基于平行管理方法的浮动票价系统研究

　　摘 要: 针对春运期间火车票定价的实际问题，引入了平行管理理论的方法和具体实现步骤. 在此基础之上，通过模拟实际票价系统搭建人工票价系统，结合计算实验以及平行管理的方法不断优化人工票价系统，从而使人工票价系统与实际系统“等价”. 当人工系统不断成熟后，可将人工票务系统中的最优策略作为控制实际票务系统的决策依据.

　　周慧娟; 贾梅杰; 张强; 刘羽; 赵宇， 交通工程 发表时间：2019-12-15

　　关键词: 火车票价; 平行管理; 人工系统; 计算实验; 平行执行

　　0 引言

　　2015-12-23 国家发展和改革委员会发布《国家发展改革委关于改革完善高铁动车组旅客票价政策的通知》，通知中明确指出，2016-01-01 起放开高铁动车票价，改由铁路总公司自行定价. 铁路总公司可以根据运输市场竞争状况等因素实行一定折扣，确定实际执行票价. 2017-04-21，根据《通知》的规定，我国东南沿海地区的部分高铁即将调整票价.东南沿海地区对票价的调节，打破了以往固定票价的模式，对日后全国范围高铁票价的制定提供了先验实例. 《通知》的颁布释放了票价弹性，给予铁总根据客流分布等因素实行一定的折扣票价的权力，在春运这种“供不应求”的特殊时段内，以市场为导向平滑春运期间客流分布提供了新思路.

　　在总结现有票价系统管理的措施和问题的基础上，本文总结提出了提升票价系统运营效率的主要内容和策略，为引入平行系统奠定了基础. 在简单介绍平行管理理论的基础上，本文提出了对春运期间火车票浮动价格的建模流程与方法，最后提出了平行管理的预期效果.

　　1 春运期间火车票定价现状分析

　　1. 1 目前票价系统运行情况

　　中国统计年鉴统计数据显示(见表 1)，我国铁路营运里程、旅客周转量和铁路客车保有量都随着时间不断增加. 虽然铁路客运量在 2013 年与上年相比略有下降，但从 2014 年开始铁路客运量逐渐回升.

　　铁路系统的运力设置根本目的在于满足乘客的日常出行需求. 春运期间，乘客人数呈现“井喷式” 增长，即便铁路系统调用更多运力资源，在其系统承受范围内也难以满足春运期间全部乘客的出行需求. 基础设施所提供的服务如果能在高峰期内满足需求，那在平峰时的运营效率一定是极低的. 铁路系统也是同样道理，如果现有铁路系统基础设施能够满足春运期间全部乘客的出行需求，在日常运营中铁路系统的效率一定是处于低位的. 所以，春运期间将“一票难求”归咎于铁路系统服务的缺失是不客观的.

　　1995-10-01，经国务院批准，旅客票价基价率调整到 0. 058 61 元(大约 6 分钱/km). 纵观我国铁路基准票价的调节史，基准票价已有 20 年维持在相同标准，我国铁路运输部门实际上在为大众提供着“性价比”最高的服务. 随着我国经济的不断发展， 20 年来物价上涨速度与居民收入增速远超过铁路基本票价，即便铁路运输服务是具有一定公益性质的社会公共产品，铁路票价 20 年都未调整价格也是违背经济学原理的.

　　1. 2 当前系统存在的问题

　　1. 2. 1 票价决定因素单一

　　我国铁路票价按照公里数计算计价区段，依照基价计算得到票价. 根据列车运营速度的设置，分为普快、特快两档上浮费率. 按不同席别如硬座、软座、硬卧、软卧等加成不同的比率. 2008 年针对新出现的动车组，国家发改委按照《价格法》允许新产品实行试运行价格，硬座票价平均 0. 3 ～0. 35 元/人 km.

　　从上述票价制定标准来看，现行火车票的定价主要取决于运营里程与铁路服务水平，并未考虑到旅客对铁路运输服务的需求，即市场需求. 春运这一特殊期间，对铁路运输服务的需求远大于供给，而制定票价时抛开市场供求关系，提高有限运输能力在春运期间呈指数增长的客流面前显得杯水车薪.

　　1. 2. 2 部分冷门线路上座率低

　　春运期间，“一票难求”似乎才是春运购票正确的“打开方式”，可也有一些铁路运输线路出现“硬座变硬卧”的现象. 春运期间旅客出行具有较强的方向性，学生流、务工返乡流等刚性需求者的出行方向更为明显. 以北京为例，春运前期，客流主要集中于出京方向，而进京方向客流明显减少，甚至在春节期间，由于务工人员的大幅离京，城市内饭馆、商铺歇业，快递大幅“停摆”，为市民造成诸多不便.

