張得志，唐嘉欣，王臻杰

(中南大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410075)

隨著“一帶一路”倡議的大力實(shí)施，“公轉(zhuǎn)鐵”運(yùn)輸結(jié)構(gòu)調(diào)整措施的不斷推進(jìn)，建設(shè)無(wú)水港成為港口間爭(zhēng)奪腹地、內(nèi)陸地區(qū)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要途徑。無(wú)水港是通過(guò)鐵路連接海港和腹地，并具有清關(guān)和集貨功能的多式聯(lián)運(yùn)終端，截至2019年，我國(guó)已有30多個(gè)無(wú)水港[1]。與此同時(shí)，內(nèi)河運(yùn)輸占據(jù)著巨大的成本優(yōu)勢(shì)，仍是國(guó)內(nèi)長(zhǎng)距離集裝箱運(yùn)輸?shù)闹饕绞?，?nèi)河港在多式聯(lián)運(yùn)中起到的關(guān)鍵作用日益被重視[2-3]。2019年國(guó)務(wù)院印發(fā)的《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》提出要大力發(fā)展多式聯(lián)運(yùn)，加快推進(jìn)大宗貨物中長(zhǎng)距離運(yùn)輸“公轉(zhuǎn)鐵”、“公轉(zhuǎn)水”，加快推進(jìn)港口集疏運(yùn)鐵路建設(shè)。因此，在多式聯(lián)運(yùn)背景下，內(nèi)河港與無(wú)水港作為內(nèi)陸腹地運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，兩者之間的競(jìng)爭(zhēng)已擴(kuò)展到多式聯(lián)運(yùn)運(yùn)輸鏈之間的競(jìng)爭(zhēng)[4]。一方面，無(wú)水港與鐵路連接，因公鐵聯(lián)運(yùn)的固有優(yōu)勢(shì)在內(nèi)陸腹地快速擴(kuò)張；另一方面，內(nèi)河港通過(guò)運(yùn)營(yíng)港內(nèi)鐵路專用線實(shí)現(xiàn)公鐵水聯(lián)運(yùn)而打破了無(wú)水港的鐵路優(yōu)勢(shì)，兩者在鐵路資源的利用上存在冗余，缺少協(xié)同合作機(jī)制，其無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)造成的物流設(shè)施資源浪費(fèi)問(wèn)題日益凸顯[5]。目前與內(nèi)河港和無(wú)水港相關(guān)的文獻(xiàn)大都將二者分立開(kāi)來(lái)單獨(dú)研究。關(guān)于內(nèi)河港，國(guó)外主要關(guān)注歐洲內(nèi)河水運(yùn)，國(guó)內(nèi)則聚焦在長(zhǎng)江水系。CARΙS等[3]強(qiáng)調(diào)了內(nèi)河水運(yùn)在歐洲運(yùn)輸系統(tǒng)中的核心地位，并詳細(xì)分析了將內(nèi)河航運(yùn)整合到多式聯(lián)運(yùn)供應(yīng)鏈的研究挑戰(zhàn)。HE等[6]指出長(zhǎng)江中游的內(nèi)河港口與腹地之間的相互作用已經(jīng)從港口滯后的過(guò)渡階段，發(fā)展到局部港口服務(wù)超過(guò)腹地經(jīng)濟(jì)需求的多階段。關(guān)于無(wú)水港，學(xué)者們多關(guān)注其與海港構(gòu)成的多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)優(yōu)化問(wèn)題。WANG等[7]以運(yùn)輸費(fèi)用和固定設(shè)施成本最低為目標(biāo)構(gòu)建混合整數(shù)規(guī)劃模型，優(yōu)化無(wú)水港的選址。ZHANG等[8-9]用博弈優(yōu)化方法研究海港競(jìng)爭(zhēng)下無(wú)水港的選址和定價(jià)問(wèn)題。既有的與多式聯(lián)運(yùn)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的研究中同時(shí)考慮內(nèi)河港與無(wú)水港的文獻(xiàn)十分有限。ZHAO等[10]研究了長(zhǎng)江流域的內(nèi)河港與無(wú)水港選址以及集裝箱出口路徑，但未考慮內(nèi)河港與無(wú)水港前端的公轉(zhuǎn)鐵運(yùn)輸模式及二者的競(jìng)爭(zhēng)與合作(簡(jiǎn)稱：競(jìng)合)關(guān)系。無(wú)論是所承擔(dān)的物流功能還是運(yùn)輸模式網(wǎng)絡(luò)特征，內(nèi)河港與無(wú)水港都存在極大的相似性，但兩者也各具優(yōu)勢(shì)，內(nèi)河港的水路運(yùn)輸費(fèi)用低，無(wú)水港的鐵路運(yùn)輸時(shí)效快，此外，內(nèi)河港運(yùn)營(yíng)港內(nèi)鐵路線后腹地更廣，而無(wú)水港的清關(guān)服務(wù)效率更高，ZENG等[2]更是指出內(nèi)河港是無(wú)水港的一大威脅。綜上所述，內(nèi)河港與無(wú)水港之間的競(jìng)合關(guān)系值得進(jìn)一步研究。因此，本文以內(nèi)河港與無(wú)水港為研究對(duì)象，在兩者同時(shí)發(fā)展公鐵聯(lián)運(yùn)的背景下，考慮托運(yùn)人對(duì)多式聯(lián)運(yùn)路徑的選擇偏好行為，通過(guò)競(jìng)合博弈研究?jī)?nèi)河港與無(wú)水港的競(jìng)合定價(jià)決策，并進(jìn)一步分析內(nèi)河港開(kāi)通港內(nèi)鐵路專用線對(duì)兩者競(jìng)合決策的影響。

