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政府奖惩机制下的中欧班列协同发展模型

李成兵 宋雅文 王佳琳 安旭鹏

李成兵, 宋雅文, 王佳琳, 安旭鹏. 政府奖惩机制下的中欧班列协同发展模型[J]. 西南交通大学学报, 2026, 61(1): 275-286. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240010
引用本文: 李成兵, 宋雅文, 王佳琳, 安旭鹏. 政府奖惩机制下的中欧班列协同发展模型[J]. 西南交通大学学报, 2026, 61(1): 275-286. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240010
LI Chengbing, SONG Yawen, WANG Jialin, AN Xupeng. Synergistic Development Model of China Railway Express Under Government Reward-Penalty Mechanism[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2026, 61(1): 275-286. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240010
Citation: LI Chengbing, SONG Yawen, WANG Jialin, AN Xupeng. Synergistic Development Model of China Railway Express Under Government Reward-Penalty Mechanism[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2026, 61(1): 275-286. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240010

政府奖惩机制下的中欧班列协同发展模型

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20240010
基金项目: 国家自然科学基金项目(62063023);内蒙古自然科学基金项目(2023MS05036)
详细信息
    作者简介:

    李成兵(1982—),男,教授,博士,研究方向为交通运输系统仿真与优化研究,E-mail: bingbingnihao2008@126.com

  • 中图分类号: U116.1

Synergistic Development Model of China Railway Express Under Government Reward-Penalty Mechanism

  • 摘要:

    为减少中欧班列运营商竞相低价揽货、抢夺货源现象的发生,基于地方政府对中欧班列运营商和中欧班列供货商的补贴,并结合中欧班列运营过程中实际情况,构建政府奖惩机制下的“政府-运营商-供货商”非对称性三方演化博弈模型;在此基础上,通过数值仿真分析政府补贴、惩罚等主要因素对系统演化稳定策略的影响,并据此为中欧班列协同发展提供理论参考. 研究结果表明:政府增大惩罚力度将有效推动运营商和供货商的协同发展;根据运营商和供货商的不同策略实行差额补贴,不同补贴力度之间的差值越大越有益于协同;合理设置政府提供给运营商的单位集装箱最大补贴额,并视情况逐渐减小额度直至补贴完全退出,是促进协同的有效途径;政府的额外社会效益是决定政府策略选择的正向影响因素.

     

  • 图 1  博弈关系

    Figure 1.  Game relationship

    图 2  政府策略演化过程

    Figure 2.  Evolution of government strategies

    图 3  运营商策略演化过程

    Figure 3.  Evolution of operator strategies

    图 4  供货商策略演化过程

    Figure 4.  Evolution of supplier strategies

    图 5  初始数值下系统的演化博弈仿真

    Figure 5.  Evolutionary game simulation of systems with initial values

    图 6  F1变化对系统演化结果的影响

    Figure 6.  Effect of F1 changes on evolutionary results of system

    图 7  F2变化对系统演化结果的影响

    Figure 7.  Effect of F2 changes on evolutionary results of system

    图 8  $ \alpha 、\beta 、\gamma $的差值变化对系统演化结果的影响

    Figure 8.  Effect of $ \alpha ,\beta ,\mathrm{ }\mathrm{ }\mathrm{ }\mathrm{ }\mathrm{a}\mathrm{n}\mathrm{d}\;\gamma $ changes on evolutionary results of system

