（交通运输规划与管理专业论文）铁路客运座位控制优化研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 我国铁路客运部门长期使用单一票价体系，严重地限制了铁路客运部门 的收益，实行多级票价体系势在必行。为了在实簏多级票价体系时有效地增 加收益，本文将在航空领域里成功应用的收益管理引入到铁路客运领域。 收益管理又称收入管理，二十世纪七十年代末起源于美国航空业。尽管 仅仅二十几年的历史，收益管理的原则迅速地被全球众多行业应用。航空业 作为最早应用收益管理的行业，收益管理己经成为其增加收益和利润的第一 手段，收益管理同样适合在我国铁路客运中应用。 铁路客运座位控制是铁路客运收益管理非常重要的组成部分与核心内 容，是指以总收益最大化为目标，为不同价格的席别分配合适的座位的过程。 为了建立适合铁路客运的座位控制模型，本文首先对经典的两个席别的座位 控制问题展开讨论，探讨了两个票价体系单区间模型。接下来又对适用于单 区间多票价体系的e m s r 理论进行了介绍。随后，本文建立了适合我国铁路客 运的多区间多票价的座位控制模型。 遗传算法是一种模拟自然界生物进化的搜索算法，由于它的简单易行、 鲁棒性强尤其是其不需要专门的领域知识而仅用适应度函数作评价来指导搜 索过程，从而使它的应用范围极为广泛，并且己在众多领域得到了实际应用， 取得了许多令人瞩目的成果，引起了广大学者和工程人员的关注。本文最后 在对遗传算法理论进行分析的基础上，给出了多区间多票价座位控制模型的 解法。 关键词铁路客运：收益管理；座位控制；遗传算法 西南交通大学硕士研究生学位论文第u 页 a b s t r a c t r a i l w a yp a s s e n g e rt r a n s p o r t a t i o nd e p a r t m e n ta d o p t st h es i n g l et i c k e tp r i c e s y s t e mc o n t i n u o u s l y i no u rc o u n t r y , i tr e s t r i c t st h ep r o f i t so ft h er a i l w a y p a s s e n g e rt r a n s p o r t a t i o nd e p a r t m e n ts e r i o u s l y , a n dt h em u l t it i c k e tp r i c e ss y s t e m m u s tb ep u ti n t op r a c t i c e w h e nt h er a i l w a yp a s s e n g e rt r a n s p o r t a t i o np u tt h e m u l t it i c k e tp r i c e ss y s t e mi n t op r a c t i c e ，i no r d e rt oi n c r e a s et h ep r o f i t s ，w c i n t r o d u c er e v e n u em a n a g e m e n tw h i c hi ss u c c e s su s e di na i r l i n ei n d u s t r yi n t oo u r c o u n t r yr a i l w a yp a s s e n g e rt r a n s p o r t a t i o ni nt h i sp a p e r y i e l dm a n a g e m e n t r e v e n u em a n a g e m e n to r i g i n a t e sf r o mu sa i r l i n e i n d u s t r yi nt h ee n do f19 7 0 s a l t h o u g ho n l yt w od e c a d e so l d ，t h ed i s c i p l i n eo f r e v e n u em a n a g e m e n ti ss u d d e n l yt a k i n gt h eb u s i n e s sw o r l db ys t o r m i nt h e a i r l i n ei n d u s t r y , w h e r ei tf i r s tr e a l l yt o o kh o l d ，r e v e n u em a n a g e m e n tp r a c t i c e s a n dt e c h n