuyến đường được người đi làm sử dụng chỉ là khoảng 1,5 người mỗi xe trong giờ cao điểm. Những yếu tố trên kết hợp lại làm hạn chế công suất thực tế tối đa của các tuyến đường xe hơi ở mức khoảng 3.000 người mỗi giờ mỗi làn. Vấn đề này có thể được giảm bớt bằng cách triển khai làn đường cho xe chở nhiều người (HOV) và các chương trình đi xe chung, nhưng trong hầu hết trường hợp, các nhà hoạch định chính sách đều chọn mở rộng thêm làn đường, bất chấp rủi ro việc mở rộng mạng lưới đường bộ có thể dẫn tới tăng thời gian di chuyển trong một số điều kiện không thuận lợi (nghịch lý Downs–Thomson, nghịch lý Braess).

Ngược lại, các đoàn tàu đường sắt nhẹ với khả năng khớp nối nhiều toa xe có thể đạt công suất lý thuyết lên tới 20.000 hành khách mỗi giờ, trong khi chiếm dụng phần đường nhỏ hẹp hơn nhiều (không quá 2 làn xe hơi đối với hệ thống đường ray đôi). Chúng có thể chạy qua đường phố và khu vực công viên có sẵn, hoặc chạy trên dải phân cách giữa đường. Nếu chạy trên mặt đường, các đoàn tàu thường bị giới hạn chiều dài theo chiều dài của ô phố, tương đương khoảng 4 toa có sức chứa 180 hành khách (tức tổng cộng 720 hành khách). Khi vận hành với tần suất 2 phút mỗi chuyến và sử dụng hệ thống tín hiệu giao thông theo chuỗi, một hệ thống đường ray đôi được thiết kế tốt có thể chạy lên tới 30 đoàn tàu mỗi giờ mỗi bên đường ray, đạt tỷ lệ tối đa hơn 20.000 hành khách mỗi giờ mỗi chiều. Những hệ thống phức tạp hơn với phần đường riêng biệt và sử dụng hệ thống tín hiệu khối di chuyển có thể vượt mức 25.000 hành khách mỗi giờ mỗi đường ray.

Những yếu tố thực tế

Hầu hết hệ thống đường sắt nhẹ tại Hoa Kỳ bị giới hạn bởi nhu cầu di chuyển thay vì công suất (nói chung, hầu hết hệ thống LRT tại Mỹ chở ít hơn 4.000 người mỗi giờ mỗi chiều), nhưng các tuyến đường sắt nhẹ tại Boston và San Francisco có thể chở lần lượt 9.600 và 13.100 hành khách mỗi giờ mỗi bên đường ray trong giờ cao điểm. Tại những thành phố khác ở Bắc Mỹ, Calgary C-Train và Monterrey Metro đều có lượng hành khách sử dụng đường sắt nhẹ cao hơn so với Boston hay San Francisco. Các hệ thống bên ngoài Bắc Mỹ thường có khối lượng hành khách lớn hơn nhiều. Manila LRT là một trong những hệ thống có công suất cao nhất; sau khi được mở rộng và nâng cấp hàng loạt, mạng lưới này có thể chở 40.000 hành khách mỗi giờ mỗi chiều, trong đó Tuyến 1 có ngày di chuyển được tới 582.989 hành khách. Sở dĩ hệ thống này đạt được khối lượng lớn như vậy là nhờ sử dụng các đoàn tàu 4 toa với sức chứa lên tới 1.350 hành khách và tần suất vận hành lên tới 30 chuyến mỗi giờ. Tuy nhiên, hệ thống đường sắt nhẹ tại Manila có thiết kế phân mức hoàn toàn, và do đó, mang nhiều đặc điểm của một hệ thống metro hơn là đường sắt nhẹ. Mức công suất từ 1.350 hành khách mỗi chuyến trở lên là tương đương với đường sắt nặng hơn là đường sắt nhẹ.

