基于平行管理方法的浮動(dòng)票價(jià)系統(tǒng)研究

　　摘 要: 針對(duì)春運(yùn)期間火車票定價(jià)的實(shí)際問題，引入了平行管理理論的方法和具體實(shí)現(xiàn)步驟. 在此基礎(chǔ)之上，通過模擬實(shí)際票價(jià)系統(tǒng)搭建人工票價(jià)系統(tǒng)，結(jié)合計(jì)算實(shí)驗(yàn)以及平行管理的方法不斷優(yōu)化人工票價(jià)系統(tǒng)，從而使人工票價(jià)系統(tǒng)與實(shí)際系統(tǒng)“等價(jià)”. 當(dāng)人工系統(tǒng)不斷成熟后，可將人工票務(wù)系統(tǒng)中的最優(yōu)策略作為控制實(shí)際票務(wù)系統(tǒng)的決策依據(jù).

　　周慧娟; 賈梅杰; 張強(qiáng); 劉羽; 趙宇， 交通工程 發(fā)表時(shí)間：2019-12-15

　　關(guān)鍵詞: 火車票價(jià); 平行管理; 人工系統(tǒng); 計(jì)算實(shí)驗(yàn); 平行執(zhí)行

　　0 引言

　　2015-12-23 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布《國(guó)家發(fā)展改革委關(guān)于改革完善高鐵動(dòng)車組旅客票價(jià)政策的通知》，通知中明確指出，2016-01-01 起放開高鐵動(dòng)車票價(jià)，改由鐵路總公司自行定價(jià). 鐵路總公司可以根據(jù)運(yùn)輸市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)狀況等因素實(shí)行一定折扣，確定實(shí)際執(zhí)行票價(jià). 2017-04-21，根據(jù)《通知》的規(guī)定，我國(guó)東南沿海地區(qū)的部分高鐵即將調(diào)整票價(jià).東南沿海地區(qū)對(duì)票價(jià)的調(diào)節(jié)，打破了以往固定票價(jià)的模式，對(duì)日后全國(guó)范圍高鐵票價(jià)的制定提供了先驗(yàn)實(shí)例. 《通知》的頒布釋放了票價(jià)彈性，給予鐵總根據(jù)客流分布等因素實(shí)行一定的折扣票價(jià)的權(quán)力，在春運(yùn)這種“供不應(yīng)求”的特殊時(shí)段內(nèi)，以市場(chǎng)為導(dǎo)向平滑春運(yùn)期間客流分布提供了新思路.

　　在總結(jié)現(xiàn)有票價(jià)系統(tǒng)管理的措施和問題的基礎(chǔ)上，本文總結(jié)提出了提升票價(jià)系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)效率的主要內(nèi)容和策略，為引入平行系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ). 在簡(jiǎn)單介紹平行管理理論的基礎(chǔ)上，本文提出了對(duì)春運(yùn)期間火車票浮動(dòng)價(jià)格的建模流程與方法，最后提出了平行管理的預(yù)期效果.

　　1 春運(yùn)期間火車票定價(jià)現(xiàn)狀分析

　　1. 1 目前票價(jià)系統(tǒng)運(yùn)行情況

　　中國(guó)統(tǒng)計(jì)年鑒統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示(見表 1)，我國(guó)鐵路營(yíng)運(yùn)里程、旅客周轉(zhuǎn)量和鐵路客車保有量都隨著時(shí)間不斷增加. 雖然鐵路客運(yùn)量在 2013 年與上年相比略有下降，但從 2014 年開始鐵路客運(yùn)量逐漸回升.

