謝春燕 賴(lài)海燕

摘要：文章運(yùn)用博弈理論對(duì)高速公路運(yùn)營(yíng)管理中公路逃費(fèi)、收費(fèi)擁堵交通流量控制及養(yǎng)護(hù)等重點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行了博弈分析。通過(guò)問(wèn)題建模，得到通過(guò)博弈理論解決高速公路運(yùn)營(yíng)管理多目標(biāo)問(wèn)題的基本思路，并通過(guò)高速公路運(yùn)營(yíng)管理者與使用者的現(xiàn)有行為方式進(jìn)行驗(yàn)證，表明博弈理論可適用于高速公路運(yùn)營(yíng)管理多目標(biāo)決策中，且具有實(shí)際效用。

關(guān)鍵詞：高速公路運(yùn)營(yíng)管理;博弈理論;目標(biāo)決策

中圖分類(lèi)號(hào)：U491 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.08.049

文章編號(hào)：1673-4874（2019）08-0179-04

0引言

隨著我國(guó)高速公路里程數(shù)激增，如何實(shí)現(xiàn)高速公路有效的運(yùn)營(yíng)管理是發(fā)揮高速公路效用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在高速公路運(yùn)營(yíng)管理的相關(guān)研究中，許多問(wèn)題需要借助博弈理論及方法在特定環(huán)境下做出決策最優(yōu)解的選擇。博弈理論研究本質(zhì)上指的是在特定的環(huán)境中，各類(lèi)博弈活動(dòng)參與者在利益相互沖突的條件下構(gòu)建策略矩陣，并基于自身利益最大化的原則作出行為決策以及行為決策可能導(dǎo)致的所有結(jié)果的利益均衡問(wèn)題。

1高速公路運(yùn)營(yíng)管理問(wèn)題概述

1.1高速公路運(yùn)營(yíng)管理問(wèn)題及其描述

高速公路運(yùn)營(yíng)管理是以實(shí)現(xiàn)高速公路的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益為目標(biāo)，借助于現(xiàn)代管理方法和手段，突出管理學(xué)范疇的計(jì)劃、組織、協(xié)調(diào)和控制等管理職能的具體安排。

1.2高速公路運(yùn)營(yíng)管理多目標(biāo)描述

1.2.1高速公路收費(fèi)管理目標(biāo)

我國(guó)高速公路大部分屬于收費(fèi)高速公路，這就涉及到了高速公路收費(fèi)管理活動(dòng)。高速公路的收費(fèi)管理活動(dòng)是建立在高速公路的收費(fèi)制度基礎(chǔ)上，根據(jù)一定的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)高速公路使用者收取相應(yīng)的費(fèi)用，還包括提高通行效率與服務(wù)質(zhì)量，嚴(yán)格控制運(yùn)營(yíng)管理成本，加強(qiáng)運(yùn)營(yíng)主體服務(wù)監(jiān)督等方面的內(nèi)容。

1.2.2高速公路保暢通行管理目標(biāo)

高速公路在運(yùn)營(yíng)管理過(guò)程中隨時(shí)可能發(fā)生收費(fèi)站車(chē)流擁堵、服務(wù)區(qū)車(chē)流擁堵以及因交通運(yùn)輸事故、危險(xiǎn)品泄漏或爆炸等突發(fā)事件造成的擁堵現(xiàn)象。因突發(fā)事件所造成的擁堵現(xiàn)象是不可預(yù)知、不可控制的，而高速公路保暢通行管理，重點(diǎn)在于對(duì)收費(fèi)站和服務(wù)區(qū)的交通車(chē)流進(jìn)行有效的管理調(diào)控，以達(dá)到對(duì)車(chē)流及時(shí)疏導(dǎo)、通行有序的管理目標(biāo)。

1.2.3高速公路優(yōu)化養(yǎng)護(hù)管理目標(biāo)

高速公路的養(yǎng)護(hù)管理包括路基、路面、橋梁、隧道、交通安全設(shè)施以及綠化養(yǎng)護(hù)等六個(gè)方面的主要內(nèi)容。高速公路養(yǎng)護(hù)管理的目的在于實(shí)現(xiàn)公路全壽命周期養(yǎng)護(hù)成本最低、路況最佳的目標(biāo)。

