基于三方演化博弈的汽車共享出行市場發展策略

許智海，于成功，李曉霞

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基于三方演化博弈的汽車共享出行市場發展策略

許智海，于成功，李曉霞

（長安大學 汽車學院，陜西 西安 710061）

發展共享汽車可有效緩解城市交通擁堵和環境污染問題。基于演化博弈論，分析了政府、運營商、出行者三方在共享汽車發展過程中的行為策略，構建動態博弈模型，通過漸進穩定性分析得出了三方演化路徑和穩定策略。結果顯示：每個主體都有各自的具體影響因素。當形象效用提升幅度增大、管理成本減小、對私家車出行的懲罰增大時，政府傾向于選擇“管理”策略；當大規模運營增加的額外成本減小、政府的政策優惠力度增大、汽車共享出行市場規模增大時，運營商傾向于選擇“大規模運營”策略；當汽車共享出行與私家車出行的收益之差增大、政府的經濟補貼增多、汽車共享服務水平損失參數下降時，出行者傾向于選擇“轉移”策略。

交通運輸經濟；汽車共享；出行模式；演化博弈論

引言

近年來，隨著我國城市人口的急劇增加，公共交通基礎設施發展滯后，現有的出行供給已經跟不上人們的出行需求，加上私家車保有量的粗放式增長，全國各地的交通擁堵、環境污染、停車困難等問題日益加重。共享汽車的興起，給了我國城市交通另一條出路。共享汽車是一種以會員制為基礎，借助互聯網技術和車輛調度，以有限的汽車滿足多人在不同時間段的出行需求，達到提高車輛利用率、減少交通污染的目的。

目前，有不少學者研究了汽車共享出行模式的運營策略演化過程。程苑（2015）分別分析了汽車共享出行與私家車出行、公共交通出行的演化博弈過程[1]。劉珺（2017）通過演化博弈方法分別研究了政府政策、企業的運營規模對出行者出行模式選擇的影響[2]。鞠鵬（2017）等研究了引入私家車動態管控策略的政府管理部門和出行者的演化博弈[3]。周楊（2018）等研究了汽車共享背景下企業行為與政府補貼的動態博弈[4]。

綜上所述，可知目前對汽車共享出行模式選擇的研究僅局限于政府、運營商、出行者之間的雙方博弈，缺乏對三者進行的系統博弈分析。在交通出行過程中，政府、運營商、出行者作為有限理性的個體，具有自主學習提高的能力，不同階段三者將呈現出不同狀態，而演化博弈論可以很好的分析該問題。基于此，本文在系統分析政府、運營商、出行者三方共同構成的汽車共享市場的前提下，建立三方演化博弈模型，分析三者在演化過程中的策略選擇行為。

1 演化博弈模型構建

共享汽車出行市場主要涉及到政府、共享汽車運營商以及出行者三方。本文在系統分析共享汽車出行市場規律的基礎上，構建了政府、運營商以及出行者的演化博弈模型。

1.1 模型假設

在該博弈中，參與人為政府、運營商、出行者三個主體。由于參與人均具有有限理性[5]，假設如下：

假設1：政府的策略空間為{管理，不管理}。政府采取“管理”策略時，需支付一定的政策制定成本，并采取激勵政策，給予獎勵刺激運營商采取大規模運營策略，從而提升汽車共享出行服務行業水平。同時，運營商需將獎勵的一部分用來制定諸如新用戶首單免費、用戶分享領抵扣紅包等優惠政策，吸引更多出行者選擇汽車共享出行，有效緩解交通擁堵和環境污染的問題，提升社會福利。

假設2：運營商的策略空間為{大規模運營，小規模運營}。其中“小規模運營”策略指運營網點數與車輛供應小于市場需求，“大規模運營”策略指運營網點數與車輛供應大于市場需求。當運營商采取“小規模運營”策略時，由于車輛供應小于市場需求，出行者選擇人數增加，取車時間過長給出行者造成時間損失，運營商因此損失口碑效用。運營商采取“大規模運營”策略時：一方面，運營商需投入額外運營成本；另一方面，運營商的大規模運營給出行者帶來了良好的出行體驗，運營商的口碑效用也會提升。

假設3：出行者的策略空間為{轉移，不轉移}。“轉移”策略指由私家車出行向汽車共享出行轉移，所以出行者初始選擇均為私家車出行。當出行者采取“轉移”策略時，汽車共享出行的經濟性、環保性，將給出行者帶來經濟效益，同時滿足出行者綠色出行的需求。出行者采取“不轉移”策略時，由于私家車在速度和舒適度上的優越性，出行者獲得時間上的收益，同時交通擁堵、環境污染加劇將會給社會福利帶來損失。