1 內(nèi)河港與無(wú)水港競(jìng)合決策模型

1.1 問(wèn)題描述

本文研究?jī)?nèi)陸集裝箱多式聯(lián)運(yùn)背景下內(nèi)河港和無(wú)水港之間的競(jìng)合博弈問(wèn)題，港口通過(guò)博弈確定價(jià)格(即港口收取的服務(wù)費(fèi))以及決策競(jìng)合。如圖1，在腹地到海港的多模式運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)公、鐵、水3種運(yùn)輸方式的不同組合(直達(dá)及其他運(yùn)輸方式暫不考慮)，托運(yùn)人有多條多式聯(lián)運(yùn)路徑可以選擇。根據(jù)對(duì)運(yùn)輸費(fèi)用、時(shí)間、服務(wù)水平的偏好，托運(yùn)人可以選擇直接通過(guò)公路運(yùn)輸?shù)竭_(dá)內(nèi)河港或無(wú)水港，也可以選擇先通過(guò)短途拖車將集裝箱運(yùn)至鐵路貨運(yùn)站，在此進(jìn)行編組后再通過(guò)鐵路運(yùn)輸?shù)絻?nèi)河港或無(wú)水港，內(nèi)河港與無(wú)水港則將相同目的地的貨物集結(jié)并完成清關(guān)后分別通過(guò)內(nèi)河水運(yùn)與鐵路運(yùn)輸?shù)姆绞竭\(yùn)至海港，至此完成貨物出口的國(guó)內(nèi)運(yùn)輸部分。其中，路段3僅在內(nèi)河港運(yùn)營(yíng)港內(nèi)鐵路線時(shí)可用，路段9是內(nèi)河港與無(wú)水港合作時(shí)開(kāi)通的專用運(yùn)輸通道，內(nèi)河港在未運(yùn)營(yíng)港內(nèi)鐵路線時(shí)可以通過(guò)路段9與無(wú)水港在路徑上合作實(shí)現(xiàn)內(nèi)河港前端的公轉(zhuǎn)鐵運(yùn)輸。由于無(wú)水港本身連接鐵路，且內(nèi)河港與無(wú)水港前端都與公路相連，分別與路段組合5→6→8，4→8，1→7相比，路段組合2→3→9→8，1→9→8，4→9→7在時(shí)間、成本上都不具有經(jīng)濟(jì)性，因此不考慮這3條路徑；同理，路段組合2→3→7可用時(shí)，路段組合5→6→9→7也不具有經(jīng)濟(jì)性，因此這2條路徑不同時(shí)考慮。綜上，托運(yùn)人共有5種多式聯(lián)運(yùn)路徑可以選擇，具體可用情況見(jiàn)表1。

表1 多式聯(lián)運(yùn)路徑及其可用情況Table 1 Multimodal transport routes and their availability

圖1 腹地到海港多模式運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)Fig.1 Multimodal transport network from hinterland to port