Buýt nhanh (BRT) là một giải pháp thay thế cho LRT và nhiều nghiên cứu đều thực hiện so sánh các loại hình này khi cân nhắc lựa chọn đầu tư phù hợp cho phát triển hành lang giao thông công cộng. Các hệ thống BRT có thể đem lại nhiều lựa chọn thiết kế hơn LRT, tùy thuộc vào nhu cầu và ràng buộc của khu vực; khi sử dụng làn đường dành riêng, BRT có thể đạt công suất lý thuyết hơn 30.000 hành khách mỗi giờ mỗi chiều (ví dụ, hệ thống Xe buýt nhanh Quảng Châu vận hành lên tới 350 chuyến mỗi giờ mỗi chiều). Để vận hành hiệu quả một hệ thống xe buýt hoặc BRT, chúng cần được ưu tiên tại những điểm có đèn tín hiệu giao thông và chạy trên làn dường riêng biệt, nhất là với những tuyến xe chạy quá 30 chuyến mỗi giờ mỗi chiều. Mức công suất lý thuyết cao hơn của BRT dựa vào khả năng di chuyển ở khoảng cách sát nhau hơn giữa các xe so với tàu đường sắt và khả năng vượt xe tại một số vị trí được chỉ định sẵn, cho phép các chuyến xe tốc hành vượt qua những xe khác đang dừng tại bến. Tuy nhiên, để đạt được mức công suất cao như vậy, các bến đỗ BRT cần có kích thước lớn hơn đáng kể so với một nhà ga LRT thông thường. Về mặt chi phí vận hành, mỗi chiếc xe buýt đều cần một người lái xe, trong khi một đoàn tàu đường sắt nhẹ có thể có 3 tới 4 toa với sức chứa lớn hơn nhiều, nhưng chỉ cần một người điều khiển, thậm chí không có người lái với các hệ thống tự động hóa hoàn toàn; điều này làm tăng chi phí nhân công của các hệ thống BRT khi so sánh với LRT. BRT cũng thường sử dụng nhiên liệu kém hiệu quả hơn do không dùng các phương tiện chạy bằng điện.

Công suất hành khách tối đa trên mỗi làn mỗi giờ tùy thuộc vào việc tuyến đường cho phép những loại phương tiện nào lưu thông. Một con đường thông thường có 1.900 xe chở khách mỗi làn mỗi giờ (pcplph). Nếu chỉ cho phép xe hơi, công suất sẽ bị giảm đi và cũng không tăng lên khi lưu lượng giao thông tăng.

Khi tuyến đường có một chiếc xe buýt di chuyển, công suất của làn đường sẽ cao hơn và cũng tăng lên khi lưu lượng giao thông tăng. Và bởi công suất của một hệ thống đường sắt nhẹ còn cao hơn cả xe buýt, nếu kết hợp cả xe hơi và đường sắt nhẹ, công suất chở khách sẽ còn lớn hơn nữa. Bảng sau cho thấy một ví dụ về công suất hành khách tối đa.

