基于平行管理方法的浮動票價系統研究

　　摘 要: 針對春運期間火車票定價的實際問題，引入了平行管理理論的方法和具體實現步驟. 在此基礎之上，通過模擬實際票價系統搭建人工票價系統，結合計算實驗以及平行管理的方法不斷優化人工票價系統，從而使人工票價系統與實際系統“等價”. 當人工系統不斷成熟后，可將人工票務系統中的最優策略作為控制實際票務系統的決策依據.

　　周慧娟; 賈梅杰; 張強; 劉羽; 趙宇， 交通工程 發表時間：2019-12-15

　　關鍵詞: 火車票價; 平行管理; 人工系統; 計算實驗; 平行執行

　　0 引言

　　2015-12-23 國家發展和改革委員會發布《國家發展改革委關于改革完善高鐵動車組旅客票價政策的通知》，通知中明確指出，2016-01-01 起放開高鐵動車票價，改由鐵路總公司自行定價. 鐵路總公司可以根據運輸市場競爭狀況等因素實行一定折扣，確定實際執行票價. 2017-04-21，根據《通知》的規定，我國東南沿海地區的部分高鐵即將調整票價.東南沿海地區對票價的調節，打破了以往固定票價的模式，對日后全國范圍高鐵票價的制定提供了先驗實例. 《通知》的頒布釋放了票價彈性，給予鐵總根據客流分布等因素實行一定的折扣票價的權力，在春運這種“供不應求”的特殊時段內，以市場為導向平滑春運期間客流分布提供了新思路.

　　在總結現有票價系統管理的措施和問題的基礎上，本文總結提出了提升票價系統運營效率的主要內容和策略，為引入平行系統奠定了基礎. 在簡單介紹平行管理理論的基礎上，本文提出了對春運期間火車票浮動價格的建模流程與方法，最后提出了平行管理的預期效果.

　　1 春運期間火車票定價現狀分析

　　1. 1 目前票價系統運行情況

　　中國統計年鑒統計數據顯示(見表 1)，我國鐵路營運里程、旅客周轉量和鐵路客車保有量都隨著時間不斷增加. 雖然鐵路客運量在 2013 年與上年相比略有下降，但從 2014 年開始鐵路客運量逐漸回升.

　　鐵路系統的運力設置根本目的在于滿足乘客的日常出行需求. 春運期間，乘客人數呈現“井噴式” 增長，即便鐵路系統調用更多運力資源，在其系統承受范圍內也難以滿足春運期間全部乘客的出行需求. 基礎設施所提供的服務如果能在高峰期內滿足需求，那在平峰時的運營效率一定是極低的. 鐵路系統也是同樣道理，如果現有鐵路系統基礎設施能夠滿足春運期間全部乘客的出行需求，在日常運營中鐵路系統的效率一定是處于低位的. 所以，春運期間將“一票難求”歸咎于鐵路系統服務的缺失是不客觀的.

　　1995-10-01，經國務院批準，旅客票價基價率調整到 0. 058 61 元(大約 6 分錢/km). 縱觀我國鐵路基準票價的調節史，基準票價已有 20 年維持在相同標準，我國鐵路運輸部門實際上在為大眾提供著“性價比”最高的服務. 隨著我國經濟的不斷發展， 20 年來物價上漲速度與居民收入增速遠超過鐵路基本票價，即便鐵路運輸服務是具有一定公益性質的社會公共產品，鐵路票價 20 年都未調整價格也是違背經濟學原理的.

　　1. 2 當前系統存在的問題

　　1. 2. 1 票價決定因素單一

　　我國鐵路票價按照公里數計算計價區段，依照基價計算得到票價. 根據列車運營速度的設置，分為普快、特快兩檔上浮費率. 按不同席別如硬座、軟座、硬臥、軟臥等加成不同的比率. 2008 年針對新出現的動車組，國家發改委按照《價格法》允許新產品實行試運行價格，硬座票價平均 0. 3 ～0. 35 元/人 km.

　　從上述票價制定標準來看，現行火車票的定價主要取決于運營里程與鐵路服務水平，并未考慮到旅客對鐵路運輸服務的需求，即市場需求. 春運這一特殊期間，對鐵路運輸服務的需求遠大于供給，而制定票價時拋開市場供求關系，提高有限運輸能力在春運期間呈指數增長的客流面前顯得杯水車薪.

　　1. 2. 2 部分冷門線路上座率低

　　春運期間，“一票難求”似乎才是春運購票正確的“打開方式”，可也有一些鐵路運輸線路出現“硬座變硬臥”的現象. 春運期間旅客出行具有較強的方向性，學生流、務工返鄉流等剛性需求者的出行方向更為明顯. 以北京為例，春運前期，客流主要集中于出京方向，而進京方向客流明顯減少，甚至在春節期間，由于務工人員的大幅離京，城市內飯館、商鋪歇業，快遞大幅“停擺”，為市民造成諸多不便.