內(nèi)河港與無(wú)水港的價(jià)格直接影響了托運(yùn)人的路徑選擇，而后者反過(guò)來(lái)也決定了港口的市場(chǎng)份額和利潤(rùn)，托運(yùn)人與港口之間的這種互動(dòng)博弈關(guān)系促使港口通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)或合作獲取更多的貨物中轉(zhuǎn)量以提高自身利潤(rùn)。競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，2個(gè)港口分別以各自利潤(rùn)最大化為目標(biāo)進(jìn)行價(jià)格博弈；而合作時(shí)，兩者以利潤(rùn)和最大化為共同目標(biāo)確定價(jià)格，若通過(guò)路段9合作則為路徑互通合作模式，反之為普通合作。港口根據(jù)自身利潤(rùn)決策競(jìng)合，若合作后的利潤(rùn)低于競(jìng)爭(zhēng)時(shí)各自的利潤(rùn)，則合作無(wú)法達(dá)成。

1.2 模型假設(shè)

假設(shè)：1)每條多式聯(lián)運(yùn)路徑的公轉(zhuǎn)鐵貨運(yùn)站與腹地距離相同；2)內(nèi)河港、無(wú)水港均可對(duì)貨物清關(guān)；3)腹地點(diǎn)需求非彈性；4)托運(yùn)人、內(nèi)河港與無(wú)水港的經(jīng)營(yíng)者都是理性的，即托運(yùn)人會(huì)選擇效用最大的運(yùn)輸路徑，港口經(jīng)營(yíng)者根據(jù)利潤(rùn)最大確定價(jià)格；5)只考慮港口運(yùn)營(yíng)的變動(dòng)成本，不考慮固定成本。

1.3 符號(hào)定義

模型中用到參數(shù)見(jiàn)表2。其中多式聯(lián)運(yùn)路徑m與港口p之間有對(duì)應(yīng)關(guān)系，不是所有組合都成立。

1.4 托運(yùn)人效用及需求函數(shù)

Logit選擇模型是特征分析和交通流分配的一種常用方法，主要用于捕捉消費(fèi)者(用戶)選擇偏好[11]。因此，本文使用Logit離散選擇模型刻畫(huà)托運(yùn)人的路徑選擇偏好，模型中多式聯(lián)運(yùn)路徑的效用函數(shù)由運(yùn)輸成本、運(yùn)輸時(shí)間和運(yùn)輸服務(wù)水平組成[8,12]。其中，運(yùn)輸成本包括港口服務(wù)收費(fèi)以及路徑上的費(fèi)用，若中轉(zhuǎn)則還需加上中轉(zhuǎn)費(fèi)用F，即運(yùn)輸時(shí)間包括路徑上的時(shí)間、港口清關(guān)時(shí)間及服務(wù)時(shí)間，若中轉(zhuǎn)則還需加上中轉(zhuǎn)時(shí)間T，即運(yùn)輸服務(wù)水平包括運(yùn)輸?shù)谋憷?、可靠性和港口容量[8]，三者的價(jià)值系數(shù)分別為α，γ，η，則服務(wù)水平為綜上，多式聯(lián)運(yùn)路徑的效用表達(dá)式如下：

則港口p的市場(chǎng)份額為：

托運(yùn)人的總需求根據(jù)Logit模型的logsum函數(shù)確定[4]，logsum函數(shù)被定義為：

則對(duì)于所有港口而言，腹地產(chǎn)生的總需求為：

其中：A是腹地最大需求水平，不受其他因素影響。由式(4)和式(5)可知，LS值的大小反映了托運(yùn)人效用的高低，也決定了對(duì)港口總需求的多少。

綜上，港口p的吞吐量為：

港口吞吐量取決于港口定價(jià)以及多式聯(lián)運(yùn)路徑的運(yùn)輸費(fèi)用、運(yùn)輸時(shí)間、服務(wù)水平。雖然腹地最大需求水平保持不變，但港口定價(jià)與托運(yùn)人對(duì)港口的需求在博弈的過(guò)程中通過(guò)logsum函數(shù)相互影響。

1.5 內(nèi)河港與無(wú)水港分散決策與集中決策模型

本文分別研究分散決策與集中決策下內(nèi)河港與無(wú)水港的Bertrand價(jià)格博弈，并分析內(nèi)河港是否運(yùn)營(yíng)鐵路專用線對(duì)競(jìng)合決策的影響。

