供需平衡視角下的共享汽車投放量研究

劉思奇，朱從坤

(蘇州科技大學 土木工程學院，江蘇 蘇州 215011)

共享汽車作為一種新興的交通方式，具有短時租用較經濟、取還車流程簡便、綠色環(huán)保等優(yōu)點，在國內外得到廣泛的運用，也為緩解城市交通擁堵問題帶來了新途徑。作為“互聯(lián)網+”與交通相結合的一項成果，共享汽車在國內的發(fā)展還處于起步階段，在大部分城市還存在總量供需不平衡、網點分布不合理、汽車使用率不高等問題。

為解決共享汽車在發(fā)展中遇到的問題，國內外學者進行了大量的研究。其中Glotz-Richter定義了共享汽車的概念及模式分類，系統(tǒng)地論述了歐洲等地共享汽車的發(fā)展?jié)摿εc未來前景[1]；Fanti等借助Petri Net建立了共享汽車規(guī)模和網點充電樁數(shù)量的優(yōu)化模型[2]；FAN 等建立了一個非靜態(tài)調度模型，以調整共享汽車系統(tǒng)中的車輛數(shù)量，實現(xiàn)系統(tǒng)利潤的最大化[3]；任其亮等建立了供需平衡的預測模型，用來預測出租車的合理規(guī)模[4]；蔣步健分析了共享汽車的需求特征、供應特征，通過選取布局指標，建立汽車租賃選址的布局模型[5]；謝昳辰等基于汽車分時租賃站點需要滿足的調度時間約束，提出基于調度的戰(zhàn)略計劃模型[6]；盧婷等采用非支配排序的遺傳算法求解共享汽車網點的選址模型[7]。

由國內外學者的研究現(xiàn)狀可知，國外學者對共享汽車的定義及影響因素的研究較多，已從供需特性以及共享汽車企業(yè)盈利的角度分析汽車的規(guī)模模型，但研究涉及的規(guī)模較小，且多數(shù)是基于一個假定數(shù)量，再對規(guī)模進行優(yōu)化；國內研究主要集中于共享汽車供需使用特性分析、網點選址等。本文在上述文獻的基礎上，從共享汽車供需平衡入手，建立共享汽車供需模型，研究共享汽車的投放規(guī)模，以及政策建議等。

1 共享汽車供需平衡

共享汽車的需求端是使用者，供給端是運營商，共享汽車的供需平衡是城市共享汽車需求量與共享汽車運營商提供的供給量達到平衡的一種狀態(tài)。但共享汽車作為一種以盈利為目的的交通方式，供需平衡不應單獨體現(xiàn)在供需量的平衡上，還應該體現(xiàn)在運營商利益與城市需求量利益之間的平衡，即只有滿足城市需求的共享汽車數(shù)量也要能滿足企業(yè)盈利的目的，共享汽車的平衡才能得到滿足，共享汽車市場才能得到持久發(fā)展。因此共享汽車供需平衡的投放量可定義為：在一定條件下，滿足城市使用者對共享汽車的需求，同時實現(xiàn)企業(yè)盈利而投放的汽車總量。

2 共享汽車供需平衡模型

2.1 共享汽車出行需求量

依據共享汽車在城市交通出行結構中的分擔率，以及城市常住人口和流動人口數(shù)量、日均出行次數(shù)、使用共享汽車的日平均出行距離和共享汽車的日平均載客人數(shù)，可得城市一年所需的共享汽車總行駛里程為：

(1)

式中：L有為需求的共享汽車年總有效行駛里程，km；Q1、Q2分別為城市常住人口和流動人口總量，人；J1、J2分別為城市常住人口和流動人口的日均出行次數(shù)；P1、P2分別為城市常住人口和流動人口的共享汽車出行占交通出行總方式的比例；D1、D2分別為城市常住人口和流動人口的共享汽車日出行平均距離，km；S1、S2分別為常住人口和流動人口使用共享汽車出行的日平均數(shù)，人。

2.2 共享汽車供給端模型

為滿足共享汽車運營商的盈利需求，需分析企業(yè)運營收入和運營成本。假設運營企業(yè)收費模式采用“里程+時間”式，汽車類型統(tǒng)一為電動汽車，續(xù)能采用充電模式，企業(yè)運營收入主要包括收費收入、押金收入、廣告收入和車輛處置收入。由于廣告收入和車輛處置收入難以衡量，并考慮在一定時期內，共享汽車的收費標準、押金收費不變，則企業(yè)總收入可表示為：

(2)

企業(yè)的運營成本包括總固定成本E1與總變動成本E2?？偣潭ǔ杀臼沁\營企業(yè)為運營而投入的一定值，總變動成本可分為車輛購置成本E21、運維成本E22、停車成本E23、續(xù)能成本E24、折舊成本E25。如果折舊成本在運營年暫不考慮，則運營總成本E可表示為：