o l o g i e sh a v eb e c o m et h ep r i m a r ye l e m e n t si ni n c r e a s i n gr e v e n u ea n d p r o f i t m e a n w h i l e ，r e v e n u em a n a g e m e n ti sa p p r o p r i a t ef o ro u rc o u n t r yr a i l w a y p a s s e n g e rt r a n s p o r t a t i o nt o o r a i l w a yp a s s e n g e rt r a n s p o r t a t i o ns e a ti n v e n t o r yc o n t r o li sc e r t a i n l yo n eo f t h em o s t i m p o r t a n tp r o b l e m s i n r a i l w a yp a s s e n g e rt r a n s p o r t a t i o nr e v e n u e m a n a g e m e n t i tm e a n st h ea l l o c a t i o no fa v a i l a b l es e a t st od i f f e r e n tf a r ec l a s s e s w i t ht h eg o a lo fm a x i m i z i n gt o t a li n c o m e i no r d e rt oc r e a t es e a ti n v e n t o r y c o n t r o lm o d e lw h i c hi sa p p r o p r i a t ef o rr a i l w a yp a s s e n g e rt r a n s p o r t a t i o n ，t h i s p a p e rf i r s t l ya d d r e s s e st h ec l a s s i c sp r o b l e mo fo n l yt w of a r ec l a s s e sa n dd i s c u s s e s t h em o d e lo ft w of a r ec l a s s e so no n es e c t i o n n e x t ，w ei n t r o d u c et h ee m s r t h e o r y w h i c hi sa d a p t e dt ot h em u l t if a r ec l a s s e so no n es e c t i o n t h es e a t i n v e n t o r yc o n t r o lm o d e lo f m u l t if a r ec l a s s e so nm u l t is e c t i o n si sc r e a t e di nt h i s p a p e ra f t e r w a r d s ，a n dw eb e l i e v e i ti s a p p r o p r i a t ef o ro u rc o u n t r yr a i l w a y p a s s e n g e rt r a n s p o r t a t i o n t h eg e n e t i ca l g o r i t h mi sak i n do fs e a r c h i n gm e t h o dw h i c hs i m u l a t e st h e n a t u r a le v o l u t i o n i ti ss i m p l ea n de a s yt oi m p l e m e n t ，e s p e c i a l l yi td on o tn e e dt h e s p e c i a lf i e l dk n o w l e d g e ，s oi t h a sb e e nu s i n gi nv e r yb r o a df i e l d s n o wt h e g e n e t i ca l g o r i t h mh a sg o tal o to ff r u i t sa n dm o r es c h o l a r sb e g i nt op a ya t t e n t i o n t oi t b a s eo nt h ea n a l y s i so ft