交通部署案例集/2018/澳大利亞民用航空的生命週期

定性分析

1. 模式描述

現代噴氣客機已成為最重要的公共交通工具之一。它被定義為一種可以運輸乘客和貨物的交通系統。第一架飛機發明於 20 世紀 10 年代，並在 20 世紀 20 年代在澳大利亞成為商用飛機。它的最初功能是戰爭機器，這也導致了航空業的停滯期。第一次世界大戰後，政府決定放棄軍用飛行並發展新的民用飛機，發生了重大轉變。

1.1 主要優勢：與火車和車輛等其他交通方式相比，飛機能夠在更遠的距離內運輸。它可以到達世界上的任何地方，甚至可以在一天內到達世界的另一端。現代噴氣客機比任何其他流行的交通工具都快。它每年將 84% 的旅客送達目的地。由於航空技術的飛速發展，自 2000 年以來，可靠性和節能性得到了迅速提高，現在它已被認為是最安全的交通工具。航空業也發揮著促進全球化的重要作用。與渡輪相比，速度顯示出明顯的優勢。在這個時代，全球有超過 10 億遊客。他們選擇乘坐飛機不僅可以促進 GDP 增長，還可以沿途創造更多就業機會。

1.2 主要市場：作為出口國，飛機為依賴貨物運輸的澳大利亞企業提供了便利。此外，由於其速度和可靠性，它也受到休閒或商務目的的普通民眾的歡迎。儘管澳大利亞位於偏遠的角落地區，但外界也吸引著人們。

1.3 組織 民航部，也稱為 DCA，存在於 1938 年至 1973 年之間。 它最初由國防部執行。該部門於 1973 年與航運和運輸部合併，並更名為交通部。它在民航運營中扮演著部長的角色。

民航局：民航局 (CAA) 成立於 1988 年 7 月，負責控制航空安全法規並提供空中交通服務。1955 年，該組織分為兩個部分，即澳大利亞空中服務公司和民用航空安全域性 (CASA)。 澳大利亞空中服務公司管理空中交通管制、飛行資訊、航空災難救援和飛行搜尋，而 CASA 則管理安全規則、飛行員資格和飛機技師。澳大利亞空中服務公司於 1997 年轉入澳大利亞海事安全域性。而 CASA 則負責滿足法規中的安全要求。相關法案包括 1920 年《空中航行法》、1988 年《聯邦民用航空法》和 2007 年《空域法》。

2. 模式之前的場景

在那段時間裡，交通工具正在發生變化。1920 年之前有兩種流行的交通方式，即 T 型車和有軌電車。從畜力車到 T 型車，T 型車也被稱為“鐵麗莎”，由亨利·福特於 1908 年首次發明。這種汽車可以在裝配線上生產，並使普通民眾能夠負擔得起汽車。 而蒸汽有軌電車則於 1901 年首次投入使用。到 1920 年，它的速度可以達到 30 公里/小時，最初只有每小時幾公里。

與飛機相比，它們的載重量和速度都較低。第一次世界大戰後，各國之間的經濟和貿易變得更加頻繁。公眾對其他國家的好奇心和探索也日益增長。一些公司看到了飛機的速度，並發現了潛在的市場，即幾天內就能橫跨大洋旅行。1921 年，第一家澳大利亞航空公司——澳航（Qantas Airways）成立，標誌著民用航空時代的開始。

3. 技術的發明

3.1 自動駕駛儀：這是一種在沒有飛行員干預的情況下控制飛機的系統。得益於軟體的發展，自動駕駛儀已成為現代飛機中必不可少且可靠的系統。在飛機上使用自動駕駛儀是為了減輕飛行員的壓力，並使飛機能夠在所需的姿態、航向、高度和馬赫數下自動飛行。自動駕駛儀還可以幫助飛行員完成一些次要工作，使飛行員能夠集中精力完成其他與飛行安全相關的工作，例如導航、交通觀察等。 使用自動駕駛儀可以減少飛行員完成長途飛行後的疲勞。然而，自動駕駛儀也有一些負面影響：隨著飛機可靠性和導航技術的提高，對控制精度的要求迫使飛行員使用自動駕駛儀。隨著自動駕駛儀使用量的增加，許多飛行員的基本飛行技能長時間得不到使用。因此，在處理自動駕駛儀故障或特殊情況時，飛行員很容易犯錯。

