博弈论在铁路电力迁改工程中的应用

1 绪论铁路建设首先要解决征地拆迁等前期工作，以电力迁改为代表的三电迁改工程作为征拆工作的一部分却属于工程建设范畴，作为铁路施工的一部分来进行管理。在工程施工过程中，工期矛盾作为主要矛盾集中地体现在建设单位和迁改单位之间，以及站前施工单位与迁改单位之间，考验着双方的智慧和沟通的艺术[1]。征地拆迁虽然都是铁路建设单位和其它路外经济主体打交道，但由于土地征用及房屋建筑拆迁更多的涉及千家万户居民的切身利益，故在征拆的理论和实践中有大量的学者投入了很多的精力，取得了丰硕的成果。在迁改工程方面，由于涉及的单位大多是大型国企，其管理和要求各不相同，沟通的过程和成果也没有明确的体现，很难用一个明确的标准来指导三电迁改工作。由于我国工程建设本身发展时间较短，迁改工程相对规模也较小，实施过程也缺乏规范，目前尚没有形成完善的理论体系来指导迁改工程中的各项问题。随着铁路建设规模的不断扩大，该问题也会随之变得越加突出。电力迁改作为铁路建设相关迁改工程项目的一项重要组成部分，对其的分析与研究不仅可以明晰相关经济主体在博弈中的收益特征、找到实现提效降损的措施、从顶层设计的角度来制定更有效更精确的政策，也可以对其他拆迁项目起到一定的示范意义，对于铁路工程以外的迁改工程也有着一定的参考价值。1.1 研究背景和意义根据最新的《中长期铁路网规划》，截至 2021 年底，全国铁路营业里程达到 12.1万公里，其中高速铁路 1.9 万公里。而规划目标为：到 2021 年，一批重大标志性项目建成投产，铁路网规模达到 15 万公里，其中高速铁路 3 万公里，覆盖 80%以上的大城市，为完成十三五;规划任务、实现全面建成小康社会目标提供有力支撑。到 2025 年，铁路网规模达到 17.5 万公里左右，其中高速铁路 3.8 万公里左右，网络覆盖进一步扩大，路网结构更加优化，骨干作用更加显著，更好发挥铁路对经济社会发展的保障作用。展望到 2030 年，基本实现内外互联互通、区际多路畅通、省会高铁连通、地市快速通达、县域基本覆盖。西北地区的铁路建设由于历史原因一直是我国铁路建设的短板，但随着我国西部大开发策略的不断落实，西北的铁路建设迎来了历史上最好的发展机遇。根据《2021 年兰州枢纽铁路建设重点任务展开表》的数据，仅就兰州局管辖范围而言，就有宝兰客专兰州枢纽、兰渝铁路兰州枢纽、东川铁路物流中心、兰州车辆段扩能改造、中川铁路、兰州铁路局调度所、白银物流中心、兰州至张掖三四线、中兰客专兰州枢纽工程、以及银西铁路、兰合铁路等一系列大型铁路基建工程开工建设或即将开工，这些铁路的开工建设都将为我省人民的出行带来便利，是实实在在的民生工程、利民项目。由此可见，铁路建设仍将是未来一段时间我国经济建设的一项重要组成部分，作为铁路建设排头兵和急先锋的迁改工程的作用和功能仍将进一步的体现，值得我们对此进行深入的探讨和研究。.......1.2 国内外研究现状电力迁改工程从本质上说就是电力线路的异地重建过程，因此其理论研究首先是从电力工程施工的成本控制开始的。杨森林、彭子平、杨贤仁、张琪琳等人从施工技术的角度对电力线路的迁改工程进行了总结和分析，从管理、协调、方法、安全等角度提出了一系列成本控制的方法和措施。程继祥从资产管理的角度对迁改工程的价值判断标准进行了分析，不仅要求迁改工程要恢复电力线路的功能性，更是强调了电力线路补偿中的资产保值特征[8]。彭生江、赵多贤、刘凌川、焦红喜等人从电力公司的角度出发，探讨了如何优化停电计划来确保电网运行的稳定高效[9][10][11][12]。