　　冷門線路的存在，實際上增加了鐵路部門運營的成本，造成了鐵路運輸資源的浪費.

　　1. 3 提升春運期間票價系統運行效率

　　為了解決上述主要問題，提升鐵路運輸系統在春運期間的運營效率，需要逐步改良火車票定價機制. 主要內容涉及。

　　1) 熱門線路將市場需求列入票價影響因素

　　2) 冷門線路給予適當補貼

　　首先，針對春運期間熱門出行路線常發生“一票難求”的情況，在春運期間應將旅客出行需求列入票價影響因素. 對于春運期間實行浮動票價，民航部門已有較為成熟的模式. 我國民航系統借鑒了國外“收益管理”的理論和方法[1-2]，結合航空客運實際情況，開發了適合我國國情的收益管理系統.收益管理系統是在預訂系統、超額預訂以及劃分需求等三級價格歧視的基礎上制定的多種類、多層次定價策略. 系統可從機票的預定、超額預訂和客流管理等多方面影響因素充分反映供求關系，發揮價格杠桿優勢. 在春運期間，航空公司鼓勵旅客計劃出行、對熱門線路進行適當提價等策略，使價格管理與變動更加靈活.

　　對于春運期間出現的冷門線路，應對冷門線路具體分析. 即便是熱門線路，有的區段也會出現“空車”現象. 對于某些熱門中長途運營車次，當列車到達返鄉集散地后，列車上大部分乘客的運輸需求已經完成，但是路段后續客源補充不足，剩余路段常會出現“空車現象”. 對于這種情況，由于旅客目的地固定，調節價格無濟于事. 鐵路部門可適當修改線路，避免鐵路資源的浪費;對于下面的情況，則可以用價格調控. 春運期間客流出行方向具有明顯方向性，與春運前期的返鄉客流對應的是反向客流. 春運前期，旅客大多從用工城市返鄉，有極少部分旅客是從家鄉到大中型城市. 針對這部分“反向客流”，應給予一定程度的補償，刺激反向客流的增加，從而平衡鐵路營運系統資源.

　　上述優化措施的核心是“熱門線路適當提價，冷門線路適當補貼”. 提價以及補貼的力度不能隨意規定，以提價為例:提價幅度過小，無法起到限流作用，而提價幅度過大會擠壓鐵路客運市場，導致鐵路系統更加入不敷出. 對于提價以及補貼的幅度顯而易見無法在現實系統中操作. 因此，結合平行系統理論來實現對提價及補貼力度的測評，基于現實票價系統，在此基礎上通過實際系統與人工系統結合的平行評估方法來進一步提升鐵路系統的運營效率.

　　2 平行系統理論介紹

　　平行系統理論[3-4]簡稱 ACP 理論，包括人工系統 ( Artificial Systems )、計 算 實 驗 ( Computational Experiment)和平行執行(Parallel Execution) 等 3 部分，平行系統理論適用于各類復雜系統的模擬. 在社會性研究領域中，平行系統領域應用于應急管理[5]、電子商務等[6];在工程技術研究方面，目前該理論初步應用于交通、軍事、電力、人口和乙烯生產[7-11]等領域. 利用平行系統可以實現對系統的學習，通過對待評價決策進行實驗和分析，從而達到管理與控制實際系統的目標.基于平行系統理論，系統

　　基于平行系統理論，系統執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，結合現階段成熟的模擬控制方法，自下而上地建立與實際系統相仿的人工系統;②對實際系統中實施的控制方案進行計算實驗，為控制策略尋求最優方案;③實際系統與人工系統同時輸入新的控制策略，通過系統間信息的交互與平行執行，實現管理實際系統.

　　針對上述平行系統的作用，利用平行系統檢驗春運期間火車票實施浮動票價的策略可以有效建立與春運期間實際購票系統“等價”的人工購票系統，當人工購票系統與實際系統幾乎吻合后，觀察 2 個系統間狀態的差別，從而不斷修正人工購票系統的參數及設置. 最后，通過觀察人工購票系統對購票策略的反應結果，進一步判斷該策略對實際購票系統的 影 響. 從而達到對實際購票系統的控制與管理.

