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交通部署案例手冊/2018/美國汽車(1900-2016)

來自華夏公益教科書,開放的書籍,開放的世界

定量和定性分析

定性

介紹

汽車是過去 150 年發展起來的最重要的交通方式之一。據《Navigant Research》(2018 年)統計,目前全球註冊汽車超過 12 億輛,使其成為人均最受歡迎的交通方式(除步行外)。過去 100-150 年汽車的逐步實施對大多數人的日常生活產生了重大影響。人們現在可以住在遠離城市的地區,仍然可以在合理的時間內到達城市。私家交通方式還允許使用者在路線選擇和使用時間方面擁有更大的自由度。因此,汽車是最主要的交通方式之一,本文將分析這種交通方式的生命週期。

與大多數其他交通方式(如飛機、火車和船舶)不同,汽車主要設計供私人消費者使用,而不是滿足公共交通需求。據《汽車新聞》報道,去年美國售出了約 1720 萬輛汽車和卡車。這種對汽車的巨大需求造成了激烈的競爭。全球汽車行業有 14 家主要公司主導,例如大眾、豐田、通用汽車和福特。雖然銷售的車輛在發動機、車身設計和內飾方面都有不同的規格,但每個設計中都存在相同的基礎,自最初使用以來一直如此。主要部件包括底盤和車身外殼、發動機、變速箱、懸架、轉向、制動器和電氣系統。現代車輛主要使用內燃機供電,消耗汽油或柴油,但許多現代汽車也提供電動車型或混合動力系統。在汽車的早期設計中採用了蒸汽動力,然而,由於發動機體積大、燃料容量有限和速度慢,蒸汽被電氣和柴油選擇所取代,這將是本報告的重點。

汽車出現之前

汽車的誕生被認為是在 1886 年卡爾·本茨設計並製造了他的賓士專利-汽車之後。然而,許多人將現代汽車的實際誕生日期定為 1908 年,當時福特的 Model T 開始量產。這些汽車隨後迅速超過了許多在它們之前蓬勃發展的競爭對手。在汽車出現之前,乘客旅行主要依靠火車、電車(馬拉和電力)、馬匹和步行。火車網路在 19 世紀迅速發展,當時是長途旅行和運輸的主要方式(如果沒有透過海洋貿易)。許多發達國家已經建立了廣泛的鐵路網路,這使得效率和連通性得以提高。電車也越來越受歡迎,尤其是在城市市場。電車用於將通勤者從“郊區”運送到市中心。然而,火車和電車也有侷限性。它們缺乏靈活性。一條火車或電車線路具有固定路線,為沿線乘客提供服務,因此,需求和人口將沿著這些路線增加。汽車的引入改變了這種情況。這使得居住在城市和郊區任何地方的通勤者都可以自由地在起點和目的地之間旅行,而無需直接的公共交通路線。這最初主要應用於城市市場,隨著道路質量的提高,沿著這些道路的汽車數量也隨之增加。這對電車行業產生了重大影響,因為它們面臨著大量的定價監管,以前使電車如此受歡迎的速度現在與汽車相比微不足道,汽車的速度可以快 40-45%(Geels,2006)。因此,電車行業從 1910 年開始在軌道長度方面出現下降。

汽車出現之前,私人交通方式也有一些限制。馬匹經常被使用,通常與馬車或手推車結合使用。然而,馬匹在餵食、馬廄和清潔方面需要大量的維護。此外,馬匹在城市街道上留下了大量廢物,導致疾病和病痛。Kirsch(1996)指出,每英里行駛距離,馬匹會產生 940 克固體和液體廢物,而汽車行駛相同距離僅會產生 5.35 克排放物。雖然馬匹在當時是一種相對快速的交通方式,但它們能夠保持高速的時間有限,因此,它們通常更多地用於城市和本地運輸,而火車用於長途旅行。另一種選擇是腳踏車。腳踏車在 19 世紀的不同迭代中出現過。然而,到世紀末,當今可見的現代腳踏車設計成為標準。腳踏車長期以來一直被用於交通,並且至今仍在使用,儘管有更多的監管。腳踏車在許多方面可以被視為一種重要的技術,可能啟發了早期的汽油和電動汽車。在 1992 年出版的《熱愛汽車》一書中,沃爾夫岡·薩克斯認為,腳踏車贏得了自由和機動性的感覺,這種感覺後來被汽車利用。早期腳踏車的使用主要被視為短途城市和本地旅行的選擇。與汽車不同,腳踏車的可行速度和行程長度主要取決於使用者的體能。因此,腳踏車通常不用於長途旅行,因為既要考慮旅程所需的時間,也要考慮旅程對使用者造成的負擔。由於現有交通方式存在這些侷限性,現代汽車的發明帶來了重大變化。