1.5.1 分散決策模型

分散決策時(shí)，港口的目標(biāo)都是自身利潤(rùn)最大化，因此，對(duì)于港口p，其目標(biāo)函數(shù)為

Pp是港口價(jià)格，Cp是港口的單位運(yùn)營(yíng)成本。對(duì)目標(biāo)函數(shù)求價(jià)格的1階導(dǎo)數(shù)，即式(8)，可得利潤(rùn)最高時(shí)港口的價(jià)格。

推導(dǎo)得內(nèi)河港和無(wú)水港的價(jià)格反應(yīng)函數(shù)分別如下：

該函數(shù)為隱函數(shù)，即價(jià)格反應(yīng)函數(shù)的封閉形式不能被給出，港口價(jià)格通過(guò)φr i，φdj相互影響。聯(lián)立求解(9)和(10)即可得到內(nèi)河港與無(wú)水港Bertrand博弈的價(jià)格和市場(chǎng)份額的納什均衡解。

1.5.2 集中決策模型

在內(nèi)河港未開(kāi)通鐵路專用線時(shí)，trans2路徑不可用，但可與無(wú)水港在多式聯(lián)運(yùn)路徑上合作，即路徑互通合作模式，貨物可以先通過(guò)鐵路到達(dá)無(wú)水港再由短途公路運(yùn)輸?shù)絻?nèi)河港(即trans5路徑，見(jiàn)表1和圖1)，此時(shí)無(wú)水港僅作為中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，但貨物的清關(guān)在無(wú)水港完成。這條路徑雖中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)較多，但公轉(zhuǎn)鐵在長(zhǎng)距離運(yùn)輸中的優(yōu)勢(shì)，無(wú)水港清關(guān)的便利性，以及內(nèi)河港水運(yùn)能夠節(jié)省的運(yùn)費(fèi)，都對(duì)托運(yùn)人有著吸引力。

假設(shè)內(nèi)河港對(duì)選擇trans5路徑的托運(yùn)人提供價(jià)格優(yōu)惠，即pr。此時(shí)，內(nèi)河港的利潤(rùn)函數(shù)為

無(wú)水港除了從trans3，trans4路徑中獲得港口服務(wù)收益，還能從trans5路徑獲得中轉(zhuǎn)利潤(rùn)。此時(shí)，無(wú)水港的利潤(rùn)函數(shù)為

為簡(jiǎn)化問(wèn)題復(fù)雜性，令Fd-c d=p r，則目標(biāo)函數(shù)為

類似地，分別對(duì)式(14)求內(nèi)河港與無(wú)水港價(jià)格的1階偏導(dǎo)，可得合作時(shí)兩者的價(jià)格反應(yīng)函數(shù)，即式(15)，式(16)，聯(lián)立得到合作時(shí)港口的均衡解。內(nèi)河港開(kāi)通鐵路專用線后，兩者不再有路徑上的合作，此時(shí)兩者的合作為普通合作模式，即合作僅體現(xiàn)在都以利潤(rùn)和最大為目標(biāo)確定價(jià)格，內(nèi)河港的貨流量來(lái)自trans1，trans2路徑，無(wú)水港的貨流量來(lái)自trans3，trans4路徑，模型同上類似，不再贅述。

2 數(shù)值分析

本文以湖南省的岳陽(yáng)港與長(zhǎng)沙新港、湖北省的陽(yáng)邏港為實(shí)例進(jìn)行分析，令其分別為r1，d1，r2。其中岳陽(yáng)港與長(zhǎng)沙新港需要考慮競(jìng)合策略，而陽(yáng)邏港只作為“旁觀者”參與競(jìng)爭(zhēng)。托運(yùn)人選擇三者之一進(jìn)行中轉(zhuǎn)到達(dá)上海港并最終運(yùn)往國(guó)外，但本文只研究國(guó)內(nèi)運(yùn)輸部分。如圖2，根據(jù)中轉(zhuǎn)港口與運(yùn)輸方式的不同組合，共7條在運(yùn)營(yíng)路徑可選擇，分別為route1至route7。根據(jù)實(shí)地調(diào)研及資料整理得到3個(gè)港口的基礎(chǔ)設(shè)施及2020年的集裝箱運(yùn)量情況，見(jiàn)表3。根據(jù)2個(gè)內(nèi)河港鐵路專用線的建設(shè)和實(shí)際利用情況，假設(shè)陽(yáng)邏港已運(yùn)營(yíng)鐵路線，而岳陽(yáng)港可選擇是否運(yùn)營(yíng)，基于此對(duì)比鐵路專用線對(duì)內(nèi)河港的影響。

