基于演化博弈的成都外環(huán)鐵路運(yùn)營模式選擇研究

王麗程

（四川省社會科學(xué)院 區(qū)域經(jīng)濟(jì)研究所，四川 成都 610072)

運(yùn)營模式的選擇直接影響鐵路項(xiàng)目的運(yùn)營成本和運(yùn)營收入，合理的運(yùn)營模式對于充分發(fā)揮鐵路的經(jīng)濟(jì)社會效益具有重要意義。當(dāng)前，圍繞鐵路運(yùn)營模式的概念、類型、影響因素、優(yōu)缺點(diǎn)比較、適用性分析等方面理論界展開了較多研究。總體來看，這些研究大多采用定性分析方法[1-4]，僅有少部分研究采用了層次分析法等量化研究方法[5-6]。既有研究主要是從影響因素出發(fā)研究鐵路運(yùn)營模式選擇，無法解決鐵路運(yùn)營相關(guān)利益主體的不同行為策略如何影響鐵路運(yùn)營模式選擇這一問題。演化博弈論通過研究群體中博弈主體策略選擇的動態(tài)變化，求解博弈系統(tǒng)的演化穩(wěn)定策略，其在分析利益主體相互博弈過程并達(dá)到穩(wěn)定均衡狀態(tài)上具有獨(dú)特優(yōu)勢?；诖?，采用演化博弈的研究方法對成都外環(huán)鐵路運(yùn)營模式選擇進(jìn)行分析，以期為成都外環(huán)鐵路運(yùn)營模式的選擇提供合理建議。

1 鐵路運(yùn)營模式及其選擇的影響因素

1.1 鐵路運(yùn)營模式類型

結(jié)合我國鐵路運(yùn)營實(shí)踐、政策法規(guī)等基本條件，當(dāng)前鐵路運(yùn)營模式主要包括自主運(yùn)營和委托運(yùn)營2 種。其中，自主運(yùn)營模式是由投資主體成立的鐵路運(yùn)營公司，按車、機(jī)、工、電、輛一體化原則，自行配備調(diào)度指揮、檢修維護(hù)和生產(chǎn)生活的設(shè)施和人員，獨(dú)立承擔(dān)鐵路運(yùn)營、維護(hù)和沿線多元經(jīng)營的模式。自主運(yùn)營模式下，資產(chǎn)所有權(quán)與經(jīng)營權(quán)統(tǒng)一，挖掘增收節(jié)支潛力大，能有效保障股東利益。同時，鐵路運(yùn)營公司負(fù)責(zé)運(yùn)營管理和設(shè)備設(shè)施維護(hù)，對鐵路線路運(yùn)營掌控度高，能夠根據(jù)客流情況及時調(diào)整運(yùn)營方案，提升運(yùn)營服務(wù)質(zhì)量。但是，這種模式也存在前期投資大、運(yùn)營人才需求量大、運(yùn)營安全管理風(fēng)險相對集中等不足。

委托運(yùn)營模式是指由投資主體成立的鐵路運(yùn)營公司，將鐵路沿線土地等資產(chǎn)經(jīng)營、鐵路客貨運(yùn)輸組織、調(diào)度指揮、設(shè)施設(shè)備維護(hù)、維修等業(yè)務(wù)全部或部分委托給具備資質(zhì)的鐵路運(yùn)輸公司管理的模式。這里所指的“具備資質(zhì)的鐵路運(yùn)輸公司”包括2 類：一是中國國家鐵路集團(tuán)有限公司下設(shè)的各地方鐵路局集團(tuán)公司；二是符合《鐵路運(yùn)輸企業(yè)準(zhǔn)入許可實(shí)施細(xì)則》相關(guān)規(guī)定，具有從事鐵路旅客、貨物公共運(yùn)輸營業(yè)資質(zhì)的公司。委托模式能夠有效利用受托方的運(yùn)營管理經(jīng)驗(yàn)和風(fēng)險管理能力、專業(yè)技術(shù)及人力物力資源，前期投資較小。但是，由于委托模式下鐵路資產(chǎn)所有權(quán)與經(jīng)營權(quán)分離，信息不對稱使得委托方盈虧掌控力度弱，發(fā)生運(yùn)營補(bǔ)虧的概率增加，難以有效保障股東利益，委托運(yùn)營模式也不利于運(yùn)營技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的積累，以及鐵路運(yùn)營、維護(hù)人才的培養(yǎng)和儲備。