3.2 液壓動力：該理論應用於現代飛機。它用於驅動起落架、襟翼和齒輪。使用液壓系統可以用少量流體控制非常高的壓力或力。動力輔助制動是液壓系統中的一個應用，現在已用於許多飛機。液壓系統非常可靠，因為液壓系統中的流體是不可壓縮的，並且流體可以承載高壓。這也是液壓系統在現代飛行中流行的原因之一。

儘管液壓系統的原理相同，但不同飛機制造公司生產的液壓系統並不完全相同。基於這一事實，不同的液壓系統會導致飛行時的差異。因此，飛機制造商通常會組裝其他系統和液壓系統，以瞭解流體動力學對飛機的影響，以及如何在安裝和維護期間檢查飛機。

航空需要解決的主要問題是如何獲得飛機所需的升力、降低飛機的阻力並提高其飛行速度。空氣動力學在這些領域發揮著非常重要的作用。空氣動力學的內容是關於飛機飛行條件下速度、壓力和空氣密度的變化，還涉及飛機的空氣動力和阻力以及空氣動力學的變化。現代空氣動力學有兩個分支：速度空氣動力學和粘性空氣動力學。 空氣動力學對飛機的飛行至關重要。它不僅可以減少阻力和飛機部件的損耗，還可以提高燃油效率。

4. 早期市場發展

4.1 市場發展：在第一次世界大戰期間，各國政府主要關注軍事發展，這為飛機制造奠定了脆弱的基礎。然而，戰爭結束後，對軍用飛機的需求急劇下降。為了維持經濟並挽救這一重要產業免於衰退， 聯邦政府決定改變其靜態狀態，並更加關注與戰鬥機有許多共同點的民用飛機。最初，飛機主要用於城市之間的郵件和貨物運輸。同時，由於飛機票價較高，民航服務屬於奢侈服務，只有富裕階層才能負擔得起。因此，民用飛機的發展在 20 世紀 50 年代之前經歷了一個繁榮穩定的時期。

4.2 機場發展：隨著全球乘客數量的不斷增長，許多機場相繼建立，當地經濟也得到發展。最初機場的設計是為了滿足郵件航班和稀少的客運航班的需求。然而，隨著飛機制造商不斷生產飛機，機場不得不建造新的航站樓以容納不斷增加的飛機數量。同時，機場也從每天僅有少量航班過境轉變為每年接待數十億旅客。 由於早期到達和航班轉機之間的空閒時間，機場建設了更多的娛樂設施、購物商店和餐廳，為旅客提供消遣時間。此外，機場還與當地餐館合作，在機場附近建造新的短途酒店，並與交通部門溝通，在機場周邊構建更加便捷的交通網路。在此過程中，機場吸引了更多旅客，並建立了舒適的聲譽。機場發展與民航市場發展相輔相成，並持續滿足旅客對航空服務的期望。

5. 誕生階段

在誕生階段，政府可以被視為關鍵的靈感來源和引導者。政府透過獎勵公眾的方式提供了試飛機會。1919年3月，聯邦政府宣佈將為從英國到澳大利亞的首次飛行提供10,000英鎊（20,000美元）的獎金，飛行時間需控制在30天內。同年8月，政府吸引了公眾的關注。國防部啟動了一項關於從昆士蘭州朗裡奇到北領地凱瑟琳的航空賽路線勘測任務。在勘測過程中，國防部為參賽者提供了物資供應。

此外，政府還提供了補貼和政策支援。為了支援製造業的業務轉型，聯邦政府在初期提供了補貼。相應的政策將有助於促進經濟繁榮和企業之間的良性競爭。由於一些行動中發生了人員傷亡，澳大利亞空中醫療服務於1928年3月27日成立。 該部門的成立為人類生命提供了服務和安全保障。

6. 增長階段

由於從戰鬥機改裝而來的飛機客艙容量較小，政府要求公司建造更大的飛機以容納更多乘客。透過模仿美國的政策，可以透過共享旅行成本來降低平均票價。1959年，澳大利亞航空公司購買並引進了波音飛機，大大縮短了旅行時間並降低了旅行成本。

由於澳大利亞的地理位置偏遠，跨洋飛行一直是政府和公司想要實現的主要目標。1992年12月，澳航成功與英國航空合作，並獲得了政府13.5億澳元的注資。 這是該目標實現的里程碑。儘管波音飛機縮短了旅行時間，但技術的實施成本仍然很高，並且在21世紀之前，該技術還無法廣泛應用於所有長途目的地。在此過程中，政府提供了技術支援和資金支援。

