随着我国经济持续发展,机动车保有量不断增加,人们对于高效、节能、绿色的出行需要与城市交通不平衡不充分发展的矛盾日益尖锐。近年来,城市慢行交通系统的打造作为解决城市交通“最后一公里”的重要举措越来越被各方重视。但作为慢行交通系统中重要组成部分的城市公共自行车系统,却在“共享经济”的时代背景下遇到发展瓶颈,产生了如传统公共自行车市场的萎缩、共享单车的野蛮增长、民众公共意识的缺乏、管理政策的缺位等社会外部效应。而解决这些外部效应应从企业、政府、市场等多方角度入手,以促成互为补充的协同合作为目标来达到总体最优结果而进行研究。首先,通过对国内外相关领域文献的学习,结合目前国内公共自行车发展存在问题的梳理,总结出所出现的问题与经济外部效应的内在联系,得到将经济外部效应内部化的解决方式——消除竞争、协同合作。运用博弈理论的相关知识,确定了参与城市公共自行车系统的利益相关主体,即企业与政府,并通过对比两类博弈理论的差异,明确了从非合作博弈到合作博弈的研究顺序。其次,基于经典古诺双寡头模型和Stackelberg模型,构建城市公共自行车系统非合作博弈模型,通过对两类模型均衡策略的求解,分别得到公共自行车运营企业在合作与竞争策略下的收益函数。以福利经济学理论为基础,明确了政府在该博弈中扮演的角色,量化了政府的收益。再次,通过上述所得局中人收益,为促成合作从而实现联盟超可加性,构建城市公共自行车系统的联盟型合作博弈模型并利用Shapley值法求解得到收益分配向量。由于此法忽略了政府在博弈过程中所产生的“搭便车”收益,因此在该法基础上引入改进的分割函数型合作博弈模型并利用一致许可值法进行求解。使用MDP指标对以上两种结果进行评价,再通过MDP指标的思想,构建了边际贡献加权的收益分配算法。除此之外,考虑到由于公共自行车的耐用属性导致市场规模按阶段减小的实际情况,以古诺模型为基础构建了改进型城市公共自行车系统动态博弈模型,通过计算机编程求解,模拟了两运营企业对公共自行车的阶段性投放策略以及市场规模随投放过程推进的变化。最后,以兰州市为例,验证了城市公共自行车系统改进型动态博弈的实用性;检验了Shapley值和一致许可值分配对于促成大联盟合作的有效性和科学性。通过研究,验证了非合作博弈问题可以通过一定的条件假设来转化为合作博弈问题并进行解决。验证了城市公共自行车系统局中人通过合作能够达到总体最优的理性结果。对于非超可加合作博弈模型,一致许可值的分配策略可以使得合作更加稳定。城市公共自行车系统动态博弈可用作预测市场规模、指导企业有序投放的工具,为该领域非合作博弈和合作博弈研究提供了可行性方案。