1.2 博弈支付矩陣

根據以上假設，構建政府、運營商和出行者之間的博弈策略支付矩陣，如表1所示。

表1 政府、企業、出行者的策略支付矩陣

Table1 Strategic payment matrix for government, business, and travellers

1：政府的管理成本（元/輛）。

：政府積極參與管理時提升的每小時形象效用（元）。

/：政府參與管理時，給予大規模運營的運營商的獎勵（元/輛）/選擇汽車共享出行的出行者獲得的優惠補貼（元/人）。

/：出行者選擇汽車共享出行增加的每小時社會效益（元/人）/出行者選擇私家車出行損失的社會效益（元/人），用每小時碳排放收費與擁堵費表示。

：政府對選擇私家車出行的出行者的懲罰，用征收停車費與擁堵費表示（元/輛）。

1：運營商小規模運營時的每小時收益（元/人）。

2：運營商大規模運營時的每小時收益（元/人）。

2：運營商的每小時運營成本（元/輛）。

：運營商小規模運營商流失的汽車共享出行用戶數量。

：運營商小規模運營時，口碑效用下降帶來的損失，用流失的汽車共享出行用戶的每小時出行費用之和表示（元/人），則=1。

1：出行者選擇汽車共享出行的每小時收益（元/人），這部分用每小時私家車出行費用與汽車共享出行費用之差表示。

2：出行者選擇私家車出行的每小時收益（元/人），這部分用固定里程私家車出行時間與汽車共享出行時間之差乘以時間價值（單位：元/小時）表示。

：運營商小規模運營時，汽車共享選擇人數增多導致出行者損失的時間成本（元）。

2 模型漸進穩定性分析

2.1 動態復制方程

由博弈支付矩陣可得：

根據Malthusian方程，可得政府的動態復制方程為：

同理，可得運營商、出行者的動態復制方程。整理得三方主體的動態復制方程為：

2.2 三方演化路徑及穩定性分析

根據微分方程穩定性原理，政府、運營商、出行者三方的策略是穩定狀態的條件為：

其中：

3 結論

本文基于演化博弈論，對政府、運營商、出行者三方主體構建了演化博弈模型，分析三方主體在演化過程中的策略選擇。通過模型的推導求解，得出以下結論：對三方共存的系統研究得出，政府采取“管理”策略需要考慮政府成本、社會福利、汽車共享出行行業穩定等；運營商采取“大規模運營”策略需要考慮企業收益及成本、用戶規模以及政府政策等；出行者采取“轉移”策略需要考慮汽車共享出行與私家車出行收益對比、政府政策以及運營商管理服務水平等。

[1] 程苑.汽車共享下的城市交通出行方式博弈研究[D].哈爾濱工業大學,2015.

[2] 劉珺.汽車共享出行模式選擇的演化博弈研究[D].南京大學,2017.

[3] 鞠鵬,周晶,陳星光,張俊婷.考慮汽車共享的出行方式選擇的演化博弈分析[J].管理現代化,2017,37(01):70-72.

[4] 周楊,周昭雄.共享汽車企業行為與政府補貼的動態博弈分析[J].中國林業經濟,2018(01):124-126.

[5] 謝識予.有限理性條件下的進化博弈理論[J].上海財經大學學報, 2001,3(5):3-9.

[6] Ritzberger K, Weibull W. Evolutionary selection in normal from games[J]. Journal of Economic Behavior and Organization, 1991, 15(1): 47-70.

Development Strategy of Car-Sharing Travel Market Based on Tripartite Evolutionary Game

Xu Zhihai, Yu Chenggong, Li Xiaoxia

（School of Automobile, Chang'an University, Shaanxi Xi'an 710061）

The development of shared-cars can effectively alleviate urban traffic congestion and environmental pollution. Based on the evolutionary game theory, this paper analyzes the behavioral strategies of the government, operators and travellers in the process of shared-cars’ development, constructs a dynamic game model, obtains the three-way evolution path and stability strategy by progressive stability analysis. The results show that each subject has its own specific influencing factors. When image utility increases, management costs decrease, and penalties for private car travel increase, the government tends to choose the “management” strategy; when the extra cost of large-scale operations increases, the government’s policy incentives increase, and the scale of the car-sharing travel market increases, operators tend to choose the “large-scale operation” strategy; when the difference between the revenue of car-sharing travel and private car travel increases, the government's economic subsidies increase, and the loss of car-sharing service level parameters declines, travelers tend to choose the “transfer” strategy.

Transportation economy; Car-sharing; Travel mode; Evolutionary game theory

U469.1

A

1671-7988(2019)09-213-04

U469.1

A

1671-7988(2019)09-213-04

許智海，就讀于長安大學汽車學院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.09.071