汽車的發明

與許多其他交通方式相比,從汽車首次實施到常規市場使用的時間很長。對蒸汽動力汽車的想法在 18 世紀的大部分時間裡都被考慮過。1769 年,尼古拉-約瑟夫·居紐特開發了一種蒸汽動力三輪車,許多人認為它是第一輛汽車。該車輛速度很慢,只能在載運四人的情況下以 3.6 公里的時速行駛 20 分鐘。然而,許多熱切的發明家看到了這種交通方式的潛力。1805 年,奧利弗·埃文斯推出了“兩棲動物”,這是美國的第一輛汽車。該車輛可以在陸地和水上使用,令人驚訝地成為世界上第一輛兩棲汽車。儘管這種交通方式顯示出令人鼓舞的跡象,但在 19 世紀,汽車並沒有真正成為主要的交通方式。這在很大程度上是由於蒸汽技術的限制和法規。蒸汽動力汽車需要一臺鍋爐,鍋爐通常體積龐大且笨重。此外,早期的蒸汽裝置的熱效率僅為汽油動力內燃機的熱效率的一半左右。蒸汽機還面臨著公眾的強烈反對,在美國的某些地區,由於其速度、煙霧和爆炸的可能性,它們被禁止使用(Geels,2006)。因此,汽車的孕育階段可以認為已經超過了 130 年。汽車的增長真正開始於汽油和電力推進系統的引入。

汽油和電動汽車提供了一種設計更輕、功率更大的汽車。如前所述,最初的設計歸功於卡爾·本茨。亨利·福特和 Model T 在 1908 年普及了量產。這使得在更短的時間內製造出更多車輛,這極大地提高了車輛的銷售速度,同時也降低了價格,使其更實惠。Hard & Knie (2001) 認為,對於一項新技術來說,必須讓潛在客戶相信該技術可以輕鬆地融入他們的日常生活,而 Model T 透過生產一種價格合理且令人滿意的汽車模型實現了這一點。許多其他製造商很快就效仿了。這些汽油和電動汽車相對於蒸汽動力汽車的主要優勢在於它們為改進提供了空間。蒸汽動力已經達到了成熟階段,而汽油和電動汽車還處於孕育階段。1900 年,28% 的車輛是電動汽車。儘管如此,由於電池可能會因快速充電而耗盡,並且在沒有新電池的情況下行駛範圍有限,汽油汽車成為主要的汽車型別。在過去 20 年中,隨著該技術的規模經濟變得更加實惠,電動汽車捲土重來。

逐漸使汽車優於許多替代交通方式的主要改進之一是道路網路。早期的汽車使用的是並非專門為汽車交通設計的道路。然而,隨著市場的增長,道路進行了升級、鋪砌和延伸。為交通而設計的鋪砌道路的引入與當時的社會文化相矛盾。Geels (2006) 認為,這些道路被視為聚會場所,而不是主要的交通流。因此,在未來幾年進行重大的法律變更之後,對道路目的的認識開始演變,交通成為主要目的,人行道允許行人使用。道路網路的增加旨在進一步鼓勵對汽車的需求,因為它們成為最靈活的交通方式之一。

早期市場發展

早期的蒸汽動力汽車主要設計為替代馬車,用作運輸貨物的手段。然而,隨著車輛速度的提高,對載客汽車的需求也隨之增加。汽車的靈活性在於它不受軌道限制,這意味著人和貨物都可以不透過直接的公共交通路線在不同地點之間運輸。因此,許多最早的汽車被用作公共汽車和計程車服務。計程車最初主要使用電力,因為汽油車在低速行駛時容易熄火,Eclectic Vehicle Company (EVC) 成為美國最早的計程車服務公司之一。然而,電池壽命問題和一些財務醜聞導致 EVC 在 1903 年破產,標誌著汽車在出租車領域的失敗(Geels,2006)。隨著汽油和電動汽車超越它們的蒸汽動力對應物,顧客數量大幅增加。最初,這些車輛被視為只有富人才能享受的奢侈品。然而,隨著福特推出以數量而非質量為中心的 Model T 大規模生產系統,汽車變得更加便宜,因此成為更普遍的交通方式。