1.2 鐵路運(yùn)營模式選擇的影響因素

影響鐵路運(yùn)營模式選擇的因素既有內(nèi)部因素，也有外部因素。內(nèi)部因素主要包括鐵路線路本身的特征，如與國鐵路網(wǎng)的銜接情況等，以及鐵路運(yùn)營公司的運(yùn)營能力。外部因素主要包括第三方鐵路運(yùn)輸市場的成熟度和鐵路運(yùn)營的政策環(huán)境。

（1）線路與國鐵路網(wǎng)銜接情況。線路與國鐵路網(wǎng)銜接越多，越能有效利用鐵路局集團(tuán)公司在鐵路運(yùn)營方面的技術(shù)和資源優(yōu)勢，形成規(guī)模效應(yīng)，適宜采取委托運(yùn)營模式。

（2）鐵路運(yùn)營公司運(yùn)營能力。鐵路運(yùn)營公司運(yùn)營能力越強(qiáng)，如具備充足的資金、人才、技術(shù)、設(shè)備等要素保障能力，豐富的運(yùn)營、管理、維護(hù)經(jīng)驗(yàn)等，選擇自主運(yùn)營模式越有利。

（3）第三方鐵路運(yùn)輸市場的成熟度。除鐵路局集團(tuán)公司之外，第三方鐵路運(yùn)輸市場成熟度越高，鐵路采取委托運(yùn)營模式時選擇的對象和機(jī)會越多。

（4）政策環(huán)境。鐵路運(yùn)營模式選擇，需要考慮相關(guān)鐵路政策的影響，如國家放開鐵路運(yùn)營市場，支持企業(yè)自主選擇合適的運(yùn)輸管理方式時，選擇自主運(yùn)營模式將更優(yōu)。

2 成都外環(huán)鐵路及其運(yùn)營模式選擇

2.1 成都外環(huán)鐵路概況

2021 年6 月7 日，國家發(fā)展和改革委員會、交通運(yùn)輸部印發(fā)的《成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈綜合交通運(yùn)輸發(fā)展規(guī)劃》(發(fā)改基礎(chǔ)[2021] 829 號)明確“規(guī)劃研究成都外環(huán)等城際鐵路?！背啥纪猸h(huán)鐵路位于成都平原城市群，串聯(lián)成都、德陽、眉山、資陽4 市19 縣(市、區(qū))，運(yùn)營總長度480 km，其中利用成灌鐵路(成都—都江堰)、成蒲鐵路(成都—蒲江)既有線路93 km，設(shè)計速度200 km/h，擬設(shè)車站35 個。成都外環(huán)鐵路的建成對于支撐成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈建設(shè)、做強(qiáng)成都極核，把環(huán)成都經(jīng)濟(jì)圈建成軌道上的都市圈等意義重大。目前，成都外環(huán)鐵路已完成預(yù)可研工作。

2.2 成都外環(huán)鐵路運(yùn)營模式選擇的演化博弈分析

2.2.1 模型假設(shè)

假設(shè)Ⅰ：博弈主體與策略選擇。博弈主體之一的四川省(以下簡稱“省方”) (S)，其策略集合為{自主運(yùn)營，委托運(yùn)營}。其中，省方“委托運(yùn)營”包括委托鐵路局集團(tuán)公司運(yùn)營和委托其他具備資質(zhì)的鐵路運(yùn)輸主體運(yùn)營2 種情況。并且，基于成都外環(huán)鐵路的實(shí)際情況，其在委托運(yùn)營過程中將保留對項(xiàng)目沿線土地等資產(chǎn)的經(jīng)營管理權(quán)，即這里的委托運(yùn)營是部分委托運(yùn)營。同時，鐵路局集團(tuán)公司(T)作為另一博弈主體，其策略選擇集合為{支持，不支持}。其中，在省方選擇“自主運(yùn)營”時，鐵路局集團(tuán)公司“支持”主要體現(xiàn)為將成蒲、成灌鐵路既有線路的運(yùn)營指揮調(diào)度權(quán)放開給省方，在省方選擇“委托運(yùn)營”時，鐵路局集團(tuán)公司“支持”主要體現(xiàn)為接受省方的委托，承擔(dān)對成都外環(huán)鐵路的運(yùn)營管理。

