競爭合作博弈下集裝箱鐵水聯運發展問題研究

丁立群

（1.武漢理工大學 交通學院，湖北 武漢 430063；2.武漢交通職業學院，湖北 武漢 430065）

1 研究現狀

鐵路和水路與其他運輸方式相比較，具有裝載量大、物流成本低、節能環保、不占用城市道路等共同優勢。協同發揮鐵路和水路優勢，發展集裝箱鐵水聯運，能夠加固我國中西部欠發達區域與東南沿海經濟發達區域之間的經濟文化紐帶，不僅對長江經濟帶、西部大開發、東北振興等區域經濟發展戰略實施提供交通基礎設施保障，對優化運輸通道布局、促進綜合運輸體系形成、減少貨物運輸環節、加大貨物運輸降本增效力度、擴大樞紐港核心輻射效用、充分發揮水路運輸和鐵路運輸的優勢、實現貨物運輸無縫銜接大有裨益。

我國內陸地區發展鐵水聯運，具有水運優勢是前提。長江水系是主要運網之一，通航里程達到2 713km，長江航道起點為四川宜賓，終點為長江口（云南維西至宜賓825km河段可分段通航）。長江主要支航50余條，支流航道共計700余條。長江干流運輸樞紐為重慶、武漢、南京和上海等4大港口，如圖1所示。

圖1 長江干流貨運樞紐港分布

當前我國集裝箱鐵水聯運發展緩慢，除鐵路運輸能力緊缺外，鐵路未能充分發揮對內陸腹地經濟的輻射作用，也是造成其發展緩慢的重要原因之一。因此，研究沿江和鐵路之間集裝箱鐵水聯運發展問題頗為重要。本文通過分析我國鐵水聯運發展的外部環境、運輸方式及運營主體間的競爭合作關系，試圖找到影響長江沿線集裝箱鐵水聯運發展的關鍵因素，從而為銜接沿江港口和輻射內陸城市、擴展港口的經濟腹地范圍、完善我國的集裝箱鐵水聯運系統提供參考。

2 區域運輸環境分析

2.1 外部環境

我國經濟發展格局的整體完善和交通運輸基礎設施局部薄弱的建設力度加強，為集裝箱鐵水聯運發展的外部環境提供了可行的基礎條件。在內陸地區發展集裝箱鐵水聯運，主要依托內河樞紐港。樞紐港作為貨物運輸供應鏈的重要物流節點，是內陸地區進出口貨物的陸路物流中轉基地。重慶、武漢、南京等內陸港口，為沿江港口城市產業格局的調整與發展，以及沿海港口的經濟腹地不斷向中西部地區延伸提供了有力保障，同時集裝箱多式聯運的發展為港口貨物內陸運輸的縱深距離逐步加大創造了條件。

我國集裝箱運輸的總量在逐年增加，但是承擔貨物運輸總量的比例仍然很低，尤其是港口集疏運作業主要依靠水-公聯運完成，鐵-水聯運的比例仍然較低，原因主要是基礎設施布局不配套、技術標準不統一、鐵路運力緊張、運輸組織不協調、缺少物流公共信息平臺、定價機制差異大、運輸利益分配較不合理等。據2016-2017年交通運輸部數據統計顯示，我國公路、鐵路和水運貨物平均運距及運輸量構成比例尚不均衡，尤其在集裝箱運輸中，鐵路貨物運輸占比較小，集裝箱運輸超過80%主要依靠公路運輸完成，而在多式聯運中，考慮到貨物種類、運輸距離、裝載量、裝卸效率、物流成本等因素，不同的運輸方式依據其運輸特點應選擇最優資源配置，主要原因分析如下：

（1）貨物種類與運輸方式的選擇關聯較大。不同的貨物種類，其物流屬性也有很大差異，這種差異性會導致公路、鐵路、水運承擔的運輸貨類之間本身的差異。公路運輸主要承擔起運地和目的地貨運工作，相對比較分散，可差異化滿足送達時間要求，但貨物批量較小；鐵路運輸主要承擔大批量且對送達時間有一定要求的貨物；水運則主要承擔大批量且基本無送達時間要求的貨物。同時，貨物本身的屬性差異也會對交通運輸方式選擇影響較大。

（2）運距與運輸方式的選擇關聯較大。這種影響導致了三種貨物運輸方式平均運距差異性較大。短途運輸基本上被公路壟斷（除了少量的礦建材料外，如河砂、礦石等），中途或者中長途運輸由公路、鐵路分擔，長途運輸由鐵路、水運分擔。

整體上，我國經濟發展趨勢和運輸市場外部環境有利于集裝箱鐵水聯運開展，但由于鐵路與港口的銜接與協作還不夠充分優化，運輸組織管理在關鍵瓶頸處仍未優化處理，從而在一定程度上阻礙了集裝箱鐵水聯運的發展。目前，鐵路承擔的港口集疏運的貨物量較低，特別是在中短途甚至中長途運距中，與公路競爭優勢不明顯或者處于劣勢。

2.2 運輸內部環境

不同的運輸方式，其技術經濟特點也有不同。運輸屬性決定了任何一種運輸方式都有其優勢領域，但運輸需求與各種運輸方式的優勢領域的匹配程度較低。隨著運輸市場供需關系的波動，按照運輸方式優劣勢匹配相應的貨物種類、運輸距離、運輸范圍、運輸價格等的程度也會波動。因此，運輸市場出現“組合供給”，即通過兩種或兩種以上運輸方式之間的合作，達到比任何一種運輸方式更優化、更能夠滿足特定運輸需求的運輸方式。“組合供給”不是由單一運輸方式的物流經濟屬性構成，而是由組合運輸方式的綜合物流經濟屬性構成。“組合供給”將多種運輸方式取長補短，填補了單一運輸方式之間物流經濟屬性的斷層。

