یک کلانشهر بزرگ می تواند چندین سیستم قطار مختلف داشته باشد ، از خطوط بین شهری محلی گرفته تا قطارها تا سفر به خطوط منطقه ای طولانی تر.
آیا هنگام طراحی سیستم قطار ، ایستگاه ها و برنامه های قطار در این شبکه ، آیا اپراتورهای ریلی باید بپذیرند که هر شرکت به طور مستقل کار می کند و فقط برای افزایش درآمد خود تلاش می کند؟ یا اینکه آنها تمام وقت را در یک برنامه مشترک همکاری می کنند و منافع خود را کنار می گذارند؟
در دنیای واقعی ، هیچ فرضی بسیار واقع بینانه نیست.
محققان MIT و ETH زوریخ ابزاری برای برنامه ریزی جدید ایجاد کرده اند که رقابت و همکاری را برای کمک به اپراتورها در یک شبکه پیشرفته و چند مرحله ای از لحاظ استراتژیک تعیین می کند که چه موقع و چگونه باید با هم کار کنند.
چارچوب آنها غیرمعمول است زیرا شامل یک سرمایه گذاری مشترک و مکانیسم های اشتراک گذاری است که مشخص می کند پروژه های زیرساختی مشترک باید با سایر اپراتورها سرمایه گذاری کنند تا مزایای جمعی را به حداکثر برسانند. این ابزار می تواند به ذینفعان برای تحرک کمک کند ، مانند دولت ها ، آژانس های حمل و نقل و شرکت ها ، زمان مناسب برای همکاری را تعیین می کند ، چقدر باید در پروژه های تعاونی سرمایه گذاری کنند ، چگونه سود باید توزیع شود و در صورت عقب نشینی مذاکرات چه اتفاقی می افتد.
“این ممکن است ضدیت به نظر برسد ، اما گاهی اوقات می خواهید روی حریف خود سرمایه گذاری کنید تا در یک مقطع این سرمایه گذاری به شما بازگردد. به لطف تئوری بازی ها ، می توان این شهود را رسمی کرد تا یک طبقه جالب از مشکلات ایجاد شود. ” و راه حل ها (درب) ، حامی ایجاد داده ها و جامعه (LIDS).
تجزیه و تحلیل های بیشمار نشان می دهد که با سرمایه گذاری بخشی از بودجه خود در برخی از پروژه های زیرساختی مشترک ، اپراتورهای مستقل می توانند درآمد بیشتری کسب کنند تا اینکه در صورت عدم کار کاملاً ناچیز کار کنند.
در مثال اپراتورهای راه آهن ، محققان نشان می دهند که با بهبود خدمات قطار منطقه ای ، سرمایه گذاری مشترک نیز برای مصرف کنندگان مفید است. مینگجیا او ، دانشجوی فارغ التحصیل در Eth Zurich و نویسنده اصلی می گوید:
“نکته اصلی در اینجا این است که طراحی شبکه حمل و نقل مبلغ صفر نیست. سود یک اپراتور نباید به معنای از دست دادن دیگران باشد. او می گوید: با تغییر درک از منزوی و بهینه سازی تعامل استراتژیک ، همکاری می تواند ارزش بیشتری را برای همه شرکت کنندگان ایجاد کند. “
علاوه بر حمل و نقل ، این چارچوب برنامه ریزی می تواند به شرکت های یک صنعت شلوغ یا دولت های کشورهای همسایه کمک کند تا استراتژی های سرمایه گذاری مشترک را آزمایش کنند.
او و زردینی توسط محققان ETH زوریخ آندره کانسی و امیلیو Fzzoli به روزنامه می پیوندند. این نظرسنجی در کنفرانس کنترل ایالات متحده 2025 (ACC) ارائه می شود و این سند به عنوان فینالیست برای خوب ترین سند دانش آموز انتخاب شده است.
مخلوط کردن همکاری و رقابت
ساخت زیرساخت های حمل و نقل در یک شبکه چند منطقه ای معمولاً نیاز به سرمایه گذاری عظیم از زمان و منابع دارد. پروژه های اصلی زیرساخت تأثیر بسیار زیادی دارند که می توانند بسیار فراتر از یک منطقه یا اپراتور گسترش یابد.
هر منطقه اولویت ها و تصمیمات خاص خود را دارد ، مانند نهادهای حمل و نقل محلی ، که اغلب منجر به عدم هماهنگی می شود.
“اگر سیستم های محلی به طور جداگانه طراحی شوند ، سفرهای منطقه ای می توانند دشوارتر باشند ، که باعث می شود کل سیستم کارآمدتر شود. اما اگر طرفین علاقه مند از هماهنگی استفاده نکنند ، کمتر از این طرح حمایت می کنند. “
به منظور یافتن بهترین ترکیب همکاری و رقابت ، محققان از تئوری بازی ها برای ساختن چارچوبی استفاده کردند که به اپراتورها اجازه می دهد تا علایق را به ارمغان بیاورند و همکاری های منطقه ای را به گونه ای بهبود بخشند که به نفع همه باشد.
