疫情防控常態(tài)化下社區(qū)交通網(wǎng)格化管理博弈模型分析

魏思源，叢子皓，謝夢婷，王 喆

（武漢理工大學(xué)，湖北 武漢 430070）

0 引言

2020年，一場新型冠狀病毒肺炎疫情防控戰(zhàn)在全國打響。此次的新冠疫情是對(duì)中國治理體系和治理能力的又一次大考，面對(duì)此類傳播能力極強(qiáng)的新型呼吸道傳染病，切斷傳播途徑對(duì)控制疾病的意義重大。隨著疫情形勢日益嚴(yán)峻，學(xué)者們認(rèn)識(shí)到疫情期間的交通管控是疫情防控的基礎(chǔ)和關(guān)鍵性問題。

疫情爆發(fā)以來，部分學(xué)者展開了疫情下的交通應(yīng)急管控策略分析和探討。買媛媛，等[1]梳理了美國“規(guī)劃引領(lǐng)、分級(jí)響應(yīng)”的應(yīng)急物流系統(tǒng)、日本“預(yù)防為主、多式聯(lián)運(yùn)”的應(yīng)急配送體系，提出了規(guī)劃先行、完善交通應(yīng)急管理體制與配套保障措施方面的建議。周繼彪，等[2]以寧波市為例討論了新冠肺炎疫情下城市公共交通非常規(guī)防疫策略。張改平，等[3]針對(duì)新冠肺炎疫情防控暴露的問題，提出了完善應(yīng)急運(yùn)輸體系頂層設(shè)計(jì)方面的建議。周健[4]分析了新冠肺炎疫情對(duì)客貨運(yùn)輸?shù)挠绊懀岢隽思訌?qiáng)交通運(yùn)輸疫情防控、健全行業(yè)突發(fā)危機(jī)管理機(jī)制等方面的建議。韓善劍，等[5]從我國疫情發(fā)展變化過程出發(fā)，根據(jù)不同階段國家的防控政策，研究了每個(gè)階段對(duì)應(yīng)的交通管控策略，并分析了交通需求特點(diǎn)。代磊磊，等[6]在交通管控分級(jí)影響因素的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于“五色燈圖”的分級(jí)管控體系和具體流程的交通管控分級(jí)觸發(fā)機(jī)制。為此，本文提出采用博弈論的方法來處理疫情期間的交通管控問題，通過博弈論的方法從社區(qū)角度出發(fā)，分析在不同疫情情況下車輛的處罰獎(jiǎng)勵(lì)措施對(duì)社區(qū)的影響，從而有效應(yīng)對(duì)復(fù)雜的資源需求，更為切合實(shí)際情景的需要。

現(xiàn)階段，國內(nèi)外眾多學(xué)者以演化博弈理論為基礎(chǔ)，深入研究了政府或公共非營利性組織的監(jiān)管問題，包括食品安全監(jiān)管[7]、環(huán)境監(jiān)管[8]等。而在交通領(lǐng)域，管理者制定的策略往往是基于系統(tǒng)最優(yōu)準(zhǔn)則[9]，但是在大多數(shù)的情況下管理方與車輛方往往都是對(duì)立的非合作關(guān)系[10]，每個(gè)“博弈者”的目的都是自身收益的最大化，并非社會(huì)總收益最大。邵祖峰[11]通過構(gòu)建靜態(tài)博弈模型研究了用戶與管理人員之間的混合戰(zhàn)略均衡，制定了用戶出行策略。云美萍，等[12]建立了stackelberg博弈模型，分析了政府的交通管理決策目標(biāo)與出行者的出行選擇目標(biāo)，選擇效用最大化方案。韓格，等[13]認(rèn)為需要制定相應(yīng)的懲罰措施等進(jìn)行交通管控，以達(dá)到緩解交通擁堵目的的博弈策略方法。Mineta[14]通過分析博弈模型，提出了通過制定獎(jiǎng)勵(lì)措施來激勵(lì)交通出行車輛以達(dá)到緩解交通擁堵的目的。Lindsey，等[15]提出通過車輛收費(fèi)的方法以達(dá)到維持交通秩序的目標(biāo)。朱成娟，等[16]從政府的角度出發(fā)，通過研究博弈模型分析車輛的分配與定價(jià)問題，來制定策略對(duì)車輛進(jìn)行管理。張衛(wèi)華，等[17]通過以多種決策群體收益最大化為研究目標(biāo)，創(chuàng)建了對(duì)應(yīng)的車輛停車規(guī)劃博弈模型。

