基于演化博弈的高鐵快運物流基地經(jīng)營模式選擇策略研究

王丹竹，周凌云，王 強，于雪嶠

（1.中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司 運輸及經(jīng)濟研究所，北京 100081；2.中國國家鐵路集團有限公司 運輸部，北京 100844)

0 引言

2019 年我國快遞業(yè)務(wù)量達635.2 億件，近10年快遞需求復(fù)合增長率高達39%，市場規(guī)模連續(xù)6 年世界第一，超過美國、日本、歐洲等發(fā)達經(jīng)濟體快遞量總和。蓬勃發(fā)展的電商快遞物流市場，為我國高鐵快運物流發(fā)展提供了有利環(huán)境。高鐵快運物流基地是高鐵快運物流網(wǎng)絡(luò)的核心節(jié)點，能夠充分發(fā)揮高鐵快運物流的規(guī)模效應(yīng)，提高高鐵快運物流效率和經(jīng)營效益。

在高鐵快運物流基地經(jīng)營研究中，郝益[1]通過分析高鐵快運服務(wù)產(chǎn)品的經(jīng)營模式，提出產(chǎn)品策略、價格策略、渠道策略和促銷策略等營銷策略；李玉民等[2]針對高鐵快運業(yè)務(wù)經(jīng)營中鐵路與快遞企業(yè)業(yè)務(wù)合作模式的影響因素及競合關(guān)系進行博弈分析；丁永民[3]提出我國鐵路物流基地的融鏈發(fā)展策略，拓寬了鐵路物流基地經(jīng)營的發(fā)展方向。另外，針對高鐵快運市場定位[4]、產(chǎn)品設(shè)計[5]、運營模式[6]、運輸組織[7]的研究較多，而高鐵快運物流基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運營等經(jīng)營模式研究還相對較少。

高鐵快運物流基地在提供高鐵快運動車組接發(fā)、裝卸、存車功能的同時，需要兼顧社會物流的倉儲、集散、分撥、配送等功能，加強與社會快遞物流企業(yè)分撥中心高度融合，采用更為社會化、市場化、一體化的管理方式，實現(xiàn)高鐵快運與社會快遞物流融合發(fā)展。因此，需要綜合考慮高鐵快運物流基地的功能定位及投資主體，比較分析高鐵快運物流基地經(jīng)營模式優(yōu)劣勢，通過構(gòu)建演化博弈模型分析高鐵快運物流基地經(jīng)營模式選擇的內(nèi)在動態(tài)決策機理，為高鐵快運物流基地經(jīng)營模式選擇提供決策參考。

1 高鐵快運物流基地經(jīng)營模式分析

高鐵快運物流基地是高鐵快運動車組作業(yè)的專用場站，也是依托高速鐵路進行干線運輸?shù)目爝f物流企業(yè)分撥集散作業(yè)的重要場地。為最大限度發(fā)揮高鐵快運物流的快速性、高效性和綠色環(huán)保優(yōu)勢，高鐵快運物流基地與快遞物流企業(yè)分撥集散中心應(yīng)積極進行一體設(shè)計、聯(lián)合建設(shè)。根據(jù)高鐵快運物流基地投資及運營主體不同，高鐵快運物流基地可以由鐵路運輸企業(yè)獨立投資經(jīng)營，或者由鐵路運輸企業(yè)與社會快遞物流企業(yè)(或地方政府)聯(lián)合投資經(jīng)營。

