供需平衡视角下的共享汽车投放量研究

刘思奇，朱从坤

(苏州科技大学 土木工程学院，江苏 苏州 215011)

共享汽车作为一种新兴的交通方式，具有短时租用较经济、取还车流程简便、绿色环保等优点，在国内外得到广泛的运用，也为缓解城市交通拥堵问题带来了新途径。作为“互联网+”与交通相结合的一项成果，共享汽车在国内的发展还处于起步阶段，在大部分城市还存在总量供需不平衡、网点分布不合理、汽车使用率不高等问题。

为解决共享汽车在发展中遇到的问题，国内外学者进行了大量的研究。其中Glotz-Richter定义了共享汽车的概念及模式分类，系统地论述了欧洲等地共享汽车的发展潜力与未来前景[1]；Fanti等借助Petri Net建立了共享汽车规模和网点充电桩数量的优化模型[2]；FAN 等建立了一个非静态调度模型，以调整共享汽车系统中的车辆数量，实现系统利润的最大化[3]；任其亮等建立了供需平衡的预测模型，用来预测出租车的合理规模[4]；蒋步健分析了共享汽车的需求特征、供应特征，通过选取布局指标，建立汽车租赁选址的布局模型[5]；谢昳辰等基于汽车分时租赁站点需要满足的调度时间约束，提出基于调度的战略计划模型[6]；卢婷等采用非支配排序的遗传算法求解共享汽车网点的选址模型[7]。

由国内外学者的研究现状可知，国外学者对共享汽车的定义及影响因素的研究较多，已从供需特性以及共享汽车企业盈利的角度分析汽车的规模模型，但研究涉及的规模较小，且多数是基于一个假定数量，再对规模进行优化；国内研究主要集中于共享汽车供需使用特性分析、网点选址等。本文在上述文献的基础上，从共享汽车供需平衡入手，建立共享汽车供需模型，研究共享汽车的投放规模，以及政策建议等。

1 共享汽车供需平衡

共享汽车的需求端是使用者，供给端是运营商，共享汽车的供需平衡是城市共享汽车需求量与共享汽车运营商提供的供给量达到平衡的一种状态。但共享汽车作为一种以盈利为目的的交通方式，供需平衡不应单独体现在供需量的平衡上，还应该体现在运营商利益与城市需求量利益之间的平衡，即只有满足城市需求的共享汽车数量也要能满足企业盈利的目的，共享汽车的平衡才能得到满足，共享汽车市场才能得到持久发展。因此共享汽车供需平衡的投放量可定义为：在一定条件下，满足城市使用者对共享汽车的需求，同时实现企业盈利而投放的汽车总量。

2 共享汽车供需平衡模型

2.1 共享汽车出行需求量

依据共享汽车在城市交通出行结构中的分担率，以及城市常住人口和流动人口数量、日均出行次数、使用共享汽车的日平均出行距离和共享汽车的日平均载客人数，可得城市一年所需的共享汽车总行驶里程为：

(1)

式中：L有为需求的共享汽车年总有效行驶里程，km；Q1、Q2分别为城市常住人口和流动人口总量，人；J1、J2分别为城市常住人口和流动人口的日均出行次数；P1、P2分别为城市常住人口和流动人口的共享汽车出行占交通出行总方式的比例；D1、D2分别为城市常住人口和流动人口的共享汽车日出行平均距离，km；S1、S2分别为常住人口和流动人口使用共享汽车出行的日平均数，人。

2.2 共享汽车供给端模型

为满足共享汽车运营商的盈利需求，需分析企业运营收入和运营成本。假设运营企业收费模式采用“里程+时间”式，汽车类型统一为电动汽车，续能采用充电模式，企业运营收入主要包括收费收入、押金收入、广告收入和车辆处置收入。由于广告收入和车辆处置收入难以衡量，并考虑在一定时期内，共享汽车的收费标准、押金收费不变，则企业总收入可表示为：

(2)

企业的运营成本包括总固定成本E1与总变动成本E2。总固定成本是运营企业为运营而投入的一定值，总变动成本可分为车辆购置成本E21、运维成本E22、停车成本E23、续能成本E24、折旧成本E25。如果折旧成本在运营年暂不考虑，则运营总成本E可表示为：

E=E21+E22+E23+E24+E1

(3)