由以上研究可知，提出疫情防控需求的交通管控策略尤為必要。本文運(yùn)用博弈論的相關(guān)理論，從社區(qū)的角度出發(fā)，探討社區(qū)與車輛之間的關(guān)系，構(gòu)建演化博弈模型，并以社區(qū)為主體提出車輛管控策略，以保證社區(qū)方積極參與對(duì)車輛方進(jìn)行監(jiān)督，保證社區(qū)防疫工作的正常開展。

1 現(xiàn)狀及概念分析

1.1 新冠肺炎疫情中社區(qū)交通應(yīng)急管理情況分析

傳統(tǒng)的社區(qū)應(yīng)急管理模式主要有四種類型，分別是行政主導(dǎo)模式、單位主導(dǎo)型模式、半行政半自治型模式和自治型模式，該傳統(tǒng)模式在實(shí)踐中存在不少問題及薄弱環(huán)節(jié)[18]。近年來，社區(qū)網(wǎng)格化管理作為一種新型的社會(huì)治理形式，尤其是在此次對(duì)抗疫情過程中起到了重大作用。社區(qū)網(wǎng)格化應(yīng)急管理模式相對(duì)于傳統(tǒng)社區(qū)應(yīng)急管理模式，實(shí)現(xiàn)了管理服務(wù)方式、組織結(jié)構(gòu)、工作流程三方面的創(chuàng)新。以社區(qū)為單位進(jìn)行網(wǎng)格化應(yīng)急管理，降低了城市道路的復(fù)雜性，提高了道路的效能和可靠性，對(duì)于疫情期間的交通也做到了有效管控，使社會(huì)上的物流車輛、醫(yī)療車輛甚至警車有序出入社區(qū)，有利于防疫工作的順利開展。

1.2 網(wǎng)格化概念

網(wǎng)格化概念是借鑒電力網(wǎng)的概念提出的，網(wǎng)格的英文單詞為Grid，來源于電力網(wǎng)格Power Grid的拆分，是近年來國際上興起的一種重要信息技術(shù)[19]。網(wǎng)格化管理的核心思想就在于網(wǎng)格化部門可以簡化用戶提交業(yè)務(wù)需求的復(fù)雜性流程，并提升處理用戶需求的快捷性與準(zhǔn)確性。

現(xiàn)階段，我國眾多學(xué)者在網(wǎng)格化管理等領(lǐng)域已經(jīng)有了一些突破性的研究成果，然而，對(duì)于“網(wǎng)格化管理”這一概念的定義及其應(yīng)用的場景，目前還沒有形成一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。其中，池忠仁，等[20]認(rèn)為，作為一種新興管理模式，“網(wǎng)格化管理”主要用于處理動(dòng)態(tài)復(fù)雜的問題，保證信息資源共享，簡化用戶需求提交流程，有效提升系統(tǒng)工作的效率。向春玲，等[21]有另一種觀點(diǎn)，認(rèn)為“網(wǎng)格化管理”是屬于數(shù)字化管理模式，這種模式通過電子網(wǎng)格地圖技術(shù)開展運(yùn)作，將管理的區(qū)域按照網(wǎng)絡(luò)狀單元進(jìn)行劃分，并對(duì)每一個(gè)網(wǎng)格實(shí)施精細(xì)化、動(dòng)態(tài)化以及全方位的管理。楊海濤[22]則指出“城市社區(qū)網(wǎng)格化管理”模式的主要內(nèi)容包括信息共享、協(xié)同辦公和資源整合，可以為公共服務(wù)提供更為優(yōu)質(zhì)、高效、便捷化的處理方式。

1.3 網(wǎng)格化流程

本文的網(wǎng)格化應(yīng)急管理是在保持原有街道和社區(qū)應(yīng)急管理體制不變的基礎(chǔ)上，將社區(qū)劃分為若干“網(wǎng)格”單元，當(dāng)用戶車主進(jìn)入社區(qū)時(shí)，車主的行為會(huì)被社區(qū)網(wǎng)格巡查員接收上傳到檢查部門，社區(qū)根據(jù)檢查部門的信息進(jìn)行業(yè)務(wù)處理，并將處理結(jié)果輸出到管理部門，管理部門會(huì)對(duì)車輛進(jìn)行管理。社區(qū)的所有部門會(huì)同時(shí)共享所有信息，并配備專門負(fù)責(zé)檢查的網(wǎng)格巡查員，依靠網(wǎng)格巡查員的檢查工作，建立起一種新型的社區(qū)指揮與社區(qū)監(jiān)督分離的社區(qū)網(wǎng)格化管理模式，如圖1所示。