Chi phí xây dựng và vận hành

thumb|Hệ thống [[:en:Ion rapid transit|Ion mới tại Ontario đã thúc đẩy rất nhiều dự án phát triển đô thị dọc tuyến trước cả khi được mở cửa]] Chi phí xây dựng đường sắt nhẹ có sự biến đổi rất lớn, phụ thuộc phần nhiều vào số lượng kết cấu hầm hoặc cầu cạn cần xây dựng. Một nghiên cứu khảo sát đối với các dự án đường sắt nhẹ tại Bắc Mỹ cho thấy chi phí cho hầu hết hệ thống LRT nằm trong khoảng từ 15 triệu USD tới 100 triệu USD mỗi dặm. Hệ thống đường sắt nhẹ mới của Seattle cho tới nay là dự án đắt đỏ nhất tại Hoa Kỳ, ở mức 179 triệu USD mỗi dặm, do phải xây dựng nhiều đường hầm trong điều kiện địa hình không thuận lợi, cùng với những đoạn cầu cạn trên cao và các nhà ga sâu tới dưới mặt đất. Kết quả là chi phí bị đội lên mức thường thấy ở các hệ thống tàu điện ngầm hoặc metro hơn là đường sắt nhẹ. Ở chiều ngược lại, có bốn hệ thống (Baltimore, Maryland; Camden, New Jersey; Sacramento, California; và Thành phố Salt Lake, Utah) được xây dựng chỉ với mức chi phí thấp hơn 20 triệu USD mỗi dặm. Nếu tính chung cả Hoa Kỳ, trừ Seattle ra, chi phí trung bình để xây dựng mới đường sắt nhẹ ở mức khoảng 35 triệu USD mỗi dặm. Tuy nhiên, đường cao tốc thường được xây dựng tại những khu vực ngoại ô hoặc nông thôn, còn đường sắt nhẹ thường tập trung tại các khu vực đô thị, nơi mà đất đai luôn ở mức đắt đỏ. Tương tự như vậy, dự án mở rộng xa lộ đắt đỏ nhất tại Hoa Kỳ là "Big Dig" tại Boston, Massachusetts, tiêu tốn tổng cộng 14,6 triệu USD, tức là khoảng 200 triệu USD mỗi dặm làn đường. Một đường ray đường sắt nhẹ có thể chở tới 20.000 người mỗi giờ so với 2.000-2.200 phương tiện mỗi giờ của một làn đường cao tốc. Ví dụ, tại Boston và San Francisco, các tuyến đường sắt nhẹ có thể chở lần lượt là 9.600 và 13.100 hành khách mỗi giờ, tính theo chiều di chuyển đông đúc nhất trong giờ cao điểm. Chi phí cải tạo đường bộ và đường ray đôi đường sắt nhẹ lần lượt là 19,3 triệu USD mỗi dặm làn đường và 27,6 triệu USD mỗi dặm đường ray LRT. Dự án kết thúc vượt tiến độ 22 tháng và chi ít hơn so với dự toán ngân sách ban đầu.

Mức độ hiệu quả chi phí của LRT tăng đáng kể khi lượng hành khách tăng, như có thể thấy với những con số ở trên: trên cùng một tuyến đường sắt, với chi phí vốn và vận hành như nhau, hiệu quả kinh tế sẽ lớn hơn khi tuyến đó chở được 20.000 người mỗi giờ so với khi chỉ có 2.400 hành khách mỗi giờ. Hệ thống C-Train tại Calgary, Alberta sử dụng nhiều kỹ thuật đường sắt nhẹ thông dụng để giữ cho chi phí ở mức thấp, bao gồm việc giảm thiểu tối đa các đoạn đi ngầm và trên cao, dùng chung phần đường chạy với xe buýt, thuê một số đoạn đường từ đường sắt chở hàng, và kết hợp xây dựng LRT với mở rộng đường cao tốc. Nhờ đó, Calgary được xếp vào nhóm các dự án ít tốn kém hơn với chi phí vốn khoảng 24 triệu USD mỗi dặm.

Tuy nhiên, lượng hành khách sử dụng LRT tại Calgary là cao hơn nhiều so với bất cứ hệ thống đường sắt nhẹ tương tự nào khác tại Hoa Kỳ, ở mức 300.000 hành khách mỗi ngày trong tuần, và nhờ đó mà hiệu quả vốn của nó cũng cao hơn rất nhiều. Chi phí vốn của dự án này chỉ bằng một phần ba so với hệ thống Xe điện mặt đất San Diego, một hệ thống có quy mô tương tự được xây dựng cùng thời điểm, trong khi lượng hành khách vào năm 2009 lại bằng xấp xỉ gấp ba. Do vậy, chi phí vốn trên mỗi hành khách tại Calgary thấp hơn rất nhiều so với tại San Diego. Chi phí vận hành trên mỗi hành khách của Calgary cũng thấp hơn nhiều nhờ lượng người sử dụng lớn. Một đoàn tàu C-Train thông thường chỉ tốn 163 CAD (tương đương với 235 CAD vào năm 2023) mỗi giờ chi phí vận hành, và với công suất trung bình 600 hành khách mỗi giờ hoạt động, Calgary Transit ước tính chi phí vận hành LRT của thành phố này chỉ là 27 xu cho mỗi chuyến đi, so với mức 1,50 USD mỗi cho mỗi chuyến xe buýt. và vận tốc trung bình nhanh hơn (làm giảm số lượng phương tiện cần chạy để đạt cùng tần suất dịch vụ). Mặc dù các phương tiện đường sắt nhẹ đắt đỏ hơn, nhưng chúng lại có vòng đời sử dụng dài hơn xe buýt, đôi khi góp phần làm giảm chi phí vòng đời vận hành. So với đường sắt nặng, chi phí đầu tư của đường sắt nhẹ thấp hơn, nhưng chi phí vận hành lại cao hơn.