圖2 腹地到海港的多式聯(lián)運(yùn)路徑Fig.2 Multimodal transport route from hinterland to port

表3 岳陽(yáng)港、陽(yáng)邏港、長(zhǎng)沙新港概況Table 3 Profile of Yueyang port,Yangluo port and Changsha new port

2.1 模型參數(shù)

本文研究?jī)?nèi)陸運(yùn)輸?shù)募b箱貨物，以TEU為貨物計(jì)量單位。根據(jù)對(duì)長(zhǎng)沙貨運(yùn)統(tǒng)計(jì)中心以及長(zhǎng)沙北站的實(shí)地調(diào)研和對(duì)托運(yùn)人的訪談情況，并結(jié)合文獻(xiàn)確定效用函數(shù)中的各價(jià)值系數(shù)及權(quán)重系數(shù)如下：費(fèi)用權(quán)重系數(shù)b為0.05，時(shí)間權(quán)重系數(shù)c為0.02，服務(wù)水平權(quán)重系數(shù)f為0.28[4,9]，時(shí)間價(jià)值系數(shù)β為45，便利性價(jià)值系數(shù)α為95，可靠性價(jià)值系數(shù)γ為66，容量?jī)r(jià)值系數(shù)η為20[8]。2.3部分對(duì)參數(shù)b，c，f進(jìn)行了敏感性分析。

(1)數(shù)量效率。表7中所列的主再選兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的數(shù)量效率第一段是粗選精煤的數(shù)量效率，第二段是精選精煤的數(shù)量效率，為了與三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器進(jìn)行比較，將前者的數(shù)量效率也換算成精煤產(chǎn)率與計(jì)算入料的理論產(chǎn)率百分比值。換算后，三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選50～0.5 mm粒級(jí)原煤的數(shù)量效率比主再選兩產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器的高0.41百分點(diǎn)。相應(yīng)各粒級(jí)的數(shù)量效率，三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器也要高一些。

θ是需求函數(shù)的參數(shù)，體現(xiàn)港口價(jià)格等因素對(duì)總需求的影響，但這種影響是輕微的，因此θ值不宜過(guò)高，本文設(shè)定為0.01[4]。岳陽(yáng)港、長(zhǎng)沙新港、陽(yáng)邏港的單位運(yùn)營(yíng)成本分別設(shè)定為290元/TEU(運(yùn)營(yíng)鐵路時(shí)為400元/TEU)、150元/TEU和426元/TEU[9,14]，三者與上海港的距離以地圖實(shí)際距離為準(zhǔn)。多式聯(lián)運(yùn)路徑的可靠性由路徑所包含的不同運(yùn)輸方式的乘積決定[15]，即同時(shí)，對(duì)在長(zhǎng)沙新港中轉(zhuǎn)清關(guān)并運(yùn)至岳陽(yáng)港的貨物實(shí)行費(fèi)用包干制，即中轉(zhuǎn)費(fèi)和港口之間運(yùn)費(fèi)合計(jì)500元/TEU。一般而言，從腹地直達(dá)海港的路徑便利性最高，因此，在考慮中轉(zhuǎn)，尤其有的路徑多次中轉(zhuǎn)的情況下，本文將各多式聯(lián)運(yùn)路徑便利性值設(shè)定為[3.35,6.6]，相對(duì)便利的路徑是route2，最不便利的路徑是route6。一些其余參數(shù)值見(jiàn)表4。

表4 模型參數(shù)值Table 4 Parameters of model

2.2 競(jìng)合博弈結(jié)果分析

結(jié)合上述模型與數(shù)據(jù)，利用Mathematica 12.0求解可得競(jìng)爭(zhēng)與合作時(shí)的港口的價(jià)格與運(yùn)量均衡解。接下來(lái)分情景討論港口競(jìng)合時(shí)的最優(yōu)定價(jià)及影響競(jìng)合決策的因素。