圖1 社區(qū)網(wǎng)格化管理模式

2 模型構(gòu)建與參數(shù)設(shè)定

社區(qū)管控措施能夠得到有效實(shí)施的關(guān)鍵在于社區(qū)不同管理部門之間可以積極傳遞信息，充分發(fā)揮社區(qū)網(wǎng)格化信息共享的有效性。本文在構(gòu)建車輛方與社區(qū)方博弈模型的基礎(chǔ)上，對(duì)雙方的策略選擇進(jìn)行分析。

2.1 模型基本假設(shè)與支付矩陣

模型設(shè)計(jì)參數(shù)意義說明見表1。

表1 模型參數(shù)說明

社區(qū)中的監(jiān)管部門和社區(qū)車輛方代表的利益主體不同，在參與博弈的過程中，選擇策略的依據(jù)是實(shí)現(xiàn)自身收益最大化。該博弈模型中的兩個(gè)參與人分別是社區(qū)方和車輛方，社區(qū)方在此次博弈中的兩個(gè)策略分別為檢查與不檢查；而車輛方在此次博弈中的兩個(gè)策略分別為違章與不違章。

假設(shè)1：在疫情期間，社區(qū)疫情嚴(yán)重成為高風(fēng)險(xiǎn)社區(qū)的概率為θ，社區(qū)疫情不嚴(yán)重成為低風(fēng)險(xiǎn)社區(qū)的概率為1-θ。

假設(shè)2：社區(qū)方以x(0≤x≤1)的概率進(jìn)行管理工作，主要是對(duì)社區(qū)中車輛是否存在違章行為進(jìn)行檢查，x表示社區(qū)方的檢查力度，x=1表示社區(qū)方對(duì)車輛方進(jìn)行檢查，x=0表示社區(qū)方不進(jìn)行檢查工作。車輛以y(0≤y≤1)的概率在社區(qū)進(jìn)行違章行為，y表示車輛違章的概率，y=1表示車輛在社區(qū)中出現(xiàn)違章行為，y=0表示車輛在社區(qū)中沒有違章行為。

假設(shè)3：社區(qū)中車主違章和不違章時(shí)的收益分別為W1、W2，W1>W2。

假設(shè)4：社區(qū)為高風(fēng)險(xiǎn)社區(qū)的情況下，社區(qū)檢查需要投入一定人力物力，花費(fèi)一定的管理成本c1；社區(qū)不檢查不作為的行為將會(huì)被罰款Fg；違章車主的違章行為被發(fā)現(xiàn)就會(huì)被處以一定的罰款F1，同時(shí)社區(qū)將會(huì)獲得這部分罰款F1。

假設(shè)5：社區(qū)為低風(fēng)險(xiǎn)社區(qū)的情況下，社區(qū)檢查需要投入一定人力物力，花費(fèi)一定的管理成本c2；車主的違章行為被發(fā)現(xiàn)就會(huì)被處以一定的罰款F2，同時(shí)社區(qū)將會(huì)獲得這部分罰款F2。

根據(jù)對(duì)社區(qū)方與車輛方參數(shù)的假設(shè)與分析，構(gòu)建雙方之間的演化博弈模型，得到雙方的博弈收益矩陣，見表2。

表2 博弈收益矩陣

2.2 演化均衡分析

社區(qū)選擇檢查時(shí)的收益πx為：

社區(qū)選擇不檢查時(shí)的收益π1-x為：

車主選擇違章時(shí)的收益πy為：

車主選擇不違章時(shí)的收益π1-y為：

根據(jù)馬爾薩斯方程模型，得到系統(tǒng)復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為:

令式（7）等于0，式（8）等于0，此時(shí)求出復(fù)制動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的5個(gè)均衡點(diǎn)，分別為O(0,0)、A(1,0)、B(1,1)、C(0,1)、D(x*,y*)。

在此基礎(chǔ)上，利用雅克比矩陣對(duì)上述求出的復(fù)制動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的5個(gè)均衡點(diǎn)的局部漸進(jìn)穩(wěn)定性進(jìn)行分析，并由此得到演化穩(wěn)定策略。根據(jù)上述公式，求得此系統(tǒng)的雅克比矩陣J為：