1.1 功能定位

時效性是電商快遞物流的最顯著特征之一，高鐵快運業(yè)務(wù)的核心目標(biāo)市場是以時效性要求為首的電商快遞貨物。為最大限度提升高鐵快運業(yè)務(wù)的時效性，應(yīng)盡量壓縮貨物在快遞物流企業(yè)分撥集散中心與高鐵快運物流基地間的短駁運輸時間，提升公鐵聯(lián)運的轉(zhuǎn)運效率。因此，與普速鐵路物流基地以鐵路作業(yè)為主不同，高鐵快運物流基地作為高速鐵路干線運輸與社會快遞物流服務(wù)的銜接節(jié)點，其功能定位應(yīng)注重將高鐵快運作業(yè)功能與綜合物流功能高度融合。高鐵快運作業(yè)功能定位于支撐高鐵快運動車組相關(guān)作業(yè)，包括高鐵快運動車組的到發(fā)、裝卸、存車、運用檢修，以及集裝器的掏裝箱、分揀、轉(zhuǎn)運、安檢等；綜合物流功能是吸引其他產(chǎn)業(yè)入駐高鐵快運物流集聚區(qū)的輔助性功能，可以保證高鐵快運貨源，減少兩端公路短駁運輸時間，需要提供電商快遞貨物倉儲、暫存、分揀、包裝、配送，冷鏈貨物倉儲、加工，進出口貨物保稅監(jiān)管等服務(wù)功能。

1.2 投資主體

高鐵快運物流基地功能定位的特殊性，決定其具備采用多種投融資模式建設(shè)經(jīng)營的必要性和可行性。針對基地內(nèi)部的不同功能區(qū)，高鐵快運物流基地的投資主體可以包括國家和地方鐵路投資公司、鐵路局集團公司、中鐵快運公司、社會快遞物流企業(yè)、社會投資平臺、商貿(mào)企業(yè)、生產(chǎn)企業(yè)、物流地產(chǎn)企業(yè)和其他社會資本等，基地開發(fā)可采用股份制方式，通過組建項目公司的形式予以實施。項目公司可選擇由鐵路運輸企業(yè)主導(dǎo)、地方政府主導(dǎo)或者由社會企業(yè)主導(dǎo)等不同方式組建。其中，鐵路運輸企業(yè)主導(dǎo)開發(fā)建設(shè)與高鐵快運動車組作業(yè)緊密相關(guān)的核心功能區(qū)，社會企業(yè)主導(dǎo)開發(fā)建設(shè)與綜合物流服務(wù)緊密相關(guān)的綜合物流功能區(qū)。創(chuàng)新市場化開發(fā)機制，引入多元化投資主體建設(shè)運營高鐵快運物流基地，推動鐵路與社會物流設(shè)施一體化設(shè)計及運營開發(fā)，可以降低物流短駁成本，提升運輸產(chǎn)品時效，形成物流產(chǎn)業(yè)集聚和規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)，提高資本開發(fā)收益率。

1.3 經(jīng)營模式

高鐵快運物流基地根據(jù)多元化的投資主體，可以采用鐵路運輸企業(yè)自主的獨立經(jīng)營模式或鐵路運輸企業(yè)與社會企業(yè)合作的聯(lián)合經(jīng)營模式。

（1）獨立經(jīng)營模式。是指鐵路運輸企業(yè)自主規(guī)劃、選址、投資、建設(shè)和運營高鐵快運物流基地，通過鐵路運輸企業(yè)自行籌集資金進行高鐵快運物流基地開發(fā)建設(shè)并組建經(jīng)營公司。在獨立經(jīng)營模式下，高鐵快運物流基地僅定位于提供高鐵快運動車組的相關(guān)服務(wù)功能，由鐵路局集團公司、中鐵快運公司、鐵路投資公司等鐵路運輸企業(yè)投資建設(shè)，建成后由鐵路投資方組建經(jīng)營公司負(fù)責(zé)基地經(jīng)營管理，社會企業(yè)不參與基地經(jīng)營。社會快遞物流企業(yè)、商貿(mào)企業(yè)、生產(chǎn)企業(yè)等，作為客戶向高鐵快運物流基地提供貨源，支付運輸、暫存等服務(wù)費用。采用獨立經(jīng)營模式，高鐵快運干線運輸服務(wù)與快遞貨物的分撥集散作業(yè)難以有效銜接，會增加大量公路集疏運短駁運輸及裝卸成本，降低全程物流的時效性。高鐵快運物流基地獨立經(jīng)營模式如圖1所示。

