簡介

本文將探討美國機動車技術的歷史生命週期，分為兩個部分。第一部分是本文的定性部分，根據誕生、成長和成熟的週期階段細分為三個部分。在這些主題中，將介紹美國機動車的歷史以及技術多年來的發展歷程。還將討論重要的政策和市場發展問題。在本文的第二部分，即定量部分，將分析來自交通統計局的註冊車輛總數資料，並將其與 S 型曲線進行比較，以確定誕生、成長和成熟的階段，從而證實本文定性部分所述內容。

定性分析

誕生

機動車的發明不能歸功於某一個人，而是建立在過去一個世紀許多人所做工作的基礎上。早期的機動車是蒸汽驅動的，第一輛能夠運載人員的機動車是由尼古拉斯·約瑟夫·庫格諾 (Eckermann, 2001) 在 1769 年發明的。1808 年，弗朗索瓦·伊薩克·德·裡瓦茲研製出了第一輛擁有內燃機的機動車。西格弗裡德·馬庫斯在 1870 年創新地將汽油動力內燃機安裝在手推車上。他繼續改進這項技術，並最終在他的設計中增加了制動器、離合器和轉向裝置。現代四衝程汽油發動機延續了此前的創新。在 20 世紀初，美國大多數汽車都使用蒸汽動力，其次是電力和汽油。然而，電動汽車開始越來越受歡迎，因為它比早期的蒸汽或汽油汽車需要更少的維護，而且駕駛起來也更輕鬆（不需要笨重的曲柄啟動器）。事實上，第一輛超過 60 英里的機動車是電動汽車，名為卡米爾·熱納齊的“永不滿足”。然而，由於缺乏電池充電基礎設施以及某些特性限制（例如速度慢、充電時間長，這意味著汽車只能用於短途旅行），電動汽車的普及率迅速下降。其他著名的創新者仍在致力於開發汽油發動機，他們相信汽油發動機的巨大能量，像卡爾·本茨一樣致力於開發汽油動力發動機來驅動汽車，並將其出售給了富有的買家。在這一時期，擁有機動車是一種奢侈品，只有非常富有的人才能負擔得起。亨利·福特掀起了汽車革命，汽車製造變得更加便宜，而且更容易維護。

成長

到 1920 年代中期，汽車的大規模生產開始，它成為了一種商品，不僅精英階層能夠買得起，社會底層的許多人也能買得起。20 世紀 20 年代，歐洲的其他公司也開始出現，其中最著名的是奧斯汀、辛格、菲亞特、莫里斯和雪鐵龍。隨著市場擴大，新的車型不斷開發，進一步推動了市場發展，例如推出小巧、體積更小的汽車，更能吸引消費者。從 1920 年代到 1930 年代，機動車行業取得了巨大的技術進步：使用液壓的四輪制動器；心臟和收音機等附件；更平穩的變速箱。六缸發動機提供更多動力，效率更高，因此它取代了四缸發動機，並被所有制造公司採用。隨著市場不斷擴大，各公司也開始適應消費者的口味和偏好，因此他們也開始生產豪華汽車。美國汽車繼續主導國際市場，但二戰後，趨勢發生了轉變，歐洲汽車提供了更便宜的選擇。隨著世界各地許多經濟體遭受苦難，美國也開始進口外國汽車。在機動車進入市場之前，蒸汽機火車是美國經濟依賴的主要交通工具。這種模式處於成熟階段，在鐵路出現後關閉的收費公路現在開始重新開放，供機動車使用。機動車具有不受鐵路限制的優勢，因此在出行中更加靈活。只要地形足夠平坦，它可以把你直接帶到目的地。不幸的是，鐵路只能往返於預定的車站。在美國機動車開始在全國各地普及後，美國聯邦政府很快就意識到修建高速公路的必要性。技術不斷發展，當 V8 發動機進入市場時，賽車運動也隨之而來，到 1950 年代中期，賽車運動成為美國觀看人數最多的運動。可以看出，到那時，機動車不僅作為交通工具被廣泛使用，而且人們開始將它們視為愛好和休閒的物品。

隨著道路數量開始增加，頒佈了立法，作為道路規劃的框架。許多法案被透過，以改善和維護道路質量。隨著越來越多的車輛上路，聯邦政府頒佈了法律來保護駕駛員和行人。例如，車輛必須在不同區域以一定速度或以下速度行駛，還成立了交通警察等政府機構，負責規範交通流量。就像鐵路這樣的先前模式一樣，一旦它變得流行，它就成為全國關注的焦點，政府介入，將服務國有化，並建立監管機構。

成熟

進一步的技術進步見證了電動汽車的迴歸。1997 年，豐田推出了一款混合動力車，它結合了電動機和汽油發動機。由於這提供了另一種燃料選擇，美國政府也開始為購買此類混合動力汽車提供補貼。混合動力汽車很快變得流行，因為它們克服了與電動汽車相關的難題，並提供了更好的燃油經濟性。隨著人們越來越關注大規模使用化石燃料帶來的環境問題，世界各地的政府都開始鼓勵使用“清潔”燃料的汽車。例如，混合了乙醇的汽油被引入作為更清潔的替代品，如今，車輛必須透過嚴格的排放測試才能獲得批准。人們變得更加了解和關注，他們也選擇購買這種型別的汽車。我們注意到，在過去的 20 年裡，機動車作為一種交通工具或多或少地達到了成熟階段，為了維持市場，製造公司開發了更加複雜的機動車，以滿足客戶的購買偏好，而環境問題也在設計中發揮著非常重要的作用。

定量

本研究使用了來自交通統計局的以下資料，並且使用以下形式的三引數邏輯函式：

S(t)=K/[1+exp⁡(-b(t-t_o)]

使用從交通統計局獲得的資料來模擬機動車的生命週期。其中

S(t) = 註冊車輛數量
t 是以年為單位的時間
t_o = 0.5K
K 是飽和狀態水平，或者在圖形上，它將是平滑的地方（當自變數發生變化時，因變數的變化較少的地方）
b 是一個係數。

根據資料的圖形，估計 K 為 268799083；t_o=0.5K=134399542；假設 b 為 1。根據這些，我們有以下等式

S(t)=268799083/[1+exp⁡(-1(t-134399542)]

結果分析

在對模型和資料進行繪圖後，我們發現R²=0.99，這是一個相當好的近似值。紅色線代表模型的圖形，藍色線代表資料的圖形。由於資料的起點是1960年，這裡展示的是出生階段之後的階段，因此圖形中沒有顯示它。汽車歷史表明，從20世紀初到兩次世界大戰結束，汽車經歷了出生階段。從1960年開始，代表戰後時代，被視為成長階段，一直持續到20世紀90年代，之後該圖顯示增長不再那麼顯著。也許從這一點開始，可以代表成熟階段。

參考文獻

Banister, D. and Berechman, Y. (2001). 交通投資與經濟增長促進。交通地理學雜誌, 9(3), pp.209-218.

Bts.gov. (2018). 美國飛機、車輛、船舶和其他運輸工具數量 | 美國運輸統計局。[線上] 可在以下網址獲取：https://www.bts.gov/content/number-us-aircraft-vehicles-vessels-and-other-conveyances [2018年5月10日訪問].

Eckermann, E. and Albrecht, P. (2001). 汽車世界史。賓夕法尼亞州沃倫戴爾：SAE國際。

Garrison, W. and Levinson, D. (2006). 交通體驗政策、規劃和部署。牛津：牛津大學出版社，美國，第86頁。

Parissien, S. (2014). 汽車的一生。第1版。托馬斯·鄧恩圖書；美國首版，首次印刷版，第260-340頁。