2基于博弈理論的高速公路運(yùn)營(yíng)管理行為分析

2.1高速公路收逃費(fèi)的演化博弈分析

現(xiàn)階段，高速公路收費(fèi)存在缺乏明確的管理法規(guī)和政策管理體系，導(dǎo)致一方面管理者存在收費(fèi)稽查力度不夠，時(shí)常出現(xiàn)貪污受賄、挪用公款等情況;另一方面使用者存在車(chē)輛互相交換車(chē)牌、偽造車(chē)牌、偽造免費(fèi)通行標(biāo)志、強(qiáng)行沖卡等逃費(fèi)現(xiàn)象，造成高速公路通行費(fèi)用的損失。高速公路收逃費(fèi)的博弈就是高速公路收費(fèi)行為中的管理者、收費(fèi)員和司機(jī)都根據(jù)自身的行為選擇能否得到利益以及利益的大小來(lái)決定是否參與收逃費(fèi)過(guò)程。在高速公路收逃費(fèi)的博弈活動(dòng)中，博弈的任何一方都可以通過(guò)學(xué)習(xí)來(lái)積累經(jīng)驗(yàn)，不斷調(diào)整自我行為策略，可以認(rèn)為博弈行為存在演化趨勢(shì)。利用演化博弈對(duì)收逃費(fèi)參與者的博弈關(guān)系進(jìn)行分析，可以得出參與者在博弈過(guò)程中做出策略選擇的時(shí)間演化趨勢(shì)，以此為高速公路的運(yùn)營(yíng)管理提供相應(yīng)的管理決策。

2.2高速公路收費(fèi)擁堵交通流量控制的博弈分析

高速公路收費(fèi)站口交通擁堵的博弈表現(xiàn)為高速公路出行者對(duì)收費(fèi)站口的選擇以時(shí)間最短為目的，但實(shí)際上收費(fèi)通道的交通運(yùn)行狀況是根據(jù)出行者對(duì)通道選擇的結(jié)果而不斷變化的，這就在出行者與收費(fèi)站口的具體情況之間形成了博弈。在這個(gè)博弈的過(guò)程中，出行者按基于自身經(jīng)驗(yàn)及判斷所做出的策略選擇相應(yīng)收費(fèi)通道，以期實(shí)現(xiàn)排隊(duì)時(shí)間最短。出行者之間也構(gòu)成了一種博弈關(guān)系，而管理者也是根據(jù)這樣的相互博弈行為而做出相應(yīng)的管理策略調(diào)整，導(dǎo)致博弈行為出現(xiàn)演化。因此，采用演化博弈對(duì)出行者選擇收費(fèi)通道的行為進(jìn)行分析，找出演化均衡點(diǎn)，可以幫助管理者有意識(shí)地誘導(dǎo)出行者合理選擇收費(fèi)通道，以解決高速公路收費(fèi)站口擁堵問(wèn)題。

2.3基于博弈論的高速公路養(yǎng)護(hù)博弈分析

高速公路養(yǎng)護(hù)管理主要是結(jié)合路面損壞情況、交通量等因素來(lái)確定采取養(yǎng)護(hù)措施的類(lèi)型。在擬定養(yǎng)護(hù)方案過(guò)程中，需要將出行者作為一個(gè)效用因素加入到高速公路養(yǎng)護(hù)方案的決策中，以實(shí)現(xiàn)管理者和出行者雙方利益最大化。在高速公路養(yǎng)護(hù)管理的博弈中，交通出行者對(duì)道路的使用需求除了要求暢通之外，還存在安全、舒適的使用體驗(yàn)需求。而從高速公路管理者方面來(lái)看，由于高速公路的養(yǎng)護(hù)管理涉及到路面建設(shè)的具體設(shè)計(jì)指標(biāo)、詳細(xì)的造價(jià)成本和養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，因此在決策方案博弈的過(guò)程中需要建立起效用函數(shù)，以設(shè)計(jì)目標(biāo)變量與造價(jià)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為總效用，各個(gè)參與主體的策略是獨(dú)立的，以此形成了各方博弈空間。

3博弈論解決高速公路運(yùn)營(yíng)管理多目標(biāo)問(wèn)題的基本思路

3.1問(wèn)題描述與模型建立

傳統(tǒng)的博弈理論要求博弈雙方是完全理性的狀態(tài)，在決策時(shí)能做出對(duì)自身而言利益最大化的選擇嘲。對(duì)高速公路運(yùn)營(yíng)管理而言，收費(fèi)中的逃費(fèi)沖卡、交通擁堵、有效養(yǎng)護(hù)等問(wèn)題的復(fù)雜性和困難度急劇增加。為確保高效的運(yùn)營(yíng)管理，采用傳統(tǒng)的確定性博弈模型難以有效解決運(yùn)營(yíng)管理多目標(biāo)下的最優(yōu)控制問(wèn)題?；诖?，應(yīng)從提高高速公路運(yùn)營(yíng)管理的整體效益角度出發(fā)，加入不確定性信息的影響因素，并使用運(yùn)籌管理學(xué)中的多目標(biāo)優(yōu)化管理的基本原則，構(gòu)建包括高速公路的收費(fèi)管理行為、道路管護(hù)的時(shí)效性以及交通疏導(dǎo)等內(nèi)容在內(nèi)的高速公路運(yùn)營(yíng)管理多目標(biāo)優(yōu)化的分析模型。

3.2模型構(gòu)建

3.2.1基本假設(shè)