圖1 高鐵快運物流基地獨立經(jīng)營模式Fig.1 Independent business mode of high-speed railway express logistics center

由圖1 可見，鐵路運輸企業(yè)采用獨立經(jīng)營模式，預(yù)期收益直接體現(xiàn)為高鐵快運產(chǎn)品運費、裝卸費、信息服務(wù)費等。該模式有利于理順鐵路內(nèi)部作業(yè)流程、提升運營效率；鐵路運輸企業(yè)獨立對基地進行經(jīng)營管理，溝通協(xié)調(diào)等管理成本低，組織管理集中度高、執(zhí)行能力強，有利于站場的安全管理。但是，由于高鐵快運物流基地未與社會快遞物流企業(yè)分撥中心聯(lián)合規(guī)劃建設(shè)，不利于提升高鐵快運業(yè)務(wù)的時效性，增加兩端公路短駁運輸成本和裝卸成本，延長全程物流服務(wù)時間，降低高鐵快運產(chǎn)品的市場競爭力；不利于吸引社會快遞物流企業(yè)集聚發(fā)展，難以充分保障高鐵快運物流基地的貨源供給；鐵路運輸企業(yè)投資壓力大，經(jīng)營風(fēng)險高。

（2）聯(lián)合經(jīng)營模式。是指高鐵快運物流基地在規(guī)劃設(shè)計階段，既考慮鐵路運輸企業(yè)作為供給方的資源條件，又綜合考慮社會快遞物流企業(yè)等需求方的分撥中心建設(shè)情況，將高鐵快運物流基地與分撥中心進行一體化開發(fā)。此時，高鐵快運物流基地由鐵路運輸企業(yè)與地方政府、社會資本聯(lián)合投資，并共同組建經(jīng)營公司，采用股份制、公司制的市場化經(jīng)營方式，對基地的規(guī)劃設(shè)計、開發(fā)建設(shè)、招商引資和運營管理進行聯(lián)合經(jīng)營。在聯(lián)合經(jīng)營模式下，高鐵快運物流基地不僅具備高鐵快運動車組服務(wù)功能，而且能夠提供一體化的綜合物流服務(wù)功能，社會企業(yè)的貨源無需經(jīng)過公路短駁運輸，可直接在高鐵快運物流基地完成生產(chǎn)加工、分撥集散后進行高鐵干線運輸。既有效降低公路短駁運輸成本，又很好的提升了全程物流的時效性。高鐵快運物流基地聯(lián)合經(jīng)營模式如圖2 所示。

由圖2 可見，鐵路運輸企業(yè)與社會企業(yè)采用聯(lián)合經(jīng)營模式，預(yù)期收益除了鐵路運輸企業(yè)與社會企業(yè)各自經(jīng)營物流產(chǎn)品的直接收益外，還有因深度融合、分工協(xié)作產(chǎn)生更多的物流集聚額外收益，如降低快件短駁成本和裝卸成本，提升快件時效等。該模式有利于實現(xiàn)高鐵快運物流基地與社會快遞物流企業(yè)分撥中心、高端制造企業(yè)生產(chǎn)基地、商貿(mào)流通企業(yè)交易中心等設(shè)施的一體化建設(shè)，能夠有效提升高鐵快運業(yè)務(wù)的時效性，減少兩端公路短駁運輸成本和裝卸成本，提升高鐵快運產(chǎn)品的市場競爭力；有利于保障高鐵快運物流基地貨源供給，實現(xiàn)多產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展；有利于減少鐵路運輸企業(yè)的投資壓力，實現(xiàn)多方主體利益共享、風(fēng)險共擔(dān)，能夠廣泛吸收各參與主體的經(jīng)營管理優(yōu)勢，提升管理科學(xué)化水平。但是，聯(lián)合經(jīng)營模式中參與高鐵快運物流基地經(jīng)營的主體多，將導(dǎo)致溝通協(xié)調(diào)等管理成本高，組織執(zhí)行力較弱，削弱鐵路運輸企業(yè)在高鐵快運物流基地經(jīng)營中的話語權(quán)。