（一）經濟平穩增長。2005年以來德國經濟逐漸向好，其中，2006年經濟增速達3.7%，為自1991年以來最高水平。金融危機后德國經濟率先復蘇，2010年經濟增速達4.08%，成為歐元區經濟“領頭羊”。2012年歐債危機爆發后，德國經濟增速短時下滑，但仍高于歐盟其他發達國家。2017年德國GDP增長2.2%，創2011年以來最高水平。

長江經濟帶內公路、鐵路、水路等物流節點的基礎設施，是區域綜合運輸系統的要素，這些要素對綜合運輸體系趨于完善至關重要。區域內各種運輸方式長期性在不斷競爭合作關系中趨向于達到一種動態平衡，任何一種運輸方式的改變都將打破原始平衡，使系統資源重新配置，不斷迭代后達到新的平衡狀態。

集裝箱鐵水聯運方式極大地拓寬了港口的吸引范圍，大量的集裝箱貨物在海港集裝箱碼頭裝上卸下，離開港區運送至內陸區域，或是通過內河航道運至內河港口，港口腹地可以拓展到內陸和海港極為廣闊的區域。同時，集裝箱鐵水聯運促使水運、鐵路和公路三種運輸方式間的協同運作在自覺與不自覺行為中發生。

根據各種運輸方式的運距、運價、載貨量、安全性等特點和地理運輸環境等諸多因素，各種運輸方式間的分工將更加明確。地理區域上某一港口的直接腹地，可能同時是另一港口的經濟腹地，交叉腹地的出現促使眾多港口之間的激烈競爭，而通過政府宏觀調控和市場行為的逐步深化，集裝箱運輸的港口間協同運作程度加強，港口企業、物流企業、船公司、貨代船代公司，甚至各經濟區域交通運輸管理部門等參與主體間將展開充分競爭。

3 競爭合作博弈模型

在長江集裝箱長距離運輸中，長江水運和沿江鐵路成為兩大寡頭，形成既競爭又合作的關系，構建集裝箱鐵水聯運寡頭競爭合作博弈模型，有助于厘清長江水運和鐵路分擔長江水系干線貨物運輸的關系。

（1）水路和鐵路運輸N；

（2）水路和鐵路運輸i∈N的非空行動的戰略集合Xi；

（3）水路和鐵路運輸i∈N 在集合 X=×j∈NXj上的偏好關系

效用系數函數uci是反映水路和鐵路運輸對相應行動戰略組合，如提速、降價等發生變化的滿意程度的量。在一定條件下，水路和鐵路運輸的選擇偏好會更趨向于運量分擔結果集合，而非行動戰略組合本身。引進結果集合C、聯系結果與行動戰略組合集合的函數g∶X→C，以及C上的偏好關系集合?i被定義為：x?jy當且僅

達到合作競爭博弈均衡的戰略稱為合作競爭均衡戰略，當水路和鐵路運輸競爭處于均衡狀態時，水路和鐵路運輸分擔比例是最合理的。

集裝箱鐵水聯運運輸量博弈中的運輸方式、運量決策、運量決策組合、利潤，即合作競爭博弈模型中的參與人、行為決策、結果和支付，根據定義可得到支付系數函數。鐵路和水路兩寡頭運輸方式通過合作競爭集裝箱鐵水聯運量戰略可最大化支付系數。假設水路和鐵路運輸決策的運量戰略組合x=(x1,x2)的集合X為凸多胞體（xi∈[0 , ∞]表示運輸方式i的產量），運輸的線性逆需求函數為P=a-(x1+x2)（P≥0為價格，將a＞0稱為集裝箱鐵水聯運潛在運輸需求量），成本函數Ci(xi)=cixi（常數ci＞0），運輸方式i在戰略組合x下的支付系數函數為uci(x)=ui(x)/uimax，其中 umiax=(a -ci)2/4為運輸方式i壟斷市場時的最大支付；ui(x)=Pxi-Ci(xi)是運輸方式i在戰略組合x下獲得的支付。

戰略組合x下的支付系數函數組合為(u c1(x),uc2(x) )。戰略組合確定了運輸方式i的運量關系uc1(x)=uc2(x)，合作體在該約束下最大化支付系數。由uc1(x)=uc2(x)可得運量x1,x2的函數關系式：

已知a,a1,a2后，可用數值計算方法求解x1,x2，得出合作競爭博弈均衡與市場潛在需求（逆線性需求函數中的常數a）和運輸成本均相關。

4 結語

（1）水路和鐵路運輸雙寡頭運量合作競爭博弈中，水路和鐵路運輸滿意度與需求成本差異度(a -ci)以及成本差異度ci-cj均有關聯。假設運輸方式間成本差異度和需求成本差異度不變的情況下，鐵路和水路運輸方式的支付系數一致。

（2）雙寡頭產量合作競爭中，需求成本差異度越大或者成本差異度越小，水路和鐵路運輸雙寡頭均衡支付越接近。

（3）要通過鐵路運輸產品的優化設計與組織，加強沿江區域港口樞紐港和腹地城市之間的運輸銜接。

（4）發展集裝箱鐵水聯運有利于促進交通運輸行業降本增效，完善綜合運輸體系，利用鐵路主干線和航道，形成內陸縱深經濟帶。