基于演化博弈的成都外环铁路运营模式选择研究

王丽程

（四川省社会科学院 区域经济研究所，四川 成都 610072)

运营模式的选择直接影响铁路项目的运营成本和运营收入，合理的运营模式对于充分发挥铁路的经济社会效益具有重要意义。当前，围绕铁路运营模式的概念、类型、影响因素、优缺点比较、适用性分析等方面理论界展开了较多研究。总体来看，这些研究大多采用定性分析方法[1-4]，仅有少部分研究采用了层次分析法等量化研究方法[5-6]。既有研究主要是从影响因素出发研究铁路运营模式选择，无法解决铁路运营相关利益主体的不同行为策略如何影响铁路运营模式选择这一问题。演化博弈论通过研究群体中博弈主体策略选择的动态变化，求解博弈系统的演化稳定策略，其在分析利益主体相互博弈过程并达到稳定均衡状态上具有独特优势。基于此，采用演化博弈的研究方法对成都外环铁路运营模式选择进行分析，以期为成都外环铁路运营模式的选择提供合理建议。

1 铁路运营模式及其选择的影响因素

1.1 铁路运营模式类型

结合我国铁路运营实践、政策法规等基本条件，当前铁路运营模式主要包括自主运营和委托运营2 种。其中，自主运营模式是由投资主体成立的铁路运营公司，按车、机、工、电、辆一体化原则，自行配备调度指挥、检修维护和生产生活的设施和人员，独立承担铁路运营、维护和沿线多元经营的模式。自主运营模式下，资产所有权与经营权统一，挖掘增收节支潜力大，能有效保障股东利益。同时，铁路运营公司负责运营管理和设备设施维护，对铁路线路运营掌控度高，能够根据客流情况及时调整运营方案，提升运营服务质量。但是，这种模式也存在前期投资大、运营人才需求量大、运营安全管理风险相对集中等不足。

委托运营模式是指由投资主体成立的铁路运营公司，将铁路沿线土地等资产经营、铁路客货运输组织、调度指挥、设施设备维护、维修等业务全部或部分委托给具备资质的铁路运输公司管理的模式。这里所指的“具备资质的铁路运输公司”包括2 类：一是中国国家铁路集团有限公司下设的各地方铁路局集团公司；二是符合《铁路运输企业准入许可实施细则》相关规定，具有从事铁路旅客、货物公共运输营业资质的公司。委托模式能够有效利用受托方的运营管理经验和风险管理能力、专业技术及人力物力资源，前期投资较小。但是，由于委托模式下铁路资产所有权与经营权分离，信息不对称使得委托方盈亏掌控力度弱，发生运营补亏的概率增加，难以有效保障股东利益，委托运营模式也不利于运营技术和经验的积累，以及铁路运营、维护人才的培养和储备。

1.2 铁路运营模式选择的影响因素

影响铁路运营模式选择的因素既有内部因素，也有外部因素。内部因素主要包括铁路线路本身的特征，如与国铁路网的衔接情况等，以及铁路运营公司的运营能力。外部因素主要包括第三方铁路运输市场的成熟度和铁路运营的政策环境。

（1）线路与国铁路网衔接情况。线路与国铁路网衔接越多，越能有效利用铁路局集团公司在铁路运营方面的技术和资源优势，形成规模效应，适宜采取委托运营模式。

（2）铁路运营公司运营能力。铁路运营公司运营能力越强，如具备充足的资金、人才、技术、设备等要素保障能力，丰富的运营、管理、维护经验等，选择自主运营模式越有利。

（3）第三方铁路运输市场的成熟度。除铁路局集团公司之外，第三方铁路运输市场成熟度越高，铁路采取委托运营模式时选择的对象和机会越多。

（4）政策环境。铁路运营模式选择，需要考虑相关铁路政策的影响，如国家放开铁路运营市场，支持企业自主选择合适的运输管理方式时，选择自主运营模式将更优。

2 成都外环铁路及其运营模式选择

2.1 成都外环铁路概况

2021 年6 月7 日，国家发展和改革委员会、交通运输部印发的《成渝地区双城经济圈综合交通运输发展规划》(发改基础[2021] 829 号)明确“规划研究成都外环等城际铁路。”成都外环铁路位于成都平原城市群，串联成都、德阳、眉山、资阳4 市19 县(市、区)，运营总长度480 km，其中利用成灌铁路(成都—都江堰)、成蒲铁路(成都—蒲江)既有线路93 km，设计速度200 km/h，拟设车站35 个。成都外环铁路的建成对于支撑成渝地区双城经济圈建设、做强成都极核，把环成都经济圈建成轨道上的都市圈等意义重大。目前，成都外环铁路已完成预可研工作。