以上的研究都从各自的角度阐述了电力迁改工程的特殊性以及施工中需考虑的因素，为博弈论在电力迁改工程中的应用创造了条件。博弈论思想的提出经历了漫长的过程，其应用的范围也在随时代的进步不断的演变。近代博弈论的起源一般认为来自于 Zermelo、Borel 以及 von Neumann，他们的研究奠定了近代博弈论的理论基础[13][14][15]。ohn Forbes Nash r 利用不动点定理证明了均衡点的存在，为博弈论的一般化奠定了坚实的基础[16]。此外，.Harsanyi 的研究也对博弈论发展起到推动作用，对非合作博弈的均衡分析理论方面做出了开创性的贡献，对博弈论和经济学产生了的重大影响[17]。William Vicrey 则提出了激励理论，为博弈论更好地服务于商业创造了条件[18]。oseph E. Stiglitz 主要研究了不对称信息市场的一般理论，成为了现代信息经济学的核心部分[19]。Thomas Crombie Schelling 和 Robert ohn Aumann的研究则促进了对冲突与合作的理解[20][21]。Leonid Hurwicz，Eric S. Masin 以及 Roger B.Myerson 三者的研究为机制设计理论奠定了基础[22][23][24]。我国的博弈理论基础研究起步较晚，但也取得了丰硕的成果。博弈论在指导企业管理、特别是工程实践上更是取得了丰硕的成果。刘振奎从工程款拨付的角度对建设单位与施工单位的冲突进行了分析和研究[25]。卢强从电力控制的角度出发，探讨了博弈论在电力系统规划、电力市场、调度与控制的方面的应用[26]。雷建平和丰淑云以年度施工计划为切入点，探讨了利用对策论优化年度计划的方法[27]。江伟从信息不对称的角度出发，以博弈论为工具提出了解决施工过程中道德风险;的方法[28]。韩丽娇从沟通管理的角度出发，以工程项目实施过程为研究对象，探讨了博弈论在不同利益主体的不同阶段的运用和结果，指出不同博弈模型适应的不同对象以及不同的博弈阶段[29]。苑志勇以演化博弈论为手段，对电力市场中发电侧的竞价策略的演化过程进行了分析，指出了监管和调控的重要性[30]。.........2 博弈论基本理论2.1 博弈论的概念博弈论（Game Theory）是研究相互依赖、相互影响的决策主体的理性决策行为以及这些决策的均衡结果的理论。博弈论试图研究既存在冲突又存在合作的情况下人们的决策行为。博弈是一种势态，在该势态中，两个或更多的参与人都在追求他们各自的利益，没有人能够支配结果。博弈的过程就是一个策略上的相互作用过程，这使得任何一方的行为都必须考虑到对方可能作出的反映。博弈的表现形式在文献中通常有两类，即策略型（strategic form）和展开型（extensive form）。策略型博弈代表了同时行动的或者静态的博弈，展开型代表了序贯行动的或者动态的博弈。相关名词解释[39]：（1）局中人或参与者（players）：博弈的参与者，也称为博弈方;，局中人以最终实现自身利益最大化为目标。（2）规则（rules）：规定博弈各方的行动顺序、方式以及最终的结果等。（3）策略（strategy）：一整套的行动方案，规定了各种情况下的行动，博弈的进程，也是博弈进行的顺序。可分为静态博弈和动态博弈。（4）相机策略（contingent strategy）：仅在不确定事件发生时才会采取的策略。（5）行动：局中人在特定条件下的行为。为各局中人的所有可能的策略或行动的集合。根据该集合是有限还是无限，可分为有限博弈和无限博弈。（6）支付（pay－off）：博弈结束时，各方得到的收益。