圖2 高鐵快運物流基地聯(lián)合經(jīng)營模式Fig.2 Joint business mode of high-speed railway express logistics center

2 高鐵快運物流基地經(jīng)營模式選擇演化博弈模型構(gòu)建

獨立經(jīng)營模式與聯(lián)合經(jīng)營模式擁有其各自的適用范圍，如何選擇高鐵快運物流基地經(jīng)營模式，需要綜合分析各參與主體的軟硬件資源條件及物流基地經(jīng)營的投入產(chǎn)出效益。博弈論(Game Theory)是研究具有斗爭或競爭性質(zhì)現(xiàn)象的數(shù)學(xué)理論及方法，可以通過優(yōu)化博弈各方的行為策略選擇，實現(xiàn)整個博弈系統(tǒng)的整體最優(yōu)，適用于高鐵快運物流基地不同經(jīng)營模式選擇的博弈分析。建立高鐵快運物流基地經(jīng)營模式博弈分析模型，能夠通過量化分析給出高鐵快運物流基地經(jīng)營模式選擇建議，為投資者、管理者提供決策依據(jù)。

2.1 演化博弈模型構(gòu)建

演化博弈論(Evolutionary Game Theory)是以傳統(tǒng)博弈論為基礎(chǔ)，融入達爾文進化論中“優(yōu)勝劣汰”的生物進化法則，將傳統(tǒng)博弈論中的“完全理性”假設(shè)拓展為“有限理性”假設(shè)。1973 年，生物學(xué)家梅納德· 史密斯和喬治· 普萊斯提出“演化穩(wěn)定策略”(Evolutionary Stable Strategy，ESS)。1978年，生物學(xué)家泰勒和喬克共同建立了模仿者動態(tài)(Replicator Dynamics)方程，通過研究群體中選擇不同博弈策略的參與者的數(shù)量變化，求解博弈系統(tǒng)的演化穩(wěn)定策略。

演化博弈模型主要涉及參與博弈的雙方或多方，稱為“參與者”；每個參與者在博弈中做出的博弈行為稱為選擇的“策略”；參與者在選擇不同的博弈策略時，付出的成本及獲得的收益情況使用“收益矩陣”表示；參與者進行博弈行為時期望的總收益稱為“預(yù)期收益”。演化博弈模型中，博弈參與者都是有限理性的，博弈開始時，各參與者會根據(jù)自身的條件及對方的策略選擇情況，調(diào)整自身的策略選擇方案，最終得到一個令博弈各方都滿意的結(jié)果，即獲得演化穩(wěn)定策略。根據(jù)群體的數(shù)目不同，演化博弈模型可分為單群體模仿者動態(tài)模型和多群體模仿者動態(tài)模型。

高鐵快運物流基地經(jīng)營模式選擇演化博弈模型中，參與者為鐵路運輸企業(yè)、社會快遞物流企業(yè)、商貿(mào)企業(yè)、生產(chǎn)企業(yè)、物流地產(chǎn)企業(yè)等多類型群體，這些類型群體有不同的平均預(yù)期收益和不同的演化速度，不同群體中企業(yè)可能有不同的策略集，因而可適用多群體模仿者動態(tài)模型。簡明起見，模型建立時以社會快遞物流企業(yè)作為所有社會企業(yè)的代表，進行鐵路運輸企業(yè)與社會企業(yè)的博弈分析。博弈活動中，參與者可選擇的策略包括：聯(lián)合經(jīng)營模式和獨立經(jīng)營模式。假設(shè)鐵路運輸企業(yè)與社會快遞物流企業(yè)選擇聯(lián)合經(jīng)營模式時，博弈參與者i選擇策略為ui∈Ui，Ui= {u1，u2，…，ui}為參與者i的策略集；xt(ui)為參與者i在t時刻選擇策略ui的概率；xt(v)為任意參與者在t時刻選擇策略v(v∈Ui)的概率，則此時參與者i的預(yù)期收益ft(ui)可表示為[8]