E=E21+E22+E23+E24+E1

(3)

當共享汽車的投放量不超過單車變動成本不變時的最大投放量時，總成本公式為：

Et·N+E1,N≤Nb

(4)

式中：Eg為共享汽車單車購置成本，元；Ex為共享汽車單車續(xù)能成本，元；Ey為共享汽車單車運維成本，元；Et為共享汽車單車停車成本，元；N為共享汽車數(shù)量，部；Nb為單車變動成本不變時的最大投放量，部。

當共享汽車投放量達到一定規(guī)模后，會形成規(guī)模效益，部分單車變動成本隨之降低。比如車輛購置成本，當運營商購置一定數(shù)量的汽車后，每購置一輛汽車，單車購置費用會從一個定值Eg開始逐漸減少，直至到達最低后保持不變。此時車輛購置成本為：

E21=(Eg-ω1N)N

(5)

式中：ω1為車輛購置的單位變動成本，即每增加投放一輛汽車，可以減少的購置費用，元。

從人力成本來看，隨著共享汽車投放量的增加，分攤到每輛車上的運維成本也會隨之減少。此時運維成本可表示為：

E22=(Ey-ω2N)N

(6)

式中：ω2為車輛運維的單位變動成本，即每增加投放一輛汽車，可以減少的運維費用，元。

當共享汽車的投放量小于單車購置成本、運維成本分別達到最低時的最大投放量時，總成本公式可表示為：

(Ey-ω2N)·N+E1,Nb

(7)

式中：Nd為單車購置成本、運維成本分別達到最低時的最大投放量，部。

由于單車的購置成本與運維成本不會無限降低，當共享汽車的投放量達到單車購置成本、運維成本分別達到最低時的最大投放量后，共享汽車的單車購置成本、運維成本將保持不變，此時共享汽車總成本公式為：

(8)

式中：Egmin為共享汽車單車最低購置成本，元；Eymin為共享汽車單車最低運維成本，元。

綜上，共享汽車企業(yè)的總成本為分段函數(shù)，如式(9)、圖1所示。

(9)

圖1 單車變動成本變化函數(shù)Fig 1 Variable cost function of single vehicle

從供需平衡角度，要滿足一個城市的共享汽車需求，共享汽車的投放量必然需要一定規(guī)模，而單車購置、運維成本達到最小時，對企業(yè)而言是有利的，因此本文暫不考慮單車變動成本不變以及達到最低點的情況。

企業(yè)的收入與成本之差即為利潤R，反映企業(yè)盈利能力的指標通常采用Rj，指企業(yè)凈利潤與收入額的比率。本文共享汽車企業(yè)Rj如下：

(10)

式中：I為共享汽車企業(yè)總收入，元。

若設定企業(yè)的目標利潤率為α,則滿足供給的投放量N還需滿足Rj≥α。

2.3 共享汽車供需平衡模型

若共享汽車運營企業(yè)投放的車輛數(shù)為N，則供給端提供的總有效里程數(shù)為：

(11)

當L有≤D有時，共享汽車的投放數(shù)量可滿足使用者出行需求，如此時同時滿足企業(yè)的盈利水平，若企業(yè)的目標利潤率為α，則共享汽車的供需平衡模型為：

(12)

2.4 供需平衡模型修正

考慮到一個區(qū)域內的共享汽車并不是都可以使用的，其中必有一部分處于續(xù)能、維修或者調度狀態(tài)，即實際供給的汽車數(shù)量應略大于需求的數(shù)量，因此公式中的共享汽車供給總量需要添加一個小于1的修正因子λ；另外，考慮到一些特別時段如節(jié)假日、旅游季節(jié)，以及一些特別情況如突發(fā)情況、不可抗力等對共享汽車需求量的影響，需要引入一個彈性修正系數(shù)β。則修正之后的模型為：

(13)

對模型(13)中的①式求解，可得：

對模型(13)中的②求解，并令

因此，滿足供需平衡時的共享汽車投放量應為：

N≥max(N需,NR)

(14)

3 實例分析

以江蘇省蘇州市區(qū)共享汽車使用情況為例，對蘇州市轄區(qū)包括姑蘇區(qū)、高新區(qū)、相城區(qū)、吳中區(qū)、工業(yè)園區(qū)進行共享汽車的規(guī)模進行測算。根據蘇南gofun共享汽車企業(yè)提供的數(shù)據，在研究年份，蘇州市轄區(qū)2018年戶籍常住人口為259.4萬人、暫住半年以下的流動人口為159.8萬人[8]；常住人口日均出行次數(shù)2.38次，流動人口日均出行次數(shù)2.43次[9]；共享汽車為榮威E50電動汽車款，其平均運行速度為21 km/h[10]，運營時間為24 h；常住人口平均載客2人、流動人口平均載客1人，居民單次使用共享汽車的平均行駛里程為10 km；共享汽車日使用率為30%，居民使用共享汽車的分擔率為2.0%；取λ、β分別為0.95和1。