2.2 成都外环铁路运营模式选择的演化博弈分析

2.2.1 模型假设

假设Ⅰ：博弈主体与策略选择。博弈主体之一的四川省(以下简称“省方”) (S)，其策略集合为{自主运营，委托运营}。其中，省方“委托运营”包括委托铁路局集团公司运营和委托其他具备资质的铁路运输主体运营2 种情况。并且，基于成都外环铁路的实际情况，其在委托运营过程中将保留对项目沿线土地等资产的经营管理权，即这里的委托运营是部分委托运营。同时，铁路局集团公司(T)作为另一博弈主体，其策略选择集合为{支持，不支持}。其中，在省方选择“自主运营”时，铁路局集团公司“支持”主要体现为将成蒲、成灌铁路既有线路的运营指挥调度权放开给省方，在省方选择“委托运营”时，铁路局集团公司“支持”主要体现为接受省方的委托，承担对成都外环铁路的运营管理。

假设Ⅱ：如省方选择“自主运营”，且铁路局集团公司“支持”，省方运营收益用π1表示，有π1=RS1－CS1。其中，RS1表示省方获得的客运收入与货运收入、沿线土地综合开发收入等各项运营收益。CS1表示省方“自主运营”的成本支出，包括租用铁路局集团公司成蒲、成灌铁路既有线路的使用费、接触网使用费、其他运营成本。此时，铁路局集团公司运营收益为πT1，有πT1=RT1－CT1。其中，RT1表示铁路局集团公司获得的既有线路使用费、接触网使用费。CT1表示铁路局集团公司“支持”产生的成本，主要是将成蒲、成灌铁路既有线路运营指挥调度权放开给省方后，铁路局集团公司将不能全线路运营成蒲铁路和成灌铁路，从而对成蒲、成灌铁路运营完整性产生不利影响。相反，如铁路局集团公司选择“不支持”，那么，省方运营收益为π2，有π2=RS2－CS2。其中，RS2表示省方运营自建线路获得的收益，包括客运与货运收入、沿线土地综合开发收入，CS2表示省方运营自建线路的成本开支。铁路局集团公司收益为RT2，主要是外环线铁路运营带来的边际客流增量。

如省方选择“委托铁路局集团公司运营”，且铁路局集团公司“支持”，省方收益为π3，有π3=RS3－CS3。其中，RS3表示省方获得的沿线土地综合开发收益，按一定比例分得的自建线路客运收入和货运收入；CS3表示省方委托运营产生的成本支出，主要指人工费用、直接生产费用和间接管理费用等委托运输管理费用。此时，铁路局集团公司收益为πT3，有πT3=RT3－CT3。其中，RT3表示铁路局集团公司运营全线路的收入，主要指既有成蒲、成灌铁路的客运收入和货运收入、省方的委托运输管理费用；CT3表示铁路局集团公司运营铁路产生的成本支出，如运输组织管理费用、运输移动设备管理费用、人工费用等。相反，铁路局集团公司如果“不支持”，铁路局集团公司收益仍为RT2，省方收益则为π4，有π4=RS4－CS4。其中，RS4表示省方获得的沿线土地综合开发收益，以及委托其他具备资质的铁路运输公司运输时分得的自建线路客运收入和货运收入；CS4表示省方委托其他具备资质的铁路运输公司的委托运输管理费用等成本开支。

不失一般性，对上述假设，有以下合理关系设定。

（1）对于省方收益，省方“自主运营”的收益在铁路局集团公司“支持”条件下比在 “不支持”时更大，即有：π1>π2。同样，省方采取“委托运营”策略的收益也在铁路局集团公司“支持”条件下更大。这是由于在同等条件下，省方委托第三方经营时，在技术、资源、能力、经验输出等方面的成本支出和不确定性更大，即有CS3π4。

（2）对于铁路局集团公司收益，铁路局集团公司“支持”省方“自主运营”的收益小于“支持”省方“委托运营”的收益。这是由于当铁路局集团公司“支持”省方“自主运营”时，铁路局集团公司放开成蒲、成灌铁路既有线路的运营调度指挥权，将对其既有线路运营的完整性产生极大不利影响。相反，铁路局集团公司“支持”省方“委托运营”时，铁路局集团公司能充分利用自身的资源、技术、能力等优势，运营成本更小。因此，有πT1<πT3。进一步分析，则有省方“委托运营”条件下，铁路局集团公司“支持”比“不支持”获得的收益更大，即有RT2<πT3。

2.2.2 模型求解与演化均衡稳定性分析

基于上述模型假设，构建省方与铁路局集团公司之间的博弈支付矩阵。令省方选择“自主运营”策略的概率为p(0 ≤p≤ 1)，选择“委托运营”的概率则为1－p；铁路局集团公司选择“支持”策略的概率为q(0 ≤q≤ 1)，选择“不支持”的概率则为1－q。省方与铁路局集团公司之间的博弈支付矩阵如表1 所示。

表1 省方与铁路局集团公司之间的博弈支付矩阵Tab.1 Game payment matrix between province and local railway group