h eg e n e t i ca l g o r i t h mt h e o r y , t h i sp a p e ra d d r e s s e st h e s o l v i n gp r o c e s so f t h em o d e lo f m u l t if a r ec l a s s e so nm u l t is e c t i o n sf i n a l l y 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i i 页 k e yw o r dr a i l w a yp a s s e n g e rt r a n s p o r t a t i o n ；r e v e n u em a n a g e m e n t ；s e a t i n v e n t o r vc o n t r o l ：z e n e t i ca l g o r i t h m 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 问题的提出 第1 章绪论 随着我国社会主义市场经济体制的初步建立和不断完善，交通运输业得 到了长足的发展，全国一些区域，特别是部分经济发达地区的客货运输能力 己出现过剩。另外，经济的快速发展和运输市场的更为激烈竞争使得广大旅 客货主对快速、优质、方便、价廉的运输需求越来越高，在公路、铁路、民 航、水运等多种运输方式上也有了更多的比较和选择。在短途运输市场竞争 的较量中，公路已占有绝对优势。现在，中距离运输又面临高速公路的严重 挑战，而长距离运输又受到航空的潜在威胁。 市场竞争的主要内容是质量的竞争和价格的竞争。在市场经济中价值规 律是调节市场的重要表现形式，具体到铁路客运，体现铁路产品价值的客票 票价对旅客运量同样起着重要的调节作用。 目前公路运输市场已经全部放开，公路运价形成机制已演变为政府限价 下的市场化，并形成了公路运输市场的内部竞争态势。航空运输也已经大幅 度放开，并出现了多家航空公司竞争的格局。长期以来，铁路深受计划经济 的影响，铁路客运票价实行全路统一运价，虽然近两年稍有松动，但价格不 灵活和主观盲动的调价仍然影响客运营销的开展和参与市场竞争。铁路旅客 运输由政府定价的主体地位并未改变，信息反馈迟缓，决策过慢，往往议而 不决。这就使得铁路运输企业在客运市场竞争中往往处于不利的地位，导致 铁路所占份额出现下降。 伴随着我国加入世贸组织，外来经济的影响不可低估，将对铁路在运输 市场的地位构成更大的威胁。一般来讲在自由竞争的市场环境下，西方国家 铁路公司运价策略均较为灵活，客运票价形式多样、折扣优惠灵活。此外， 国家还将加大高速公路建设投入，公路长途客运的竞争力更强。目前航空公 司针对铁路客运的价格策略已初露锋芒，而且国内航空业正加大整合，其综 合竞争力可望进一步提高。 面对来自境内外咄咄逼人的挑战，铁路客运部门面对这种不利局面，短 期内还难以解决大幅度提速、高密度发车以及“门到门”服务的问题。铁路 客运部门除了采用其他有效竞争的手段外，可以考虑利用价格杠杆，改变过 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 去无法根据席位的实际利用状况准确快速地做出反应的状况。 然而，铁路客运部门在利用价格杠杆对客票进行多种票价销售时，需要 面对的事实是：一般情况下，购买降价票的旅客有着比高收益旅客更早的订 座趋势，并且对于降价票座位的需求可能会超过所提供的可用座位数。如果 不对多个级别的客票进行合理的控制，低票价销售过多，势必造成列车收入 的稀释。铁路客运部门应该尽量保证将列车上的席位保留给那些愿意支付高 票价的高收益旅客。因此，通过对铁路进行收益管理研究，对铁路客运座位 进行控制优化显得十分重要。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外座位控制研究现状 座位控制问题的应用背景是7 0 年代初期航空运输业出现折扣票价而带 来的管理问题，其研究是以1 9 7 2 年英国的l i t t l e w o o d 提出两种票价的座位控 制问题的简单决策准则【3 ( 后来被广泛称之为l i t t l e w o o d 准则) 为开始标志 的。这标志着被称之为y i e l dm a n a g e m e n t ( 后来改称为r e v e n u em a n a g e m e n t ) 的收益管理的开始。在该模型中，l i t t l e w o o d 提出了边际座位收入( m a r g i n a l s e a tr e v e n u e ) 的概念，该概念指出：倘若某座位能以高价格售出，则该座位 就不会以低价格售出。 