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汽车的历史:从无马马车到电动汽车

汽车的历史:从无马马车到电动汽车

速度

汽车是二十世纪最具代表性的人造物。没有任何一项发明能够如此深刻地塑造人们的生活方式、居住地点、城市的建造方式、所呼吸空气被污染的方式、国家开采和消耗能源的方式,以及人们对自由、流动性和身份认同的理解。汽车改变了每一个采用它的国家的地貌,而这种采用几乎是普遍性的:从尼日利亚乡村的土路到德国的高速公路,从加利福尼亚的公路到北京的环路,汽车成为现代世界中占主导地位的个人交通工具形式。

汽车的历史并非始于亨利·福特的装配线,而是始于那些最早将自走式车辆开上道路的发明家:十九世纪末期法国、德国和英国的工程师们解决了把化学能转化为机械运动、将这种运动传递到车轮并安全操控其结果的根本问题。这段历史贯穿了使汽车为普通人所负担得起的大规模生产革命、二十世纪中叶的造型与营销之战、挑战美国汽车业霸主地位的石油危机、日本和韩国制造商的崛起,以及最终在二十一世纪初由电动化、自动驾驶和共享出行给这一行业带来的生死攸关的变革。

先驱者:蒸汽、内燃机与最早的汽车

自走式道路车辆的构想比汽油发动机更为古老。法国军事工程师尼古拉-约瑟夫·居纽于1769年至1770年间制造出了一般被认为是世界上第一辆汽车的机器:一辆用于牵引火炮的三轮蒸汽动力车辆。居纽的蒸汽载重车(fardier à vapeur)时速约为四公里,每行驶十五分钟就需要停下来积蓄蒸汽压力。该车辆现存于巴黎的工艺美术博物馆。据称,居纽在1771年的一次演示中将车撞上了一堵墙,这也使之成为世界上第一起汽车事故的发生地。

蒸汽动力道路车辆在十九世纪初期间断地出现。制造出第一台蒸汽机车的康沃尔矿业工程师理查德·特里维西克,也制造了一辆于1803年在伦敦街头行驶的蒸汽马车。沃尔特·汉考克和戈兹沃西·格尼在十九世纪二十年代和三十年代经营过往来于英国城市之间的蒸汽马车服务,但英国蒸汽道路车辆的发展在很大程度上因1865年的《机动车法》(即"红旗法案")而中止。该法案要求自走式车辆在乡间行驶时速不得超过六公里,在城镇中不得超过三公里,并且车前必须有一人步行挥舞红旗引导。这项在铁路和马车业利益集团压力下得以维持的非凡保护性立法,使英国的汽车发展滞后了整整一代人的时间。

内燃机——在发动机气缸内部而非单独的燃烧室中燃烧燃料——被证明是比蒸汽更实用的道路车辆动力来源,因为它不需要外置锅炉,启动后立即产生热量,并且具有更好的功率重量比。第一台实用的汽油四冲程内燃机由尼古拉斯·奥古斯特·奥托于1876年在德国研制成功。曾与奥托共事的工程师戈特利布·戴姆勒开发出了一种更轻、转速更高、适合车辆推进的版本,并于1885年制造出世界上第一辆汽油动力摩托车(戴姆勒骑式车,Daimler Reitwagen)。

另一位德国工程师卡尔·本茨独立研发出了一台实用的汽油发动机,并将其安装在一辆三轮车上——即本茨专利电机车(Benz Patent-Motorwagen)——他于1886年1月为其申请了专利。这辆专利电机车被广泛认定为世界上第一辆真正的汽车:一辆专门为由内燃机自行推进而设计的车辆,而非蒸汽车辆或经过改装的马车。1888年8月,本茨的妻子贝尔塔在他不知情的情况下驾驶专利电机车从曼海姆行驶约104公里到达普福尔茨海姆——这是世界上第一次长途汽车旅行——既展示了该车的实用价值,也为这项发明带来了宝贵的宣传效应。