2.2.1 港口競(jìng)合博弈的結(jié)果

根據(jù)競(jìng)爭(zhēng)、合作以及岳陽(yáng)港是否運(yùn)營(yíng)鐵路專用線可分為4個(gè)情景，即情景A-1：不運(yùn)營(yíng)鐵路且競(jìng)爭(zhēng)；情景A-2：不運(yùn)營(yíng)鐵路且合作；情景B-1：運(yùn)營(yíng)鐵路且競(jìng)爭(zhēng)；情景B-2：運(yùn)營(yíng)鐵路且合作。其中，情景A-2為路徑互通的合作模式而情景B-2為普通合作模式。根據(jù)計(jì)算，7條多式聯(lián)運(yùn)路徑的各項(xiàng)費(fèi)用(不包括港口費(fèi)用)如表5所示。4個(gè)情景下的均衡解以及總需求水平見(jiàn)表6。

表5 Route1至route7的各項(xiàng)費(fèi)用Table 5 Costs of route1-route7

表6 各情景的均衡解Table 6 Equilibrium solution of scenarios

4個(gè)情景中，長(zhǎng)沙新港與岳陽(yáng)港的市場(chǎng)份額及利潤(rùn)都遠(yuǎn)低于陽(yáng)邏港。由表5，經(jīng)陽(yáng)邏港中轉(zhuǎn)的路徑，運(yùn)輸費(fèi)用低于經(jīng)長(zhǎng)沙新港中轉(zhuǎn)的路徑，而時(shí)間成本又低于經(jīng)岳陽(yáng)港中轉(zhuǎn)的路徑，服務(wù)水平居中。因此，綜合來(lái)看，陽(yáng)邏港能獲得的市場(chǎng)份額更高。

與競(jìng)爭(zhēng)時(shí)相比，無(wú)論岳陽(yáng)港是否運(yùn)營(yíng)鐵路線，合作后長(zhǎng)沙新港和岳陽(yáng)港的價(jià)格都有所提高，甚至未參與合作的陽(yáng)邏港的價(jià)格也略微提高，即所謂的“搭便車”現(xiàn)象[4]。正因?yàn)槿绱?，托運(yùn)人的利益受到了侵害，LS值降低，港口的總需求略微降低。分別與情景A-1和情景B-1對(duì)比，情景A-2和情景B-2下，岳陽(yáng)港和長(zhǎng)沙新港的價(jià)格、市場(chǎng)份額、利潤(rùn)變化幅度略有不同，但都是合作后利潤(rùn)高于競(jìng)爭(zhēng)，即便不考慮利潤(rùn)分配，2個(gè)港口也會(huì)選擇合作。

因此，根據(jù)上述競(jìng)合博弈結(jié)果，比較不同情景下港口利潤(rùn)，岳陽(yáng)港與長(zhǎng)沙新港的競(jìng)合決策為：無(wú)論岳陽(yáng)港是否開(kāi)通鐵路專用線，無(wú)論岳陽(yáng)港和長(zhǎng)沙新港是否在路徑上合作，兩者都會(huì)選擇形成聯(lián)盟，但合作意愿的強(qiáng)烈程度不同。合作意愿通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)與合作時(shí)港口的利潤(rùn)變化來(lái)衡量，合作后利潤(rùn)上升越多，則合作意愿越強(qiáng)。為對(duì)比開(kāi)通鐵路專用線和合作模式對(duì)港口競(jìng)合決策的影響，引進(jìn)情景A-3：岳陽(yáng)港不運(yùn)營(yíng)鐵路且與長(zhǎng)沙新港合作但不在路徑上合作，即情景A-3和情景B-2為普通合作模式，情景A-2為路徑互通合作模式。

2.2.2 岳陽(yáng)港開(kāi)通鐵路專用線的影響

對(duì)比情景B-1，B-2(岳陽(yáng)港開(kāi)通鐵路線)與情景A-1，A-2，A-3(岳陽(yáng)港未開(kāi)通鐵路線)，如圖3，與岳陽(yáng)港未開(kāi)通鐵路專用線時(shí)相比，開(kāi)通鐵路專用線后，岳陽(yáng)港的利潤(rùn)增加，長(zhǎng)沙新港的利潤(rùn)下降。情景A-3與情景B-2下岳陽(yáng)港與長(zhǎng)沙新港都未在路徑上合作，分別比較其與情景A-1，情景B-1的利潤(rùn)差，可以看到，開(kāi)通鐵路專用線后的岳陽(yáng)港合作后利潤(rùn)增幅更大，令人意外的是，長(zhǎng)沙新港也是如此(雖然利潤(rùn)值不是最高的)。因此，岳陽(yáng)港開(kāi)通鐵路專用線后，雙方的合作意愿都增強(qiáng)。從LS值來(lái)看，港口合作后LS值都低于競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，但岳陽(yáng)港開(kāi)通鐵路專用線后，LS值整體增加，說(shuō)明港口間的競(jìng)爭(zhēng)變得激烈，對(duì)托運(yùn)人有利。