座位控制问题的研究随着航空运输的发展而发展，从两个等级票价到多 等级票价问题，从单航段到多航段以及网络问题，有关的研究也随着逐渐深 入发展。总的说来，七十年代主要研究对象是单航段座位控制问题，行业背 景是折扣票价的出现，因此也被称之为折扣分配或多等级座位分配；八十年 代后随着航空管制放松带来更多的票价种类和新型的轮辐式运输网络结构， 研究对象发展为多航段和始终点座位控制问题，有的称之为网络控制或 者网络流量控制问题。 1 2 1 1 单航段静态研究方法 静态研究方法的特征就是变量都是同一时期的，即不考虑时间因素。应 用静态研究方法，g l o v e re t a l ( 1 9 8 2 ) 在l i t t l e w o o d 的研究基础上提出了多 级票价结构的网络模型，此后b e l o b a b a ( 1 9 8 7 ) 【4 】提出了期望边际座位收入 ( e x p e c t e dm a r g i n a ls e a tr e v e n u e ，简称e m s r ) 模型，也被称之为e m s r 启发式方法，成为这种等边际座位收入优化原理研究发展的里程碑。尽管 e m s r 模型除了在两个等级时是最优的，在多等级情况下不能取得最优订票 限制，但由于其便于计算，至今仍得到广泛的应用。m c g i l l ( 1 9 8 9 ) 【5 】、w o l l m e r 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 ( 1 9 9 2 ) 【q 和r o b i n s o n ( 1 9 9 5 ) 【7 j 等人对e m s r 进行了迸一步研究，证明 e m s r 方法对典型的航空需求分布提供了比较合理的近似，但是对于更一般 化的需求分布，其结果很差，另外在多于两等级的情况下其结果并不是最优。 修改后的e m s r - b 模型( b e l o b a b a ，1 9 9 2 ) 隅】贝能够较好地近似最优控制策 略。 1 2 1 2 单航段动态研究方法 动态研究方法与静态研究方法的区别在于变量是不同时期的，早在七十 年代m a y e r ( 1 9 7 6 ) 】、h e r s h 与l a d a n y ( 1 9 7 8 ) 【1 2 j 等人在座位分配问题 研究中就采用了动态规划方法，但当时的主导研究方法是静态方法。 直到九十年代，动态方法才被大量研究人员重视和采用。由此提出了动 态控制策略来解决单航节问题。l e ea n dh e r s h ( 1 9 9 3 ) i i 副将每个等级的需求 假设为一个非齐次的泊松过程，建立了一个离散时间的动态规划模型，得出 了当订票请求来到时，是否接受的决策原则。l e e 和h e r s h 也将该模型扩展 至成批到达的情况。k l e y w e g t a n dp a p a s t a v r o u ( 1 9 9 8 ) 证明了此问题可以表 述为随机动态背包问题( d y n a m i ca n ds t o c h a s t i ck n a p s a c kp r o b l e m ，简称 d s k p ) 。该模型为个连续时间模型。但在求解时，只认为订票需求为齐次 到达过程。后来，他们在此基础上，也提出了允许批量预定的扩展模型。 s u b r a m a n i a n 、s t i d h a m 和l a u t e n b a c h e r ( 1 9 9 9 ) 扩展了l e ea n dh e r s h 的模型， 综合考虑有退票、n o s h o w 和超售的情况。l i a n g ( 1 9 9 9 ) 重新解决了l e ea n d h e r s h 在连续时间下的求解问题。l a u t e n b a c h e ra n ds t i d h a m ( 1 9 9 9 ) 把静态 和动态方法综合起来考虑，证明了在两种方法下具有共同的马尔可夫决策过 程且阐述了包含两种模型的一种特殊情况。l i a n g ( 1 9 9 9 ) f e n g 和x i a o ( 2 0 0 1 ) 曾分别提出了连续时问动态舱位控制策略，并各自独立地指出临界 控制策略的最优性。z h a o 和z h e n g ( 2 0 0 1 ) 证明，对于更为一般的座位分 配模型，如包括转机、升舱及误机等问题，类似的临界控制策略也是最优的。 1 2 1 3 航段和网络情况座位控制问题研究 从八十年代开始，航空公司扩大了中转站网络并形成了轮辐式航线网络 ( h u ba n ds p o k en e t w o r k ) 增加了乘客的航段，网络对收入管理的影响变得 越来越重要。