　　鐵路系統(tǒng)的運(yùn)力設(shè)置根本目的在于滿足乘客的日常出行需求. 春運(yùn)期間，乘客人數(shù)呈現(xiàn)“井噴式” 增長(zhǎng)，即便鐵路系統(tǒng)調(diào)用更多運(yùn)力資源，在其系統(tǒng)承受范圍內(nèi)也難以滿足春運(yùn)期間全部乘客的出行需求. 基礎(chǔ)設(shè)施所提供的服務(wù)如果能在高峰期內(nèi)滿足需求，那在平峰時(shí)的運(yùn)營(yíng)效率一定是極低的. 鐵路系統(tǒng)也是同樣道理，如果現(xiàn)有鐵路系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施能夠滿足春運(yùn)期間全部乘客的出行需求，在日常運(yùn)營(yíng)中鐵路系統(tǒng)的效率一定是處于低位的. 所以，春運(yùn)期間將“一票難求”歸咎于鐵路系統(tǒng)服務(wù)的缺失是不客觀的.

　　1995-10-01，經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)，旅客票價(jià)基價(jià)率調(diào)整到 0. 058 61 元(大約 6 分錢/km). 縱觀我國(guó)鐵路基準(zhǔn)票價(jià)的調(diào)節(jié)史，基準(zhǔn)票價(jià)已有 20 年維持在相同標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)鐵路運(yùn)輸部門實(shí)際上在為大眾提供著“性價(jià)比”最高的服務(wù). 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展， 20 年來物價(jià)上漲速度與居民收入增速遠(yuǎn)超過鐵路基本票價(jià)，即便鐵路運(yùn)輸服務(wù)是具有一定公益性質(zhì)的社會(huì)公共產(chǎn)品，鐵路票價(jià) 20 年都未調(diào)整價(jià)格也是違背經(jīng)濟(jì)學(xué)原理的.

　　1. 2 當(dāng)前系統(tǒng)存在的問題

　　1. 2. 1 票價(jià)決定因素單一

　　我國(guó)鐵路票價(jià)按照公里數(shù)計(jì)算計(jì)價(jià)區(qū)段，依照基價(jià)計(jì)算得到票價(jià). 根據(jù)列車運(yùn)營(yíng)速度的設(shè)置，分為普快、特快兩檔上浮費(fèi)率. 按不同席別如硬座、軟座、硬臥、軟臥等加成不同的比率. 2008 年針對(duì)新出現(xiàn)的動(dòng)車組，國(guó)家發(fā)改委按照《價(jià)格法》允許新產(chǎn)品實(shí)行試運(yùn)行價(jià)格，硬座票價(jià)平均 0. 3 ～0. 35 元/人 km.

　　從上述票價(jià)制定標(biāo)準(zhǔn)來看，現(xiàn)行火車票的定價(jià)主要取決于運(yùn)營(yíng)里程與鐵路服務(wù)水平，并未考慮到旅客對(duì)鐵路運(yùn)輸服務(wù)的需求，即市場(chǎng)需求. 春運(yùn)這一特殊期間，對(duì)鐵路運(yùn)輸服務(wù)的需求遠(yuǎn)大于供給，而制定票價(jià)時(shí)拋開市場(chǎng)供求關(guān)系，提高有限運(yùn)輸能力在春運(yùn)期間呈指數(shù)增長(zhǎng)的客流面前顯得杯水車薪.

　　1. 2. 2 部分冷門線路上座率低

　　春運(yùn)期間，“一票難求”似乎才是春運(yùn)購(gòu)票正確的“打開方式”，可也有一些鐵路運(yùn)輸線路出現(xiàn)“硬座變硬臥”的現(xiàn)象. 春運(yùn)期間旅客出行具有較強(qiáng)的方向性，學(xué)生流、務(wù)工返鄉(xiāng)流等剛性需求者的出行方向更為明顯. 以北京為例，春運(yùn)前期，客流主要集中于出京方向，而進(jìn)京方向客流明顯減少，甚至在春節(jié)期間，由于務(wù)工人員的大幅離京，城市內(nèi)飯館、商鋪歇業(yè)，快遞大幅“停擺”，為市民造成諸多不便.

　　冷門線路的存在，實(shí)際上增加了鐵路部門運(yùn)營(yíng)的成本，造成了鐵路運(yùn)輸資源的浪費(fèi).