当共享汽车的投放量不超过单车变动成本不变时的最大投放量时，总成本公式为：

Et·N+E1,N≤Nb

(4)

式中：Eg为共享汽车单车购置成本，元；Ex为共享汽车单车续能成本，元；Ey为共享汽车单车运维成本，元；Et为共享汽车单车停车成本，元；N为共享汽车数量，部；Nb为单车变动成本不变时的最大投放量，部。

当共享汽车投放量达到一定规模后，会形成规模效益，部分单车变动成本随之降低。比如车辆购置成本，当运营商购置一定数量的汽车后，每购置一辆汽车，单车购置费用会从一个定值Eg开始逐渐减少，直至到达最低后保持不变。此时车辆购置成本为：

E21=(Eg-ω1N)N

(5)

式中：ω1为车辆购置的单位变动成本，即每增加投放一辆汽车，可以减少的购置费用，元。

从人力成本来看，随着共享汽车投放量的增加，分摊到每辆车上的运维成本也会随之减少。此时运维成本可表示为：

E22=(Ey-ω2N)N

(6)

式中：ω2为车辆运维的单位变动成本，即每增加投放一辆汽车，可以减少的运维费用，元。

当共享汽车的投放量小于单车购置成本、运维成本分别达到最低时的最大投放量时，总成本公式可表示为：

(Ey-ω2N)·N+E1,Nb

(7)

式中：Nd为单车购置成本、运维成本分别达到最低时的最大投放量，部。

由于单车的购置成本与运维成本不会无限降低，当共享汽车的投放量达到单车购置成本、运维成本分别达到最低时的最大投放量后，共享汽车的单车购置成本、运维成本将保持不变，此时共享汽车总成本公式为：

(8)

式中：Egmin为共享汽车单车最低购置成本，元；Eymin为共享汽车单车最低运维成本，元。

综上，共享汽车企业的总成本为分段函数，如式(9)、图1所示。

(9)

图1 单车变动成本变化函数Fig 1 Variable cost function of single vehicle

从供需平衡角度，要满足一个城市的共享汽车需求，共享汽车的投放量必然需要一定规模，而单车购置、运维成本达到最小时，对企业而言是有利的，因此本文暂不考虑单车变动成本不变以及达到最低点的情况。

企业的收入与成本之差即为利润R，反映企业盈利能力的指标通常采用Rj，指企业净利润与收入额的比率。本文共享汽车企业Rj如下：

(10)

式中：I为共享汽车企业总收入，元。

若设定企业的目标利润率为α,则满足供给的投放量N还需满足Rj≥α。

2.3 共享汽车供需平衡模型

若共享汽车运营企业投放的车辆数为N，则供给端提供的总有效里程数为：

(11)

当L有≤D有时，共享汽车的投放数量可满足使用者出行需求，如此时同时满足企业的盈利水平，若企业的目标利润率为α，则共享汽车的供需平衡模型为：

(12)

2.4 供需平衡模型修正

考虑到一个区域内的共享汽车并不是都可以使用的，其中必有一部分处于续能、维修或者调度状态，即实际供给的汽车数量应略大于需求的数量，因此公式中的共享汽车供给总量需要添加一个小于1的修正因子λ；另外，考虑到一些特别时段如节假日、旅游季节，以及一些特别情况如突发情况、不可抗力等对共享汽车需求量的影响，需要引入一个弹性修正系数β。则修正之后的模型为：

(13)

对模型(13)中的①式求解，可得：

对模型(13)中的②求解，并令

因此，满足供需平衡时的共享汽车投放量应为：

N≥max(N需,NR)

(14)

3 实例分析

以江苏省苏州市区共享汽车使用情况为例，对苏州市辖区包括姑苏区、高新区、相城区、吴中区、工业园区进行共享汽车的规模进行测算。根据苏南gofun共享汽车企业提供的数据，在研究年份，苏州市辖区2018年户籍常住人口为259.4万人、暂住半年以下的流动人口为159.8万人[8]；常住人口日均出行次数2.38次，流动人口日均出行次数2.43次[9]；共享汽车为荣威E50电动汽车款，其平均运行速度为21 km/h[10]，运营时间为24 h；常住人口平均载客2人、流动人口平均载客1人，居民单次使用共享汽车的平均行驶里程为10 km；共享汽车日使用率为30%，居民使用共享汽车的分担率为2.0%；取λ、β分别为0.95和1。

