地方政府和危險品運輸企業(yè)的預(yù)防性安全投資策略

王 偉，蔡 娜，丁黎黎，張文思

（1.中國海洋大學(xué)經(jīng)濟(jì)學(xué)院，山東青島 266100；2.教育部人文社會科學(xué)重點研究基地中國海洋大學(xué)海洋發(fā)展研究院，山東青島 266100）

0 引言

我國是危險化學(xué)品的生產(chǎn)和使用大國，也是危化品的儲存和運輸大國。截至2017年底，全國危化品的道路運輸車輛約35萬輛，危化品道路運輸量約11 億噸（居全球第二位），并以每年約10%的速度增長[1-3]。伴隨危化品運輸快速發(fā)展的是頻繁發(fā)生的?；返缆愤\輸事故。危化品運輸事故不同于一般的運輸事故，往往會帶來危化品燃燒、爆炸、泄漏等嚴(yán)重后果，造成附加經(jīng)濟(jì)損失、環(huán)境污染擴(kuò)散、事故周邊人員傷亡等一系列社會問題[4-5]。為了防范危險品運輸事故的發(fā)生，地方政府和危險品運輸企業(yè)的預(yù)防性安全投資必不可少。比如，政府部門應(yīng)加大安全保障資金投入，加強(qiáng)儲存和運輸環(huán)節(jié)監(jiān)管，改進(jìn)?；奋囕v管理制度，開展?；愤\輸專項治理等。?；愤\輸企業(yè)也應(yīng)加大安全投資力度，采購和裝備含新技術(shù)的危險品運輸車輛，開發(fā)危險品運輸車輛信息管理系統(tǒng)，加強(qiáng)對危險貨物運輸從業(yè)人員的安全培訓(xùn)等[6-9]。

但是，危險品運輸行業(yè)的預(yù)防性安全投資又是一個非常復(fù)雜和具有挑戰(zhàn)性的問題，目前也很少有這方面的研究。這是因為，第一，預(yù)防性安全投資的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益是不確定的。安全投資需要耗費巨大的人力、物力和財力，而投資收益只有在運輸事故發(fā)生之后才能顯現(xiàn)出來。第二，預(yù)防性安全投資的責(zé)任主體是不明確的。到目前為止，我國各級政府都沒有出臺相關(guān)的政府文件引導(dǎo)安全投資，地方政府和危險品運輸企業(yè)這兩個責(zé)任主體由于分工不明確、職責(zé)不清晰，導(dǎo)致安全投資長期欠賬。在部分地方政府安全投入不足、監(jiān)管措施不嚴(yán)的環(huán)境下，有的運輸企業(yè)為追求利潤，忽視運輸安全，缺乏主動增加安全投資的動力。因此，如何合理引導(dǎo)安全投資、有效選擇投資水平是危險品物流行業(yè)一個亟待解決的重要問題。

目前，對預(yù)防性安全投資的已有研究，多集中于投資利益主體的博弈、投資價值的評價等方面，很少有研究提出針對政府和企業(yè)的科學(xué)有效的安全投資策略[10-13]。Lu 等[10]通過研究發(fā)現(xiàn)了建筑行業(yè)的安全投資與安全績效之間的因果關(guān)系。Ma等[11]從機(jī)會成本（包括事故導(dǎo)致的缺貨成本和安全投資的資金成本）的視角，分析了政府和企業(yè)安全投資決策的影響因素。余吉安等[12]考慮技術(shù)水平和生產(chǎn)成本建立了煤礦企業(yè)的安全投資博弈模型，分析了企業(yè)的安全投資決策行為。趙雪萍等[13]建立模糊實物期權(quán)模型，評價了煤礦企業(yè)安全投資的績效。綜上，針對危險品運輸?shù)奶攸c，探討危險品運輸行業(yè)安全投資問題的研究極少，現(xiàn)有研究也很少考慮到安全事故的隨機(jī)性和安全投資的外溢性對安全投資決策的影響。

本文考慮了運輸事故發(fā)生的不確定性以及自身投資的收益性和外部投資的外溢性，建立了一個包含地方政府和危險品運輸企業(yè)雙決策主體在內(nèi)的預(yù)防性安全投資決策模型，得到了雙方獨立投資和合作投資情形下的最優(yōu)安全投資水平，以期為危險品物流運輸行業(yè)的預(yù)防性安全投資提供理論指導(dǎo)和政策建議。