　　1. 3 提升春運(yùn)期間票價(jià)系統(tǒng)運(yùn)行效率

　　為了解決上述主要問題，提升鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)在春運(yùn)期間的運(yùn)營(yíng)效率，需要逐步改良火車票定價(jià)機(jī)制. 主要內(nèi)容涉及。

　　1) 熱門線路將市場(chǎng)需求列入票價(jià)影響因素

　　2) 冷門線路給予適當(dāng)補(bǔ)貼

　　首先，針對(duì)春運(yùn)期間熱門出行路線常發(fā)生“一票難求”的情況，在春運(yùn)期間應(yīng)將旅客出行需求列入票價(jià)影響因素. 對(duì)于春運(yùn)期間實(shí)行浮動(dòng)票價(jià)，民航部門已有較為成熟的模式. 我國(guó)民航系統(tǒng)借鑒了國(guó)外“收益管理”的理論和方法[1-2]，結(jié)合航空客運(yùn)實(shí)際情況，開發(fā)了適合我國(guó)國(guó)情的收益管理系統(tǒng).收益管理系統(tǒng)是在預(yù)訂系統(tǒng)、超額預(yù)訂以及劃分需求等三級(jí)價(jià)格歧視的基礎(chǔ)上制定的多種類、多層次定價(jià)策略. 系統(tǒng)可從機(jī)票的預(yù)定、超額預(yù)訂和客流管理等多方面影響因素充分反映供求關(guān)系，發(fā)揮價(jià)格杠桿優(yōu)勢(shì). 在春運(yùn)期間，航空公司鼓勵(lì)旅客計(jì)劃出行、對(duì)熱門線路進(jìn)行適當(dāng)提價(jià)等策略，使價(jià)格管理與變動(dòng)更加靈活.

　　對(duì)于春運(yùn)期間出現(xiàn)的冷門線路，應(yīng)對(duì)冷門線路具體分析. 即便是熱門線路，有的區(qū)段也會(huì)出現(xiàn)“空車”現(xiàn)象. 對(duì)于某些熱門中長(zhǎng)途運(yùn)營(yíng)車次，當(dāng)列車到達(dá)返鄉(xiāng)集散地后，列車上大部分乘客的運(yùn)輸需求已經(jīng)完成，但是路段后續(xù)客源補(bǔ)充不足，剩余路段常會(huì)出現(xiàn)“空車現(xiàn)象”. 對(duì)于這種情況，由于旅客目的地固定，調(diào)節(jié)價(jià)格無濟(jì)于事. 鐵路部門可適當(dāng)修改線路，避免鐵路資源的浪費(fèi);對(duì)于下面的情況，則可以用價(jià)格調(diào)控. 春運(yùn)期間客流出行方向具有明顯方向性，與春運(yùn)前期的返鄉(xiāng)客流對(duì)應(yīng)的是反向客流. 春運(yùn)前期，旅客大多從用工城市返鄉(xiāng)，有極少部分旅客是從家鄉(xiāng)到大中型城市. 針對(duì)這部分“反向客流”，應(yīng)給予一定程度的補(bǔ)償，刺激反向客流的增加，從而平衡鐵路營(yíng)運(yùn)系統(tǒng)資源.

　　上述優(yōu)化措施的核心是“熱門線路適當(dāng)提價(jià)，冷門線路適當(dāng)補(bǔ)貼”. 提價(jià)以及補(bǔ)貼的力度不能隨意規(guī)定，以提價(jià)為例:提價(jià)幅度過小，無法起到限流作用，而提價(jià)幅度過大會(huì)擠壓鐵路客運(yùn)市場(chǎng)，導(dǎo)致鐵路系統(tǒng)更加入不敷出. 對(duì)于提價(jià)以及補(bǔ)貼的幅度顯而易見無法在現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中操作. 因此，結(jié)合平行系統(tǒng)理論來實(shí)現(xiàn)對(duì)提價(jià)及補(bǔ)貼力度的測(cè)評(píng)，基于現(xiàn)實(shí)票價(jià)系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上通過實(shí)際系統(tǒng)與人工系統(tǒng)結(jié)合的平行評(píng)估方法來進(jìn)一步提升鐵路系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)效率.

