交通部署案例集/2014/美國客運航空

定性分析

模式描述

空中客車 A380，目前使用中最大的客機之一

客運航空最常用於運送中長途旅行的旅客。加壓客艙和噴氣發動機很常見，但並非普遍。定期客運服務從商業航空航站樓執行，而不是私人飛機場或軍事機場。客運航空自 1920 年代開始，隨著技術的進步和公眾對飛行的速度和相對舒適度的習慣，客運航空一直在穩步增長。

場景

在民航出現之前，長途旅行非常耗時。在 19 世紀，交通運輸技術的進步極大地縮短了從海岸到海岸的旅行時間。早期的郵政馬車從密蘇里州到加利福尼亞州需要三週時間；鐵路只需 8 到 10 天。到 20 世紀初，鐵路可以在 5 天內完成這段旅程。1903 年，萊特兄弟成功實現持續的動力、比空氣重的飛行的那一年，霍拉西奧·納爾遜·傑克遜博士完成了首次橫跨大陸的汽車旅行。從舊金山到紐約市，他的旅程花了 63 天完成。

在 20 世紀的前幾十年裡，從海岸到海岸的飛行時間急劇下降，如下面的圖表所示。從海岸到海岸的標準 5 小時至今仍保持不變。

年份	裝置	海岸到海岸的飛行時間
1930	福特三引擎飛機	36 小時
1934	DC-2	16 小時
1940	Stratoliner	14 小時
1946	星座	10 小時
1959	波音 707	5 小時

無論是汽車、鐵路、遠洋客輪還是馬車，在美國兩岸之間的旅行都是一項耗時、骯髒且通常危險的旅程。早期的航空也經常如此，但在其發展的過程中，航空技術將永遠改變美國人對他們自己國家的概念。

發明

早期飛行

飛行的歷史早於人類歷史的記錄。從古代到 18 世紀的熱氣球飛行狂潮，飛行的歷史很大程度上是無動力的、比空氣輕的飛行。19 世紀見證了無動力的、比空氣重的滑翔機的開發。滑翔機技術透過曲線機翼的發展直接為現代飛機奠定了基礎。然而，持續的、動力的、比空氣重的飛行是在 1903 年實現的。萊特兄弟著名的首次飛行在幾年後才引起人們的注意。人們對它的關注將其視為騙局。萊特兄弟終於在 1906 年獲得了飛行器的專利，到 1908 年，他們與美國軍方簽訂了開發軍用飛機的合同。在接下來的三十年裡，螺旋槳飛機的速度和舒適度都會提高，但航空界在 1940 年迎來了下一個重大變化。

噴氣發動機

儘管噴氣發動機早在 1920 年代就已提出，但第一架噴氣式飛機直到 1937 年才試飛。英國和德國軍隊在第二次世界大戰期間都使用了噴氣式飛機。第一架用於客運的噴氣式飛機是 de Havilland DH 106，“彗星”，由英國在 1949 年開發。第一架美國客機是波音 707，它於 1957 年首次飛行，最高時速為 600 英里。

早期市場發展

第一次世界大戰的爆發極大地促進了飛機的發展。軍事官員認識到飛機在偵察和進攻方面的作用。與許多技術一樣，軍方的早期採用為飛機融入平民生活鋪平了道路。第一次世界大戰結束後，飛機的主要作用從戰爭機器轉變為運送工具。1918 年 5 月，第一架航空郵件從華盛頓特區起飛前往紐約市。美國航空郵件合同的資金湧入，使該行業在經濟大蕭條期間蓬勃發展，並在這一時期取得了重大的技術進步。

雖然首架搭載付費乘客的航班（佛羅里達州聖彼得堡到坦帕，23 分鐘，1 名乘客，1 名飛行員）發生在 1914 年，但客運航空直到經濟大蕭條結束才大規模興起。從 1930 年到 1944 年，美國國內航空乘客數量增長了近 7 倍，從 110 萬人增加到 740 萬人。在三引擎飛機年代的剩餘時間裡，乘客增長率保持相對穩定，並在噴氣式飛機在 1960 年代中期廣泛普及後再次迅速增加。

政策在誕生階段的作用

民用航空法

1938 年的《民用航空法》旨在建立對客運航空許多方面的聯邦監管。該法案建立了民用航空管理局（後來的民用航空委員會）來監督安全和經濟發展。該法案將建立聯邦政府管理民航的方方面面的權力，例如票價、市場準入以及哪些航空公司可以服務哪些航線。這種控制將一直持續到 1978 年放松管制。

軍事合同

美國軍方在塑造航空業方面也發揮了重要作用。雖然飛機在第一次世界大戰中被使用，但第二次世界大戰是航空業真正發展起來的時候。美軍在全國各地徵用土地用於建造機場。這些機場中的許多後來成為客運航空站的全部或部分。這使得基礎設施能夠廣泛分散，使客運航空能夠在全國範圍內實現可持續發展，而不僅僅是在早期投資土地收購的社群。

這些機場中的許多用作飛行員、機械師和其他航空支援行業的培訓設施。第二次世界大戰結束後，擁有這些技能的人員過剩，而經濟足夠強大，可以透過擴充套件航空運營來容納這種過剩。戰後幾年，客運業務迅速擴張，航空公司能夠用已經接受過培訓且經驗豐富的員工來補充自己的隊伍。這種模式對於製造業的員工也同樣適用。

與許多技術一樣，軍事支援在研發部門產生了深遠的影響。第二次世界大戰期間，軍方支援的最具影響力的技術是噴氣發動機。噴氣發動機在第二次世界大戰前不久，即 1939 年 8 月研製成功，在戰爭期間被許多國家的軍隊廣泛使用。商業應用要到 1949 年才開始，而且直到 1950 年代中期才真正開始。