早期市場的主要細分市場之一是賽車。官方汽車比賽可以追溯到 1894 年,當時舉行了一場從巴黎到魯昂的 199 公里比賽。這些比賽的刺激、速度和危險鼓勵了公眾觀看,並且變得如此受歡迎,以至於到 1899 年在美國建立了賽車俱樂部。這些早期比賽中的競爭促進了汽車設計的進一步發展,從而提高了汽車的速度和動力。車輛被設計成能夠達到更高的速度並行駛更長的距離。根據 Geels (2006) 的說法,這些比賽對於形成公眾對汽車可以實現的目標的看法至關重要。

Alex Rowland (2009) 認為,創新最大的驅動力是戰爭。正如許多新技術一樣,汽油汽車的成功也很快被重新用於軍事用途。在一戰期間,汽車對軸心國和盟軍至關重要。汽車可以用於快速將部隊和物資運送到前線,也可以用作裝甲車來攻擊敵軍戰線,而暴露程度最小。這方面的一個例子是勞斯萊斯裝甲車,在一戰中使用了 120 輛。這款車重 4.7 噸,配備三名機組人員,並配備了一挺 .303 維克斯機槍。汽車中類似的技術也被應用於在一戰中使用的第一批坦克。雖然汽車的軍事用途並非該技術的首要功能,但它們在整個歷史上的重大戰爭中的使用通常是戰爭結果的主要決定因素之一。戰爭的少數好處之一實際上是它經常激發的技術突破。這對汽車來說是真實的,因為一戰帶來了內燃機的重大改進,使其更加強大和可靠,以確保 4.7 噸的勞斯萊斯裝甲車能夠有效地使用。這種技術隨後被改編為戰後私人通勤汽車。

政策

早期的汽車政策在很大程度上遵循了先前模式的政策。由於早期蒸汽汽車的速度最初很慢(不到 10 公里/小時),因此與適用於馬匹、馬車和有軌電車的規定相比,幾乎沒有變化。但是,隨著汽油和電動汽車的引入,汽車的速度開始提高,政策也開始適應。20 世紀早期關於汽車使用的政策基本上可以分為三類:設計政策、道路規則政策和安全政策。早期車輛設計的設計規定很少。Model T 在 1908 年至 1927 年間售出了 1500 萬輛,它沒有車門、車窗和擋風玻璃。這種設計本質上是馬車的設計,只是用內燃機提供動力。對設計有一些限制,例如車輛的寬度和高度。但是,這些限制更多地是出於確保車輛能夠在現有道路系統上使用,而不是出於任何法律法規。Model T 的設計本質上被迫遵循當時的馬車和貨車的設計,以便它們能夠在道路上使用,而無需對道路網路進行任何重大重新設計。這種對寬度的限制已嵌入到這種模式中,因為儘管現代車輛的平均寬度通常略大於 1.8 米,但所有車輛的設計都受到國際公認的道路寬度的限制。由於這些道路設計很大程度上取決於手推車和馬車的寬度,這表明了先前技術對主導技術的長期影響。

20 世紀初,汽車出現的主要問題之一是安全問題。在汽車出現之前,人們可以使用自己的私人交通工具達到的速度受到可用技術的限制。馬匹在全速奔跑時可以達到 40-48 公里/小時的速度。但是,由於馬匹通常與手推車或馬車一起使用,並且只能在短時間內達到這些速度,並且會積極避免碰撞,因此在城市道路上發生事故很少致命。汽車的引入改變了這一點。1900 年,梅賽德斯-辛普勒克斯可以行駛 117 公里/小時。雖然這並不代表當時汽車的平均速度,但它表明了人們可以在自己的私人交通工具中達到的速度的顯著增長。以這些速度以及汽車完全依賴駕駛員進行控制的事實,事故不可避免。1924 年,道路上行駛著 2670 萬輛汽車,有 20,000 人死於交通事故。2011 年,道路上行駛著 2.536 億輛汽車,有 33,000 人死於交通事故。因此,1921 年每輛註冊車輛的死亡率高出 5.76 倍。這種高死亡率(對駕駛員和乘客而言)促使政府出臺規範性政策,規定駕駛員、乘客和行人的安全。