1 基本模型

假設(shè)危險品運輸事故（以下簡稱“危運事故”）以一定的概率發(fā)生，其會給地方政府造成損失（包括人員傷亡、環(huán)境危害和社會負(fù)面影響等），也會給運輸企業(yè)造成損失（包括經(jīng)濟(jì)損失、社會消極影響等）。假設(shè)地方政府和危險品運輸企業(yè)（以下簡稱“危運企業(yè)”）進(jìn)行安全投資以預(yù)防危運事故的發(fā)生，當(dāng)事故不發(fā)生時，投資無收益；當(dāng)事故發(fā)生時，投資有收益，可降低事故損失，則地方政府和危運企業(yè)的實際損失分別為： max{0,Dgx-()θIg+αIh} 和max{0,Dhx-其中，x為危運事故的發(fā)生概率；Dg和Dh分別為危運事故給地方政府和危運企業(yè)造成的損失；Ig和Ih分別為地方政府和危運企業(yè)的安全投資金額；θ為自身投資的收益系數(shù)；α為投資收益的溢出因子，θ＞α＞0 表示自身投資的收益效應(yīng)要大于外部投資的溢出效應(yīng)，θ＞1表示可能降低的損失要大于安全性投資的金額[14-16]。

本文假設(shè)預(yù)防事故發(fā)生的安全性投資并不會給政府和企業(yè)帶來額外的收益，最理想的情況只是把事故損失降為0，即Dgx≥θIg+αIh和Dhx≥θIh+αIg。

假設(shè)危運事故實際發(fā)生的概率x在區(qū)間且。但在投資階段，本文假設(shè)地方政府和危運企業(yè)均不能準(zhǔn)確地預(yù)測事故發(fā)生的真實概率，雙方對事故的發(fā)生只有一個感知的概率，假設(shè)該概率在區(qū)間(0,1)上服從均勻分布，記U(0,1)。上服從均勻分布，記

2 模型求解與分析

地方政府和危運企業(yè)進(jìn)行安全投資的決策目標(biāo)均是最小化各自的投資成本和期望損失之和，決策變量均是各自的投資金額的大小（即Ig和Ih）。因為安全性投資具有外部性（α＞0），所以地方政府和危運企業(yè)有可能通過合作投資的方式實現(xiàn)雙贏的效果。本節(jié)首先討論政府和企業(yè)獨立投資的情況，然后討論雙方合作投資的情況，最后將這兩種情況下的投資水平和期望成本進(jìn)行比較。

2.1 獨立投資

地方政府和危運企業(yè)在進(jìn)行預(yù)防性安全投資時，并不能準(zhǔn)確地預(yù)測事故發(fā)生的真實概率分布，雙方只能基于感知概率分布作出投資決策。事實上，在進(jìn)行預(yù)防性安全投資后，危運事故的發(fā)生概率一般會降低。故政府和企業(yè)的決策目標(biāo)函數(shù)分別為：

式（1）～式（2）中：Cg和Ch分別為政府和企業(yè)的期望成本，為了簡化公式，假設(shè)RDg=θIg+αIh和RDh=θIh+αIg。對于i={g,h}，有：

根據(jù)式（3）和前文的假設(shè)條件，式（1）和（2）可以簡化為：

為了便于分析，先假設(shè)優(yōu)化模型（4） 和（5）的最優(yōu)解均能滿足約束條件，后文再給出具體的條件關(guān)系式。因此，可暫時忽略式（4）和式（5）中的約束條件，對式（4）和式（5）中的目標(biāo)函數(shù)求一階導(dǎo)數(shù)，可得：

易證二階最優(yōu)性條件成立，可得唯一最優(yōu)解如下：

將式（8）和式（9）代入RDg和RDh中，并使它們滿足如下條件，即可保證最優(yōu)解滿足式（4）和式（5）中的約束條件。

由θ＞1可知，式（10）自動成立。

將式（8）和式（9）代入Cg和Ch中，則地方政府和危運企業(yè)各自的“感知”期望成本為：

命題1：在獨立投資的情形下，地方政府的安全投資金額與其面臨的危運事故損失正相關(guān)，與危運企業(yè)面臨的事故損失負(fù)相關(guān)。當(dāng)?shù)胤秸膿p失相對于危運企業(yè)的損失較小（大）時，地方政府的安全投資金額與投資收益系數(shù)、投資溢出因子正（負(fù)）相關(guān)。

