北京公共交通系统低碳发展的演化博弈分析

摘 要：文章建立北京公共交通体系三方博弈模型，运用演化博弈理论分析政府、公共交通公司和出行者行为对北京市低碳交通发展的影响，得出以下结论：政府监管力度与出行者乘坐公共交通的效用不严格遵循促进关系;公共交通公司收益受城市交通体系低碳化程度的影响。并根据研究结果提出相应建议。

关键词：演化博弈分析;公共交通体系;低碳发展

中图分类号：F512.3 文献标识码：A文章编号：1005-6432（2022）09-0070-02

DOI：10.13939/j.cnki.zgsc.2022.09.070

1 引言

低碳化公共交通体系是城市发展的重要基础，对缓解交通拥堵和降低污染排放具有重要意义，因此公共交通体系发展机制一直是国内外学者研究的热点。例如，刘金刚（2005）[1]构建非合作多人博弈模型分析我国城市交通拥堵问题。Roumboutsos等（2008）[2]运用博弈论分析公共交通公司补贴来源与城市拥堵的关系。陈星光等（2009）[3]将交通管理者和交通参与者作为博弈双方，演化分析交通政策对出行者出行方式的影响。徐莹等（2018）[4]构建包含政府监管部门和交通企业的演化博弈模型，分析监管成功率和第三方举报率对政府策略选择的影响。

现有研究主要从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质。同时，北京市交通出行者体量庞大，出行决策易受他人影响，具有模仿效应。演化博弈理论打破博弈主体完全理性的假设，注重分析模仿者动态与演化稳定策略，适用于研究北京公共交通问题。因此，文章构建北京公共交通体系三方演化博弈模型，探求北京公共交通体系低碳化发展路径。

2 北京公共交通体系演化博弈模型构建

文章构建北京公共交通体系博弈模型的目的是解决以下问题：①北京市交通管理政策是否合理，应设定怎样的政策力度。②出行者应当选择何种交通方式，才能实现自身利益最大化。③公共交通公司是否存在隐藏自身行为、骗取政府补贴的动机。为此，文章做出以下假定：①政府、公共交通公司和出行者组成一个博弈系统，参与人均为具有学习能力的有限理性个体。②博弈参与人之间存在信息不对称。

北京公共交通体系主要涉及三类参与人，分别为政府、公共交通公司（简称公交公司）和出行者。其中，政府一方面增加公共交通企业补贴（GBS）促进公共交通服务业发展，同时提高机动车及其互补品税收t以增加公共交通使用。企业（公交公司）使用政府补贴购置交通设施（单价为PC），扩大经营以增加企业收入;同时，企业有不增购公交设施贪污政府补贴的动机。因此，政府有必要对企业行为进行监督（监督成本为Gspec），采取监督行为的概率为w，依据企业行为进行奖励（GBA）或惩罚（GBP，GBA+GBS<Gspec）。出行者可以选择的出行方式有公共交通和私家车两种，其效用水平（Vi）受时间成本（Ti）、货币成本（Pi）和乘客感知（εi）的影响。其中，私家车使用时间（tCar）受出行距离（L）和速度（Vc）的影响;公共交通出行时间包括两部分，一是指乘客乘坐公共交通工具从站点到目的地的时间（tB1），二是车外时间（tB2），包括步行到公交站点的时间（Dj/2Vw）和候车时间（fj）。

3 结果分析

在北京公共交通体系博弈中，当博弈各方无法确定自身的最优策略时，低收益出行者会模仿高收益出行者的行为，通过复制动态方程描述参与人策略选择。假设出行者、公交公司、政府监管的混合战略概率分布分别为（X，1-X），（Y，1-Y）和（Z，1-Z）。结合上述模型可知，北京公共交通体系各参与人演化复制动态方程组，如公式（1）所示。

由复制动态方程组得到该演化博弈的8个纯策略均衡解和2个混合策略均衡解，分别为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）。通过构建雅可比矩阵判定上述10个平衡点是否为沿河稳定策略（ESS），当平衡点对应的Jacobi矩阵行列式大于0，且矩阵的迹小于0时，该平衡点为ESS;反之为鞍点。

表1表示不同均衡状态下政府、公交公司和出行者三方博弈结果，以①为例，在公交公司贪污补贴、政府不监管同时出行者选择私家车出行时，Jacobi矩阵的值和迹均小于0，此时的均衡是不稳定的。

由表1可知，理性的出行者选择私家车出行的策略有两种：①当驾驶私家车效用大于公交车数量增加时乘车效用，且政府监管的收益大于成本时，政府有增加监管投入的动机，相应的公交公司将增加公共交通设施投入，提高公共交通服务质量。②当乘坐公共交通工具效用大于驾驶私家车出行的效用时，现有的公共交通设施能够满足出行者需求，继续增加政府监管投入，反而会偏离演化稳定均衡，造成资源损失。在出行者策略选择方面：①当私家车出行的效用大于升级后的公共交通体系，且政府加强监管的收益小于监管成本时，政府有降低监管力度的动机。②当乘坐公共交通工具效用大于驾驶私家车出行的效用，且政府监管的收益大于成本时，此时政府增加监管力度有助于维持该演化稳定均衡。

以上两组均衡策略表明，当出行者偏好私家车出行时，政府应当增加公共交通公司监管力度，提高公共交通公司服务质量，鼓励出行者乘坐公共交通工具。当乘坐公共交通出行的效用增加，超过私家车出行效用时，政府不应继续增加公共交通公司监管力度，减少资源错配带来的损失。

4 结论和政策建议

文章建立北京公共交通体系博弈模型，运用演化博弈理论分析政府、公共交通公司和出行者行为对北京低碳交通发展的影响，得出以下结论。①当私家车出行效用大于公共交通体系时，增加政府监管有助于出行者选择公共交通工具出行;当私家车出行效用小于公共交通出行时，政府继续增加监管力度将造成资源损失，不利于城市交通低碳化发展。②公共交通公司缩小两种出行方式带给出行者效用差距，有利于公共交通公司和政府期望收益增加，将促使出行者使用公共交通工具出行，有利于减缓交通拥堵和污染排放。

根据以上结论，文章提出以下政策建议。①政府对制定公共交通公司监管政策时，应重点考虑私家车和公共交通工具两种出行方式带给出行者效用差距。在私家车出行效用大于公共交通出行时，政府应当加强监管力度，反之政府应适当降低对公共交通公司进行监管。②相较于增加政府监管成本，制定合理的奖励机制更有利于激发公共交通公司合作积极性，推动北京公共交通体系低碳化转型。

参考文献：

[1]刘志刚， 申金升. 城市交通拥堵问题的博弈分析[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]陈星光， 周晶， 朱振涛. 城市交通出行方式选择的演化博弈分析[J].管理工程学报， 2009， 23（2）：140-142.

[4]徐莹， 张雪梅， 曹柬. 雾霾背景下政府监管与交通企业低碳行为演化博弈[J].系统管理学报， 2018， 27（3）：65-72，80.

[作者简介]李琳（1993—），女，硕士研究生，晋中信息学院，助教，研究方向：互联网金融、家庭金融。

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