Wetmore (2009) 認為,在 1960 年之前,確保汽車安全的首要責任在於駕駛員。發生事故時,無論汽車狀況或道路狀況如何,責任很可能歸咎於駕駛員。當時,對車輛安全規格幾乎沒有監管。儘管第一個安全帶是由愛德華·J·克萊格霍恩於 1885 年在紐約獲得專利的,但汽車直到 50 年代和 60 年代才開始普遍配備安全帶,即使在那時,乘客也幾乎沒有佩戴安全帶的動力。據《機動車安全標準》稱,直到 1968 年美國才出臺了第一部安全帶法。即使在現代,美國法律也可能出奇地寬鬆。截至 2009 年,一些州不允許警官因未系安全帶而對駕駛員罰款,除非他們最初因其他違規行為而被攔下。在新罕布什爾州,沒有關於系安全帶的法律,但 17 歲以下的青少年除外。第一個全州範圍內的交通法是在 1901 年的康涅狄格州出臺的。該法律將汽車在城市中的限速限制為 12 英里/小時,在鄉村道路上限制為 15 英里/小時。1910 年,紐約成為第一個出臺酒駕法律和處罰的州。儘管早期出臺了這些法規,但直到 1927 年,美國州高速公路官員協會才釋出了《美國標準道路標記和標誌的製造、展示和安裝手冊和規範》。這兩份檔案分別針對農村道路和城市道路。這些檔案為我們今天許多現代法規奠定了基礎。現代安全政策比今天更加嚴格。當前的市場車輛必須符合大量的安全氣囊、安全帶和潰縮區規格,這些規格在汽車上市前都要經過嚴格的測試。因此,與 50 年前相比,現代車輛要安全得多,人均事故率已大幅下降,如前所述。

增長

隨著汽車變得更快、更可靠且更便宜,越來越多的通勤者開始將它們用作主要的交通工具。隨著對汽車的需求不斷增長,道路網路也進行了升級以滿足需求。越來越多的道路被鋪設,人們可以住在遠離城市的地方,因為汽車可以讓出行更快捷,出行起點和終點也更加靈活。1956 年,艾森豪威爾總統頒佈了《1956 年聯邦援助高速公路法》,將城市間交通列為優先事項。該法案提供了 65,000 公里的國家高速公路系統,將在 13 年內建成。這大大縮短了主要城市之間的旅行時間,進一步鞏固了汽車作為本世紀主要交通方式的地位。這些對城市道路和高速公路的改進進一步鼓勵了通勤者購買汽車。因此,美國註冊車輛數量與道路質量和長度之間的關係可以被認為是一個“良性”的反饋迴路。

除了道路網路的改善,汽車技術也取得了重大進步。從 1930 年代到 1980 年代,汽車的設計發生了重大變化。製造商之間競爭不斷,因此在此期間進行了許多改變,以使汽車對消費者更具吸引力,無論是專注於家庭用車還是提高汽車的速度和美觀。在 1930 年代,汽車設計轉向了全封閉的車身,還集成了大燈,這使得汽車在惡劣天氣和夜間條件下能夠更好地使用。許多車輛還增加了後備箱和行李箱空間用於存放物品,使汽車更適合家庭使用。20 世紀 50 年代,通用汽車推出了高壓縮比 V8 發動機,美國汽車引擎動力得到了提升。60 年代和 70 年代,獨立懸架、燃油噴射系統以及更可靠的前輪驅動和四輪驅動系統變得普遍,汽車又取得了進一步改進。這些改進進一步刺激了該時期的市場增長,因為每個家庭擁有至少一輛汽車(甚至更多)變得至關重要。汽車製造商利用這種市場需求,為他們最受歡迎的車型釋出年度款。這促進了“升級”心態,要求消費者擁有最新款車型,這種理念至今仍然存在。