亨利·福特与大规模生产革命

汽车的发明是欧洲工程师的成就;而它的平民化则是一位来自密歇根州迪尔伯恩的美国农民之子的成就。亨利·福特并没有发明汽车或装配线,但他将二者结合起来,从而把汽车从富人的玩物变成了制造它的工人也能拥有的产品。

福特的洞见在于:卖出更多汽车的办法是让它们更便宜,而让它们更便宜的办法是以更高的效率大批量生产。1908年10月推出的T型车并非福特的第一款车——他此前已经制造并销售过若干早期型号——但它是他专门为大规模生产和大众需求而设计的汽车:简单到农民也能自行修理,坚固到足以应付美国粗糙的道路,而且定价(最初为850美元,到1916年降至360美元,到1925年降至260美元)让工薪家庭也能负担得起。

福特于1910年开设的高地公园工厂,正是大规模生产体系被开发和完善的地方。关键的创新是移动装配线,于1913年至1914年分阶段引入:不再是工人走向工作,而是工作移向工人。到1914年,一辆T型车底盘的装配时间约为九十三分钟——而在引入装配线之前约需十二个半小时。福特的工厂在高峰时每二十四秒生产一辆汽车,高地公园工厂成为那个时代的工业奇迹,吸引了来自世界各地的工业工程师、政治家和军事领袖前来参观。

福特对待劳工的方式同样具有革命性:1914年1月,他宣布为符合条件的、实行八小时轮班(由原来的九小时缩短)的员工提供五美元日薪——大约是当时工厂工人通行工资的两倍。五美元日薪一方面是对重复、繁重的装配线环境中工人流动率过高的回应,另一方面也是一种经过盘算的认识:收入更高的工人才买得起他们正在制造的汽车。这一宣布引发了巨大的宣传效应,成千上万的求职者涌到福特的厂门前。

到1918年,美国全部汽车中有一半是T型车。福特的柳溪工厂(为第二次世界大战轰炸机生产而建)和胭脂河综合体——一座为福特汽车生产钢材、玻璃和零部件的大型一体化工业设施——成为美国工业实力的象征。胭脂河工厂在鼎盛时期雇用了约十万名工人,一端接收铁矿石、煤炭和石灰石,另一端则运出成品汽车。

通用汽车公司(GM)由威廉·杜兰特于1908年通过合并别克、奥兹莫比尔、凯迪拉克、奥克兰(后来的庞蒂亚克)及其他汽车公司而创立。在1923年出任总裁的阿尔弗雷德·斯隆的领导下,通用汽车形成了与福特截然不同的竞争战略。福特只提供一种型号、一种颜色(那句著名的"任何颜色都可以,只要它是黑色的"——这句话可能并不属实),而斯隆则发展出市场细分的理念:提供价格和地位层层递进的多个品牌(雪佛兰、庞蒂亚克、奥兹莫比尔、别克、凯迪拉克),并每年通过造型变化更新车型,使往年的车看起来过时。斯隆的战略——"为每一个钱包和每一种用途都准备一辆车"——在客户收入上升和品味演变时非常有效地留住了他们,到1927年,通用汽车超越福特成为世界上最大的汽车制造商。

斯隆在通用汽车开创的造型传统,在二十世纪五十年代美国汽车的巴洛克式繁复中达到顶峰:凯迪拉克、别克和奥兹莫比尔的尾鳍、镀铬装饰和双色涂装方案成为战后美国繁荣的标志。1927年至1958年担任通用汽车设计主管的哈利·厄尔是该世纪最具影响力的汽车设计师,他发展出梦想之车的概念(在车展上展出的壮观概念车,用以测量公众反应并制造兴奋感),并将飞机和喷气时代的意象引入汽车设计。

