北京公共交通系統低碳發展的演化博弈分析

摘 要：文章建立北京公共交通體系三方博弈模型，運用演化博弈理論分析政府、公共交通公司和出行者行為對北京市低碳交通發展的影響，得出以下結論：政府監管力度與出行者乘坐公共交通的效用不嚴格遵循促進關系;公共交通公司收益受城市交通體系低碳化程度的影響。并根據研究結果提出相應建議。

關鍵詞：演化博弈分析;公共交通體系;低碳發展

中圖分類號：F512.3 文獻標識碼：A文章編號：1005-6432（2022）09-0070-02

DOI：10.13939/j.cnki.zgsc.2022.09.070

1 引言

低碳化公共交通體系是城市發展的重要基礎，對緩解交通擁堵和降低污染排放具有重要意義，因此公共交通體系發展機制一直是國內外學者研究的熱點。例如，劉金剛（2005）[1]構建非合作多人博弈模型分析我國城市交通擁堵問題。Roumboutsos等（2008）[2]運用博弈論分析公共交通公司補貼來源與城市擁堵的關系。陳星光等（2009）[3]將交通管理者和交通參與者作為博弈雙方，演化分析交通政策對出行者出行方式的影響。徐瑩等（2018）[4]構建包含政府監管部門和交通企業的演化博弈模型，分析監管成功率和第三方舉報率對政府策略選擇的影響。

現有研究主要從利益最大化的角度分析公共交通公司行為，忽略其公共物品的性質。同時，北京市交通出行者體量龐大，出行決策易受他人影響，具有模仿效應。演化博弈理論打破博弈主體完全理性的假設，注重分析模仿者動態與演化穩定策略，適用于研究北京公共交通問題。因此，文章構建北京公共交通體系三方演化博弈模型，探求北京公共交通體系低碳化發展路徑。

2 北京公共交通體系演化博弈模型構建

文章構建北京公共交通體系博弈模型的目的是解決以下問題：①北京市交通管理政策是否合理，應設定怎樣的政策力度。②出行者應當選擇何種交通方式，才能實現自身利益最大化。③公共交通公司是否存在隱藏自身行為、騙取政府補貼的動機。為此，文章做出以下假定：①政府、公共交通公司和出行者組成一個博弈系統，參與人均為具有學習能力的有限理性個體。②博弈參與人之間存在信息不對稱。

北京公共交通體系主要涉及三類參與人，分別為政府、公共交通公司（簡稱公交公司）和出行者。其中，政府一方面增加公共交通企業補貼（GBS）促進公共交通服務業發展，同時提高機動車及其互補品稅收t以增加公共交通使用。企業（公交公司）使用政府補貼購置交通設施（單價為PC），擴大經營以增加企業收入;同時，企業有不增購公交設施貪污政府補貼的動機。因此，政府有必要對企業行為進行監督（監督成本為Gspec），采取監督行為的概率為w，依據企業行為進行獎勵（GBA）或懲罰（GBP，GBA+GBS<Gspec）。出行者可以選擇的出行方式有公共交通和私家車兩種，其效用水平（Vi）受時間成本（Ti）、貨幣成本（Pi）和乘客感知（εi）的影響。其中，私家車使用時間（tCar）受出行距離（L）和速度（Vc）的影響;公共交通出行時間包括兩部分，一是指乘客乘坐公共交通工具從站點到目的地的時間（tB1），二是車外時間（tB2），包括步行到公交站點的時間（Dj/2Vw）和候車時間（fj）。

3 結果分析

在北京公共交通體系博弈中，當博弈各方無法確定自身的最優策略時，低收益出行者會模仿高收益出行者的行為，通過復制動態方程描述參與人策略選擇。假設出行者、公交公司、政府監管的混合戰略概率分布分別為（X，1-X），（Y，1-Y）和（Z，1-Z）。結合上述模型可知，北京公共交通體系各參與人演化復制動態方程組，如公式（1）所示。