    图 9  M变化对系统演化结果的影响

    Figure 9.  Effect of M changes on evolutionary results of system

    图 10  U变化对系统演化结果的影响

    Figure 10.  Effect of U changes on evolutionary results of system

    表  1  模型符号及其含义

    Table  1.   Model symbols and their meanings

    符号 定义 符号 定义
    $ {{R}}_{{1}} $ 政府积极监管带来的社会效益 $ {\alpha } $  政府积极监管下,对积极协同运营商的补贴力度,$ {\alpha } $∈[0,1]
    $ {{R}}_{{2}} $ 政府消极监管带来的社会效益 $ {\beta } $ 政府消极监管下,对运营商的补贴力度,$ {\beta } $∈[0,1]
    $ {C} $ 政府积极监管机构监管的成本 $ {\gamma } $  政府积极监管下,对消极协同运营商的补贴力度,$ {\gamma } $∈[0,1]
    $ {U} $  政府积极监管下运营商和供货商协同发展为政府带来的额外社会效益 $ {{c}}_{{1}} $  单位集装箱操作成本,包括集装箱装卸、搬运等成本
    $ {{P}}_{{1}} $ 中铁集团向班列运营商提供的单位运力价格 $ {{c}}_{{2}} $ 单位集装箱货物价值
    $ {{P}}_{{2}} $  政府积极监管下,运营商积极协同时向供货商提供的单位集装箱运价 $ {{c}}_{{3}} $ 供货商的其他成本
    $ {{P}}_{{3}} $  政府积极监管下,运营商消极协同时向供货商提供的单位集装箱运价 $ {{Q}}_{{1}} $ 积极协同总集装箱数量
    $ {{P}}_{{4}} $  政府消极监管下,运营商积极协同时向供货商提供的单位集装箱运价 $ {{Q}}_{{2}} $ 消极协同总集装箱数量
    $ {{P}}_{{5}} $  政府消极监管下,运营商消极协同时向供货商提供的单位集装箱运价 $ {{r}}_{{1}} $  政府积极监管运营商积极协同带来风险的风险水平系数
    $ {{P}}_{{6}} $ 单位集装箱货物销售价格 $ {{r}}_{{2}} $  政府消极监管运营商积极协同带来风险的风险水平系数
    $ {{C}}_{{{\mathrm{P1}}}} $  政府积极监管运营商选择积极协同需要付出的集货运费成本 $ {I} $ 协同收益
    $ {{C}}_{{{\mathrm{P2}}}} $  政府消极监管运营商选择积极协同需要付出的集货运费成本 $ {\sigma } $  运营商和供货商对协同收益的分配比例,$ {\sigma } $∈ [0,1]
    $ {{C}}_{{{\mathrm{t1}}}} $  政府积极监管供货商选择与积极协同运营商合作需要付出的集货时间成本 $ {{F}}_{{1}} $ 政府监管下,对消极协同运营商的罚金
    $ {{C}}_{{{\mathrm{t2}}}} $  政府消极监管供货商选择与积极协同运营商合作需要付出的集货时间成本 $ {{F}}_{{2}} $  政府监管下,对与消极协同运营商合作的供货商、不与积极协同运营商合作的供货商的罚金
    $ {M} $ 政府提供给运营商的单位集装箱最大补贴额
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    表  2  收益矩阵

    Table  2.   Revenue matrix

    策略 收益对象 运营商积极协同 y 运营商消极协同 1−y
    供货商合作 z 供货商不合作 1−z 供货商合作 z 供货商不合作 1−z
    政府积极监管 x 政府
    运营商
    供货商
    $\begin{gathered} {\varPi _{{\rm{G1}}} } - \alpha M{Q_1} + U \\ {\varPi _{{\rm{O1}}} } + \alpha M{Q_1} + \sigma I \\ {\varPi _{{\rm{S1}}} } + (1 - \sigma )I \\ \end{gathered}$ $\begin{gathered} {\varPi _{{\rm{G1}}} } \\ {\varPi _{{\rm{O2}}} } + {F_2} \\ - {F_2} \\ \end{gathered}$ $\begin{gathered} {\varPi _{{\rm{G1}}} } - \gamma M{Q_2} + {F_1} + {F_2} \\ {\varPi _{{\rm{O3}}} } + \gamma M{Q_2} - {F_1} \\ {\varPi _{{\rm{S2}}} } - {F_2} \\ \end{gathered}$ $\begin{gathered} {\varPi _{{\rm{G1}}} } \\ - {F_1} \\ {F_1} \\ \end{gathered}$
    政府消极监管 1−x 政府
    运营商
    供货商
    $\begin{gathered} {\varPi _{{\rm{G2}}} } - \beta M{Q_1} \\ {\varPi _{{\rm{O4}}} } + \beta M{Q_1} + \sigma I \\ {\varPi _{{\rm{S3}}} } + (1 - \sigma )I \\ \end{gathered}$ $\begin{gathered} {\varPi _{{\rm{G2}}} } \\ {\varPi _{{\rm{O5}}} } \\ 0 \\ \end{gathered}$ $\begin{gathered} {\varPi _{{\rm{G2}}} } - \beta M{Q_2} \\ {\varPi _{{\rm{O6}}} } + \beta M{Q_2} \\ {\varPi _{{\rm{S4}}} } \\ \end{gathered}$ $\begin{gathered} {\varPi _{{\rm{G2}}} } \\ 0 \\ 0 \\ \end{gathered}$
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    表  3  均衡点特征值