航空郵件

美國政府透過使用航空郵件合同，對早期航空業的面貌產生了重大影響。合同的頒發可以決定一家新興航空公司的成敗，許多在整個 20 世紀蓬勃發展的公司都是從飛行航空郵件路線開始的。即使是那些為旅客提供服務的航空公司，也透過飛行航空郵件路線有效地補貼了這項服務。客運路線還沒有盈利，但航空郵件路線是政府合同，可以彌補客運路線的損失，以確保擁有這些合同的航空公司繼續運營。

航空的黃金時代

隨著噴氣發動機的普及，商業航空終於成為一種具有競爭力的旅行方式。螺旋槳飛機在較低海拔時效率更高，但這些海拔經常遇到更多湍流。它們還會產生更多噪音，並被早期的乘客認為很髒。由於噴氣發動機在較高海拔時效率更高，飛機開始飛到更高的地方，這使得飛行更加平穩，湍流更少。較高海拔也允許提高速度，大大縮短了出發地和目的地之間的飛行時間。壓氣式封閉座艙的出現使乘客與發動機產生的噪音和汙垢隔離開來。飛行成為一種奢華的旅行方式，包括隨行服務、精緻的餐點和巧妙的廣告。

20 世紀中葉，航空乘客數量持續增長，1965 年超過 1 億。到 1978 年，即發生管制放鬆的那一年，每年有 2.5 億乘客在美國國內旅行。

管制放鬆

在 40 年的任期內，民用航空委員會 (CAB) 有權對航空業中最細微的細節進行管制。從航線到票價，再到服務質量，CAB 控制著航空業。在整個 1970 年代，對 CAB 做法的批評開始出現，1978 年 10 月 24 日，《航空管制放鬆法案》簽署成為法律。管制放鬆影響了民用航空的所有方面，但安全除外。進入市場、票價和航線服務都受市場力量的影響。管制放鬆還促進了現在標準的樞紐和輻條航線系統的開發，以及低成本航空公司模式的出現。

樞紐和輻條系統

在航線管制放鬆之前，大多數航空公司的航線系統使用點對點系統。點對點系統是指航空公司儘可能地運營連線所有城市對的直航航班。這對航空公司來說往往效率低下，對乘客來說也不方便。樞紐和輻條系統是指航空公司將運營集中在少數幾個城市，並運營往返這些“樞紐”城市的連線航班。這使得較小的市場能夠更加頻繁和經濟高效地得到服務。雖然這為許多小市場提供了更頻繁的服務，但乘客往往會發現，在不熟悉的城市中轉航班會讓他們感到緊張或困惑。

低成本航空公司模式

低成本航空公司模式的興起主要得益於西南航空公司，它是管制放鬆後最早在全國範圍內出現的航空公司之一。該模式的特徵是：

1. 依賴線上資源進行預訂和客戶服務
2. 同質化機隊，以簡化和降低運營和維護成本
3. 機上設施較少
4. 非指定座位，這通常會導致更快的登機流程
5. 更寬鬆的樞紐和輻條系統，根據市場需求提供更多點對點服務

這種模式已被許多航空旅客證明是受歡迎的，儘管一些人仍然忠於傳統“老牌航空公司”模式，這種模式仍然被那些在管制放鬆之前運營的老牌航空公司使用。

定量分析

S 曲線模型

預測 1926 年美國國內乘客負荷

建模

在收集 1926 年至 1944 年 和 1954 年至 2103 年 美國國內乘客的乘客資料後，使用以下步驟分析了這些資料：

1. 使用自然對數變換資料，以便可以使用 $Year=X$ 和 $Y=\ln \left({\cfrac {S(t)}{(K-S(t))}}\right)$ 進行迴歸分析。
2. 估計 K 值，即系統的峰值
3. 執行迴歸分析以確定資料的斜率、截距和 r²
4. 透過計算 $Intercept/-Slope$ 來確定拐點 t₀。
5. 使用返回最高 r² 的 K 值，計算 S 型曲線方程，該方程顯示預測的客運量。

$S(t)=K/\left(1+e^{-b(t-t_{0})}\right)$

這得出了以下結果

$S(t)=690,000,000/\left(1+e^{-0.13388(t-1984)}\right)$

變數	值
截距	-265.64422
斜率	0.13388
r2	0.9362
t0	1984

分析

美國國內客運航空的增長

右側圖表顯示了 1926 年至 2013 年美國國內航空乘客數量。1926 年至 1940 年代中期可以被認為是客運航空的“誕生”階段。這是技術發展最快的階段，但作為交通方式的利用率很低。從 1940 年代中期到 2000 年代初期可以被認為是增長階段。這是該模式獲得重要份額並迅速普及的時期。這種增長階段在 1980 年代中期開始放緩，但一直持續到今天。最近，在 2010 年左右，客運航空業達到了成熟期。成熟階段的特點是增長非常緩慢，現有狀況持續存在。

上面部分的圖表顯示了實際乘客資料與 S 型曲線模型預測的客運量的比較。這展示了航空作為一種交通方式的增長的理想模型。實際資料與預測資料非常吻合。

結論

客運航空在 20 世紀的增長對全球經濟以及美國居民對他們國家的認知方式產生了重大影響。自 1950 年代以來，航空技術的進步已經大大減緩，最近增長也放緩。除非客運航空的某些領域取得重大進步，無論是速度、舒適度還是其他方面，增長將保持緩慢，並最終達到峰值。