　　2 平行系統(tǒng)理論介紹

　　平行系統(tǒng)理論[3-4]簡(jiǎn)稱 ACP 理論，包括人工系統(tǒng) ( Artificial Systems )、計(jì) 算 實(shí) 驗(yàn) ( Computational Experiment)和平行執(zhí)行(Parallel Execution) 等 3 部分，平行系統(tǒng)理論適用于各類復(fù)雜系統(tǒng)的模擬. 在社會(huì)性研究領(lǐng)域中，平行系統(tǒng)領(lǐng)域應(yīng)用于應(yīng)急管理[5]、電子商務(wù)等[6];在工程技術(shù)研究方面，目前該理論初步應(yīng)用于交通、軍事、電力、人口和乙烯生產(chǎn)[7-11]等領(lǐng)域. 利用平行系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，通過對(duì)待評(píng)價(jià)決策進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和分析，從而達(dá)到管理與控制實(shí)際系統(tǒng)的目標(biāo).基于平行系統(tǒng)理論，系統(tǒng)

　　基于平行系統(tǒng)理論，系統(tǒng)執(zhí)行者的平行管理分為以下幾部分:①將影響因素作為控制方法選擇的前提，基于代理建模方法，結(jié)合現(xiàn)階段成熟的模擬控制方法，自下而上地建立與實(shí)際系統(tǒng)相仿的人工系統(tǒng);②對(duì)實(shí)際系統(tǒng)中實(shí)施的控制方案進(jìn)行計(jì)算實(shí)驗(yàn)，為控制策略尋求最優(yōu)方案;③實(shí)際系統(tǒng)與人工系統(tǒng)同時(shí)輸入新的控制策略，通過系統(tǒng)間信息的交互與平行執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)管理實(shí)際系統(tǒng).

　　針對(duì)上述平行系統(tǒng)的作用，利用平行系統(tǒng)檢驗(yàn)春運(yùn)期間火車票實(shí)施浮動(dòng)票價(jià)的策略可以有效建立與春運(yùn)期間實(shí)際購(gòu)票系統(tǒng)“等價(jià)”的人工購(gòu)票系統(tǒng)，當(dāng)人工購(gòu)票系統(tǒng)與實(shí)際系統(tǒng)幾乎吻合后，觀察 2 個(gè)系統(tǒng)間狀態(tài)的差別，從而不斷修正人工購(gòu)票系統(tǒng)的參數(shù)及設(shè)置. 最后，通過觀察人工購(gòu)票系統(tǒng)對(duì)購(gòu)票策略的反應(yīng)結(jié)果，進(jìn)一步判斷該策略對(duì)實(shí)際購(gòu)票系統(tǒng)的 影 響. 從而達(dá)到對(duì)實(shí)際購(gòu)票系統(tǒng)的控制與管理.

　　關(guān)于人工系統(tǒng):人工系統(tǒng)主要被用于學(xué)習(xí)與培訓(xùn)，通過對(duì)實(shí)際復(fù)雜系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，達(dá)到與實(shí)際系統(tǒng)幾乎等價(jià)的效果. 關(guān)于計(jì)算實(shí)驗(yàn):基于平行系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)決策的實(shí)驗(yàn)和分析的特點(diǎn)，在利用平行系統(tǒng)預(yù)測(cè)春運(yùn)期間火車票實(shí)行浮動(dòng)票價(jià)這一決策的執(zhí)行效果的過程中，人工系統(tǒng)主要被用來進(jìn)行計(jì)算實(shí)驗(yàn)，分析不同票價(jià)情況下，乘客的購(gòu)票行為與反應(yīng)，并對(duì)不同的票價(jià)方案的執(zhí)行效果進(jìn)行評(píng)估，作為后續(xù)選擇和支撐管理與控制決策的依據(jù). 關(guān)于平行執(zhí)行:在平行執(zhí)行過程中，通過觀察實(shí)際系統(tǒng)與人工系統(tǒng)狀態(tài)的差異，對(duì)人工系統(tǒng)的參數(shù)或評(píng)估方式不斷修正并進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化與評(píng)估，從而達(dá)到對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的管理與控制.