Hiệu suất

Hiệu suất năng lượng của đường sắt nhẹ có thể ở mức 120 dặm hành khách trên mỗi gallon nhiên liệu (hoặc tương đương), nhưng con số này có thể thay đổi rất lớn, tùy thuộc vào các điều kiện của dự án.

Ảnh hưởng

An toàn

Phân tích dữ liệu từ báo cáo Thống kê Giao thông Quốc gia dài 505 trang được công bố bởi Bộ Giao thông Hoa Kỳ cho thấy số trường hợp tử vong từ đường sắt nhẹ cao hơn mọi loại hình giao thông khác, chỉ trừ hình thức di chuyển bằng xe máy (31,5 trường hợp tử vong trên 100 triệu dặm).

Tuy nhiên, báo cáo trên cũng lưu ý rõ rằng: Ngoài ra, một đoàn tàu điện đường sắt nhẹ tạo ra lượng phát thải carbon monoxide và hydrocarbon trên mỗi dặm ít hơn gần 99% so với một chiếc xe hơi.

Các hệ thống xe điện mặt đất và đường sắt nhẹ trên thế giới

Trên thế giới có nhiều hệ thống xe điện mặt đất vẫn còn đang hoạt động. Một số trong đó đã có từ đầu thế kỷ 20 hoặc sớm hơn như hệ thống xe điện mặt đất Toronto, nhưng nhiều thành phố đã đóng cửa các hệ thống xe điện mặt đất ban đầu của mình vào giữa thế kỷ 20, ngoại trừ vài nước Đông Âu. Mặc dù suốt những năm qua đã có nhiều hệ thống phải ngừng hoạt động, vẫn còn một vài hệ thống xe điện mặt đất còn hoạt động với quy mô và tần suất giống như lúc ban đầu hơn một thế kỷ trước. Một số thành phố (ví dụ như Los Angeles và Thành phố Jersey) từng kết thúc hoạt động mạng lưới xe điện mặt đất, nay lại đang trong quá trình phục hồi, hoặc đã xây dựng lại xong, ít nhất một số phần trong hệ thống xe điện cũ của mình. Hầu hết dịch vụ đường sắt nhẹ hiện nay sử dụng các phương tiện có khớp nối như những mẫu LRV hiện đại, tương tự như những chiếc xe điện mặt đất, ngoại trừ với các hệ thống metro hoặc tàu điện ngầm lớn.

Một số thành phố tại Anh Quốc có các mạng lưới đường sắt nhẹ quy mô lớn như Nottingham Express Transit, Sheffield Supertram, Manchester Metrolink.

File:Trendelacosta.JPG|Tuyến Tren de la Costa tại Vùng đô thị Buenos Aires File:Honeysuckle Light Rail Stop.jpg|Một đoàn tàu của Đường sắt nhẹ Newcastle tại khu đô thị Honeysuckle, Newcastle, New South Wales File:Raitiovaunu Hämeenkadulla.jpg|Một đoàn tàu đường sắt nhẹ trên phố Hämeenkatu tại Tampere File:KRMetrotram.jpg|Hệ thống metrotram tại Kryvyi Rih (Ukraina) được tách biệt khỏi đường phố, nhưng sau đó đã được nâng cấp để tương thích với mạng lưới xe điện mặt đất thông thường. File:StreetcarToronto.jpg|Một đoàn tàu đường sắt nhẹ thuộc hệ thống xe điện mặt đất TTC tại Toronto File:Viagem inaugural do VLT carioca 03.jpg|Một đoàn tàu đường sắt nhẹ của VLT Carioca trên Đại lộ Rio Branco tại Rio de Janeiro, Brasil File:Changchun LightRail Line3.jpg|Một đoàn tàu đường sắt nhẹ của Đường sắt đô thị Trường Xuân tại Trường Xuân, Trung Quốc El Mourouj line By Ma7mix - panoramio.jpg|Hệ thống đường sắt nhẹ tại Tunis, Tunisia là hệ thống đường sắt nhẹ đầu tiên tại châu Phi