具有竞争行为的公路合作运输决策研究

This project studies collaboration in landside transportation, taking into account competition among players. Besides analyzing factors influencing collaboration in landside transportation, mechanism of alliance formation, stability of alliance, and dynamic evolution between collaboration and competition are also discussed. For shipper collaboration and carrier collaboration respectively, the corresponding cooperative game models are established and algorithms are designed for collaborative optimization problem. Moreover, players' strategies are analyzed under this co-opetitive environment, and also the interaction mechanism of competition and collaboration. Meanwhile, how information sharing and false information affect the benefits from collaboration is analyzed. Also, the auction mechanism and cost allocation rule inducing all carriers to tell the truth are discussed. Then, computational simulation is conducted to analyze the efficiency and effectiveness of different models. What's more, behavior experiments are carried out to analyze how players' risk preference and perceived fairness affect their acceptance towards a cost allocation. Based on the theoretical results and the practical situation of our cooperative enterprise, the scheme for joint distribution and allocation mechanism are designed. This research provides a modeling idea and method for optimization and cost allocation in landside transportation collaboration theoretically and practically. Also, this research facilitates the development of operations research, cooperative game theory, and interaction among different disciplines. It will also reduce transportation costs, improve the utilization of resources, and help mitigate the shortage of resources, traffic congestion, and ecological disruption, so as to help build a sustainable society.

本项研究考虑竞争行为，以公路合作运输为研究对象。通过分析合作运输的影响因素，探讨合作运输形成的机制，研究竞争与合作的动态演进机制；分别针对托运人合作与承运人合作，建立合作博弈模型，设计合作优化的求解算法；分析合作运输中的竞合策略，讨论竞争与合作的相互影响机制；分析不同信息共享程度与虚假信息对合作运输的影响，设计促使参与人实话实说的优化机制与合作解的分配方法；应用模拟方法对不同的分配方法进行分析，以验证模型的有效性与适用性；应用行为实验的方法探讨参与者风险偏好与感知公平对费用分配方案的影响。结合合作企业的实际，分析联合配送的合作方案与分配机制，探讨合作的运营机制。该项研究对运筹优化、合作博弈理论与方法的发展以及学科的交叉起着积极的推动作用，对降低运输成本、提高资源利用效率具有重要的意义，有利于从社会经济可持续发展的角度解决资源紧缺、交通拥挤和生态环境的问题。

随着共享经济的飞速发展，越来越多的物流服务供应商和企业期望通过合作运输来降低交通运输成本，提高自身的竞争力。为此，本项目以公路运输为对象，考虑运输参与者之间既有冲突和竞争，也有合作与互补的情形，研究公路运输合作的优化决策和费用分配。项目的研究取得了一系列研究结果，主要包括以下几个方面：1）完全信息条件下零担运输合作费用分配，对基于合并运输策略的运输合作进行了建模，并提出了相应的具有公平性质的费用分配方案，为参与合作的承运人或者托运人提供了费用分配方案设计的指导。2）不完全信息条件下基于零担运输合作的费用分配机制，基于机制设计理论设计了能够促使参与者在不完全信息下“讲真话”的费用分配机制。3）运输合作与竞争的动态演进机制分析，利用最大一致集理论对具有竞争关系的合作运输联盟的稳定性进行了分析，然后分析了多式联运承运商之间的两阶段竞合博弈。4）考虑易腐品的价值随着时间流逝而价值减少的特殊性质，研究易腐品零售商之间的运输设施选择合作以及联合采购的费用分配方案。5) 随机需求库存-路径问题最优策略及其算法，分别对直接配送策略下、Milk-run配送策略下、固定分区策略下以及考虑硬时间窗的最优库存策略和求解算法进行了研究。6）排队系统合作的费用分配方案设计，运输系统很多时候可以建模成排队系统，这部分内容研究了排队系统合作的费用分配问题，建立了相应的合作博弈模型并提出了相应核心中的费用分配方案。项目在国内外的一些重要学术刊物上已发表(录用)论文20篇，其中SCI检索收录3篇，国内重要期刊17篇，培养博士生三名，硕士生八名。