　　關于人工系統:人工系統主要被用于學習與培訓，通過對實際復雜系統的學習，達到與實際系統幾乎等價的效果. 關于計算實驗:基于平行系統可以實現對相關決策的實驗和分析的特點，在利用平行系統預測春運期間火車票實行浮動票價這一決策的執行效果的過程中，人工系統主要被用來進行計算實驗，分析不同票價情況下，乘客的購票行為與反應，并對不同的票價方案的執行效果進行評估，作為后續選擇和支撐管理與控制決策的依據. 關于平行執行:在平行執行過程中，通過觀察實際系統與人工系統狀態的差異，對人工系統的參數或評估方式不斷修正并進行進一步優化與評估，從而達到對實際系統的管理與控制.

　　3 提升浮動票價可行性的評估方法

　　為實現春運期間火車票浮動票價策略，結合平行管理理論，本文提出春運期間火車票浮動價格平行管理的基本流程如圖 2 所示. 首先，通過對實際票價系統的學習，對人工票價系統進行建模即構建人工票價系統;其次，設計實驗目標即春運期間實施浮動票價，由于該策略無法在實際票價系統中進行檢測，故在人工系統中進行仿真驗證，得出策略評估;最后當該策略在人工票價系統中得到證實，該策略可作為控制策略的依據. 對比實際票價系統與人工票價系統對最優策略的不同反應，繼而不斷優化人工票價系統，從而控制實際票價系統.

　　平行管理系統主要分為 3 部分，分別為人工系統、計算實驗以及平行執行. 下面主要就春運期間浮動票價的平行系統的 3 個組成部分進行說明.

　　3. 1 人工系統

　　人工系統主要用于學習與培訓，本文建立的人工票價系統主要用于學習實際票價系統，構建流程如圖 3 所示.

　　實際票價系統的車票定價規則已經確定，人工系統主要學習的目標就是高度模仿實際票價系統定價規則，根據實際票價系統的定價依據及規則等構建人工票價系統.

　　此時的人工票價系統初步具備實際票價系統的規則，在后續完善系統時應提取特殊事件等影響系統穩定性的因素作為檢測目標，并進行實驗. 對不定性影響因素結果進行分析以及評估，并依據評估結果不斷修正人工票價系統，使人工票價系統慢慢遇實際票價系統吻合. 此時，人工票價系統初步完成.

　　3. 2 計算實驗

　　計算實驗的主要目標在于對策略的試驗及分析. 本文需要驗證的策略為春運期間火車票執行浮動票價時，熱門線路票價執行上浮的浮動程度多少為宜、反向客流補貼力度適當的標準. 選定目標后，需要對影響因素進行計算實驗，測量浮動程度的計算實驗流程如圖 4 所示.

　　在計算實驗中選定邊際收益以及客流均衡度作為考核指標，以熱門線路漲價幅度為例:對車票價格每提升一單位，觀察人工票價系統對該策略的反映情況，利用預測方法，分析此時票價系統的邊際收益以及客流均衡程度，通過方案評價方法對每次票價調整策略進行策略評估，作為以后策略選擇和支持管理的理論依據.

　　3. 3 平行執行

　　平行執行的主要作用在于對實際系統管理與控制. 本文構建人工票價系統來進行平行執行主要目的在于進行實時管控、平衡鐵路運力. 平行執行流程如圖 5 所示.

　　對于計算實驗中計算得到的諸多方案，選出最優需要進行專家決策，之后進行策略優選，最后得到最優策略的效果評價. 最后得到的最優策略可以作為管理策略，通過觀察最優策略在實際票價系統與人工票價系統的差別，再逐漸調整人工票價系統參數設置以及評估方法，減少系統間差異，并進行新一輪優化，最終實現對實際票價系統的管理與控制.

　　4 結束語

　　利用人工系統的思想，結合計算實驗和平行管理的理論和方法，建立人工票價系統以及相應的計算實驗手段和平行決策過程，目前還只是一種設想，實際應用階段還需要更多工作. 但這是實現動態研究春運期間浮動票價制定規則的一種十分有效的方法.

　　2016 年，我國網民已達 7. 1 億人次，而且上升速度還在不斷加快，這些網上人口的影響很可能已經遠大于其所占社會人口的比例. 如何有效利用 “互聯網 + ”思維，實現春運期間實時、動態監測旅客購票情況并根據旅客出行需求制定相應票價已成為浮動票價系統的核心.

　　目前鐵路網絡購票系統已相對成熟，搭建人工票價系統已具備初步條件，計算實驗以及平行管理部分也能夠逐步實現，以期達到在春運期間火車票實行浮動票價的預期效果. 通過人工票價系統的仿真實驗能得到熱門線路票價上浮的最佳比例以及對反向客流的最佳補償額度. 從而達到平衡客流、充分利用春運期間鐵路運輸資源，降低春運期間鐵路營運成本.

　　雖然基于平行管理的浮動票價系統研究僅處于理論研究階段，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為春運期間浮動票價的研究提供有效的解決方案.