7. 成熟階段

在成熟階段，預計澳大利亞機場在60年內將有大約1000億人次的起降。

7.1 政府政策：限制因素將集中在政府政策上。政府在初期提供了補貼。然而，當補貼結束時，為了佔據並維持市場份額，航空公司不得不擴充套件服務內容，例如機場接送和租車服務。服務內容將增加，而服務質量可能會下降。 如果航空公司面臨資金週轉困難，無法克服經濟困難，相應的競爭可能會減少，航空領域可能出現壟斷。由於航空運營結構相對穩定，引入新的改進型作業系統將是一個艱難的過程，也需要政府的政策支援。

7.2 “重塑”的機會：隨著技術的進步和交通網路的完善，最終的起降量可能會增加。由於溫室氣體排放，飛機燃料將成為一個關注點。環境影響迫使政府在飛機上開發出環保的新技術，例如飛機上的電力引擎。公眾也期望更低成本、更省時的空中旅行，因為票價不穩定，通常需要提前預訂，這對緊急情況來說並不划算。考慮到網路，在起降數量不斷增加的情況下，安排將更加緊密。合適的時刻表將有效提高效率。

定量分析

1. 方法論

1.1 資料獲取：在交通方式階段的測量中，使用了起降總量的的資料集，該資料集來自3個數據庫。與每年生產的飛機數量相比，起降數量可以代表累積資料。生產的飛機可能不會直接投入使用，因此可能存在一些誤差。起降資料的初始記錄來自1925年。 統計局的資料集以月為單位記錄了起降量，並且從1976年開始提供了更詳細的資料，因此使用了1976年之後的資料。 世界銀行資料用於檢查和調整資料，以確保資料集正確且誤差合理較小。

1.2 理論

基本方程是用來估計某一年交通方式的階段。

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

其中：·     S(t) 是狀態度量（每年起降量）

·     t 是年份

·     t₀ 是拐點時間（達到 ½ k 的年份）

·     K 是飽和狀態水平

·     b 是係數

K 和 b 透過迴歸分析進行估計

此外，該方程被轉化為線性形式以估計 K、b 和 t₀ 的值。方程如下所示。RSQ 越接近 1，預測曲線越符合實際情況。

y = bX + c

$y=LN\left({\frac {department-arrivalamount}{K-(department-arrivalamount)}}\right)$

2. 結果圖表

曲線

曲線

曲線

調整：根據 S 形曲線圖，可以看出在 2017-2018 年，起降量的斜率大於預測值。換句話說，航空業目前增長速度超過預測。因此，應提高估計的最終 K 值（飽和起降量），以確保預測量的斜率不低於實際情況。然後，雖然在這種情況下 RSQ 不是最大值（最佳擬合曲線），但下面顯示的最終曲線幾乎滿足了預期。當交通方式處於成熟階段時，可能會有不同的飽和數量，因為事件會對過程產生影響。由於經濟影響，增長階段已經顯示出延遲。因此，新的結果如下所示，其中 K=100,000,000。

曲線

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3. 結果分析

3.1 影響因素：政府政策是其中一個重要因素，它在早期提供了補貼，並在長期內提供了政策支援。此外，由於飛行中的燃油消耗，航空業也受到全球燃料市場和經濟形勢的影響。

3.2 過程中的事件：由於1929年至1933年的大蕭條，飛機制造業幾乎面臨著扼殺在搖籃中的困境。幸運的是，政府在早期階段的政策支援和補貼，使得澳大利亞的飛機制造業得以生存，這與其他國家飛機公司破產的情況不同。 2007-2008年美國次貸危機引發的全球經濟危機也影響到了澳大利亞。經濟低迷蔓延到航空業，客運量和貨運量的下降不可避免。

4. 製造中的問題

4.1 經濟反映滯後：航空公司在製造商處訂購新飛機，新設計的飛機產品可能需要幾年才能生產出來。屆時，飛機是否能夠滿足當時的市場需求是一個問題。因為新飛機的設計是基於之前的需求和條件，這可能與當前情況存在差異。 在這段時間裡，可能會有新的技術被創造和應用，之前的新設計飛機可能會在一定程度上降低其價值。

4.2 裝置問題：儘管有嚴格的安排和安全防護措施，但之前仍然發生過空中災難。其中一些是由操作錯誤造成的，而另一些則可以歸結為裝置故障。 當故障發生時，飛行員很難做出反應，飛機墜毀發生在短短幾秒鐘內，尤其是在發動機爆炸的情況下。