Optimal Pricing Strategies for Emerging Services in Transportation Hubs = 교통 허브 내 신흥 서비스의 최적 가격 책정 전략

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Transportation hubs function as vital nodes in both passenger and freight transportation systems, serving as key points of intermodal connectivity and logistical coordination. Recently, societal changes have transformed the demands for transportation hubs. Accordingly, transportation hubs have evolved from purely operational facilities into multifunctional environments that blend transportation with a wide array of commercial, recreational, and service-oriented functions. This evolution has given rise to a range of emerging services specifically designed to address the diverse needs of contemporary users. As emerging services become integral components of the evolving landscape of transportation hubs, the development of effective pricing strategies plays a pivotal role in ensuring their success. Consequently, this dissertation focuses on appropriate pricing strategies for the diverse services emerging within transportation hubs, emphasizing that distinct methodologies should be applied based on the context of price determination. By considering decision-making at the operational, tactical, and strategic levels, we provide a more comprehensive solution offering a practical framework that bridges theory and application, ensuring its relevance to real-world scenarios.
First, we investigate rental pricing and empty container repositioning strategies for a novel one-way container rental service. The proposed one-way container rental service aims to address intercontinental container imbalances and alleviate financial burdens on shipping companies by optimizing rental pricing and empty container repositioning operations. Mathematical optimization models are developed to determine optimal prices and container utilization, and two practical heuristics are suggested to enhance real-world applicability. Second, we study the optimal pricing strategy of a service modeled as an M/G/m/m loss system to maximize revenue, based on a highly realistic pricing scheme. Case studies of two actual services currently operated at Incheon International Airport clearly demonstrate distinct optimal strategies for contrasting situations. The performance of the two services with their current pricing strategies is evaluated, showing the possibilities for improvements. Third, we develop a game-theoretic model to examine and compare three types of government subsidies in a setting involving strategic interaction between a government and a manufacturer. We further investigate a centralized system to evaluate the results from the game-theoretic model. The findings provide actionable insights for policymakers aiming to support sustainable alternatives in practical dynamic market environments.

국문 초록 (Abstract)

교통 허브는 여객 및 화물 운송 시스템에서 핵심적인 거점 역할을 하며, 교통수단 간 연계와 물류의 효율화를 위한 중심지로 기능한다. 최근 사회적 변화에 따라 이러한 교통 허브에 대한 수요도 변화되어 왔으며, 교통 허브는 단순한 운영 중심의 공간에서 상업, 여가, 서비스 기능이 모두 포함된 복합시설로 진화하고 있다. 이러한 변화는 현대 이용자들의 다양화된 요구를 충족시키기 위한 새로운 유형의 서비스, 즉 신흥 서비스의 등장을 이끌었다. 신흥 서비스가 교통 허브의 핵심 요소로 자리 잡아감에 따라, 이들의 성공을 위해서는 효과적인 가격 책정 전략의 수립이 필수적으로 요구된다. 이에 본 논문은 교통 허브에서 등장하는 다양한 신흥 서비스를 대상으로, 각 서비스의 특성에 따라 서로 다른 가격 책정 방법론이 적용되어야 함을 강조하며, 효과적인 가격 책정 전략을 제시하는 것을 목적으로 한다. 특히, 운영적, 전술적, 전략적 의사결정 수준을 모두 고려함으로써 이론과 실무를 연결하는 실용적인 분석 체계를 제공하고자 한다.
첫째, 새로운 형태의 편도 컨테이너 대여 서비스에 대해, 대여 요금과 공 컨테이너 재배치 전략을 최적화하는 방안을 분석한다. 해당 서비스는 대륙 간 컨테이너 불균형 문제를 완화하고 해운사의 재정적 부담을 줄이는 것을 목표로 하며, 수리 최적화 모형과 함께 실무 적용성을 높이기 위한 두 가지 휴리스틱 기법을 제안한다. 둘째, M/G/m/m 손실 시스템으로 모형화된 공항 내 고객 서비스를 대상으로, 수익 극대화를 위해 현실적인 요금 체계를 기반으로 한 최적의 가격 책정 전략을 연구한다. 인천국제공항에서 실제 운영 중인 두 가지 서비스를 통해 혼잡도에 따른 최적 전략이 어떻게 달라지는지를 실증적으로 분석하고, 기존 요금 체계의 효과성을 평가하여 개선 가능성을 제시한다. 셋째, 정부와 제조업체 간 전략적 상호작용이 존재하는 상황을 기반으로 세 가지 형태의 정부 보조금 정책을 비교·분석하는 게임이론 모형을 개발한다. 이에 더해 중앙 집중형 시스템을 함께 고려하여 게임이론 모형으로부터 도출된 결과를 평가한다. 이를 바탕으로 실무적으로 적용 가능한 정책적 시사점을 도출하여 역동적인 시장 환경에서 지속가능한 대안을 촉진하고자 하는 정책 입안자에게 실질적인 통찰을 제공한다.