進(jìn)而得到矩陣J的行列式(detJ)和跡(trJ)，在此基礎(chǔ)上求出各局部均衡點(diǎn)處，矩陣J中各元素的具體取值，整理后見表3。

表3 局部均衡點(diǎn)處具體取值

同時(shí)，將均衡點(diǎn)取值帶入矩陣，得到矩陣detJ和trJ的表達(dá)式，整理后見表4。

表4 復(fù)制動(dòng)態(tài)系統(tǒng)均衡點(diǎn)對(duì)應(yīng)的表達(dá)式

2.3 均衡點(diǎn)及穩(wěn)定性分析

只有同時(shí)滿足雅克比矩陣中的行列式detJ>0以及跡trJ<0時(shí)，此時(shí)所確定的均衡點(diǎn)才為博弈系統(tǒng)的演化穩(wěn)定策略。經(jīng)過整理得出該系統(tǒng)穩(wěn)定性可能存在的演化狀態(tài)，整理后總結(jié)為以下3類情景。

（1）當(dāng)M>0，Q<0時(shí)，點(diǎn)A(1,0)為系統(tǒng)的ESS，此時(shí)社區(qū)與車輛雙方的策略選擇分別為檢查，不違章。此時(shí)有θ(Fg-c1)>(1-θ)c2，θ(W1-F1)+(1-θ)(W1-F2)

（2）當(dāng)N<0，Q>0時(shí)，點(diǎn)B(1,1)為系統(tǒng)的ESS，此時(shí)社區(qū)與車輛雙方的策略選擇分別為檢查，違章。此時(shí)θ(F1-c1+Fg)+(1-θ)(F2-c2)>0，θ(W1-F1)+(1-θ)(W1-F2)>W2。當(dāng)社區(qū)為高風(fēng)險(xiǎn)社區(qū)時(shí)，由于社區(qū)對(duì)于車輛檢查的罰款以及不檢查對(duì)于自身的罰款高于社區(qū)檢查管理的成本，因此社區(qū)會(huì)主動(dòng)履行檢查管理職責(zé)；而車輛方違章的收益遠(yuǎn)高于車輛違章時(shí)的罰款，會(huì)促使車輛方選擇違章策略。當(dāng)社區(qū)為低風(fēng)險(xiǎn)社區(qū)時(shí)，社區(qū)對(duì)于違章車輛的罰款高于其檢查管理成本，導(dǎo)致社區(qū)檢查的積極性上升，這會(huì)造成社區(qū)方選擇檢查策略；而車輛方違章的收益高于車輛違章時(shí)的罰款，會(huì)促使車輛方選擇違章策略。

（3）N>0，P>0時(shí)，點(diǎn)C(0,1)為系統(tǒng)的ESS，此時(shí)社區(qū)與車輛雙方的策略選擇分別為不檢查，違章。此時(shí)有θ(F1-c1+Fg)+(1-θ)(F2-c2)<0，W1>W2。當(dāng)社區(qū)為高風(fēng)險(xiǎn)社區(qū)時(shí)，由于社區(qū)檢查管理的成本高于社區(qū)對(duì)車輛罰款和不檢查時(shí)對(duì)自身的罰款，因此社區(qū)不會(huì)主動(dòng)履行檢查管理職責(zé)，促使社區(qū)選擇不檢查的策略；而車輛方違章的收益遠(yuǎn)高于車輛違章時(shí)的罰款，會(huì)促使車輛方選擇違章策略。當(dāng)社區(qū)為低風(fēng)險(xiǎn)社區(qū)時(shí)，社區(qū)檢查管理的成本高于其檢查管理成本，導(dǎo)致社區(qū)檢查的積極性下降，這會(huì)造成社區(qū)方選擇不檢查策略；而車輛方違章的收益高于車輛違章時(shí)的罰款，會(huì)促使車輛方選擇違章策略。如果社區(qū)長時(shí)間處于不檢查管理的狀態(tài)，亦會(huì)造成不良的社會(huì)影響，嚴(yán)重影響社區(qū)秩序。

因此可以得出社區(qū)與車輛在博弈過程中存在3種穩(wěn)定均衡狀態(tài)，點(diǎn)A(1,0)、B(1,1)、C(0,1)是博弈過程中可能存在的演化穩(wěn)定策略。