由復制動態方程組得到該演化博弈的8個純策略均衡解和2個混合策略均衡解，分別為E1（0，0，0），E2（0，0，1），E3（0，1，0），E4（0，1，1），E5（1，0，0），E6（1，0，1），E7（1，1，0），E8（1，1，1），E9（0，（GBP+R-Gspec）/（GBA+GBP），（GBP-I+Δπ）/GBA+GBP-CBP）和E9（1，（GBP+R-Gspec）/（GBA+GBP），（GBP-I+Δπ）/GBA+GBP-CBP）。通過構建雅可比矩陣判定上述10個平衡點是否為沿河穩定策略（ESS），當平衡點對應的Jacobi矩陣行列式大于0，且矩陣的跡小于0時，該平衡點為ESS;反之為鞍點。

表1表示不同均衡狀態下政府、公交公司和出行者三方博弈結果，以①為例，在公交公司貪污補貼、政府不監管同時出行者選擇私家車出行時，Jacobi矩陣的值和跡均小于0，此時的均衡是不穩定的。

由表1可知，理性的出行者選擇私家車出行的策略有兩種：①當駕駛私家車效用大于公交車數量增加時乘車效用，且政府監管的收益大于成本時，政府有增加監管投入的動機，相應的公交公司將增加公共交通設施投入，提高公共交通服務質量。②當乘坐公共交通工具效用大于駕駛私家車出行的效用時，現有的公共交通設施能夠滿足出行者需求，繼續增加政府監管投入，反而會偏離演化穩定均衡，造成資源損失。在出行者策略選擇方面：①當私家車出行的效用大于升級后的公共交通體系，且政府加強監管的收益小于監管成本時，政府有降低監管力度的動機。②當乘坐公共交通工具效用大于駕駛私家車出行的效用，且政府監管的收益大于成本時，此時政府增加監管力度有助于維持該演化穩定均衡。

以上兩組均衡策略表明，當出行者偏好私家車出行時，政府應當增加公共交通公司監管力度，提高公共交通公司服務質量，鼓勵出行者乘坐公共交通工具。當乘坐公共交通出行的效用增加，超過私家車出行效用時，政府不應繼續增加公共交通公司監管力度，減少資源錯配帶來的損失。

4 結論和政策建議

文章建立北京公共交通體系博弈模型，運用演化博弈理論分析政府、公共交通公司和出行者行為對北京低碳交通發展的影響，得出以下結論。①當私家車出行效用大于公共交通體系時，增加政府監管有助于出行者選擇公共交通工具出行;當私家車出行效用小于公共交通出行時，政府繼續增加監管力度將造成資源損失，不利于城市交通低碳化發展。②公共交通公司縮小兩種出行方式帶給出行者效用差距，有利于公共交通公司和政府期望收益增加，將促使出行者使用公共交通工具出行，有利于減緩交通擁堵和污染排放。

根據以上結論，文章提出以下政策建議。①政府對制定公共交通公司監管政策時，應重點考慮私家車和公共交通工具兩種出行方式帶給出行者效用差距。在私家車出行效用大于公共交通出行時，政府應當加強監管力度，反之政府應適當降低對公共交通公司進行監管。②相較于增加政府監管成本，制定合理的獎勵機制更有利于激發公共交通公司合作積極性，推動北京公共交通體系低碳化轉型。

參考文獻：

[1]劉志剛， 申金升. 城市交通擁堵問題的博弈分析[J].城市交通， 2005（2）：63-65.

[2]ROUMBOUTSOS A， KAPROS S. A game theory approach to urban public transport integration policy[J].Transport Policy， 2008， 15（4）：209-215.

[3]陳星光， 周晶， 朱振濤. 城市交通出行方式選擇的演化博弈分析[J].管理工程學報， 2009， 23（2）：140-142.

[4]徐瑩， 張雪梅， 曹柬. 霧霾背景下政府監管與交通企業低碳行為演化博弈[J].系統管理學報， 2018， 27（3）：65-72，80.

[作者簡介]李琳（1993—），女，碩士研究生，晉中信息學院，助教，研究方向：互聯網金融、家庭金融。

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