목차 (Table of Contents)

• Chapter 1 Introduction 1
• 1.1 Services in Transportation Hubs 1
• 1.2 Pricing Strategies 4
• 1.3 Research Motivations and Contributions 7
• 1.4 Outline of the Dissertation 10
• Chapter 2 Rental Pricing and Empty Container Repositioning Strategy for a One-Way Container Rental Service 11
• 2.1 Introduction 11
• 2.2 Literature Review 15
• 2.2.1 Empty Container Repositioning (ECR) 15
• 2.2.2 Sharing Economy 18
• 2.3 Problem Description 24
• 2.4 Mathematical Formulations 27
• 2.4.1 Notations 27
• 2.4.2 The Optimization Model 30
• 2.4.3 The (T, S) Strategy 33
• 2.4.4 The (s, S) Strategy 34
• 2.5 Computational Experiments 37
• 2.5.1 Setting of the Experiments 37
• 2.5.2 Results 41
• 2.5.3 Heuristics 63
• 2.6 Summary 74
• Chapter 3 Pricing Strategies in an M/G/m/m Loss System Considering Incheon International Airport Customer Services 76
• 3.1 Introduction 76
• 3.1.1 Parking Lot (PL) 76
• 3.1.2 Coat Storage Service (CSS) 79
• 3.2 Literature Review 80
• 3.2.1 Airport Services 80
• 3.2.2 Willingness-to-Pay (WTP) 82
• 3.2.3 Revenue or Profit Maximization in Queueing Models 84
• 3.2.4 PLs 87
• 3.3 Problem Description 89
• 3.4 Preliminaries 93
• 3.4.1 Constant WTP 93
• 3.4.2 Randomly Distributed WTP 99
• 3.5 Computational Experiments 100
• 3.5.1 Setting of the Experiments 100
• 3.5.2 Estimation of Customers’ WTP for the PL 104
• 3.5.3 Analysis of Average Revenue 109
• 3.6 Summary 129
• Chapter 4 Optimal Subsidy Policy for Sustainable Alternatives: Purchase Incentives, Investment Subsidies, and Lumpsum Subsidies 131
• 4.1 Introduction 131
• 4.2 Literature Review 136
• 4.2.1 Electric Vehicles (EVs) and Government Subsidies 136
• 4.2.2 Government Subsidies and Game-Theoretic Models 138
• 4.3 Problem Description and Model Setup 143
• 4.3.1 Consumer: Demand and Consumer Surplus 145
• 4.3.2 Manufacturer: Profit 146
• 4.3.3 Government: Social Welfare 147
• 4.4 Optimal Decisions 148
• 4.4.1 No Subsidies (NS) 149
• 4.4.2 Purchase Incentive Only (OPI) 150
• 4.4.3 Investment Subsidy Only (OIS) 151
• 4.4.4 Both Subsidies (BS) 153
• 4.5 Discussion 154
• 4.6 Centralized Decision-Making System (CD) 162
• 4.7 Summary 170
• Chapter 5 Conclusions 172
• 5.1 Summary and Contributions 172
• 5.2 Future Research 175
• Appendices 177
• Appendix Chapter A Supplementary Materials for Chapter 2 178
• A.1 Detailed Optimal Prices 178
• A.2 Pseudocodes for Heuristics 182
• Appendix Chapter B Supplementary Materials for Chapter 3 184
• B.1 Scatter Plots of Scenarios 3–6; CSS 184
• B.2 Arrival Rates of Customers 185
• Appendix Chapter C Supplementary Materials for Chapter 4 186
• C.1 Lemma and Proof of Proposition 4.1 186
• C.2 Proof of Proposition 4.2 189
• C.3 Proof of Proposition 4.3 193
• C.4 Proof of Proposition 4.4 196
• C.5 Proofs of Corollary 4.5 and Corollary 4.6 199
• C.6 Proof of Corollary 4.7 204
• C.7 Proof of Proposition 4.8 206
• Bibliography 211
• 국문초록 235