隨著汽車技術的不斷擴充套件,汽車製造商和企業也開始適應汽車,以服務更細分的市場,甚至開拓全新的市場。為了服務越野市場,吉普車等車型開始進入市場。這些車輛的技術源於第二次世界大戰,當時吉普車、半履帶車、裝甲車和多用途車被大量生產,對盟軍在戰爭中的成功至關重要。戰爭期間大型車輛動力的改進至關重要,因為更重的卡車成為美國運輸網路的重要組成部分。汽車的另一個次級市場是娛樂,尤其是賽車。汽車速度的展示吸引了大量人群,因此在 1948 年成立了 NASCAR。與電視廣播相結合,NASCAR 和類似的賽車活動吸引了大量人群,鼓勵企業廣告。NASCAR 行業在現代僅贊助資金就吸引了約 30 億美元。在其他形式的賽車(如一級方程式、拉力賽和印地賽車)中也可以看到類似的比賽和收入,儘管這些比賽並非完全是美國比賽。因此,很明顯,汽車的使用不僅受消費者慾望的驅動,也受企業和製造商發現的盈利機會的驅動。

成熟度

定量部分的資料表明,汽車行業目前正在向成熟階段過渡。儘管隨著人口增長,汽車模式可能會繼續增長,但考慮到目前的科技水平,不太可能還有很多新興市場對製造商來說是負擔得起的。雖然自動駕駛汽車正在研發中,但它們仍然使用汽油和電力,並且仍然需要登記註冊。因此,汽車行業已從專注於模式增長轉變為專注於管理。當今汽車製造商面臨的主要挑戰不是說服人們購買汽車,而是說服人們購買“他們”的汽車。世界主要汽車製造商現在每年都會發布其最受歡迎車型的新款車型,每種車型都針對不同的客戶群體。過去,廣告會側重於汽車在速度、安全性和可靠性方面的效能。然而,隨著車輛效能在任何給定價格範圍內不再像以前那樣重要,並且由於嚴格的監管,每輛車的安全標準幾乎完全相同,最近的廣告已經轉向關注科技。2016年,馬自達釋出了一則針對其馬自達3的廣告,重點介紹了馬自達3的新觸控技術。次年,馬自達最大的競爭對手之一豐田卡羅拉釋出了一則廣告,重點介紹了該車的抬頭顯示器和整合音響系統。因此,很明顯,為了在成熟市場保持市場主導地位,製造商已將銷售重點轉向更利基的功能。

重新塑造市場的一種方法是引入自動駕駛汽車。許多不同的公司已經開始對這些車輛進行道路測試,例如谷歌、優步和特斯拉。自動駕駛汽車提供了一個機會,可以減少事故,提供更高效的交通網路,併為無法使用傳統車輛的人提供更多出行方式。然而,儘管有這些優勢,但也存在許多問題,這些問題可能會導致自動駕駛汽車在很長一段時間內無法得到廣泛使用。Fagnant 和 Kockelman (2015) 認為,自動駕駛汽車難以在當前市場中取得突破主要有三個原因:車輛成本將非常高,無法證明開發這項技術的支出是合理的;關於責任、保險和許可的法律問題非常嚴重;公眾對這些車輛的看法褒貶不一,許多通勤者對沒有控制車輛的想法感到緊張。因此,儘管這項技術將徹底改變現代汽車出行,但它可能需要一段時間才能進入當前市場。

定量

方法

對於大多數交通方式來說,生命週期可以分為三個階段:誕生、成長和成熟。誕生階段通常是在技術問世之初,當時許多人更願意使用更熟悉的現有技術。然而,早期技術發展通常會對該模式的規模經濟產生重大影響。這使得該模式更實惠或實際上促進了增長。隨著交通方式的不斷發展,最終技術進步會產生巨大的成本,而這些成本對規模經濟的影響並不一定像以前那樣顯著。當這種情況發生時,該模式很可能已經進入成熟階段。在此階段,重點將從模式的增長轉向模式的管理。這些階段可以用傳統的邏輯曲線或“S 曲線”來表示。使用一組指示該模式部署水平的資料,製作了一個三引數邏輯函式。

邏輯公式

邏輯公式

其中

·       S(t) 是給定時間(註冊車輛數量)的交通系統衡量指標

·       t 是時間(年)

·       t0 是 S(t) 處於 S 曲線拐點的時間(年)

·       K 是交通系統的最大容量(註冊車輛數量)

·       b 是一個係數,影響系統達到成熟的速度

應用單變數線性迴歸來確定最大容量 (k) 的最可能值,並從該資料集中確定係數 b 和 t0。線性迴歸模型的形式為;

其中 Y 是 LN(RegisteredVehicles/(K-RegisteredVehicles)),X 是該資料集的年份。對於估計的 K 值範圍,對資料集中每年的資料進行了此計算。一旦確定了 K、b 和 t0 的值,這些值就會代入模型,以根據該模式的 S 曲線產生每個年份的一系列預測值。