式中：ft(ui，v)為參與者i在其他參與者選擇策略v時的預(yù)期收益。

則整個群體的平均預(yù)期收益可表示為

根據(jù)多群體模仿者動態(tài)模型公式推導(dǎo)，可得多群體模仿者復(fù)制動態(tài)方程為[9]

2.2 聯(lián)合經(jīng)營模式與獨立經(jīng)營模式的收益矩陣

考慮鐵路運輸企業(yè)與社會快遞物流企業(yè)在經(jīng)營中投入資金金額完全相等的概率非常小，因而假設(shè)兩者間博弈行為為非對稱合作博弈。設(shè)兩者在獨立經(jīng)營狀態(tài)下，高鐵快運物流基地為各自帶來的收入分別為I1和I2；高鐵快運物流基地與社會快遞物流企業(yè)分撥中心一體化建設(shè)時，可以降低快件短駁成本和裝卸成本，提升快件時效，為兩者帶來額外收益ΔI，設(shè)ω(0 ≤ω≤1)為“收入分配系數(shù)”，雙方按照投資金額比例分配額外收益，鐵路運輸企業(yè)為ωΔI，社會快遞物流企業(yè)為(1 -ω) ΔI。為實現(xiàn)聯(lián)合經(jīng)營，鐵路運輸企業(yè)與社會快遞物流企業(yè)較各自獨立經(jīng)營相比，需要支付額外的投資成本，如土地購置、設(shè)施遷移、設(shè)備配置等成本。設(shè)鐵路運輸企業(yè)需要額外投資為C1(C1＞ 0)，社會快遞物流企業(yè)需要額外投資為C2(C2＞ 0)，可得鐵路運輸企業(yè)與社會快遞物流企業(yè)間非對稱合作博弈收益矩陣如表1 所示。

設(shè)鐵路運輸企業(yè)選擇聯(lián)合經(jīng)營模式的概率為x，社會快遞物流企業(yè)選擇聯(lián)合經(jīng)營模式的概率為y。根據(jù)表1 可知，鐵路運輸企業(yè)在選擇聯(lián)合經(jīng)營模式時預(yù)期收益f11為

選擇獨立經(jīng)營模式時預(yù)期收益f12為

表1 鐵路運輸企業(yè)與社會快遞物流企業(yè)間非對稱合作博弈收益矩陣Tab.1 Asymmetric cooperative game profit matrix between railway company and private logistics company

由公式 ⑶ 求得鐵路運輸企業(yè)模仿者復(fù)制動態(tài)方程為

同理，可求得社會快遞物流企業(yè)模仿者復(fù)制動態(tài)方程為

2.3 算例分析

以某采用聯(lián)合經(jīng)營模式規(guī)劃設(shè)計的高鐵快運物流基地為例，設(shè)鐵路運輸企業(yè)需要額外投資C1=1.6 億元、社會快遞物流企業(yè)需要額外投資C2= 0.8億元來實現(xiàn)聯(lián)合經(jīng)營，兩者超額收益分配比例系數(shù)為ω= 0.67。采用聯(lián)合經(jīng)營模式將為雙方減少短駁運輸裝卸作業(yè)1 次(一裝一卸)，節(jié)約裝卸成本0.4元/件，節(jié)約短駁運輸成本0.4 元/件；可實現(xiàn)快遞產(chǎn)品時效升級，如由“隔日達”升級為“次日達”產(chǎn)品，帶來快遞收入增加1.5 元/件。設(shè)該高鐵快運物流基地每日平均發(fā)送高鐵快運動車組4 列(凈載重87 t/列)，平均滿載率為70%，基地年平均發(fā)送量為0.36 億件，合作期為20 年，則一體化建設(shè)可以為合作雙方帶來額外收益ΔI= 16.36 億元。得到鐵路運輸企業(yè)與社會快遞物流企業(yè)帶參數(shù)非對稱合作博弈收益矩陣如表2 所示。

