运用博弈论建模高铁和航空竞争的研究

论文摘要

高速铁路(HSR)系统已被全球证明是一种高效的运输方式。预计将填补更快的城际乘客流动的需求缺口,并迎合不断增加的客流量。高铁的引入改变了客运行业的动态。因此,了解引进高铁后市场的反响是非常重要的。高铁的快速发展对航空服务产生了很大的冲击,新高铁线路的开通,造成了许多国家航空公司市场份额的巨大损失和航空公司业务的减少。因此,航空公司和高铁在客源的竞争上十分激烈,尤其是在欧洲和亚洲国家。这种竞争通常集中于服务质量,开行频次以及城市中心间能否很好的接驳。与航空公司相比,高铁是一种更安全、更舒适的交通方式,这种优势促使了客流在航空和铁路运输方式之间的转移或重新分配。很少有研究人员尝试研究揭示调查高速铁路和航空运输之间竞争关系的数学模型。大多数都侧重于研究一种运输方式(尤其是航空运输)的再分配和收入损失模型的影响。这种信息差促使了本研究的开展,本研究旨在研究利用博弈论来模拟高铁与航空运输之间的竞争。本文以市场进入博弈模型为基础,以均衡票价和服务频率为重点,探究中距离高速铁路和航空运输之间的竞争,并以北京到上海1300公里的中距离客运为例,对其进行了研究。航空运输是运输市场的在位者,而高铁则是试图在票价和服务频率上竞争的进入者。为了确定均衡票价和服务频率,需要对不同情境下的市场进入博弈模型进行分析,现有市场的在位者有两种策略,即允许策略和阻止策略,而进入者有两种选择策略,即进入或退出。使用Microsoft Excel进行逆向归纳编程来解决这一问题。结果表明,高铁的最优策略是无论航空做出什么决策都将进入新市场,而航空公司应根据所获得的最大利润来选择最优策略。以航空公司先分别设定价格和频次、制定策略为模拟的开始,在高铁进入市场时,在再确立它的最有收益、价格和频次。在高铁获得的固定价格和频率的基础上,航空也确定了自己的最优收益、价格和频率。在模拟中考虑了沉没成本、安全舒适水平以及补贴和社会福利。总之,分析表明,随着航空公司运量的增加,实施允许策略将会带来更大的收益,需求越大,收益越大,然而,当航空公司设定低价格和高频率时,阻止策略对两种模式都显示出较高的回报。

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ACKNOWLEDGEMENT

CHINESE ABSTRACT

ABSTRACT

CHAPTER 1: INTRODUCTION

1.1 MOTIVATION

1.1.1 High-speed rail （HSR）

1.1.2 Rapid Development of HSR in China

1.1.3 Fierce competition between Air transport and HSR

1.1.4 Key findings

1.2 SIGNIFICANCE

1.3 PROBLEM STATEMENT

1.4 JUSTIFICATION

1.5 OBJECTIVE

1.6 SCOPE

1.7 Outline of thesis

1.8 Methodology

1.9 Expected outcome

CHAPTER 2: LITERATURE REVIEW

2.1 MARKET ENTRY GAME

2.2 GAME STRATEGY

2.3 PASSENGER DEMAND

2.4 MARKET SHARE SPLIT

2.4.1 Mode switch

2.4.2 Passenger supply

2.4.3 Cost functions

2.5 PAYOFF FUNCTION

2.5.1 Sunk costs and subsidies

2.6 CONVERGENCE

2.7 COMPETITION IN A MARKET ENTRY GAME

2.8 COMPETITION AND COOPERATION IN A MARKET ENTRY GAME

2.9 WELFARE

2.10 CONCLUSION

CHAPTER 3: METHODOLOGY

3.1 PROBLEM STATEMENT

3.2 GAME MODEL

3.2.1 Objective function

3.2.2 Market entry game process

3.2.3 Passenger's travel preference questionnaire

3.2.4 Mode share（Market Share Split）

3.2.5 Model and constraint for the AIR transport

3.2.6 Model and constraint for the HSR transport

3.3 Conclusion

CHAPTER 4: CASE STUDY

4.1 CASE BACKGROUND

4.2 CASE STUDY TO FIND EQUILIBRIUM BETWEEN TRAVEL MODES

4.3 RESULTS COMPARISON BETWEEN ACCOMMODATION AND DETERRENCE STRATEGIES

4.4 RESULTS AND DISCUSSION

CHAPTER 5: CONCLUSION

5.1 RESULTS AND DISCUSSION

5.2 RECOMMENDATIONS:

References

APPENDIX

Dataset for the Master’s Thesis

文章来源

类型: 硕士论文

作者: SAIDU MUHAMMAD NASIRU

导师: 宋丽英

关键词: 高速铁路,航空,市场进入博弈,均衡价格

来源: 北京交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,经济与管理科学

专业: 数学,航空航天科学与工程,铁路运输,交通运输经济,交通运输经济

单位: 北京交通大学

分类号: F532.8;F562.8;O225

总页数: 64

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