　　3 提升浮動(dòng)票價(jià)可行性的評(píng)估方法

　　為實(shí)現(xiàn)春運(yùn)期間火車票浮動(dòng)票價(jià)策略，結(jié)合平行管理理論，本文提出春運(yùn)期間火車票浮動(dòng)價(jià)格平行管理的基本流程如圖 2 所示. 首先，通過對(duì)實(shí)際票價(jià)系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，對(duì)人工票價(jià)系統(tǒng)進(jìn)行建模即構(gòu)建人工票價(jià)系統(tǒng);其次，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)即春運(yùn)期間實(shí)施浮動(dòng)票價(jià)，由于該策略無法在實(shí)際票價(jià)系統(tǒng)中進(jìn)行檢測(cè)，故在人工系統(tǒng)中進(jìn)行仿真驗(yàn)證，得出策略評(píng)估;最后當(dāng)該策略在人工票價(jià)系統(tǒng)中得到證實(shí)，該策略可作為控制策略的依據(jù). 對(duì)比實(shí)際票價(jià)系統(tǒng)與人工票價(jià)系統(tǒng)對(duì)最優(yōu)策略的不同反應(yīng)，繼而不斷優(yōu)化人工票價(jià)系統(tǒng)，從而控制實(shí)際票價(jià)系統(tǒng).

　　平行管理系統(tǒng)主要分為 3 部分，分別為人工系統(tǒng)、計(jì)算實(shí)驗(yàn)以及平行執(zhí)行. 下面主要就春運(yùn)期間浮動(dòng)票價(jià)的平行系統(tǒng)的 3 個(gè)組成部分進(jìn)行說明.

　　3. 1 人工系統(tǒng)

　　人工系統(tǒng)主要用于學(xué)習(xí)與培訓(xùn)，本文建立的人工票價(jià)系統(tǒng)主要用于學(xué)習(xí)實(shí)際票價(jià)系統(tǒng)，構(gòu)建流程如圖 3 所示.

　　實(shí)際票價(jià)系統(tǒng)的車票定價(jià)規(guī)則已經(jīng)確定，人工系統(tǒng)主要學(xué)習(xí)的目標(biāo)就是高度模仿實(shí)際票價(jià)系統(tǒng)定價(jià)規(guī)則，根據(jù)實(shí)際票價(jià)系統(tǒng)的定價(jià)依據(jù)及規(guī)則等構(gòu)建人工票價(jià)系統(tǒng).

　　此時(shí)的人工票價(jià)系統(tǒng)初步具備實(shí)際票價(jià)系統(tǒng)的規(guī)則，在后續(xù)完善系統(tǒng)時(shí)應(yīng)提取特殊事件等影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的因素作為檢測(cè)目標(biāo)，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn). 對(duì)不定性影響因素結(jié)果進(jìn)行分析以及評(píng)估，并依據(jù)評(píng)估結(jié)果不斷修正人工票價(jià)系統(tǒng)，使人工票價(jià)系統(tǒng)慢慢遇實(shí)際票價(jià)系統(tǒng)吻合. 此時(shí)，人工票價(jià)系統(tǒng)初步完成.

　　3. 2 計(jì)算實(shí)驗(yàn)

　　計(jì)算實(shí)驗(yàn)的主要目標(biāo)在于對(duì)策略的試驗(yàn)及分析. 本文需要驗(yàn)證的策略為春運(yùn)期間火車票執(zhí)行浮動(dòng)票價(jià)時(shí)，熱門線路票價(jià)執(zhí)行上浮的浮動(dòng)程度多少為宜、反向客流補(bǔ)貼力度適當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn). 選定目標(biāo)后，需要對(duì)影響因素進(jìn)行計(jì)算實(shí)驗(yàn)，測(cè)量浮動(dòng)程度的計(jì)算實(shí)驗(yàn)流程如圖 4 所示.