圖3 不同情景下港口利潤(rùn)值和LS值Fig.3 Value of port profit and LS under different scenarios

綜上，當(dāng)岳陽(yáng)港開(kāi)通鐵路專用線后，岳陽(yáng)港競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)增強(qiáng)，長(zhǎng)沙新港競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)減弱，岳陽(yáng)港與長(zhǎng)沙新港合作意愿增強(qiáng)，托運(yùn)人對(duì)港口的需求增加。

2.2.3 合作模式的影響

情景A-2與情景A-3下岳陽(yáng)港都未開(kāi)通鐵路專用線，但合作模式不同。如圖3，對(duì)比兩者與情景A-1的利潤(rùn)差，在岳陽(yáng)港與長(zhǎng)沙新港存在路徑上的合作時(shí)(即情景A-2)，岳陽(yáng)港的利潤(rùn)增長(zhǎng)幅度更大，長(zhǎng)沙新港的利潤(rùn)增長(zhǎng)幅度更小，但兩者的利潤(rùn)和更高。此外，路徑互通模式下的LS值也高于普通合作模式。綜上，相對(duì)于普通合作模式，路徑互通模式下，岳陽(yáng)港合作意愿增強(qiáng)，長(zhǎng)沙新港合作意愿下降，托運(yùn)人對(duì)港口需求增加。

2.3 參數(shù)敏感性分析

以情景A-1為例分析權(quán)重系數(shù)對(duì)結(jié)果的影響。

2.3.1 運(yùn)費(fèi)權(quán)重系數(shù)b的敏感性分析

運(yùn)費(fèi)權(quán)重系數(shù)b的變動(dòng)對(duì)托運(yùn)人路徑選擇以及港口利潤(rùn)的影響如表7和圖4所示。

圖4 運(yùn)費(fèi)權(quán)重系數(shù)b對(duì)港口和路徑流量的影響Fig.4 Ιmpact of value b on port and path traffic

隨著效用函數(shù)中運(yùn)輸費(fèi)用權(quán)重的增加，岳陽(yáng)港與長(zhǎng)沙新港的定價(jià)都降低，而陽(yáng)邏港的定價(jià)顯著增加，即3個(gè)港口中，陽(yáng)邏港的成本優(yōu)勢(shì)突出。進(jìn)一步分析各路徑流量變化情況，其中，route1與route3的流量先增后減，route2與route4的流量減少，只有route5的流量增加。從港口的利潤(rùn)變化值來(lái)看，岳陽(yáng)港和陽(yáng)邏港的利潤(rùn)都先增后減，而長(zhǎng)沙新港利潤(rùn)持續(xù)減少。由此可得，隨著運(yùn)輸費(fèi)用權(quán)重的增加，內(nèi)河港的水路運(yùn)輸成本優(yōu)勢(shì)凸顯，公轉(zhuǎn)鐵的成本節(jié)約效益也逐漸體現(xiàn)，因此，同時(shí)結(jié)合了水路運(yùn)輸與公轉(zhuǎn)鐵運(yùn)輸模式的route5獲得了極大的市場(chǎng)份額。

綜上，內(nèi)河港在成本方面的優(yōu)勢(shì)顯著高于無(wú)水港，而結(jié)合公轉(zhuǎn)鐵運(yùn)輸方式的內(nèi)河港能獲得更高的市場(chǎng)份額和利潤(rùn)，因此，當(dāng)托運(yùn)人重視運(yùn)費(fèi)成本時(shí)，內(nèi)河港可以開(kāi)通鐵路專用線進(jìn)一步增加自身優(yōu)勢(shì)。