假設(shè)Ⅱ：如省方選擇“自主運(yùn)營”，且鐵路局集團(tuán)公司“支持”，省方運(yùn)營收益用π1表示，有π1=RS1－CS1。其中，RS1表示省方獲得的客運(yùn)收入與貨運(yùn)收入、沿線土地綜合開發(fā)收入等各項(xiàng)運(yùn)營收益。CS1表示省方“自主運(yùn)營”的成本支出，包括租用鐵路局集團(tuán)公司成蒲、成灌鐵路既有線路的使用費(fèi)、接觸網(wǎng)使用費(fèi)、其他運(yùn)營成本。此時，鐵路局集團(tuán)公司運(yùn)營收益為πT1，有πT1=RT1－CT1。其中，RT1表示鐵路局集團(tuán)公司獲得的既有線路使用費(fèi)、接觸網(wǎng)使用費(fèi)。CT1表示鐵路局集團(tuán)公司“支持”產(chǎn)生的成本，主要是將成蒲、成灌鐵路既有線路運(yùn)營指揮調(diào)度權(quán)放開給省方后，鐵路局集團(tuán)公司將不能全線路運(yùn)營成蒲鐵路和成灌鐵路，從而對成蒲、成灌鐵路運(yùn)營完整性產(chǎn)生不利影響。相反，如鐵路局集團(tuán)公司選擇“不支持”，那么，省方運(yùn)營收益為π2，有π2=RS2－CS2。其中，RS2表示省方運(yùn)營自建線路獲得的收益，包括客運(yùn)與貨運(yùn)收入、沿線土地綜合開發(fā)收入，CS2表示省方運(yùn)營自建線路的成本開支。鐵路局集團(tuán)公司收益為RT2，主要是外環(huán)線鐵路運(yùn)營帶來的邊際客流增量。

如省方選擇“委托鐵路局集團(tuán)公司運(yùn)營”，且鐵路局集團(tuán)公司“支持”，省方收益為π3，有π3=RS3－CS3。其中，RS3表示省方獲得的沿線土地綜合開發(fā)收益，按一定比例分得的自建線路客運(yùn)收入和貨運(yùn)收入；CS3表示省方委托運(yùn)營產(chǎn)生的成本支出，主要指人工費(fèi)用、直接生產(chǎn)費(fèi)用和間接管理費(fèi)用等委托運(yùn)輸管理費(fèi)用。此時，鐵路局集團(tuán)公司收益為πT3，有πT3=RT3－CT3。其中，RT3表示鐵路局集團(tuán)公司運(yùn)營全線路的收入，主要指既有成蒲、成灌鐵路的客運(yùn)收入和貨運(yùn)收入、省方的委托運(yùn)輸管理費(fèi)用；CT3表示鐵路局集團(tuán)公司運(yùn)營鐵路產(chǎn)生的成本支出，如運(yùn)輸組織管理費(fèi)用、運(yùn)輸移動設(shè)備管理費(fèi)用、人工費(fèi)用等。相反，鐵路局集團(tuán)公司如果“不支持”，鐵路局集團(tuán)公司收益仍為RT2，省方收益則為π4，有π4=RS4－CS4。其中，RS4表示省方獲得的沿線土地綜合開發(fā)收益，以及委托其他具備資質(zhì)的鐵路運(yùn)輸公司運(yùn)輸時分得的自建線路客運(yùn)收入和貨運(yùn)收入；CS4表示省方委托其他具備資質(zhì)的鐵路運(yùn)輸公司的委托運(yùn)輸管理費(fèi)用等成本開支。

不失一般性，對上述假設(shè)，有以下合理關(guān)系設(shè)定。

（1）對于省方收益，省方“自主運(yùn)營”的收益在鐵路局集團(tuán)公司“支持”條件下比在 “不支持”時更大，即有：π1>π2。同樣，省方采取“委托運(yùn)營”策略的收益也在鐵路局集團(tuán)公司“支持”條件下更大。這是由于在同等條件下，省方委托第三方經(jīng)營時，在技術(shù)、資源、能力、經(jīng)驗(yàn)輸出等方面的成本支出和不確定性更大，即有CS3π4。