模型

使用的資料集是 1900 年至 1995 年之間註冊車輛數量的衡量指標。這些值來自美國交通部聯邦公路管理局。該檔案提供了所有州的註冊車輛數量的綜合資料。資料集的侷限性在於它只提供到 1995 年的資料。最近幾年(1995-2016 年)的資料來自聯邦公路管理局網站上的個別報告。這些註冊車輛數量的值只提供了註冊車輛的總數,而不是專門的汽車數量。但是,可以假設對汽車的需求將與卡車和公共汽車的需求以相似的速度增長。表 1(在解釋模型後顯示)概述了在此期間美國記錄的和模擬的車輛數量。但是,在使用上述方法確定該資料的模型之前,重要的是分析資料並識別任何關鍵趨勢或重大事件。下面的圖 1 顯示了註冊車輛數量隨時間的增長。

圖 1:1900 年至 2016 年註冊車輛數量的增長。

該圖顯示,與今天的註冊車輛數量相比,最初的部署速度很慢。儘管在 1920 年代出現了增長,但在 1930 年至 1947 年之間,車輛數量停滯不前。這可能是由於兩個主要世界事件。第一個是 1930 年代的大蕭條。在 1929 年至 1930 年之間,全球 GDP 下降了 15%,導致許多美國公民面臨嚴重的經濟困難。這對汽車製造商生產汽車的能力和消費者購買汽車的能力都會產生重大影響。第二個是 1939 年至 1940 年之間的第二次世界大戰。雖然戰爭可能促進了該模式的技術發展,但戰爭在製造方面優先考慮,因此生產的汽車更少。此外,有 1610 萬美國人在二戰中服役,這減少了可銷售的市場。在此之後,增長一直保持相對穩定,直到近年來增長略有下降。下降在 2008-2010 年最為明顯,這可能再次是 2008 年全球金融危機造成的經濟制約所致。

為了確定該模型最合適的飽和度 (K) 值,進行了線性迴歸分析。在根據上述方法對多個 K 值執行線性迴歸分析後,其中每個測試的 K 值增加 25,000,000 輛註冊車輛,K 值的 R 平方值最接近 1.0 的值為 300,000,000 (R2 = 0.8447)。這表明該飽和度值最適合 S 曲線。對於該 K 值,b 值被確定為 0.07656,t0 值被確定為 1979.85。將這些值應用於邏輯公式,得到了以下模型,如 圖 2 所示。

圖 2:1900-2016 年美國註冊車輛數量的初始模型

透過目視檢查,很明顯該模型不能準確地表示資料。拐點兩側存在明顯的低估和高估區域。因此,為了確定模型為何不準確,繪製了線性迴歸分析的值,如下面的圖 3 所示。

圖 3:K=300,000,000 的迴歸分析

當檢視 K=300,000,000 的這組線性迴歸時,很明顯,資料在誕生階段受到較大負值的影響。這可能是由於初始部署統計資料與當前值之間存在顯著差異,因為自 1900 年以來,車輛註冊數量增加了 32,951 倍。因此,這些較低的初始部署值會嚴重影響資料,並可以解釋初始模型與實際部署之間缺乏真實性。為了解決這個問題,重複了該過程,只使用 1910 年之後的資料,以減少改變模型真實性的負值數量。如圖 1 所示,1900-1915 年間註冊車輛數量的變化與整個資料集的規模相比微不足道。因此,刪除前 10 年的資料可能會提高模型精度,而不會影響模型的真實性。下面的圖 3 顯示了重新調整的線性迴歸曲線,清楚地表明它更適合模型。

圖 4:K=300,000,000 的調整後的迴歸分析

由於這種迴歸分析(不包括 1900-1910 年的資料)更適合線性迴歸分析,因此再次計算了 b 和 t0 的值,分別為 0.06029 和 1980.07。因此,可以繪製一個新的模型,如下面的圖 5 所示。