證明：根據(jù)式（8），可知：

證畢。

式（13）表明，危運事故給地方政府造成的損失越大，地方政府越傾向于加大預(yù)防性安全投資，這是因為投資的收益大于成本；式（14）表明，危運事故給運輸企業(yè)造成的損失越大，地方政府越傾向于減少預(yù)防性安全投資，這是因為投資的成本大于收益；式（15）和式（16）表明，當(dāng)?shù)胤秸膿p失相對于運輸企業(yè)的損失較小時，隨著投資收益效應(yīng)和溢出效應(yīng)的增大，地方政府會加大安全投資。這是因為此時投資的收益會比較明顯，即地方政府期望損失的下降會抵消投資成本的上升；當(dāng)?shù)胤秸膿p失相對于運輸企業(yè)的損失較大時，隨著投資收益效應(yīng)和溢出效應(yīng)的增大，地方政府會減少安全投資。這是因為此時投資的回報并不明顯，即地方政府期望損失的下降無法彌補(bǔ)投資成本的上升。

命題2：在獨立投資的情形下，危運企業(yè)的安全投資金額與其面臨的危運事故損失正相關(guān)，與地方政府面臨的事故損失負(fù)相關(guān)。當(dāng)危運企業(yè)的損失相對于地方政府的損失較?。ù螅r，危運企業(yè)的安全投資金額與投資收益系數(shù)、投資溢出因子正（負(fù)）相關(guān)。

證明：根據(jù)式（9）可知，

證畢。

從命題2 中，得出了與命題1 類似的結(jié)論，不再贅述。

由于地方政府和危運企業(yè)在做安全投資時，并不知曉運輸事故發(fā)生概率的真實分布情況，或者可以理解為，當(dāng)政府和企業(yè)進(jìn)行安全投資后，事故的發(fā)生概率較投資之前有所降低（由0≤-x＜可知），故雙方各自的“實際”期望成本為：

根據(jù)式（22）可知，地方政府和危運企業(yè)各自的“實際”期望成本與危運事故發(fā)生的真實概率分布緊密相關(guān)。

2.2 合作投資

當(dāng)?shù)胤秸臀＿\企業(yè)進(jìn)行合作投資時，雙方的決策目標(biāo)函數(shù)如下：

式（23）中：Cg,h為政府和企業(yè)合作投資時的期望成本。對于i={g,h}，有：

根據(jù)式（24），目標(biāo)函數(shù)（23）可轉(zhuǎn)化為：

同2.1節(jié)中的方法，可得最優(yōu)解為：

則地方政府和危運企業(yè)各自的期望成本為：

命題3：在合作投資的情形下，地方政府的安全投資金額與其面臨的危運事故損失正相關(guān)，與危運企業(yè)面臨的事故損失負(fù)相關(guān)。當(dāng)?shù)胤秸膿p失相對于危運企業(yè)的損失較大（?。r，地方政府的安全投資金額與投資收益系數(shù)、投資溢出因子正（負(fù)）相關(guān)。

證明：根據(jù)式（26）可知，

其中，M2=[2α2+(2θ-3)α+θ]θ,N2=θ3+(α-1)θ2+(α2+α+1)θ+α2(α-2),M3=[2θ2+(2α-3)θ+α]α,N3=θ3+(α-2)θ2+(α2+α)θ+α2(α-1)。

證畢。

命題4：在合作投資的情形下，危運企業(yè)的安全投資金額與其面臨的危運事故損失正相關(guān)，與地方政府面臨的事故損失負(fù)相關(guān)。當(dāng)危運企業(yè)的損失相對于地方政府的損失較大（?。r，危運企業(yè)的安全投資金額與投資收益系數(shù)、投資溢出因子正（負(fù)）相關(guān)。

證明：根據(jù)式（27）可知，

證畢。

在命題3和命題4中，得到了類似于命題1和命題2 的結(jié)論。這說明，無論是獨立投資，還是合作投資，地方政府和危運企業(yè)的最優(yōu)安全投資水平與危運事故損失、投資收益和溢出效應(yīng)的變化趨勢是相同的。雙方都會隨著己方面臨的事故損失的增大而加大投資，隨著對方事故損失的增大而減小投資。預(yù)防性安全投資收益和溢出效應(yīng)對最優(yōu)投資金額的影響與投資雙方遭受的事故損失相對大小緊密相關(guān)。

同理，可得地方政府和危運企業(yè)各自的“實際”期望成本為：

根據(jù)式（39）可知，地方政府和危運企業(yè)各自的“實際”期望成本與危運事故發(fā)生的真實概率分布緊密相關(guān)。

2.3 情況比較

上文分別求得了地方政府和危運企業(yè)獨立投資和聯(lián)合投資情況下的投資金額大小、“感知”和“實際”期望成本大小，下文將對這兩種情況進(jìn)行比較。

