基于双向拍卖的运输服务市场成交概率模型研究
时间：2020-08-06 03:49:42 来源：达达文档网 本文已影响 人 
邵嫄 索馨
摘要：结合运输服务市场承运商和托运人的特点，构建一个基于双向拍卖的运输服务市场成交概率模型。模型在托运人和承运商的不同报价策略下计算双方的成交概率和收益，基于此，得出双方的最优报价策略。最后，通过数值分析对交易者的成交概率与报价策略进行了研究。研究结论可为运输服务市场中托运人和承运商在交易中分析成交概率和实现收益最大化提供有效参考。
Abstract：
Considering the characteristics of carriers and shippers in the transportation service market， a transaction probability model based on double auction for the transportation service market is constructed. The model calculates the transaction probabilities and revenues of the trading parties under different bidding strategies， based on which the trading parties" optimal bidding strategies are obtained. Finally， the numerical analysis is conducted to study the traders" transaction probabilities and bidding strategies. The research results can provide valid reference for carriers and shippers in transportation service markets in analyzing the transaction probability and achieving revenue maximization.
关键词：运输服务市场;成交概率模型;双向拍卖
Key words：
transportation service market;transaction probability model;double auction
中图分类号：F224 文献标识码：A 文章編号：1006-4311（2020）21-0089-03
0 引言
经济全球一体化进程的加速和互联网技术的快速发展，推动着服务业由传统向现代服务业转型变革。运输市场作为服务业的一个重要组成部分，向现代服务业转型不仅是自身发展的需要，也是社会经济发展的需要。2016年国务院提出的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》明确提出，加快发展服务业，要优先发展交通运输业，提高运输效率和降低物流成本，让经济发展更具活力。运输服务为社会各项活动的正常开展提供了有力保障并产生了很大的经济效益。在市场经济环境下，价格在社会资源配置中起着杆杠作用，同样在运输服务市场中，合理的定价机制可有效地防止运输服务供应商的垄断定价。
拍卖作为一种有效的资源配置方式和价格发现机制，已从传统的现场拍卖发展到线上拍卖，这种拍卖方式因其交易方式灵活而被广泛使用。拍卖理论的研究起源较早。1956年Friedman和Lawrence[1]从决策的角度对拍卖价格进行了研究，提出一个求解第一价格密封拍卖中的最优竞价策略模型。之后，Vickrey[2]在1961年提出了“第二价格密封拍卖”，从而开创了利用拍卖改进经济系统中交易效率的研究。进入20世纪80年后，关于拍卖理论的研究也更加细化。McAfee和McMillan回顾了拍卖领域的先关研究，指出拍卖的应用领域及其研究内容都有了更为丰富的发展。国内不少学者（如詹文杰和汪寿阳[3]、杜黎和胡奇英[4]，马俊和邱菀华[5]等）也对双向拍卖、网上拍卖以及多物品拍卖等问题进行了深入的研究。
Song和Regan[6]从承运人的视角，基于范围经济原理分析了在卡车运输服务采购中运输线路的各种组合。Sheffi等[7]运用组合拍卖理论对卡车运输服务组合拍卖中的各种约束条件进行了深入的剖析，建立了以运费最小化为目标的组合拍卖优化模型。
随着在线交易的快速发展，在线拍卖机制也开始应用于运输服务市场。该机制可直接对接托运人的需求和承运商的供给，从而快速完成交易、降低交易成本并提高市场效率。一般而言，运输服务市场中同时存在多个托运人（需求方）和多个承运商（供给方），因此需采用适用于“多对多”市场结构的双向拍卖作为交易机制。将双向拍卖机制应用于运输服务市场，研究托运人和承运商如何达到市场均衡价格和实现市场出清，可以有效应对运输服务市场的复杂性并提高交易效率，因而具有很强的应用价值。本文针对运输服务市场“多对多”的市场结构特征，将双向拍卖机制应用于运输服务市场交易过程，探讨托运人和承运商在不同报价策略下达成交易的概率;在此基础上，预测交易者的最优报价和最终成交双方的最大收益。本文的研究将为双向拍卖机制在运输服务市场的应用提供有效指导。
1 运输服务市场双向拍卖成交概率模型
考虑运输服务市场中存在多个托运人和多个承运商，分别具有单一路线的运输需求和供应能力。运输服务市场的双向拍卖交易机制分为三个阶段。在第一阶段中，优先考虑价格因素，即托运人期望以更低的运输价格成交，承运商期望以更高的运价成交，双方则需要进行多次报价协商达成交易。如在第一阶段交易结束时托运人仍有提供运输服务的需求且承运商也有可提供服务的剩余运量，则进入第二阶段，此时优先考虑运量因素，即当承运商所能提供服务的运量大于等于托运人所需服务的运量时，双方达成交易，若此时市场中托运人和承运商双方仍都存在剩余运量，则进入到第三阶段，此时再一次考虑价格因素，即按托运人的最高估价和承运商的最低成本进行匹配交易，尽量使市场中剩余的供需双方达成交易。下面基于交易机制提出市场中的双向拍卖成交概率模型。