圖 5:1900-2016 年美國註冊車輛數量的調整後的模型

圖 4 中的這個調整後的模型在預測的註冊車輛數量與實際註冊車輛數量之間的精度方面明顯更適合。S 曲線可以分為三個不同的部分:誕生、成長和成熟。誕生階段是從 1900 年到 1945 年,成長階段是從 1940 年到 2005 年,成熟階段是從 2005 年到現在。該模型表明成熟階段只是最近才開始出現,因為預測的車輛飽和度是 300,000,000,而當前的值更接近 260,000,000。根據該模型,該模式應該在 2050 年之前達到飽和,屆時它可能會被自動駕駛汽車或一種新的創新交通方式所取代。下面的表 1 顯示了 1900 年至 2016 年期間美國記錄的和預測的註冊汽車數量。

表 1:1900-2016 年記錄的和預測的註冊車輛數量
年份 註冊車輛(美國) 預測註冊車輛(美國)
1900 8000 2384493
1901 14800 2531414
1902 23000 2687306
1903 32920 2852706
1904 55290 3028183
1905 78800 3214337
1906 108100 3411803
1907 143200 3621252
1908 198400 3843392
1909 312000 4078972
1910 468500 4328780
1911 639500 4593650
1912 944000 4874459
1913 1258060 5172134
1914 1763018 5487650
1915 2490932 5822032
1916 3617937 6176363
1917 5118525 6551778
1918 6160448 6949472
1919 7576888 7370699
1920 9239161 7816778
1921 10493666 8289088
1922 12273599 8789079
1923 15102105 9318265
1924 17612940 9878232
1925 20068543 10470637
1926 22200150 11097211
1927 23303470 11759756
1928 24688631 12460152
1929 26704825 13200352
1930 26749853 13982386
1931 26093968 14808358
1932 24391000 15680447
1933 24159203 16600906
1934 25261710 17572057
1935 26546126 18596292
1936 28506891 19676068
1937 30058892 20813903
1938 29813718 22012370
1939 31009927 23274093
1940 32453233 24601736
1941 34894134 25997997
1942 33003656 27465599
1943 30888134 29007278
1944 30479306 30625769
1945 31035420 32323794
1946 34373002 34104045
1947 37841498 35969169
1948 41085531 37921748
1949 44690296 39964279
1950 49161691 42099152
1951 51912755 44328627
1952 53262418 46654812
1953 56217433 49079632
1954 58505361 51604809
1955 62688792 54231827
1956 65148277 56961909
1957 67124904 59795989
1958 68296594 62734677
1959 71354420 65778239
1960 73857768 68926564
1961 75961437 72179139
1962 79150336 75535027
1963 82696732 78992844
1964 86313262 82550737
1965 90357667 86206373
1966 93949852 89956923
1967 96905876 93799057
1968 100898074 97728938
1969 105096369 101742229
1970 108418197 105834096
1971 112986342 109999222
1972 118796671 114231831
1973 125653934 118525707
1974 129933556 122874228
1975 132948709 127270401
1976 138542904 131706906
1977 142092568 136176138
1978 148414612 140670262
1979 151869299 145181265
1980 155796219 149701009
1981 158286415 154221296
1982 159643240 158733924
1983 163749281 163230743
1984 166248816 167703722
1985 171688878 172144997
1986 175700339 176546931
1987 178909773 180902163
1988 184392674 185203654
1989 187356106 189444732
1990 188797914 193619124
1991 188136469 197720995
1992 190362228 201744966
1993 194063482 205686139
1994 198063482 209540109
1995 201530021 213302973
1996 205427210 216971335
1997 210441250 220542300
1998 211580030 224013469
1999 215496000 227382928
2000 220461060 230649230
2001 225821240 233811381
2002 235331380 236868813
2003 234624140 239821364
2004 236760030 242669251
2005 243010550 245413041
2006 247421120 248053626
2007 250844640 250592191
2008 254403080 253030190
2009 255917660 255369314
2010 254212610 257611462
2011 250070050 259758720
2012 253108390 261813329
2013 253639390 263777664
2014 255876820 265654208
2015 260350940 267445533
2016 263610220 269154279