　　冷门线路的存在，实际上增加了铁路部门运营的成本，造成了铁路运输资源的浪费.

　　1. 3 提升春运期间票价系统运行效率

　　为了解决上述主要问题，提升铁路运输系统在春运期间的运营效率，需要逐步改良火车票定价机制. 主要内容涉及。

　　1) 热门线路将市场需求列入票价影响因素

　　2) 冷门线路给予适当补贴

　　首先，针对春运期间热门出行路线常发生“一票难求”的情况，在春运期间应将旅客出行需求列入票价影响因素. 对于春运期间实行浮动票价，民航部门已有较为成熟的模式. 我国民航系统借鉴了国外“收益管理”的理论和方法[1-2]，结合航空客运实际情况，开发了适合我国国情的收益管理系统.收益管理系统是在预订系统、超额预订以及划分需求等三级价格歧视的基础上制定的多种类、多层次定价策略. 系统可从机票的预定、超额预订和客流管理等多方面影响因素充分反映供求关系，发挥价格杠杆优势. 在春运期间，航空公司鼓励旅客计划出行、对热门线路进行适当提价等策略，使价格管理与变动更加灵活.

　　对于春运期间出现的冷门线路，应对冷门线路具体分析. 即便是热门线路，有的区段也会出现“空车”现象. 对于某些热门中长途运营车次，当列车到达返乡集散地后，列车上大部分乘客的运输需求已经完成，但是路段后续客源补充不足，剩余路段常会出现“空车现象”. 对于这种情况，由于旅客目的地固定，调节价格无济于事. 铁路部门可适当修改线路，避免铁路资源的浪费;对于下面的情况，则可以用价格调控. 春运期间客流出行方向具有明显方向性，与春运前期的返乡客流对应的是反向客流. 春运前期，旅客大多从用工城市返乡，有极少部分旅客是从家乡到大中型城市. 针对这部分“反向客流”，应给予一定程度的补偿，刺激反向客流的增加，从而平衡铁路营运系统资源.

　　上述优化措施的核心是“热门线路适当提价，冷门线路适当补贴”. 提价以及补贴的力度不能随意规定，以提价为例:提价幅度过小，无法起到限流作用，而提价幅度过大会挤压铁路客运市场，导致铁路系统更加入不敷出. 对于提价以及补贴的幅度显而易见无法在现实系统中操作. 因此，结合平行系统理论来实现对提价及补贴力度的测评，基于现实票价系统，在此基础上通过实际系统与人工系统结合的平行评估方法来进一步提升铁路系统的运营效率.

　　2 平行系统理论介绍

　　平行系统理论[3-4]简称 ACP 理论，包括人工系统 ( Artificial Systems )、计 算 实 验 ( Computational Experiment)和平行执行(Parallel Execution) 等 3 部分，平行系统理论适用于各类复杂系统的模拟. 在社会性研究领域中，平行系统领域应用于应急管理[5]、电子商务等[6];在工程技术研究方面，目前该理论初步应用于交通、军事、电力、人口和乙烯生产[7-11]等领域. 利用平行系统可以实现对系统的学习，通过对待评价决策进行实验和分析，从而达到管理与控制实际系统的目标.基于平行系统理论，系统

　　基于平行系统理论，系统执行者的平行管理分为以下几部分:①将影响因素作为控制方法选择的前提，基于代理建模方法，结合现阶段成熟的模拟控制方法，自下而上地建立与实际系统相仿的人工系统;②对实际系统中实施的控制方案进行计算实验，为控制策略寻求最优方案;③实际系统与人工系统同时输入新的控制策略，通过系统间信息的交互与平行执行，实现管理实际系统.

　　针对上述平行系统的作用，利用平行系统检验春运期间火车票实施浮动票价的策略可以有效建立与春运期间实际购票系统“等价”的人工购票系统，当人工购票系统与实际系统几乎吻合后，观察 2 个系统间状态的差别，从而不断修正人工购票系统的参数及设置. 最后，通过观察人工购票系统对购票策略的反应结果，进一步判断该策略对实际购票系统的 影 响. 从而达到对实际购票系统的控制与管理.

　　关于人工系统:人工系统主要被用于学习与培训，通过对实际复杂系统的学习，达到与实际系统几乎等价的效果. 关于计算实验:基于平行系统可以实现对相关决策的实验和分析的特点，在利用平行系统预测春运期间火车票实行浮动票价这一决策的执行效果的过程中，人工系统主要被用来进行计算实验，分析不同票价情况下，乘客的购票行为与反应，并对不同的票价方案的执行效果进行评估，作为后续选择和支撑管理与控制决策的依据. 关于平行执行:在平行执行过程中，通过观察实际系统与人工系统状态的差异，对人工系统的参数或评估方式不断修正并进行进一步优化与评估，从而达到对实际系统的管理与控制.

