交通部署案例集/2014/美国客运航空

定性分析

模式描述

空中客车 A380，目前使用中最大的客机之一

客运航空最常用于运送中长途旅行的旅客。加压客舱和喷气发动机很常见，但并非普遍。定期客运服务从商业航空航站楼运行，而不是私人飞机场或军事机场。客运航空自 1920 年代开始，随着技术的进步和公众对飞行的速度和相对舒适度的习惯，客运航空一直在稳步增长。

场景

在民航出现之前，长途旅行非常耗时。在 19 世纪，交通运输技术的进步极大地缩短了从海岸到海岸的旅行时间。早期的邮政马车从密苏里州到加利福尼亚州需要三周时间；铁路只需 8 到 10 天。到 20 世纪初，铁路可以在 5 天内完成这段旅程。1903 年，莱特兄弟成功实现持续的动力、比空气重的飞行的那一年，霍拉西奥·纳尔逊·杰克逊博士完成了首次横跨大陆的汽车旅行。从旧金山到纽约市，他的旅程花了 63 天完成。

在 20 世纪的前几十年里，从海岸到海岸的飞行时间急剧下降，如下面的图表所示。从海岸到海岸的标准 5 小时至今仍保持不变。

年份	设备	海岸到海岸的飞行时间
1930	福特三引擎飞机	36 小时
1934	DC-2	16 小时
1940	Stratoliner	14 小时
1946	星座	10 小时
1959	波音 707	5 小时

无论是汽车、铁路、远洋客轮还是马车，在美国两岸之间的旅行都是一项耗时、肮脏且通常危险的旅程。早期的航空也经常如此，但在其发展的过程中，航空技术将永远改变美国人对他们自己国家的概念。

发明

早期飞行

飞行的历史早于人类历史的记录。从古代到 18 世纪的热气球飞行狂潮，飞行的历史很大程度上是无动力的、比空气轻的飞行。19 世纪见证了无动力的、比空气重的滑翔机的开发。滑翔机技术通过曲线机翼的发展直接为现代飞机奠定了基础。然而，持续的、动力的、比空气重的飞行是在 1903 年实现的。莱特兄弟著名的首次飞行在几年后才引起人们的注意。人们对它的关注将其视为骗局。莱特兄弟终于在 1906 年获得了飞行器的专利，到 1908 年，他们与美国军方签订了开发军用飞机的合同。在接下来的三十年里，螺旋桨飞机的速度和舒适度都会提高，但航空界在 1940 年迎来了下一个重大变化。

喷气发动机

尽管喷气发动机早在 1920 年代就已提出，但第一架喷气式飞机直到 1937 年才试飞。英国和德国军队在第二次世界大战期间都使用了喷气式飞机。第一架用于客运的喷气式飞机是 de Havilland DH 106，“彗星”，由英国在 1949 年开发。第一架美国客机是波音 707，它于 1957 年首次飞行，最高时速为 600 英里。

早期市场发展

第一次世界大战的爆发极大地促进了飞机的发展。军事官员认识到飞机在侦察和进攻方面的作用。与许多技术一样，军方的早期采用为飞机融入平民生活铺平了道路。第一次世界大战结束后，飞机的主要作用从战争机器转变为运送工具。1918 年 5 月，第一架航空邮件从华盛顿特区起飞前往纽约市。美国航空邮件合同的资金涌入，使该行业在经济大萧条期间蓬勃发展，并在这一时期取得了重大的技术进步。

虽然首架搭载付费乘客的航班（佛罗里达州圣彼得堡到坦帕，23 分钟，1 名乘客，1 名飞行员）发生在 1914 年，但客运航空直到经济大萧条结束才大规模兴起。从 1930 年到 1944 年，美国国内航空乘客数量增长了近 7 倍，从 110 万人增加到 740 万人。在三引擎飞机年代的剩余时间里，乘客增长率保持相对稳定，并在喷气式飞机在 1960 年代中期广泛普及后再次迅速增加。

政策在诞生阶段的作用

民用航空法

1938 年的《民用航空法》旨在建立对客运航空许多方面的联邦监管。该法案创建了民用航空管理局（后来的民用航空委员会）来监督安全和经济发展。该法案将建立联邦政府管理民航的方方面面的权力，例如票价、市场准入以及哪些航空公司可以服务哪些航线。这种控制将一直持续到 1978 年放松管制。

军事合同

美国军方在塑造航空业方面也发挥了重要作用。虽然飞机在第一次世界大战中被使用，但第二次世界大战是航空业真正发展起来的时候。美军在全国各地征用土地用于建造机场。这些机场中的许多后来成为客运航空站的全部或部分。这使得基础设施能够广泛分散，使客运航空能够在全国范围内实现可持续发展，而不仅仅是在早期投资土地收购的社区。

这些机场中的许多用作飞行员、机械师和其他航空支持行业的培训设施。第二次世界大战结束后，拥有这些技能的人员过剩，而经济足够强大，可以通过扩展航空运营来容纳这种过剩。战后几年，客运业务迅速扩张，航空公司能够用已经接受过培训且经验丰富的员工来补充自己的队伍。这种模式对于制造业的员工也同样适用。