1.1 模型假设及符号说明
首先提出运输服务市场双向拍卖成交概率模型的假设条件：①拍卖参与方都是理性且风险中立的，交易双方的目标都是使期望收益利润最大;②交易双方关于之前的报价、运输量信息是充足的，即交易开始时双方对参与交易的运输价格和运输量信息是已知的;③每一个承运人和托运人独立报价，托运人报价不会超过自己的估价，承运人报价不会低于自己的成本;④交易双方的报价在规定价格范围内服从均匀分布。模型主要符号及说明如表1所示。
1.2 模型构建与成交概率分析
托运人的出价不能高于自己的估价，承运商的要价也不能低于最低运输成本，并且托运人的出价不低于承运商的要价，交易双方才能达到匹配。
在交易的第一阶段，交易双方就参与交易的运量Q1进行拍卖，承运商i给出自己的要价PSi，托运人j给出自身的报价PDj，总报价分别为各自单位运量价格和运量之间的乘积。
由此可知，当随机选择市场中交易者进行报价时，无论先选出的是托运人还是承运商报价，其成交概率相同。记P（i，j）为承运商i和托运人j的共同成交概率，则有：
根据上述结果可知，在第t轮中，承运人i在报价PSi下，成交的概率为：
此时，在第t轮中，托运人j在报价PDj下的成交的概率为：
由上述公式可知，交易開始时双方成交可能性较大，但随着交易时间推移，t值逐渐变大，双方成交可能性会逐渐降低。由于本运输服务市场中交易存在三个阶段，市场中的总运输量为Q，第一阶段已成交运输量记为Q1，第二阶段中已成交运输量记为Q2，则第三阶段可参与交易的运输量为Q3，Q3=Q-Q1-Q2。每个阶段交易运输量会发生变化，双方也会重新选择交易策略和报价策略。因此，不同阶段交易者的成交概率也会随之发生变化。
在交易的第二阶段，由于优先考虑运量因素，此时承运商i和托运人j的报价分别为：
比较托运人和承运商在交易成功概率最高的报价下的收益和他们在收益最大的报价下的成交概率可以看出，双方在交易成功率最优的报价下的收益不一定是最大的。
2 算例分析
第一阶段，假设成交量Q1=50，只考虑运价对成交可能性的影响，不考虑运量因素，假设承运商i的要价与托运人j的报价数据如表4。
将以上各数据代入公式（2），可得表5中承运商i与托运人j的成交可能性P（i，j）。
由上述表格数据可知，当承运商运输成本托运人的估价差值较大时，双方的报价空间就比较大，此时双方成交概率随着差值的增大而增加。相反，当承运商运输成本与托运人估价差值越小时，双方报价空间比较小，此时双方成交的概率会很小甚至为0。
根据表5与公式（3）和（4），可推知第一阶段承运商i和托运人j的成交概率，如表6所示。
在交易过程的第二阶段中，假设成交量Q2=30，只考虑运量对成交可能性的影响，不考虑运价因素。假设承运商i的要价与托运人j的报价数据如表7所示。
根据公式（5），可得交易双方成交的概率，如表8所示。
第三阶段，可供成交量为Q3=Q-Q1-Q2=20，交易者报价如表9所示。
此时，在最低承运人报价下的成交概率最高，交易结束。根据公式（6）中交易双方的净收益计算公式，可得各承运人i和托运人j的净收益，如表10所示。
根据表10数据可以看出，成交概率最高可达90.3%，但此时承运商和托运人的净收益并不是最高的。承运商和托运人的收益最大值对应的成交概率只有73.69%和74.7%。
3 结论
本文结合运输服务市场及承运商和托运人报价特点，考虑交易过程中托运人和承运商在不同阶段对价格和运量等因素的侧重点不同，将双向拍卖交易分为三个阶段，构建了一个基于运输服务市场的双向拍卖成交概率模型，计算托运人和承运商不同报价策略下的成交概率和收益。研究结果表明，在交易过程中使托运人和承运商成交概率最高的报价策略，并不能同时使他们的收益达到最大。本文的研究可为运输服务市场中交易者在双向拍卖机制下的报价策略、成交概率及收益分析提供有效依据。
参考文献：
[1]Friedman L. A competitive bidding strategy[J]. Operation Research， 1956， 4（1）：
104-112.
[2]Vickrey W. Counterspeculation， Auctions， and Competitive Sealed Tenders[J]. Journal of Finance， 1961， 16（1）：
8-37.
[3]詹文杰，汪寿阳.评“Smith奥秘”与双向拍卖的研究进展[J].管理科学学报，2003，6（1）：1-12.
[4]杜黎，胡奇英.网上拍卖品数量的优化[J].西安电子科技大学学报，2013，30（1）：120-124.
[5]马俊，邱菀华.多物品拍卖中的多人投标决策问题研究[J].系统工程理论与实践，2002（1）：83-97.
[6]Song J， Regan A. Combinatorial auctions for transportation service procurement：
The carrier perspective. Transportation Research Record， 2003， 1833（1）：
40-46.
[7]Sheffi Y， Combinatorial auctions in the procurement of transportation services[J]. Interfaces， 2004， 34（4）：
245-252.