欧洲汽车工业:多样性与工艺

虽然美国最迅速、最彻底地实现了汽车的工业化,但欧洲发展出了一种多元的汽车传统,将批量生产与工艺品质、运动性能和技术创新结合起来。

作为汽车发明者的故乡,德国发展出了以巴登-符腾堡州和巴伐利亚州的一批公司为中心的强大汽车工业。戴姆勒和本茨于1926年合并成立戴姆勒-奔驰,生产将卓越工程技术与豪华定位相结合的梅赛德斯-奔驰汽车。三叉星徽标代表着戴姆勒对陆、海、空全面机动化的抱负,成为世界上最广为人知的奢华标志之一。巴伐利亚发动机制造厂(BMW)成立于1916年,最初是一家航空发动机制造商,在二十世纪二十年代转向摩托车、继而转向汽车,建立起以驾驶动态性能见长的声誉,此后这一声誉便一直定义着这个品牌。

大众汽车——"人民的汽车"——是二十世纪三十年代由纳粹政府构想的,该政府设想推出一款廉价汽车,让普通德国工人能够通过工资扣除储蓄计划攒钱购买。费迪南德·保时捷设计了后来成为大众甲壳虫的车型——其圆润的车身、风冷后置发动机和坚固的简洁性使它既适合战时紧缩条件下的生产,也适合战后的复兴。纳粹时期德国人用来支付大众汽车款项的"力量来自欢乐"(KdF,Kraft durch Freude)储蓄计划从未兑现——资金被挪用于战争生产——但战前建造的沃尔夫斯堡大众工厂在1945年之后成为欧洲最成功的汽车公司之一,为欧洲和美国市场大量生产甲壳虫。甲壳虫在其生产周期内(1938年至2003年)共售出约2150万辆,成为历史上单一设计平台销量最高的汽车。

法国的汽车工业以巴黎及其周边地区为中心,生产出将技术创新与鲜明的高卢特色结合起来的车辆。雪铁龙开创了前轮驱动(1934年的Traction Avant)、液压气动悬挂(1955年的DS——在多次民意调查中被评为二十世纪最美的汽车)和极端简约的设计(1948年的2CV——以最大限度的简洁性设计,旨在使法国乡村实现机动化)。雷诺(因所有者路易·雷诺在战时与德国人合作,战后最初被国有化)和标致则为法国和欧洲市场生产大批量车辆。雷诺4、雷诺5、标致205和雪铁龙BX成为战后几十年中具有代表性的欧洲小型车。

意大利的汽车传统将工业规模与手工艺的卓越以及对赛车运动的热情结合在一起。1899年在都灵创立的菲亚特(意大利都灵汽车制造厂,Fabbrica Italiana Automobili Torino)成为意大利占主导地位的批量生产商;它的小型车——Cinquecento(500)、Uno、Panda——使意大利和欧洲大部分地区实现了机动化。在菲亚特之外,一批非凡的跑车和豪华车制造商——法拉利、兰博基尼、玛莎拉蒂、阿尔法·罗密欧——为眼光挑剔的爱好者和富裕的买家小批量生产汽车,使意大利确立了世界汽车魅力之都的地位。恩佐·法拉利早年是赛车手,并曾担任阿尔法·罗密欧的车队经理,随后于1929年创立法拉利车队、1947年创立法拉利公司,他在马拉内罗建立的这家公司以赛车技术孕育的公路车成为全世界渴望拥有的对象。

英国的汽车工业产出了极为丰富的类型:批量制造商(莫里斯、奥斯汀、鲁特斯集团)、声望卓著的品牌(劳斯莱斯、宾利、捷豹、阿斯顿·马丁),以及具有文化标志意义的Mini(由亚历克·伊斯哥尼斯设计,1959年推出),其横置前轮驱动布局成为现代小型车的范本。英国汽车公司(BMC)及其继任者英国利兰在二十世纪六七十年代一直受困于劳资关系问题、质量问题和投资不足,导致英国批量汽车制造业实际上的崩溃——这一工业衰落的故事成为英国政治经济学中的一个参照点。