　　3 提升浮动票价可行性的评估方法

　　为实现春运期间火车票浮动票价策略，结合平行管理理论，本文提出春运期间火车票浮动价格平行管理的基本流程如图 2 所示. 首先，通过对实际票价系统的学习，对人工票价系统进行建模即构建人工票价系统;其次，设计实验目标即春运期间实施浮动票价，由于该策略无法在实际票价系统中进行检测，故在人工系统中进行仿真验证，得出策略评估;最后当该策略在人工票价系统中得到证实，该策略可作为控制策略的依据. 对比实际票价系统与人工票价系统对最优策略的不同反应，继而不断优化人工票价系统，从而控制实际票价系统.

　　平行管理系统主要分为 3 部分，分别为人工系统、计算实验以及平行执行. 下面主要就春运期间浮动票价的平行系统的 3 个组成部分进行说明.

　　3. 1 人工系统

　　人工系统主要用于学习与培训，本文建立的人工票价系统主要用于学习实际票价系统，构建流程如图 3 所示.

　　实际票价系统的车票定价规则已经确定，人工系统主要学习的目标就是高度模仿实际票价系统定价规则，根据实际票价系统的定价依据及规则等构建人工票价系统.

　　此时的人工票价系统初步具备实际票价系统的规则，在后续完善系统时应提取特殊事件等影响系统稳定性的因素作为检测目标，并进行实验. 对不定性影响因素结果进行分析以及评估，并依据评估结果不断修正人工票价系统，使人工票价系统慢慢遇实际票价系统吻合. 此时，人工票价系统初步完成.

　　3. 2 计算实验

　　计算实验的主要目标在于对策略的试验及分析. 本文需要验证的策略为春运期间火车票执行浮动票价时，热门线路票价执行上浮的浮动程度多少为宜、反向客流补贴力度适当的标准. 选定目标后，需要对影响因素进行计算实验，测量浮动程度的计算实验流程如图 4 所示.

　　在计算实验中选定边际收益以及客流均衡度作为考核指标，以热门线路涨价幅度为例:对车票价格每提升一单位，观察人工票价系统对该策略的反映情况，利用预测方法，分析此时票价系统的边际收益以及客流均衡程度，通过方案评价方法对每次票价调整策略进行策略评估，作为以后策略选择和支持管理的理论依据.

　　3. 3 平行执行

　　平行执行的主要作用在于对实际系统管理与控制. 本文构建人工票价系统来进行平行执行主要目的在于进行实时管控、平衡铁路运力. 平行执行流程如图 5 所示.

　　对于计算实验中计算得到的诸多方案，选出最优需要进行专家决策，之后进行策略优选，最后得到最优策略的效果评价. 最后得到的最优策略可以作为管理策略，通过观察最优策略在实际票价系统与人工票价系统的差别，再逐渐调整人工票价系统参数设置以及评估方法，减少系统间差异，并进行新一轮优化，最终实现对实际票价系统的管理与控制.

　　4 结束语

　　利用人工系统的思想，结合计算实验和平行管理的理论和方法，建立人工票价系统以及相应的计算实验手段和平行决策过程，目前还只是一种设想，实际应用阶段还需要更多工作. 但这是实现动态研究春运期间浮动票价制定规则的一种十分有效的方法.

　　2016 年，我国网民已达 7. 1 亿人次，而且上升速度还在不断加快，这些网上人口的影响很可能已经远大于其所占社会人口的比例. 如何有效利用 “互联网 + ”思维，实现春运期间实时、动态监测旅客购票情况并根据旅客出行需求制定相应票价已成为浮动票价系统的核心.

　　目前铁路网络购票系统已相对成熟，搭建人工票价系统已具备初步条件，计算实验以及平行管理部分也能够逐步实现，以期达到在春运期间火车票实行浮动票价的预期效果. 通过人工票价系统的仿真实验能得到热门线路票价上浮的最佳比例以及对反向客流的最佳补偿额度. 从而达到平衡客流、充分利用春运期间铁路运输资源，降低春运期间铁路营运成本.

　　虽然基于平行管理的浮动票价系统研究仅处于理论研究阶段，但随着更多科研人员的重视与参与，相信平行管理思想能够为春运期间浮动票价的研究提供有效的解决方案.