根据收益支付矩阵和演化博弈理论，对于省方，有以下关系

根据Friedman 等[7-8]的方法，复制动态方程的均衡点不一定是演化稳定均衡点，系统演化稳定均衡点可通过进一步考察复制动态方程的雅克比矩阵行列式det(J)和迹tr(J)的正负情况进行判断：当且仅当均衡点同时满足det(J) > 0 和tr(J) < 0 时，该均衡点才是演化稳定均衡点，其对应的博弈策略为演化稳定策略。由省方与铁路局集团公司的复制者动态方程，可得以下关系式。

式中：det(J)表示雅克比矩阵的行列式；tr(J)表示雅克比矩阵的迹。

由det(J) 和tr(J) 的 表 达 式 可 知，det(J) 和tr(J)的正负情况受π1和π3、π2和π4、πT1和RT2之间大小关系的影响。根据π1和π3、π2和π4、πT1和RT2之间不同大小关系组合的8 种情形，对上述A，B，C，D，E5 个纳什均衡点进行稳定性分析发现，除在情形②π1<π3，π2<π4，πT1>RT2和情形⑤π1>π3，π2<π4，πT1

表2 系统演化稳定均衡情况Tab.2 Evolutionary stable equilibrium results of system

2.3 成都外环铁路运营模式的动态选择

通过对省方与铁路局集团公司之间演化博弈的分析可知，省方与铁路局集团公司之间的博弈有3种演化稳定均衡结果：{委托运营，支持}，{自主运营，不支持}，{自主运营，支持}。这3 种演化稳定策略本质上代表了不同条件下、不同时期内成都外环铁路的合理运营模式选择。其中，{委托运营，支持}是成都外环铁路近期的合理运营模式选择；{自主运营，不支持}和{自主运营，支持}则代表了成都外环铁路中长期的合理运营模式选择。

2.3.1 近期——委托运营模式

结合当前铁路运营政策及实践现状，{委托运营，支持}的演化稳定均衡结果代表了成都外环铁路近期的运营模式选择。主要原因在于：一是如果省方“自主运营”，铁路局集团公司采取“支持”态度，放开对成蒲、成灌铁路既有线路运营调度指挥权的可能性很小。而当铁路局集团公司“不支持”时，由于省方当前在运营技术、人才、安全保障等方面尚不具备自管自营的核心能力和成熟经验。因此，省方“自主运营”的可能性较小。这就是说，{自主运营，支持}和{自主运营，不支持}的策略选择都不可行。二是省方选择“委托运营”时，由于当前国内具备从事铁路旅客、货物公共运输营业资质的公司仅有3 家，第三方铁路运输市场并不成熟，因此委托其他具备资质的铁路运输公司进行运营也不可行。而当省方委托铁路局集团公司运营时，铁路局集团公司通过利用自身的能力和资源优势实现“支持”的收益高于“不支持”的收益，因此，对于成都外环铁路而言，近期省方选择委托地方铁路局集团公司运营是适宜的选择。

2.3.2 中长期——自主运营模式

随着经济、政策环境等的变化，成都外环铁路的运营模式选择将由“委托运营”向“自主运营”转变。前文分析的{自主运营，不支持}、{自主运营，支持}的演化均衡结果将是成都外环铁路中长期的运营模式选择。这是因为，铁路运营模式由委托运营向自主运营的转变，出于对铁路运营安全性、利益调整等的考虑，铁路局集团公司将在一定时期内选择“不支持”的策略。但随着时间的变化，成都都市圈内外的人口、货物等交流更加频繁，成都、德阳、眉山、资阳同城化水平更高，对外环铁路产生“公交化”需求更加明显，灵活性更大的自主运营模式能更好地服务成都都市圈建设。同时，伴随《国务院关于改革铁路投融资体制加快推进铁路建设的意见》(国发[2013] 33 号)《关于进一步做好铁路规划建设工作的意见》(国办函[2021] 27 号)等鼓励放开铁路运营市场政策的深入实施，以及进一步深化铁路运营模式改革政策的出台，铁路局集团公司将选择“支持”省方“自主运营”。

3 结束语

在界定铁路运营模式内涵和分析影响铁路运营模式选择因素的基础上，运用演化博弈的方法对成都外环铁路的运营模式选择进行研究，得到3 种演化稳定均衡结果：{委托运营，支持}、{自主运营，不支持}、{自主运营，支持}。结合铁路运营实践现状及未来经济、政策环境等的变化，这3种演化稳定结果中，{委托运营，支持}演化稳定均衡结果指向的“委托运营”是成都外环铁路近期适宜的运营模式选择。其余2 种演化均衡结果指向的“自主运营”则是成都外环铁路中长期适宜的运营模式选择。为此，成都外环铁路既应按照市场机制完善委托运营激励管理[9]，也应在规划建设方面为将来运营模式转型前瞻性预留发展条件，推进运营模式有机转化衔接，强化自主运营能力提升。