日本汽车革命

日本的汽车工业在二十世纪四十年代末和五十年代几乎从零起步,最终成为世界最大的汽车出口国,并孕育出在全球范围内改造了制造业的生产管理方法。

丰田由丰田喜一郎于1937年创立,最初是一家织机制造商,后来多元化进入汽车领域。第二次世界大战后,丰田面临破产,并从美国质量专家W·爱德华兹·戴明那里获得了至关重要的指导,戴明向日本制造商传授了美国工业在很大程度上忽视了的统计质量控制方法。丰田发展出后来被称为丰田生产方式(TPS)的体系——一种强调消除浪费(muda)、持续改善(kaizen)、准时化生产(在恰好需要时交付零件,而不是维持大量库存)以及在发现缺陷时授权工人停止生产线(自働化,jidoka)的制造哲学。丰田生产方式后来被系统化,并以"精益生产"的名义推广给西方制造商,成为二十世纪后期最具影响力的管理理念之一。

最早出口到美国的日本汽车——包括1957年的丰田皇冠(Toyopet Crown)——并不成功:它们的动力不足以应付美国的高速公路车速,市场反响很差。日本业界重整旗鼓,投资于质量改进,并在二十世纪六十年代带着竞争力强得多的产品卷土重来。达特桑(日产)1200和丰田卡罗拉——经济、可靠、做工精良的小型车——开始在美国市场建立声誉,从而使日本制造商在随后到来的石油冲击中占据了绝佳位置。

1973年至1974年的欧佩克石油禁运使美国的汽油价格上涨了三倍,暴露了美国汽车工业依赖大型高油耗汽车的根本脆弱性。突然开始关注燃油经济性的美国消费者转向了小型车——而美国市场上最省油的小型车来自日本。本田、丰田、日产和马自达的美国市场份额在整个七十年代直至八十年代一路飙升。福特Pinto、雪佛兰Vega以及其他仓促开发的美国小型车,被普遍认为在质量和可靠性上不及日本竞争对手。

美国汽车制造商游说要求贸易保护,美国政府于1981年与日本谈判达成自愿出口限制协议,将日本对美汽车出口限制在每年168万辆。日本业界的应对一方面是在美国建立制造工厂——本田于1982年开设了俄亥俄州马里斯维尔工厂,成为第一家在美国生产的日本汽车制造商——另一方面则是向出口限制影响较小的高价值车型市场上行。1989年推出的丰田雷克萨斯品牌以技术出色、价格有竞争力的产品成功进入豪华车市场,从梅赛德斯-奔驰、宝马和凯迪拉克手中夺取了市场份额。

韩国的汽车工业在二十世纪七十年代通过政府主导的工业化发展起来,现代(由郑周永于1967年在政府大力支持下并与福特签订许可协议创立)和起亚成为重要的制造商。韩国汽车最初是靠价格而非质量出口的——1986年作为当时美国市场上最便宜的新车推出的Excel销量很大,却落下了质量低劣的名声,花了多年才得以扭转。从二十世纪九十年代末开始,现代和起亚在质量改进上大举投入,到二十一世纪一十年代已在质量指标上与日本制造商旗鼓相当。现代集团成为世界上产量最大的汽车制造商之一。

赛车运动与汽车技术的发展

赛车运动——汽车之间的竞速比赛——自这个行业最早的日子起就是汽车技术的实验室,而赛车与公路车开发之间的关系,一直是技术史上体育、工程与商业最富成效的交汇点之一。

第一场有组织的汽车比赛是1894年的巴黎—鲁昂可靠性试验赛,获胜者是一辆德迪翁-布东蒸汽牵引车,但荣誉却归于一辆潘哈德-勒瓦索汽油车。1895年的巴黎—波尔多赛(往返约1200公里)确立了长距离比赛作为对机器和车手双重考验的地位。戈登·本内特杯、范德比尔特杯以及二十世纪头十年和一十年代的早期大奖赛,推动了发动机设计、轮胎技术和底盘构造的进步。