（2）對于鐵路局集團(tuán)公司收益，鐵路局集團(tuán)公司“支持”省方“自主運(yùn)營”的收益小于“支持”省方“委托運(yùn)營”的收益。這是由于當(dāng)鐵路局集團(tuán)公司“支持”省方“自主運(yùn)營”時，鐵路局集團(tuán)公司放開成蒲、成灌鐵路既有線路的運(yùn)營調(diào)度指揮權(quán)，將對其既有線路運(yùn)營的完整性產(chǎn)生極大不利影響。相反，鐵路局集團(tuán)公司“支持”省方“委托運(yùn)營”時，鐵路局集團(tuán)公司能充分利用自身的資源、技術(shù)、能力等優(yōu)勢，運(yùn)營成本更小。因此，有πT1<πT3。進(jìn)一步分析，則有省方“委托運(yùn)營”條件下，鐵路局集團(tuán)公司“支持”比“不支持”獲得的收益更大，即有RT2<πT3。

2.2.2 模型求解與演化均衡穩(wěn)定性分析

基于上述模型假設(shè)，構(gòu)建省方與鐵路局集團(tuán)公司之間的博弈支付矩陣。令省方選擇“自主運(yùn)營”策略的概率為p(0 ≤p≤ 1)，選擇“委托運(yùn)營”的概率則為1－p；鐵路局集團(tuán)公司選擇“支持”策略的概率為q(0 ≤q≤ 1)，選擇“不支持”的概率則為1－q。省方與鐵路局集團(tuán)公司之間的博弈支付矩陣如表1 所示。

表1 省方與鐵路局集團(tuán)公司之間的博弈支付矩陣Tab.1 Game payment matrix between province and local railway group

根據(jù)收益支付矩陣和演化博弈理論，對于省方，有以下關(guān)系

根據(jù)Friedman 等[7-8]的方法，復(fù)制動態(tài)方程的均衡點(diǎn)不一定是演化穩(wěn)定均衡點(diǎn)，系統(tǒng)演化穩(wěn)定均衡點(diǎn)可通過進(jìn)一步考察復(fù)制動態(tài)方程的雅克比矩陣行列式det(J)和跡tr(J)的正負(fù)情況進(jìn)行判斷：當(dāng)且僅當(dāng)均衡點(diǎn)同時滿足det(J) > 0 和tr(J) < 0 時，該均衡點(diǎn)才是演化穩(wěn)定均衡點(diǎn)，其對應(yīng)的博弈策略為演化穩(wěn)定策略。由省方與鐵路局集團(tuán)公司的復(fù)制者動態(tài)方程，可得以下關(guān)系式。

式中：det(J)表示雅克比矩陣的行列式；tr(J)表示雅克比矩陣的跡。

由det(J) 和tr(J) 的 表 達(dá) 式 可 知，det(J) 和tr(J)的正負(fù)情況受π1和π3、π2和π4、πT1和RT2之間大小關(guān)系的影響。根據(jù)π1和π3、π2和π4、πT1和RT2之間不同大小關(guān)系組合的8 種情形，對上述A，B，C，D，E5 個納什均衡點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)定性分析發(fā)現(xiàn)，除在情形②π1<π3，π2<π4，πT1>RT2和情形⑤π1>π3，π2<π4，πT1

表2 系統(tǒng)演化穩(wěn)定均衡情況Tab.2 Evolutionary stable equilibrium results of system

2.3 成都外環(huán)鐵路運(yùn)營模式的動態(tài)選擇

通過對省方與鐵路局集團(tuán)公司之間演化博弈的分析可知，省方與鐵路局集團(tuán)公司之間的博弈有3種演化穩(wěn)定均衡結(jié)果：{委托運(yùn)營，支持}，{自主運(yùn)營，不支持}，{自主運(yùn)營，支持}。這3 種演化穩(wěn)定策略本質(zhì)上代表了不同條件下、不同時期內(nèi)成都外環(huán)鐵路的合理運(yùn)營模式選擇。其中，{委托運(yùn)營，支持}是成都外環(huán)鐵路近期的合理運(yùn)營模式選擇；{自主運(yùn)營，不支持}和{自主運(yùn)營，支持}則代表了成都外環(huán)鐵路中長期的合理運(yùn)營模式選擇。