共享汽车收费模式为“里程+时间”，即每千米收费1元，同时每分钟收费0.1元。单车年押金费用为1 000元，年均购置成本最低为1.64万元、最高为3.65万元，年停车成本为2 000元，年运营成本为3 000元，每千米耗电为0.15元；共享汽车企业的固定成本为9 000万元。假设企业利润率为10%，

将数据带入式(13)中的①式，可得：

N×21×24×30%×0.95×1

解得：

N需≥9 705

单车购置成本、运维成本的变动系数ω1、ω2分别取11.2、1.1，将数据带入式(13)中的②式，可得：

解得：

NR≥2 111

根据N≥max(N需，NR) ，可得满足苏州市供需平衡的共享汽车投放量为9 705。

4 讨论及对策

若满足城市交通需求的汽车投放量大于企业盈利所需的投放量，即N需≥NR时，要满足供需平衡，理论上只需要将投放量提高到N需即可；当N需≤NR时，则不能简单地投放满足企业盈利的投放量NR，因为多投放的那部分汽车事实上是处于闲置状态的。此时要满足共享汽车的供需平衡，必须降低企业盈利的投放量NR，具体可从以下几方面考虑：

(1)提高共享汽车收费标准

目前共享汽车企业采用的收费方式有两种：一种是按实际里程加使用时间收费；一种是只按使用时间收费。这两种方式的收费标准都远低于出租车。虽然前期制定较低的收费标准有利于初期开拓市场、增加用户人数，但在运营成熟后过低的定价并不利于资金回流。因此当用户达到一定人数时，可适当提高收费标准，从而降低企业盈利所需的汽车数量。

由于共享汽车与出租车之间存在同质化竞争，因此可参照当地出租车的收费标准，使共享汽车收费单价最高不超过出租车的收费标准。此外，还可适当调高押金，或者在押金中明确“若因用户使用造成车辆损坏，将从押金中扣取维修费用”，以约束用户的行为，从而降低汽车的非正常损耗。

(2)降低车辆购置成本与运维成本

共享汽车购置成本，如采用新能源汽车，在补贴之后，单车购置费用大概为6万～10万元。共享汽车运维成本，主要体现在建立匹配的充电桩与充电场地、汽车日常的维护与保养、汽车的频繁调度以及跨区域调度产生的较高调度成本。

对于汽车购置成本，共享汽车运营企业可以在融资的基础上，和汽车供应商实施利润分成或者通过汽车购置费用按一定比例入股的方式来降低购车单位费用。对于共享汽车需要的基础设施，可借鉴国外经验，加强与政府合作，充分利用政府政策来降低运维成本。此外，也可争取政府提供部分配套设施的支持，如充电桩、停车位的建设布局等。另外，也可充分利用闲置资源，通过共享汽车来推动共享车位的发展。企业可以在租借APP中增加共享车位，鼓励个人、居民小区，以及其他单位或组织的加入，以建成车位共享系统。当有车位闲置时，无论共享汽车还是私家车，都可以通过企业APP准确获取每个停车位的信息，以便就近停车，从而在降低停车成本的同时也提高了车位的使用率。

(3)提高共享汽车使用率与行驶里程

通过实例可以发现，目前共享汽车的需求数量很大，同时又存在共享汽车的日使用率偏低，用户使用共享汽车的行驶里程较低的现象。为此，要通过积极的营销方式，比如大力加强广告宣传、首次使用可进行1元/h的行车体验、较高的芝麻信用分(比如高于650)可免除部分押金等等，来提高共享汽车的周转率，从而降低共享汽车所需的投放数量，减少企业的前期投资成本。

5 结语

本文以同时满足共享汽车出行需求和运营企业盈利为目标，依据共享汽车出行分担率，计算了共享汽车的出行需求量，并根据运营企业的收入、成本构成，建立了共享汽车供需平衡模型；根据市场实际对模型进行了修正，并对可能出现的情况进行了讨论，同时给出了一些对策建议；最后以苏州市区共享汽车市场为实例，通过模型计算出了苏州市辖区满足供需平衡的实际车辆投放量，从而为共享汽车企业投放共享汽车以及政府部门修建共享汽车的基础设施提供参考。