与许多技术一样，军事支持在研发部门产生了深远的影响。第二次世界大战期间，军方支持的最具影响力的技术是喷气发动机。喷气发动机在第二次世界大战前不久，即 1939 年 8 月研制成功，在战争期间被许多国家的军队广泛使用。商业应用要到 1949 年才开始，而且直到 1950 年代中期才真正开始。

航空邮件

美国政府通过使用航空邮件合同，对早期航空业的面貌产生了重大影响。合同的颁发可以决定一家新兴航空公司的成败，许多在整个 20 世纪蓬勃发展的公司都是从飞行航空邮件路线开始的。即使是那些为旅客提供服务的航空公司，也通过飞行航空邮件路线有效地补贴了这项服务。客运路线还没有盈利，但航空邮件路线是政府合同，可以弥补客运路线的损失，以确保拥有这些合同的航空公司继续运营。

航空的黄金时代

随着喷气发动机的普及，商业航空终于成为一种具有竞争力的旅行方式。螺旋桨飞机在较低海拔时效率更高，但这些海拔经常遇到更多湍流。它们还会产生更多噪音，并被早期的乘客认为很脏。由于喷气发动机在较高海拔时效率更高，飞机开始飞到更高的地方，这使得飞行更加平稳，湍流更少。较高海拔也允许提高速度，大大缩短了出发地和目的地之间的飞行时间。压气式封闭座舱的出现使乘客与发动机产生的噪音和污垢隔离开来。飞行成为一种奢华的旅行方式，包括随行服务、精致的餐点和巧妙的广告。

20 世纪中叶，航空乘客数量持续增长，1965 年超过 1 亿。到 1978 年，即发生管制放松的那一年，每年有 2.5 亿乘客在美国国内旅行。

管制放松

在 40 年的任期内，民用航空委员会 (CAB) 有权对航空业中最细微的细节进行管制。从航线到票价，再到服务质量，CAB 控制着航空业。在整个 1970 年代，对 CAB 做法的批评开始出现，1978 年 10 月 24 日，《航空管制放松法案》签署成为法律。管制放松影响了民用航空的所有方面，但安全除外。进入市场、票价和航线服务都受市场力量的影响。管制放松还促进了现在标准的枢纽和辐条航线系统的开发，以及低成本航空公司模式的出现。

枢纽和辐条系统

在航线管制放松之前，大多数航空公司的航线系统使用点对点系统。点对点系统是指航空公司尽可能地运营连接所有城市对的直航航班。这对航空公司来说往往效率低下，对乘客来说也不方便。枢纽和辐条系统是指航空公司将运营集中在少数几个城市，并运营往返这些“枢纽”城市的连接航班。这使得较小的市场能够更加频繁和经济高效地得到服务。虽然这为许多小市场提供了更频繁的服务，但乘客往往会发现，在不熟悉的城市中转航班会让他们感到紧张或困惑。

低成本航空公司模式

低成本航空公司模式的兴起主要得益于西南航空公司，它是管制放松后最早在全国范围内出现的航空公司之一。该模式的特征是：

1. 依赖在线资源进行预订和客户服务
2. 同质化机队，以简化和降低运营和维护成本
3. 机上设施较少
4. 非指定座位，这通常会导致更快的登机流程
5. 更宽松的枢纽和辐条系统，根据市场需求提供更多点对点服务

这种模式已被许多航空旅客证明是受欢迎的，尽管一些人仍然忠于传统“老牌航空公司”模式，这种模式仍然被那些在管制放松之前运营的老牌航空公司使用。

定量分析

S 曲线模型

预测 1926 年美国国内乘客负荷

建模

在收集 1926 年至 1944 年 和 1954 年至 2103 年 美国国内乘客的乘客数据后，使用以下步骤分析了这些数据：

1. 使用自然对数变换数据，以便可以使用 $Year=X$ 和 $Y=\ln \left({\cfrac {S(t)}{(K-S(t))}}\right)$ 进行回归分析。
2. 估计 K 值，即系统的峰值
3. 运行回归分析以确定数据的斜率、截距和 r²
4. 通过计算 $Intercept/-Slope$ 来确定拐点 t₀。
5. 使用返回最高 r² 的 K 值，计算 S 型曲线方程，该方程显示预测的客运量。

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

这得出了以下结果

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

变量	值
截距	-265.64422
斜率	0.13388
r2	0.9362
t0	1984

分析

美国国内客运航空的增长

右侧图表显示了 1926 年至 2013 年美国国内航空乘客数量。1926 年至 1940 年代中期可以被认为是客运航空的“诞生”阶段。这是技术发展最快的阶段，但作为交通方式的利用率很低。从 1940 年代中期到 2000 年代初期可以被认为是增长阶段。这是该模式获得重要份额并迅速普及的时期。这种增长阶段在 1980 年代中期开始放缓，但一直持续到今天。最近，在 2010 年左右，客运航空业达到了成熟期。成熟阶段的特点是增长非常缓慢，现有状况持续存在。

上面部分的图表显示了实际乘客数据与 S 型曲线模型预测的客运量的比较。这展示了航空作为一种交通方式的增长的理想模型。实际数据与预测数据非常吻合。

结论

客运航空在 20 世纪的增长对全球经济以及美国居民对他们国家的认知方式产生了重大影响。自 1950 年代以来，航空技术的进步已经大大减缓，最近增长也放缓。除非客运航空的某些领域取得重大进步，无论是速度、舒适度还是其他方面，增长将保持缓慢，并最终达到峰值。