    Table  3.   Equilibrium point eigenvalues

    均衡点 特征值 $ {\lambda }_{1} $ 特征值 $ {\lambda }_{2} $ 特征值 $ {\lambda }_{3} $
    $ {E}_{1}\left(\mathrm{0,0},0\right) $ ${\varPi _{{\rm{G1}}} } - {\varPi _{{\rm{G2}}} }$ ${\varPi _{{\rm{O5}}} } < 0$ ${\varPi _{{\rm{S4}}} } > 0$
    $ {E}_{2}\left(\mathrm{1,0},0\right) $ $- ({\varPi _{{\rm{G1}}} } - {\varPi _{{\rm{G2}}} })$ ${\varPi _{{\rm{O2}}} } + {F_1} + {F_2}$ ${\varPi _{{\rm{S2}}} } - {F_1} - {F_2}$
    $ {E}_{3}\left(\mathrm{0,1},0\right) $ ${\varPi _{{\rm{G1}}} } - {\varPi _{{\rm{G2}}} }$ $- {\varPi _{{\rm{O5}}} } > 0$ ${\varPi _{{\rm{S3}}} } + (1 - \sigma )I > 0$
    $ {E}_{4}\left(\mathrm{0,0},1\right) $ ${\varPi _{{\rm{G1}}} } - {\varPi _{{\rm{G2}}} } + {F_1} + {F_2} + \beta M{Q_2} - \gamma M{Q_2}$ ${\varPi _{{\rm{O4}}} } - {\varPi _{{\rm{O6}}} } + \beta M{Q_1} - \beta M{Q_2} + \sigma I$ $- {\varPi _{{\rm{S4}}} } < 0$
    $ {E}_{5}\left(\mathrm{0,1},1\right) $ ${\varPi _{{\rm{G1}}} } - {\varPi _{{\rm{G2}}} } + U - \alpha M{Q_1} + \beta M{Q_1}$ $- ({\varPi _{{\rm{O4}}} } - {\varPi _{{\rm{O6}}} } + \beta M{Q_1} - \beta M{Q_2} + \sigma I)$ $- [{\varPi _{{\rm{S3}}} } + (1 - \sigma )I] < 0$
    $ {E}_{6}\left(\mathrm{1,0},1\right) $ $- ({\varPi _{{\rm{G1}}} } - {\varPi _{{\rm{G2}}} } + {F_1} + {F_2} + \beta M{Q_2} - \gamma M{Q_2})$ ${\varPi _{{\rm{O1}}} } - {\varPi _{{\rm{O3}}} } + \alpha M{Q_1} - \gamma M{Q_2} + \sigma I + {F_1}$ $- ({\varPi _{{\rm{S2}}} } - {F_1} - {F_2})$
    $ {E}_{7}\left(\mathrm{1,1},0\right) $ $- ({\varPi _{{\rm{G1}}} } - {\varPi _{{\rm{G2}}} })$ $- ({\varPi _{{\rm{O2}}} } + {F_1} + {F_2})$ ${\varPi _{{\rm{S1}}} } + (1 - \sigma )I + {F_2} > 0$
    $ {E}_{8}\left(\mathrm{1,1},1\right) $ $- ({\varPi _{{\rm{G1}}} } - {\varPi _{{\rm{G2}}} } + U - \alpha M{Q_1} + \beta M{Q_1})$ $- ({\varPi _{{\rm{O1}}} } - {\varPi _{{\rm{O3}}} } + \alpha M{Q_1} - \gamma M{Q_2} + \sigma I + {F_1})$ $- [{\varPi _{{\rm{S1}}} } + (1 - \sigma )I + {F_2}] < 0$
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    表  4  参数初始赋值

    Table  4.   Initial assignment of parameters

    参数 初始值 单位 参数 初始值 单位
    $ {R_1} $ 100 百万元 $ {C_{{\mathrm{t2}}}} $ 5 万元
    $ {R_2} $ 50 百万元 $ \alpha $ 0.5
    $ C $ 10 百万元 $ \beta $ 0.45
    $ U $ 40 百万元 $ \gamma $ 0.4
    $ M $ 3 万元 $ {c_1} $ 2 万元
    $ {P_1} $ 10 万元 $ {c_2} $ 1 万元
    $ {P_2} $ 15 万元 $ {c_3} $ 1 万元
    $ {P_3} $ 13 万元 $ {Q_1} $ 1 百个
    $ {P_4} $ 14 万元 $ {Q_2} $ 2 百个
    $ {P_5} $ 12 万元 $ {r_1} $ 0.2
    $ {P_6} $ 16 万元 $ {r_2} $ 0.3
    $ I $ 1 万元 $ \sigma $ 0.5
    $ {C_{{\mathrm{P1}}}} $ 5 万元 $ {F_1} $ 8.5 万元
    $ {C_{{\mathrm{P2}}}} $ 6 万元 $ {F_2} $ 10 万元
    $ {C_{{\mathrm{t1}}}} $ 4 万元
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-01-03
  • 修回日期:  2024-06-20
  • 网络出版日期:  2025-11-19
  • 刊出日期:  2024-07-15

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