共享汽車收費模式為“里程+時間”，即每千米收費1元，同時每分鐘收費0.1元。單車年押金費用為1 000元，年均購置成本最低為1.64萬元、最高為3.65萬元，年停車成本為2 000元，年運營成本為3 000元，每千米耗電為0.15元；共享汽車企業(yè)的固定成本為9 000萬元。假設企業(yè)利潤率為10%，

將數(shù)據帶入式(13)中的①式，可得：

N×21×24×30%×0.95×1

解得：

N需≥9 705

單車購置成本、運維成本的變動系數(shù)ω1、ω2分別取11.2、1.1，將數(shù)據帶入式(13)中的②式，可得：

解得：

NR≥2 111

根據N≥max(N需，NR) ，可得滿足蘇州市供需平衡的共享汽車投放量為9 705。

4 討論及對策

若滿足城市交通需求的汽車投放量大于企業(yè)盈利所需的投放量，即N需≥NR時，要滿足供需平衡，理論上只需要將投放量提高到N需即可；當N需≤NR時，則不能簡單地投放滿足企業(yè)盈利的投放量NR，因為多投放的那部分汽車事實上是處于閑置狀態(tài)的。此時要滿足共享汽車的供需平衡，必須降低企業(yè)盈利的投放量NR，具體可從以下幾方面考慮：

(1)提高共享汽車收費標準

目前共享汽車企業(yè)采用的收費方式有兩種：一種是按實際里程加使用時間收費；一種是只按使用時間收費。這兩種方式的收費標準都遠低于出租車。雖然前期制定較低的收費標準有利于初期開拓市場、增加用戶人數(shù)，但在運營成熟后過低的定價并不利于資金回流。因此當用戶達到一定人數(shù)時，可適當提高收費標準，從而降低企業(yè)盈利所需的汽車數(shù)量。

由于共享汽車與出租車之間存在同質化競爭，因此可參照當?shù)爻鲎廛嚨氖召M標準，使共享汽車收費單價最高不超過出租車的收費標準。此外，還可適當調高押金，或者在押金中明確“若因用戶使用造成車輛損壞，將從押金中扣取維修費用”，以約束用戶的行為，從而降低汽車的非正常損耗。

(2)降低車輛購置成本與運維成本

共享汽車購置成本，如采用新能源汽車，在補貼之后，單車購置費用大概為6萬～10萬元。共享汽車運維成本，主要體現(xiàn)在建立匹配的充電樁與充電場地、汽車日常的維護與保養(yǎng)、汽車的頻繁調度以及跨區(qū)域調度產生的較高調度成本。

對于汽車購置成本，共享汽車運營企業(yè)可以在融資的基礎上，和汽車供應商實施利潤分成或者通過汽車購置費用按一定比例入股的方式來降低購車單位費用。對于共享汽車需要的基礎設施，可借鑒國外經驗，加強與政府合作，充分利用政府政策來降低運維成本。此外，也可爭取政府提供部分配套設施的支持，如充電樁、停車位的建設布局等。另外，也可充分利用閑置資源，通過共享汽車來推動共享車位的發(fā)展。企業(yè)可以在租借APP中增加共享車位，鼓勵個人、居民小區(qū)，以及其他單位或組織的加入，以建成車位共享系統(tǒng)。當有車位閑置時，無論共享汽車還是私家車，都可以通過企業(yè)APP準確獲取每個停車位的信息，以便就近停車，從而在降低停車成本的同時也提高了車位的使用率。

(3)提高共享汽車使用率與行駛里程

通過實例可以發(fā)現(xiàn)，目前共享汽車的需求數(shù)量很大，同時又存在共享汽車的日使用率偏低，用戶使用共享汽車的行駛里程較低的現(xiàn)象。為此，要通過積極的營銷方式，比如大力加強廣告宣傳、首次使用可進行1元/h的行車體驗、較高的芝麻信用分(比如高于650)可免除部分押金等等，來提高共享汽車的周轉率，從而降低共享汽車所需的投放數(shù)量，減少企業(yè)的前期投資成本。

5 結語

本文以同時滿足共享汽車出行需求和運營企業(yè)盈利為目標，依據共享汽車出行分擔率，計算了共享汽車的出行需求量，并根據運營企業(yè)的收入、成本構成，建立了共享汽車供需平衡模型；根據市場實際對模型進行了修正，并對可能出現(xiàn)的情況進行了討論，同時給出了一些對策建議；最后以蘇州市區(qū)共享汽車市場為實例，通過模型計算出了蘇州市轄區(qū)滿足供需平衡的實際車輛投放量，從而為共享汽車企業(yè)投放共享汽車以及政府部門修建共享汽車的基礎設施提供參考。