社區(qū)的檢查管理成本、社區(qū)對(duì)違章車輛的罰款、社區(qū)不進(jìn)行檢查管理工作的行政處罰以及車輛的違章收益等，都是影響車輛方策略演化結(jié)果的主要因素。為了控制疫情維持社區(qū)秩序，特別是在面對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)社區(qū)時(shí)，可以采用減少社區(qū)應(yīng)急管理成本，優(yōu)化管理結(jié)構(gòu)，合理使用檢查所需的人力與物力，增加罰款等措施，促進(jìn)社區(qū)選擇檢查策略。而在低風(fēng)險(xiǎn)社區(qū)，可以采用加強(qiáng)安全宣傳教育，減少車輛采取違章與不違章策略的效用差別，增加對(duì)違章車輛的罰款等措施，促進(jìn)車輛選擇不違章策略。

3 對(duì)策建議

通過上述分析可以看出，社區(qū)方通過制定有效的交通管控策略能夠有效降低車輛在社區(qū)中違章的概率，保護(hù)人民群眾的生命健康，保障社區(qū)防疫工作的正常開展。具體的實(shí)現(xiàn)措施如下：

3.1 降低管理成本，優(yōu)化社區(qū)結(jié)構(gòu)

精簡社區(qū)部門，防止社區(qū)系統(tǒng)復(fù)雜、社區(qū)人數(shù)進(jìn)一步增多的趨勢。增強(qiáng)社區(qū)方的檢查力度，減少社區(qū)部門對(duì)車輛管理的成本，充分發(fā)揮社區(qū)在網(wǎng)格化管理中的作用。社區(qū)對(duì)社區(qū)中的用戶實(shí)施全方位、全過程的可持續(xù)管理，從而形成封閉式管理體系。

3.2 提升監(jiān)督能力，構(gòu)建監(jiān)督體系

社區(qū)方要對(duì)社區(qū)的各個(gè)部門進(jìn)行監(jiān)督，對(duì)出現(xiàn)問題以及不作為的部門加大處罰力度，打造更為專業(yè)的監(jiān)督團(tuán)隊(duì)，幫助社區(qū)更好的掌握各部門的工作，及時(shí)準(zhǔn)確地了解用戶的業(yè)務(wù)需求，使社區(qū)方對(duì)于車輛方的決策策略更加準(zhǔn)確，更加具有針對(duì)性。與此同時(shí)還可以針對(duì)社區(qū)的網(wǎng)格化管理措施研發(fā)更為專業(yè)的信息化系統(tǒng)，進(jìn)一步提高社區(qū)方的辦事能力。

3.3 防范虛假信息，制定獎(jiǎng)懲制度

對(duì)不按照規(guī)定執(zhí)行違章的車輛方，社區(qū)管理人員在檢查過程中一旦查實(shí)要及時(shí)通報(bào)給社區(qū)，對(duì)車輛方進(jìn)行嚴(yán)懲，而對(duì)于遵守秩序的車輛方，可以給予一定的聲譽(yù)宣傳及獎(jiǎng)勵(lì)。社區(qū)方在平時(shí)要加強(qiáng)對(duì)車輛方的安全宣傳教育，提高車輛方的道德水平。

3.4 建立全面的社區(qū)網(wǎng)格化體系

在傳統(tǒng)的社區(qū)中，社區(qū)方與用戶之間是分裂自閉的關(guān)系，因此用戶在業(yè)務(wù)辦理過程中會(huì)遇到業(yè)務(wù)流程復(fù)雜繁瑣的問題，各個(gè)環(huán)節(jié)在應(yīng)對(duì)突發(fā)事件時(shí)不能快速解決，導(dǎo)致突發(fā)事件造成的不良后果進(jìn)一步加劇。為此，建立全面的社區(qū)網(wǎng)格化體系迫在眉睫。

4 結(jié)語

目前我國疫情形式仍然嚴(yán)峻，社區(qū)安全監(jiān)管的現(xiàn)狀不容樂觀，而社區(qū)管理人員的檢查工作是社區(qū)監(jiān)管過程中的重要一環(huán)，對(duì)加強(qiáng)車輛管理、維持社區(qū)秩序至關(guān)重要。本文從社區(qū)的角度出發(fā)，探討社區(qū)與車輛之間的關(guān)系，構(gòu)建演化博弈模型，并以社區(qū)為主體提出車輛管控策略，以保證社區(qū)方積極參與對(duì)車輛方的監(jiān)督，保證社區(qū)防疫工作的正常開展。本文社區(qū)僅用懲罰機(jī)制管理車輛，未來可以考慮社區(qū)采用懲罰與激勵(lì)兩種手段管理車輛。