2.3.1 投資金額比較

命題5：從預(yù)防性安全投資金額大小的角度，則：

（1）當(dāng)危運事故給地方政府造成的損失較大，給危運企業(yè)造成的損失較小時（比如，，地方政府傾向于獨立投資，危運企業(yè)傾向于聯(lián)合投資；

（2）當(dāng)危運事故給地方政府造成的損失較小，給危運企業(yè)造成的損失較大時（比如，，地方政府傾向于聯(lián)合投資，危運企業(yè)傾向于獨立投資；

（3）當(dāng)?shù)胤秸臀＿\企業(yè)面臨的危運事故損失比值適中時（比如，，地方政府和危運企業(yè)都傾向于獨立投資。

證明：根據(jù)上文，可得：

命題5 可通過圖1 展示，根據(jù)命題5 和圖1 可知，如果僅考慮投資金額的大小，聯(lián)合投資并不一定優(yōu)于獨立投資，需要綜合考慮危運事故給地方政府和危運企業(yè)造成的損失以及投資的收益和溢出效應(yīng)。由此可見，如果僅考慮投資金額的大小，地方政府和危運企業(yè)在安全投資方面并沒有相互合作的動力，這是因為雙方都存在“搭便車”的心理，即都希望自己能從對方的投資活動中獲得額外的收益。但是，政府和企業(yè)是否會合作還需要考慮其他的因素，比如下文的期望成本。

圖1 政府和危運企業(yè)的投資金額比較

2.3.2 期望成本比較

根據(jù)式（22）和式（39）可知，在獨立投資和合作投資時，地方政府和危險品運輸企業(yè)的“實際”期望成本均是與事故概率相關(guān)的分段函數(shù)。因此，很難得出一個關(guān)于成本大小比較的普遍結(jié)論，下文僅考慮兩個極端的情況。

圖2 政府和危運企業(yè)的“實際”期望成本比較

根據(jù)圖2 可知，如果危運事故發(fā)生的概率很大，當(dāng)事故給地方政府造成的損失較大（?。?，給危運企業(yè)造成的損失較?。ù螅r，地方政府傾向于獨立（聯(lián)合）安全投資，危運企業(yè)傾向于聯(lián)合（獨立）安全投資；當(dāng)事故給地方政府和危運企業(yè)造成的損失適中時，地方政府和危運企業(yè)都傾向于聯(lián)合安全投資。這說明，從“實際”期望成本角度，政府和企業(yè)具有合作安全投資的可能性，因為合作安全投資時的期望成本小于獨立安全投資時的期望成本。

3 結(jié)論

本文建立了一個綜合考慮危運事故的感知和實際發(fā)生概率、事故損失、投資的收益和溢出效應(yīng)等因素的關(guān)于地方政府和危運企業(yè)的預(yù)防性安全投資模型，分析了地方政府和危運企業(yè)獨立投資和合作投資兩種決策情形，得到了各種情形下的最優(yōu)投資水平、感知的和實際的期望成本，比較了兩種情形下的投資金額大小和實際期望成本大小。

研究發(fā)現(xiàn)：首先，地方政府（危運企業(yè)）的安全投資金額與其遭受的危運事故損失正相關(guān)，與另一方遭受的事故損失負(fù)相關(guān)。其次，地方政府和危運企業(yè)的安全投資金額與投資的收益和溢出效應(yīng)之間的關(guān)系取決于地方政府和危運企業(yè)面臨的相對損失大小。最后，當(dāng)事故發(fā)生的概率很小時，地方政府和危運企業(yè)在獨立投資和聯(lián)合投資時的“實際”期望成本的大小比較完全取決于最優(yōu)投資金額的大小，政府和企業(yè)都傾向于選擇獨立投資。當(dāng)事故發(fā)生的概率很大時，“實際”期望成本的大小比較取決于事故損失、投資的收益和溢出效應(yīng)。如果此時雙方面臨的損失差別不大，則雙方傾向于選擇聯(lián)合投資。

本文中的模型對一些復(fù)雜的因素進(jìn)行了簡化，比如假設(shè)危運事故的概率服從均勻分布、沒有考慮投資的機(jī)會成本等。在未來研究中，應(yīng)結(jié)合實際情況討論更加復(fù)雜的因素。另外，在下一步的研究中，還可以對模型參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定和量化，并進(jìn)行數(shù)值算例分析，以提高模型的應(yīng)用價值。