考慮到參數(shù)取值可能涉及鐵路運輸企業(yè)及社會快遞物流企業(yè)內(nèi)部經(jīng)營數(shù)據(jù)，上述參數(shù)取值均為算例數(shù)值，并非企業(yè)實際經(jīng)營數(shù)據(jù)。

表2 帶參數(shù)非對稱合作博弈收益矩陣Tab.2 Asymmetric cooperative game profit matrix with parameters

將表2 中數(shù)據(jù)代入公式⑷至公式⑻，即可求得鐵路運輸企業(yè)與社會快遞物流企業(yè)博弈系統(tǒng)的5 個奇點為。其中，為漸進穩(wěn)定點；為不穩(wěn)定點；為鞍點。由x*= 0.148，y*=0.146 兩點引線將構(gòu)成的區(qū)域分為A，B，C，D 4 個區(qū)域，鐵路運輸企業(yè)與社會快遞物流企業(yè)經(jīng)營模式選擇演化趨勢分析如圖3 所示。

圖3 鐵路運輸企業(yè)與社會快遞物流企業(yè)經(jīng)營模式選擇演化趨勢分析Fig.3 Business mode selection evolving direction

分析結(jié)果顯示，只要鐵路運輸企業(yè)選擇聯(lián)合經(jīng)營模式的概率大于0.148，社會快遞物流企業(yè)選擇聯(lián)合經(jīng)營模式的概率大于0.146 時(C 區(qū)域)，博弈系統(tǒng)將會收斂于穩(wěn)定狀態(tài)，即鐵路運輸企業(yè)與社會快遞物流企業(yè)將選擇合作建設(shè)并聯(lián)合經(jīng)營高鐵快運物流基地。

高鐵快運物流基地是否采用多主體共同投資建設(shè)并聯(lián)合經(jīng)營的核心因素在于，高鐵快運物流基地是否能夠為參與主體帶來符合預(yù)期的超額收益。演化博弈模型計算結(jié)果說明，鐵路運輸企業(yè)與社會企業(yè)選擇聯(lián)合經(jīng)營模式，共同建設(shè)運營高鐵快運物流基地的概率遠(yuǎn)大于選擇獨立經(jīng)營模式。因此，在高鐵快運物流基地經(jīng)營模式選擇時，應(yīng)積極采用多主體、多元化聯(lián)合經(jīng)營模式和經(jīng)營策略，依托高鐵快運物流基地經(jīng)營公司，共同投資建設(shè)、運營管理，并按照投資股比，合理分配收益。

3 結(jié)束語

伴隨我國電商快遞物流的快速發(fā)展，鐵路快運物流面臨巨大的機遇和挑戰(zhàn)。為提升鐵路在電商快遞物流市場中的競爭力，亟待發(fā)展高時效、大批量、大規(guī)模的高鐵快運物流模式。高鐵快運物流基地是支撐大批量高鐵快運運輸組織的關(guān)鍵性基礎(chǔ)設(shè)施，合理設(shè)計高鐵快運物流基地功能定位，科學(xué)選擇市場化、多元化的聯(lián)合投資模式和經(jīng)營策略，對于充分保障物流基地貨源供給、降低鐵路運輸企業(yè)投融資壓力、發(fā)揮不同主體經(jīng)營管理技術(shù)優(yōu)勢和防范物流基地運營風(fēng)險等具有積極意義。通過研究明確高鐵快運物流基地經(jīng)營模式選擇的動態(tài)決策機理，提出物流基地經(jīng)營模式選擇策略，能夠為推動高鐵快運物流基地網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，促進高鐵快運動車組成網(wǎng)運行發(fā)揮重要作用。