为局中人获得利益，也是博弈各方追求的最终目标。根据各方得益的不同情况，分为零和博弈和变和博弈。（7）策略均衡：参与者之间稳定的、可预测的互动行为模式，就是策略均衡。（8）博弈信息（information）：如果博弈各方对各种局势下所有局中人的收益状况完全清楚，称之为完全信息博弈，反之为不完全信息博弈。.......2.2 博弈论的四种基本类型博弈论主要包括完全信息静态、完全信息动态、不完全信息静态、不完全信息动态四种博弈。完全信息是指每一个博弈方对其所有其他博弈方的特征、策略空间及得益函数有准确的了解，否则就是不完全信息。静态博弈是指博弈各方同时做出选择或行动。动态博弈的根本特征是各博弈方不是同时，而是先后、依次进行选择或行动，这是它与静态博弈的根本区别。动态博弈一般包含以下要素：博弈方的集合、博弈方的行动顺序、博弈方的行动空间、博弃方的信息集、博弃方的得益函数、概率分析。极致信息是指一个博弈方对其他博弈方的行动选择有准确了解的情况，极致信息博弈是指没有任何两个博弈方同时做出选择，并且所有后行动决策者能够准确地知道先行动者的策略[41]。（1）完全信息静态博弈完全信息静态博弃是各博弈方同时决策，且所有博弈方对博弃中的各种情况下的得益完全了解。当每个博弈方都不愿单独改变策略时的策略组合就是纳什均衡。信息和行动特点：每个参与人对其他所有参与人的特征、策略空间及支付函数有精确的了解，博弈开始时不存在不确定性因素，参与人同时行动或者不是同时行动但是后行动者不知道行动者的行动信息。策略和行动相同。均衡：纳什均衡。均衡类型：纯策略纳什均衡（PNE）；混合策略纳什均衡（MNE）。求解方法：箭头法；划线法；不断剔除劣策略（弱劣策略的剔除顺序会影响均衡结果）；支付最大化法；支付等值法。（2）完全信息动态博弈是指博弈方决策不同时，而是有先后、依次进行，并且所有博弈方对博弈中的各种情况下的收益和决策完全了解。其核心思想是:后行动者可以知道先行动者的所有决策及收益，根据自身条件剔除损害自己利益的决策，当且仅当各博弈方的策略在每个子博弈中的决策都是最优时就构成了子博弈精炼纳什均衡。信息和行动特点：在博弈开始之前参与人之间的信息不存在不确定性，但是参与人行动存在先后顺序。在完全信息动态博弈中，为了表示参与人之间的信息掌握关系，引入了信息集的概念。.........3 电力迁改的特征及存在的问题.......... 203.1 电力迁改工程的特征...... 203.1.1 电力迁改工程实施的方式迥异......... 203.1.2 电力迁改工程点多面广、协作度高........... 223.1.3 电力迁改工程的实施原则相对特殊........... 233.2 电力迁改工作存在的问题........ 244 迁改单位和建设单位的博弈.... 274.1 不完全信息静态博弈...... 274.2 重复博弈...... 314.2.1 博弈条件的假设............. 324.2.2 MRW 声誉模型的建立 ......... 334.2.3 博弈模型的分析............ 354.3 结论与分析............ 375 迁改单位与施工单位的博弈.... 395.1 重复博弈模型的确定...... 395.2 针锋相对策略的引入...... 415.3 阶段系数的引入.... 425.4 失真系数γ的引入.......... 435.5 惩罚措施的引入.... 445.6 案例分析......455 迁改单位与施工单位的博弈迁改单位和施工单位的博弈也是发生在工程实施阶段，因为迁改工程的目的就是为站前施工单位解决场地问题，因此施工单位和迁改单位的博弈最尖锐、也最频繁。