　　在計(jì)算實(shí)驗(yàn)中選定邊際收益以及客流均衡度作為考核指標(biāo)，以熱門線路漲價(jià)幅度為例:對(duì)車票價(jià)格每提升一單位，觀察人工票價(jià)系統(tǒng)對(duì)該策略的反映情況，利用預(yù)測(cè)方法，分析此時(shí)票價(jià)系統(tǒng)的邊際收益以及客流均衡程度，通過方案評(píng)價(jià)方法對(duì)每次票價(jià)調(diào)整策略進(jìn)行策略評(píng)估，作為以后策略選擇和支持管理的理論依據(jù).

　　3. 3 平行執(zhí)行

　　平行執(zhí)行的主要作用在于對(duì)實(shí)際系統(tǒng)管理與控制. 本文構(gòu)建人工票價(jià)系統(tǒng)來進(jìn)行平行執(zhí)行主要目的在于進(jìn)行實(shí)時(shí)管控、平衡鐵路運(yùn)力. 平行執(zhí)行流程如圖 5 所示.

　　對(duì)于計(jì)算實(shí)驗(yàn)中計(jì)算得到的諸多方案，選出最優(yōu)需要進(jìn)行專家決策，之后進(jìn)行策略優(yōu)選，最后得到最優(yōu)策略的效果評(píng)價(jià). 最后得到的最優(yōu)策略可以作為管理策略，通過觀察最優(yōu)策略在實(shí)際票價(jià)系統(tǒng)與人工票價(jià)系統(tǒng)的差別，再逐漸調(diào)整人工票價(jià)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置以及評(píng)估方法，減少系統(tǒng)間差異，并進(jìn)行新一輪優(yōu)化，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際票價(jià)系統(tǒng)的管理與控制.

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　利用人工系統(tǒng)的思想，結(jié)合計(jì)算實(shí)驗(yàn)和平行管理的理論和方法，建立人工票價(jià)系統(tǒng)以及相應(yīng)的計(jì)算實(shí)驗(yàn)手段和平行決策過程，目前還只是一種設(shè)想，實(shí)際應(yīng)用階段還需要更多工作. 但這是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)研究春運(yùn)期間浮動(dòng)票價(jià)制定規(guī)則的一種十分有效的方法.

　　2016 年，我國(guó)網(wǎng)民已達(dá) 7. 1 億人次，而且上升速度還在不斷加快，這些網(wǎng)上人口的影響很可能已經(jīng)遠(yuǎn)大于其所占社會(huì)人口的比例. 如何有效利用 “互聯(lián)網(wǎng) + ”思維，實(shí)現(xiàn)春運(yùn)期間實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)旅客購(gòu)票情況并根據(jù)旅客出行需求制定相應(yīng)票價(jià)已成為浮動(dòng)票價(jià)系統(tǒng)的核心.

　　目前鐵路網(wǎng)絡(luò)購(gòu)票系統(tǒng)已相對(duì)成熟，搭建人工票價(jià)系統(tǒng)已具備初步條件，計(jì)算實(shí)驗(yàn)以及平行管理部分也能夠逐步實(shí)現(xiàn)，以期達(dá)到在春運(yùn)期間火車票實(shí)行浮動(dòng)票價(jià)的預(yù)期效果. 通過人工票價(jià)系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)艿玫綗衢T線路票價(jià)上浮的最佳比例以及對(duì)反向客流的最佳補(bǔ)償額度. 從而達(dá)到平衡客流、充分利用春運(yùn)期間鐵路運(yùn)輸資源，降低春運(yùn)期間鐵路營(yíng)運(yùn)成本.

　　雖然基于平行管理的浮動(dòng)票價(jià)系統(tǒng)研究?jī)H處于理論研究階段，但隨著更多科研人員的重視與參與，相信平行管理思想能夠?yàn)榇哼\(yùn)期間浮動(dòng)票價(jià)的研究提供有效的解決方案.