2.3.1 近期——委托運(yùn)營模式

結(jié)合當(dāng)前鐵路運(yùn)營政策及實(shí)踐現(xiàn)狀，{委托運(yùn)營，支持}的演化穩(wěn)定均衡結(jié)果代表了成都外環(huán)鐵路近期的運(yùn)營模式選擇。主要原因在于：一是如果省方“自主運(yùn)營”，鐵路局集團(tuán)公司采取“支持”態(tài)度，放開對成蒲、成灌鐵路既有線路運(yùn)營調(diào)度指揮權(quán)的可能性很小。而當(dāng)鐵路局集團(tuán)公司“不支持”時，由于省方當(dāng)前在運(yùn)營技術(shù)、人才、安全保障等方面尚不具備自管自營的核心能力和成熟經(jīng)驗(yàn)。因此，省方“自主運(yùn)營”的可能性較小。這就是說，{自主運(yùn)營，支持}和{自主運(yùn)營，不支持}的策略選擇都不可行。二是省方選擇“委托運(yùn)營”時，由于當(dāng)前國內(nèi)具備從事鐵路旅客、貨物公共運(yùn)輸營業(yè)資質(zhì)的公司僅有3 家，第三方鐵路運(yùn)輸市場并不成熟，因此委托其他具備資質(zhì)的鐵路運(yùn)輸公司進(jìn)行運(yùn)營也不可行。而當(dāng)省方委托鐵路局集團(tuán)公司運(yùn)營時，鐵路局集團(tuán)公司通過利用自身的能力和資源優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)“支持”的收益高于“不支持”的收益，因此，對于成都外環(huán)鐵路而言，近期省方選擇委托地方鐵路局集團(tuán)公司運(yùn)營是適宜的選擇。

2.3.2 中長期——自主運(yùn)營模式

隨著經(jīng)濟(jì)、政策環(huán)境等的變化，成都外環(huán)鐵路的運(yùn)營模式選擇將由“委托運(yùn)營”向“自主運(yùn)營”轉(zhuǎn)變。前文分析的{自主運(yùn)營，不支持}、{自主運(yùn)營，支持}的演化均衡結(jié)果將是成都外環(huán)鐵路中長期的運(yùn)營模式選擇。這是因?yàn)椋F路運(yùn)營模式由委托運(yùn)營向自主運(yùn)營的轉(zhuǎn)變，出于對鐵路運(yùn)營安全性、利益調(diào)整等的考慮，鐵路局集團(tuán)公司將在一定時期內(nèi)選擇“不支持”的策略。但隨著時間的變化，成都都市圈內(nèi)外的人口、貨物等交流更加頻繁，成都、德陽、眉山、資陽同城化水平更高，對外環(huán)鐵路產(chǎn)生“公交化”需求更加明顯，靈活性更大的自主運(yùn)營模式能更好地服務(wù)成都都市圈建設(shè)。同時，伴隨《國務(wù)院關(guān)于改革鐵路投融資體制加快推進(jìn)鐵路建設(shè)的意見》(國發(fā)[2013] 33 號)《關(guān)于進(jìn)一步做好鐵路規(guī)劃建設(shè)工作的意見》(國辦函[2021] 27 號)等鼓勵放開鐵路運(yùn)營市場政策的深入實(shí)施，以及進(jìn)一步深化鐵路運(yùn)營模式改革政策的出臺，鐵路局集團(tuán)公司將選擇“支持”省方“自主運(yùn)營”。

3 結(jié)束語

在界定鐵路運(yùn)營模式內(nèi)涵和分析影響鐵路運(yùn)營模式選擇因素的基礎(chǔ)上，運(yùn)用演化博弈的方法對成都外環(huán)鐵路的運(yùn)營模式選擇進(jìn)行研究，得到3 種演化穩(wěn)定均衡結(jié)果：{委托運(yùn)營，支持}、{自主運(yùn)營，不支持}、{自主運(yùn)營，支持}。結(jié)合鐵路運(yùn)營實(shí)踐現(xiàn)狀及未來經(jīng)濟(jì)、政策環(huán)境等的變化，這3種演化穩(wěn)定結(jié)果中，{委托運(yùn)營，支持}演化穩(wěn)定均衡結(jié)果指向的“委托運(yùn)營”是成都外環(huán)鐵路近期適宜的運(yùn)營模式選擇。其余2 種演化均衡結(jié)果指向的“自主運(yùn)營”則是成都外環(huán)鐵路中長期適宜的運(yùn)營模式選擇。為此，成都外環(huán)鐵路既應(yīng)按照市場機(jī)制完善委托運(yùn)營激勵管理[9]，也應(yīng)在規(guī)劃建設(shè)方面為將來運(yùn)營模式轉(zhuǎn)型前瞻性預(yù)留發(fā)展條件，推進(jìn)運(yùn)營模式有機(jī)轉(zhuǎn)化銜接，強(qiáng)化自主運(yùn)營能力提升。