本文同样根据博弈次数划分为不完全信息静态博弈以及重复博弈。不完全信息静态博弈即一次博弈，此时迁改单位和施工单位互相不了解对方情况，属于典型的囚徒困境模式，因此双方都会选择不合作;作为自己的最优策略，此刻双方收益之和降到最低。由于工程数量较少，接近于一次;，此刻发包模式有可能由单独总承包变成站前施工单位合并中标。即迁改单位和施工单位由平等的、互相没有利益关系的独立民事主体变成了有发承包业务往来、符合委托代理逻辑关系的合同当事人，此时工程博弈模式同建设单位和迁改单位的不完全信息静态博弈。5.1 重复博弈模型的确定如上章所述，当迁改工程数量较多时，可以按照重复博弈的角度进行分析。由于博弈双方没有合同关系作为约束，符合囚徒困境的特征，且博弈双方自身情况并不相同（迁改单位是为施工单位服务的），双方的收益也并不相同，因此属于非零和博弈。无论是迁改单位还是站前施工单位都是和建设单位签订承包合同的施工单位，其地位是相等的，也不存在着具有约束力的协议。且博弈双方的本体项目部;本身就是一个临时机构，工程结束后相关施工单位一般都会重新组建项目部，因此也很难追究到下一个项目或者项目部。这就造成了项目部只会从自身理性出发，更多地关注于本项目的实际利益。理性的经济人还要求博弈双方都有足够的能力和信息来做出正确的判断，不仅自身能够作出正确的判断，还必须确定对方也能作出正确的判断，即具备各种相关信息的共同知识;。

........结论本文按照博弈对象的不同将迁改工程实施中的博弈分成迁改单位与建设单位的博弈和迁改单位与施工单位的博弈两种形式，根据工程量的大小分成一次博弈和重复博弈两种形式。我们通过对相关博弈方设定不同的类型来分析相关各方在迁改工程中的经济行为，寻找尽可能的达到帕累托最优现实的途径和方法，从中可以得出如下结论:冷酷策略;和针锋相对策略;应当成为建设单位和施工单位与迁改单位博弈的首选。本文主要构建了两种博弈策略，即冷酷策略和针锋相对策略，其中冷酷策略主要适用于有合同关系的博弈双方（建设单位与迁改单位），而针锋相对策略主要适用于没有合同关系的博弈双方（施工单位与迁改单位）。从本文的模型分析上来看，冷酷策略无疑能最大化双方的收益，但该冷酷策略对博弈中非理性;的一方要求较高，施工单位和迁改单位的博弈不太可能实现。无论是冷酷策略;还是针锋相对策略;，其本质上都是一种带有非理性色彩的惩罚策略，由于迁改工程阶段性和重复性的特点，相关各方都应该坚持原则，不因小失大，拒绝贪小便宜，共同铸造公正诚信的合作氛围。铁路建设由于其全国一盘棋;的特点具有天然的垄断性，铁路总公司（原铁道部）对全国的铁路建设负责，赋予了所有的建设单位管理、评价铁路参建单位的权利和责任。如铁路总公司每半年都会发布铁路建设项目施工企业信用评价目录，信用等级本身就是声誉的一种表现形式，这就从制度上为建设单位用声誉的形式要求迁改单位加强自律提供了保障。另一方面，我国的铁路建设还有很大的公益性或者国家政策性因素，历史上看铁路总公司是原国家铁道部改组而来，社会公共利益以及制度建设仍然是其需要考虑的重要因素，这也确保了建设单位要从社会效益最大化以及促进行业健康发展的角度思考问题。最后，树立建设单位的权威及威信也是建设单位顺利完成自身职责的内在要求，因为建设单位管理的不仅是迁改单位一家单位，铁路建设特别是大型国铁项目的参建单位往往多达十几家甚至几十家，如兰州枢纽指挥部常年承担兰州市范围内几乎所有的铁路建设任务，只有严明的纪律和严格的奖惩措施才能确保工作顺利推进。..........参考文献（略）