简介

本文将探讨美国机动车技术的历史生命周期，分为两个部分。第一部分是本文的定性部分，根据诞生、成长和成熟的周期阶段细分为三个部分。在这些主题中，将介绍美国机动车的历史以及技术多年来的发展历程。还将讨论重要的政策和市场发展问题。在本文的第二部分，即定量部分，将分析来自交通统计局的注册车辆总数数据，并将其与 S 型曲线进行比较，以确定诞生、成长和成熟的阶段，从而证实本文定性部分所述内容。

定性分析

诞生

机动车的发明不能归功于某一个人，而是建立在过去一个世纪许多人所做工作的基础上。早期的机动车是蒸汽驱动的，第一辆能够运载人员的机动车是由尼古拉斯·约瑟夫·库格诺 (Eckermann, 2001) 在 1769 年发明的。1808 年，弗朗索瓦·伊萨克·德·里瓦兹研制出了第一辆拥有内燃机的机动车。西格弗里德·马库斯在 1870 年创新地将汽油动力内燃机安装在手推车上。他继续改进这项技术，并最终在他的设计中增加了制动器、离合器和转向装置。现代四冲程汽油发动机延续了此前的创新。在 20 世纪初，美国大多数汽车都使用蒸汽动力，其次是电力和汽油。然而，电动汽车开始越来越受欢迎，因为它比早期的蒸汽或汽油汽车需要更少的维护，而且驾驶起来也更轻松（不需要笨重的曲柄启动器）。事实上，第一辆超过 60 英里的机动车是电动汽车，名为卡米尔·热纳齐的“永不满足”。然而，由于缺乏电池充电基础设施以及某些特性限制（例如速度慢、充电时间长，这意味着汽车只能用于短途旅行），电动汽车的普及率迅速下降。其他著名的创新者仍在致力于开发汽油发动机，他们相信汽油发动机的巨大能量，像卡尔·本茨一样致力于开发汽油动力发动机来驱动汽车，并将其出售给了富有的买家。在这一时期，拥有机动车是一种奢侈品，只有非常富有的人才能负担得起。亨利·福特掀起了汽车革命，汽车制造变得更加便宜，而且更容易维护。

成长

到 1920 年代中期，汽车的大规模生产开始，它成为了一种商品，不仅精英阶层能够买得起，社会底层的许多人也能买得起。20 世纪 20 年代，欧洲的其他公司也开始出现，其中最著名的是奥斯汀、辛格、菲亚特、莫里斯和雪铁龙。随着市场扩大，新的车型不断开发，进一步推动了市场发展，例如推出小巧、体积更小的汽车，更能吸引消费者。从 1920 年代到 1930 年代，机动车行业取得了巨大的技术进步：使用液压的四轮制动器；心脏和收音机等附件；更平稳的变速箱。六缸发动机提供更多动力，效率更高，因此它取代了四缸发动机，并被所有制造公司采用。随着市场不断扩大，各公司也开始适应消费者的口味和偏好，因此他们也开始生产豪华汽车。美国汽车继续主导国际市场，但二战后，趋势发生了转变，欧洲汽车提供了更便宜的选择。随着世界各地许多经济体遭受苦难，美国也开始进口外国汽车。在机动车进入市场之前，蒸汽机火车是美国经济依赖的主要交通工具。这种模式处于成熟阶段，在铁路出现后关闭的收费公路现在开始重新开放，供机动车使用。机动车具有不受铁路限制的优势，因此在出行中更加灵活。只要地形足够平坦，它可以把你直接带到目的地。不幸的是，铁路只能往返于预定的车站。在美国机动车开始在全国各地普及后，美国联邦政府很快就意识到修建高速公路的必要性。技术不断发展，当 V8 发动机进入市场时，赛车运动也随之而来，到 1950 年代中期，赛车运动成为美国观看人数最多的运动。可以看出，到那时，机动车不仅作为交通工具被广泛使用，而且人们开始将它们视为爱好和休闲的物品。

随着道路数量开始增加，颁布了立法，作为道路规划的框架。许多法案被通过，以改善和维护道路质量。随着越来越多的车辆上路，联邦政府颁布了法律来保护驾驶员和行人。例如，车辆必须在不同区域以一定速度或以下速度行驶，还成立了交通警察等政府机构，负责规范交通流量。就像铁路这样的先前模式一样，一旦它变得流行，它就成为全国关注的焦点，政府介入，将服务国有化，并建立监管机构。

成熟

进一步的技术进步见证了电动汽车的回归。1997 年，丰田推出了一款混合动力车，它结合了电动机和汽油发动机。由于这提供了另一种燃料选择，美国政府也开始为购买此类混合动力汽车提供补贴。混合动力汽车很快变得流行，因为它们克服了与电动汽车相关的难题，并提供了更好的燃油经济性。随着人们越来越关注大规模使用化石燃料带来的环境问题，世界各地的政府都开始鼓励使用“清洁”燃料的汽车。例如，混合了乙醇的汽油被引入作为更清洁的替代品，如今，车辆必须通过严格的排放测试才能获得批准。人们变得更加了解和关注，他们也选择购买这种类型的汽车。我们注意到，在过去的 20 年里，机动车作为一种交通工具或多或少地达到了成熟阶段，为了维持市场，制造公司开发了更加复杂的机动车，以满足客户的购买偏好，而环境问题也在设计中发挥着非常重要的作用。

定量

本研究使用了来自交通统计局的以下数据，并且使用以下形式的三参数逻辑函数：

S(t)=K/[1+exp⁡(-b(t-t_o)]

使用从交通统计局获得的数据来模拟机动车的生命周期。其中

S(t) = 注册车辆数量
t 是以年为单位的时间
t_o = 0.5K
K 是饱和状态水平，或者在图形上，它将是平滑的地方（当自变量发生变化时，因变量的变化较少的地方）
b 是一个系数。

根据数据的图形，估计 K 为 268799083；t_o=0.5K=134399542；假设 b 为 1。根据这些，我们有以下等式

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

结果分析

在对模型和数据进行绘图后，我们发现R²=0.99，这是一个相当好的近似值。红色线代表模型的图形，蓝色线代表数据的图形。由于数据的起点是1960年，这里展示的是出生阶段之后的阶段，因此图形中没有显示它。汽车历史表明，从20世纪初到两次世界大战结束，汽车经历了出生阶段。从1960年开始，代表战后时代，被视为成长阶段，一直持续到20世纪90年代，之后该图显示增长不再那么显著。也许从这一点开始，可以代表成熟阶段。

参考文献

Banister, D. and Berechman, Y. (2001). 交通投资与经济增长促进。交通地理学杂志, 9(3), pp.209-218.

Bts.gov. (2018). 美国飞机、车辆、船舶和其他运输工具数量 | 美国运输统计局。[在线] 可在以下网址获取：https://www.bts.gov/content/number-us-aircraft-vehicles-vessels-and-other-conveyances [2018年5月10日访问].

Eckermann, E. and Albrecht, P. (2001). 汽车世界史。宾夕法尼亚州沃伦戴尔：SAE国际。

Garrison, W. and Levinson, D. (2006). 交通体验政策、规划和部署。牛津：牛津大学出版社，美国，第86页。

Parissien, S. (2014). 汽车的一生。第1版。托马斯·邓恩图书；美国首版，首次印刷版，第260-340页。