2.3.2 時(shí)間權(quán)重系數(shù)c和服務(wù)水平權(quán)重系數(shù)f的敏感性分析

時(shí)間權(quán)重系數(shù)c和服務(wù)水平權(quán)重系數(shù)f的變動(dòng)對(duì)托運(yùn)人路徑選擇以及港口利潤(rùn)的影響相似，篇幅所限在此僅作簡(jiǎn)要分析。通過(guò)將c的值設(shè)定在[0.01,0.05]，以0.01為步長(zhǎng)，根據(jù)變化趨勢(shì)得到，隨著托運(yùn)人對(duì)運(yùn)輸時(shí)間的偏好增加，2個(gè)內(nèi)河港的價(jià)格都降低，而無(wú)水港的價(jià)格增加，無(wú)水港在時(shí)間上的優(yōu)勢(shì)凸顯。route1和route5的流量減少，route3和route4的流量先增后減，只有route2的流量大幅增加，即經(jīng)由無(wú)水港中轉(zhuǎn)尤其是中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)少的路徑在時(shí)間上顯著占優(yōu)，受到更多托運(yùn)人選擇，而經(jīng)由內(nèi)河港中轉(zhuǎn)的路徑優(yōu)勢(shì)減弱，公轉(zhuǎn)鐵運(yùn)輸模式在時(shí)間上不占優(yōu)。因此，當(dāng)托運(yùn)人更多地考慮時(shí)間成本時(shí)，內(nèi)河港開(kāi)通鐵路專用線并不能增加自身優(yōu)勢(shì)。

通過(guò)將f的值設(shè)定在[0.04,0.36]，以0.08為步長(zhǎng)，由變化趨勢(shì)得到，隨著服務(wù)水平權(quán)重增加，港口價(jià)格變化趨勢(shì)與時(shí)間權(quán)重增加時(shí)的趨勢(shì)一致，即只有無(wú)水港價(jià)格顯著增加。港口前端為公路運(yùn)輸?shù)穆窂?即route1，route2，route4)的流量均增加，同樣是公轉(zhuǎn)鐵運(yùn)輸模式，經(jīng)由長(zhǎng)沙新港中轉(zhuǎn)的route3的流量先增后減，經(jīng)由陽(yáng)邏港中轉(zhuǎn)的route5的流量減少，說(shuō)明公轉(zhuǎn)鐵在服務(wù)水平上優(yōu)勢(shì)較弱，但也側(cè)面印證了無(wú)水港在服務(wù)水平占優(yōu)。因此，托運(yùn)人看重服務(wù)水平時(shí)，內(nèi)河港開(kāi)通鐵路專用線不占優(yōu)勢(shì)。這也與我國(guó)多式聯(lián)運(yùn)由于基礎(chǔ)設(shè)施銜接協(xié)調(diào)不充分而導(dǎo)致的服務(wù)水平較低這一現(xiàn)實(shí)情況相符。

3 結(jié)論

1)內(nèi)河港與無(wú)水港合作均優(yōu)于競(jìng)爭(zhēng)。對(duì)內(nèi)河港，開(kāi)通鐵路專用線并與無(wú)水港合作時(shí)利潤(rùn)最大；對(duì)無(wú)水港，與未開(kāi)通鐵路專用線的內(nèi)河港合作時(shí)利潤(rùn)最大。

2)內(nèi)河港無(wú)論是開(kāi)通港內(nèi)鐵路專用線還是與無(wú)水港在路徑上合作利用無(wú)水港的鐵路線，當(dāng)前端運(yùn)營(yíng)公轉(zhuǎn)鐵運(yùn)輸模式時(shí)，其利潤(rùn)都能增加，但就合作意愿而言，內(nèi)河港開(kāi)通鐵路線時(shí)無(wú)水港更愿意與其合作。

3)相對(duì)于普通合作模式，內(nèi)河港與無(wú)水港的路徑互通合作模式不僅更有利于港口整體(利潤(rùn)和更高)，也更有利于托運(yùn)人(LS值更高)。

4)內(nèi)河港在費(fèi)用占優(yōu)，無(wú)水港在時(shí)間和服務(wù)占優(yōu)，內(nèi)河港在托運(yùn)人更看重運(yùn)輸費(fèi)用時(shí)開(kāi)通鐵路專用線能增加優(yōu)勢(shì)。

建議區(qū)域內(nèi)的內(nèi)河港與無(wú)水港優(yōu)先選擇合作而非競(jìng)爭(zhēng)，內(nèi)河港可通過(guò)開(kāi)通鐵路專用線或與無(wú)水港合作使用無(wú)水港的鐵路來(lái)吸引更多貨源，無(wú)水港也可通過(guò)與內(nèi)河港合作增加自身利潤(rùn)。

本文只考慮了港口和托運(yùn)人的博弈，然而，政府對(duì)港口發(fā)展起著關(guān)鍵的引導(dǎo)作用，政府參與下三者的主從博弈有待進(jìn)一步研究。