本表結合圖 5 中的模型,概述了模型與資料之間的相似點和不同點。價值方面最顯著的差異出現在“誕生階段”。造成這種情況的原因可能是初始部署和飽和值之間存在顯著差異。由於註冊車輛的最終值達到數億,而初始值僅為數千,因此模型無法捕捉到規模的巨大變化。這種不準確性也可能是由於線性迴歸分析中刪除了前 10 年的註冊車輛資料所致。然而,需要注意的是,即使在初始模型中,1900 年註冊車輛的建模值也偏離了實際值 82.8 倍。因此,很明顯,該模型在估計早期誕生階段資料方面並不準確,因為存在規模上的差異。此外,模型在 1910 年至 1943 年之間存在一些不一致。這可歸因於兩個因素。第一個是之前提到的模型存在一定程度的高估。然而,在該區域,這可能並不像看起來那麼顯著,因為 1918 年之後的大多數值實際上都被低估了。第二個原因是記錄的註冊值的隨機性。由於這段時期經歷了許多社會經濟因素(經濟衰退和世界大戰),因此誕生階段和增長階段之間的過渡不像模型所表明的那樣平滑。因此,在 1920 年至 1945 年之間,模型中存在一些關於車輛註冊數量的不一致。儘管如此,模型的其餘部分可以被認為基本上是準確的,尤其是在 1943 年之後,除 1950 年代的個別差異高達 14% 之外,建模值與記錄值之間的最大差異為 6%。

結論

在過去的 120 年裡,汽車已經發展成為美國使用最廣泛的交通方式。儘管由於城市景觀以及城市和農村政策的改變,汽車在最初的增長速度較慢,但它對社會產生了巨大的影響,並塑造著我們每天執行的許多工。然而,這種模式目前正在走向成熟,市場競爭比以往任何時候都更加激烈。因此,製造商在未來 10-20 年的市場選擇對於決定這種模式的持續成功至關重要。隨著自動駕駛等更先進技術的出現,製造商和消費者將如何應對不可避免的變革將非常有趣。

參考文獻

期刊文章/政府檔案

Fagnant, D. 和 Kockelman, K.(2015)。為無人駕駛汽車做好準備的國家:機遇、障礙和政策建議。《交通研究A部分:政策與實踐》,77,第 167-181 頁。

Geels, F.(2005)。社會技術系統轉型動態:對從馬車到汽車的轉型路徑(1860-1930)的多層次分析。《技術分析與戰略管理》,17(4),第 445-476 頁。

Wetmore, J.(2004)。重新定義風險並重新分配責任:構建網路以提高汽車安全。《科學、技術與人文價值》,29(3),第 377-405 頁。

對外政策研究所(2009)。《戰爭與技術》。新加坡:對外政策研究所。

美國交通部(2015)。《聯邦機動車安全標準時間表》。n/a:國家公路交通安全管理局。

Hård, M. 和 Knie, A.(2001)。技術管理的文化維度:從汽車歷史中汲取教訓。《技術分析與戰略管理》,13(1),第 91-103 頁。

Kirsch, D.(1998)。《技術、環境與公共政策視角:從汽車歷史中汲取教訓》。斯坦福大學。

美國州公路官員協會(1927)。《美國標準道路標誌製造、展示和安裝手冊和規範》。n/a:美國州公路官員協會。

世界衛生組織(2015)。《2015 年全球道路安全狀況報告》。義大利:世界衛生組織。

書籍

Sachs, W. 和 Reneau, D.(1992)。《對汽車的愛》。伯克利:加州大學出版社。

Garrison, W. 和 Levinson, D.(2014)。《交通體驗》。牛津:牛津大學出版社,美國。

網站

One.nhtsa.gov。(2018)。《NHTSA - 穿越時光之旅》。[線上] 可透過以下網址獲得:https://one.nhtsa.gov/nhtsa/timeline/index.html [訪問時間:2018 年 5 月 10 日]。

Fhwa.dot.gov。(2018)。《首頁 | 聯邦公路管理局》。[線上] 可透過以下網址獲得:https://www.fhwa.dot.gov/ [訪問時間:2018 年 5 月 10 日]。

影片

馬自達(2016)。《2017 年馬自達 3 廣告 - “觸碰”》。[影片] 可透過以下網址獲得:https://www.youtube.com/watch?v=UwGjwFsMGeo [訪問時間:2018 年 5 月 10 日]。

豐田(2017)。《豐田卡羅拉》。[影片] 可透過以下網址獲得:https://www.youtube.com/watch?v=jRUjdaDSBSg&list=PLsOvRYzJPCwVS56zzrHe9gDjCIMmp1luZ [訪問時間:2018 年 5 月 10 日]。

資料

Fhwa.dot.gov。(2018)。《按年份劃分的州機動車註冊量》。[線上] 可透過以下網址獲得:https://www.fhwa.dot.gov/ohim/summary95/mv200.pdf [訪問時間:2018 年 5 月 3 日]。

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