به عنوان مثال ، سال گذشته ، دولت سوئیس موافقت كرد كه 50 میلیون یورو برای برقراری و گسترش بخشی از یك شبکه ریلی منطقه ای در آلمان به منظور ایجاد ارتباط سریعتر ریلی بین سه شهر سوئیس سرمایه گذاری كند.
چارچوب برنامه ریزی محققان می تواند به نهادهای مستقل ، از دولت های منطقه ای گرفته تا اپراتورهای راه آهن ، کمک کند تا مشخص کنند که چه موقع و چگونه چنین همکاری هایی را انجام می دهند.
اگر اپراتورها همکاری نکنند ، مرحله اول شامل شبیه سازی نتایج است. سپس با استفاده از مکانیسم های مشترک سرمایه گذاری و اشتراک ، افراد تصمیم گیری می توانند رویکردهای همکاری را بررسی کنند.
به منظور شناسایی یک روش منصفانه برای جداسازی درآمد از پروژه های مشترک ، محققان مکانیسم بازپرداخت را بر اساس مفهوم نظریه بازی که به عنوان یک تصمیم مذاکره NASH شناخته می شود ، طراحی می کنند. این تکنیک با در نظر گرفتن مزایایی که بدون همکاری به دست می آورند ، تعیین می کند که تعداد زیادی از مزایایی که اپراتورها در سناریوهای مختلف همکاری دریافت می کنند ، دریافت می کنند.
مزایای سرمایه گذاری مشترک
محققان پس از طراحی چارچوب برنامه ریزی ، آن را در یک شبکه حمل و نقل شبیه سازی شده با تعداد زیادی اپراتورهای رقابتی ریلی آزمایش کردند. آنها ضرایب مختلف سرمایه گذاری مشترک را در چند سال ارزیابی کرده اند تا بهترین راه حل ها را برای اپراتورها شناسایی کنند.
در پایان ، آنها دریافتند که رویکرد نیمه عیار منجر به بالاترین بازده برای همه ذینفعان می شود. به عنوان مثال ، در یک سناریو ، از طریق سرمایه گذاری مشترک ، 50 درصد از کل بودجه آنها در پروژه های زیرساختی مشترک ، کلیه اپراتورها بازده خود را به حداکثر رسانده اند.
در سناریوی دیگر ، آنها نشان می دهند که با سرمایه گذاری تنها 3.3 درصد از کل بودجه خود در سال اول یک پروژه تعاونی چند ساله ، اپراتورها می توانند در سه شاخص 30 درصد نتایج را افزایش دهند: درآمد ، کاهش هزینه های مشتری و انتشار گازهای گلخانه ای کوچکتر.
وی می گوید: “این ثابت می کند که یک سرمایه گذاری کوچک و قبلی می تواند منجر به مزایای طولانی مدت قابل توجه شود.”
هنگامی که آنها چارچوب خود را در شبکه های چند منطقه ای واقع بینانه تر ، که در آن همه مناطق به اندازه یکسان نبودند ، به کار می روند ، این رویکرد نیمه عیار حتی به نتایج بهتری نیز رسید.
با این حال ، تجزیه و تحلیل آنها نشان می دهد که بازده در یک روش خطی افزایش نمی یابد ، افزایش ضریب سرمایه گذاری مشترک باعث افزایش فواید اپراتورها نمی شود.
موفقیت یک مشکل چند وجهی است که بستگی به میزان سرمایه گذاری توسط همه اپراتورها دارد ، که پروژه ها هنگام انجام سرمایه گذاری ها انتخاب می شوند و چگونه بودجه به مرور زمان اختصاص می یابد.
“این راه حل های استراتژیک پیچیده است ، به همین دلیل برای یافتن بهترین راهکارها برای همکاری و مذاکره ، شبیه سازی ها و بهینه سازی لازم است. قاب ما می تواند به اپراتورها کمک کند تا انتخابات هوشمندانه تری از سرمایه گذاری انجام دهند و آنها را از طریق روند مذاکره هدایت کنند. “
این قاب همچنین می تواند برای سایر مشکلات پیچیده در مورد طراحی شبکه مانند ارتباطات یا توزیع انرژی استفاده شود.
در آینده ، محققان می خواهند یک رابط کاربری دوستانه ایجاد کنند که به ذینفعان امکان می دهد فرصت های مختلفی را برای کار مشترک به راحتی کشف کنند. آنها همچنین می خواهند به سناریوهای پیچیده تر ، مانند نقش سیاست نقشها در راه حل های زیرساخت مشترک یا استراتژی های همکاری پایدار که خطرات و عدم اطمینان را پردازش می کنند ، نگاه کنند.
این کار تا حدودی توسط ابتکار تحرک ETH Zurich و بنیاد Eth Zurich پشتیبانی شد.