對(duì)上文提出的博弈情況進(jìn)行建模，在博弈理論的設(shè)定上，管理者和使用者在進(jìn)行博弈時(shí)均有兩種策略：一是自覺(jué)配合高速公路管理制度，即“配合”態(tài)度;二是對(duì)高速公路的運(yùn)營(yíng)管理采取不合作態(tài)度，即“不配合”態(tài)度。

（1）假設(shè)管理者與使用者并非完全理智的行為人，在進(jìn)行博弈過(guò)程中會(huì)不斷的通過(guò)學(xué)習(xí)或模仿他人來(lái)調(diào)整自己的行為決策，最終達(dá)到均衡狀態(tài)。

（2）假設(shè)管理者與使用者在博弈過(guò)程中同時(shí)采用“配合”策略，才能保證管理者的運(yùn)營(yíng)管理行為達(dá)到理想狀態(tài)，而使用者能夠享受到更優(yōu)質(zhì)和快捷的體驗(yàn)感受。若任何一方在博弈過(guò)程中采取了隨機(jī)策略則視為“不配合”狀態(tài)。

3.2.2模型構(gòu)建

（1）演化博弈的復(fù)制者動(dòng)態(tài)模型構(gòu)建

根據(jù)演化博弈模型的演化穩(wěn)定策略，均衡結(jié)果較平均水平好的策略會(huì)被更多的參與者選擇，從而使得整個(gè)參與博弈的群體采用這種策略的比例增加，形成復(fù)制動(dòng)態(tài)模型。首先構(gòu)建管理者與使用者的復(fù)制動(dòng)態(tài)方程：

如果存在（a，β）屬于x且同時(shí)使F成立，（a，β）即可被視為最優(yōu)解，表示多目標(biāo)決策下可以求得目標(biāo)問(wèn)題的區(qū)域解，即式（4）求出的5個(gè)均衡解。

（3）演化博弈的多目標(biāo)決策模型分析

通過(guò)演化博弈模型的構(gòu)建，可以得出E1至E5五個(gè)均衡點(diǎn)，均可作為高速公路運(yùn)營(yíng)管理多目標(biāo)決策的演化博弈路徑，如圖1所示。

在演化博弈路徑圖中，表現(xiàn)出了管理者與使用者之間進(jìn)行演化博弈過(guò)程中的“路徑依賴(lài)”特性。由于E1、E3是兩個(gè)具有吸引性質(zhì)的因子，把演化博弈路徑分成了“配合”與“不配合”兩個(gè)決策方陣。在決策范圍從初始狀態(tài)（O，0）的均衡點(diǎn)經(jīng)過(guò)不斷的博弈、修正、演化并最終趨近于E1、E3，而E2-E5-E4是演化的臨界值。如果在高速公路運(yùn)營(yíng)管理的某項(xiàng)措施實(shí)施過(guò)程中，管理者與使用者進(jìn)行博弈選擇的初始點(diǎn)是從“不配合”的決策區(qū)域出發(fā)，則隨著博弈行為的進(jìn)一步演化，管理者和使用者的決策均會(huì)向E1（0，0）并無(wú)限趨近，也就表示了運(yùn)營(yíng)管理行為的失敗;相反的，如果決策初始點(diǎn)是從“配合”區(qū)域開(kāi)始出發(fā)，那么隨著演化的進(jìn)一步發(fā)生，決策的均衡值將會(huì)演化至E3（1，1）并無(wú)限趨近，也就表示該運(yùn)營(yíng)管理行為是有效的。經(jīng)過(guò)對(duì)演化博弈的判斷，可以預(yù)判處于“不配合”區(qū)域的高速公路運(yùn)營(yíng)管理行為需要做出進(jìn)一步修正或調(diào)整。

4結(jié)語(yǔ)

在高速公路運(yùn)營(yíng)管理的過(guò)程中，運(yùn)用演化博弈論的方法來(lái)決策管理活動(dòng)要求實(shí)現(xiàn)的多目標(biāo)決策是一種探索。本文通過(guò)構(gòu)建高速公路運(yùn)營(yíng)管理演化博弈模型，并得出以下結(jié)論：

（1）高速公路運(yùn)營(yíng)管理行為實(shí)施過(guò)程中，存在管理者與使用者多方博弈，包括收逃費(fèi)博弈行為、收費(fèi)站口對(duì)交通通道選擇的博弈以及道路使用需求與道路養(yǎng)護(hù)需求之間的博弈等。

（2）在演化博弈路徑圖中，博弈系統(tǒng)出現(xiàn)了明顯的“路徑依賴(lài)”特性，并且會(huì)對(duì)最終博弈雙方做出決策策略產(chǎn)生顯著影響。因此，要實(shí)現(xiàn)高速公路運(yùn)營(yíng)多目標(biāo)管理，可以通過(guò)構(gòu)建演化博弈模型，得出目標(biāo)方案收益值最大與Nash非合作解的判斷，對(duì)高速公路運(yùn)營(yíng)管理的行為做出管理者與使用者之間博弈結(jié)果的預(yù)先判斷，幫助管理者科學(xué)、合理地制定管理策略。