1950年创立的一级方程式世界锦标赛成为赛车运动技术的巅峰。各制造商车队之间的激烈竞争——法拉利、梅赛德斯-奔驰、BRM、莲花、布拉汉姆、迈凯伦、威廉姆斯、雷诺、红牛等——推动了空气动力学、轮胎、发动机和车手安全方面的持续创新。源自一级方程式并随后出现在公路车上的技术发展包括盘式制动器(由邓禄普在二十世纪五十年代初为捷豹赛车开发,随后在公路车上标准化)、燃油喷射、涡轮增压、主动悬挂、半自动序列式变速箱以及碳纤维结构部件。

每年在法国勒芒附近的萨尔特赛道举行的勒芒24小时耐力赛,一直是耐久性技术的试验场。奥迪在2006年至2008年凭借柴油动力R10 TDI夺冠,证明了柴油赛车技术的性能潜力,并影响了柴油乘用车的开发。保时捷在勒芒的统治地位——截至2024年共获得十一次总冠军——反映了这家德国公司数十年来在赛车运动上的投入,以及其赛车与公路车项目之间的技术转移。

德国的纽博格林北环赛道——一条长20.8公里、极其复杂且极具挑战性的赛道,既用于赛车运动也用于制造商测试——一直是数代跑车和高性能汽车的试验场。"纽博格林单圈成绩"已成为高性能汽车的营销指标,各制造商竞相以改装过的量产车跑出更快的成绩。

安全、监管与现代汽车

道路事故造成的巨大死亡人数——到二十一世纪初全球每年超过135万人,使道路交通成为全球第八大死亡原因——在过去六十年里推动了对汽车设计的广泛监管干预,使汽车从基本不受监管的机械产品转变为在大多数国家受安全监管最严格的消费品。

拉尔夫·纳德于1965年11月出版的著作《任何速度都不安全》,是对美国汽车工业安全记录的一次开创性挑战。纳德的批评尤其集中于雪佛兰Corvair,他认为该车存在使其具有危险性的操控缺陷——制造商对这一指控提出了异议。这本书引发了国会听证会,并促成了1966年《国家交通及机动车安全法》的通过,该法设立了美国国家公路交通安全管理局(NHTSA),并授权联邦政府为在美国销售的车辆制定强制性安全标准。

强制性安全装备的逐步引入——安全带(自1968年起美国新车必须配备)、吸能转向柱、软垫仪表板、安全玻璃、头枕,以及随后的安全气囊(美国自1998年起强制安装)——极大地降低了每行驶一公里的乘员死亡率,尽管由于车辆数量和行驶里程不断增加,交通死亡总数仍然居高不下。

欧洲新车安全评鉴协会(Euro NCAP)由欧洲各国政府和汽车组织于1997年创立,引入了面向消费者的碰撞测试和星级评定,影响了购车者,进而影响了制造商的设计决策。针对乘员保护和行人保护的五星评级体系成为一项竞争基准,推动了耐撞性和结构设计的改进。

电子安全系统——防抱死制动系统(ABS,由博世研发,1978年在梅赛德斯-奔驰S级上推出)、电子稳定控制系统(ESC,1995年在梅赛德斯-奔驰S600上推出,现已成为美国、欧盟及许多其他国家新车的强制配置)、牵引力控制和自适应巡航控制——利用传感器和微处理器介入车辆控制以防止事故。据估计,ESC已避免了约三分之一的翻车事故。

高级驾驶辅助系统(ADAS)——包括自动紧急制动、车道偏离预警、盲区监测和泊车辅助——构成了正在为全自动驾驶车辆开发的自动驾驶能力的基础。特斯拉、Waymo(Alphabet旗下的自动驾驶汽车子公司)、通用Cruise、百度Apollo以及数十家其他公司和研究机构已投入数十亿美元开发无需人类输入即可在道路上行驶的车辆,它们既面临技术挑战(可靠地识别并应对所有可能的道路状况和情景),也面临监管挑战(为自动驾驶车辆的责任认定和认证建立法律框架)。

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