航空公司的网络收入管理也称为o d f 控制( o r i g i n d e s t i n a t i o n f a r ec o n t r 0 1 ) 。在进行座位分配时，不仅要考虑单个航班的航段上的问题， 还要考虑顾客整个行程( 可能包括多个联程航班) 以及整个营运网络上的闯 题。从实际应用的角度考虑，座位存量控制所涉及的范围是逐渐从单航段向 网络过渡的，而且还在发展之中。由于网络问题建立数学模型的规模大，求 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 解困难，需要采用一些简化的方法来降低规模。 最早解决网络问题的是g l o v e r ( 1 9 8 2 ) 等人，他们将航节和o d f 分别对 应于有向连通图的弧，将票价对应于弧上的权值，在舱位容量和需求预测值 的限制下，以求得对应于最大收益的最长路径。w o l l m e r ( 1 9 8 6 ) 把随机需求 考虑进去，得到了随机规划模型。该模型称为期望边际收入模型( 简称e m r ) 。 由于它有很多个决策变量，因此，该模型在实际中应用较困难。d r o r 与 l a d a n y ( 1 9 8 8 ) 也是采用类似的航段控制始一终点控制问题的数学规划模型。 w a n g ( 1 9 8 3 ) 提出多航节航班上座位最优分配的一个算法。w o n g ( 1 9 9 0 ) 采用网络模型，从单一票价模型拓展到多等级票价模型。这些数学规划的最 大缺陷是没有考虑到运输生产实际中广泛采用的订座等级嵌套结构，因此无 法用于实际座位控制。c u r r y ( 1 9 9 0 ) 9 1 在线性规划模型中将收入函数用逐段 线性函数估计，建立了数学规划和边际分析的综合模型。他得出了每一个o d 的不同等级是嵌套的，每一种o d 嵌套分别对单航段、嵌套的订座限制是最 优的。这种方法在大量的收入管理系统中被采纳。 w i l l i a m s o n ( 1 9 9 2 ) 从数学规划模型计算出某一旅行线路( 1 i n e r a r y ) 各 区段( 1 e g ) 的影子价格( d u a lp r i c e ) ，将影子价格之和作为该线路的投标价 格( b i d p r i c e ) 。如果旅客提供的票价大于标价，需求被接受，否则被拒绝。实 践证明，该方法确实能提高网络运输的总收益。t a l l u r i 与v a nr y z i n ( 1 9 9 8 ) 建立了个始终点控制问题的一般模型，通过动态规划方法对该模型的 最优控制结构以及投标价格控制性能进行严格分析，深入地研究了投标价格 方法的理论基础。p o p e s c oi o a n a ( 2 0 0 0 ) 将动态线性优化应用于网络运输收 益管理的应用。在网络运输环境下为谋求总体收益最大化，探讨了对于多级 相互关联的随机需求座位分配存量策略。 在确定性的需求条件下，网络化控制方法需要对真实系统的收益分布进 行估价。例如一个航班若接受联程旅客，势必给下一个航段带来拒绝本地旅 客的系列问题，无形中忽视了本地化市场的丢失问题，造成了联程旅客带来 收益有所增加的表面现象。这种放弃的收入，在航空公司收益管理中，称为 替代成本( d i s p l a c e m e n tc o s t ) 。网络化控制管理方法通过组合o d 市场的所 有航节的流量与每级机票费用类别来最优化配置座位存量，其中未涉及也未 考虑替代成本问题。s t e p h a n eb r a t u ( 1 9 9 8 ) 介绍了线性规划和e m s r b 两种 估算方法来计算替代成本，使得网络控制方法更加贴近实际。 1 2 2 国内座位控制研究现状 收益管理的发展时间较短，始于上个世纪7 0 年代，兴起于8 0 年代，即 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 使是发达国家其研究只有二三十年的历史。而航空收益管理在9 0 年代末才逐 渐传入我国。因此国内对收益管理和座位控制的研究相对较少，所做的一些 研究也多集中于定性研究，定量研究主要集中在三个方面；1 利用博弈论对 机票价格的研究；2 n o s h o w ，g o s h o w 的预测；3 超售数量研究和超售风险 研究。系统、全面性的座位控制研究比较少见，也比较薄弱。 官建成( 1 9 9 3 ) 采用边际分析方法推导了一个两等级的最优座位安排的 通用公式，对该领域的传统公式作了重要更正，并提出仿真方法的思路；杨 思梁、刘军( 1 9 9 8 ) 1 2 1 对收益管理座位控制的超售和航段优化以及e m s r 理 论做了介绍；耿淑香( 2 0 0 0 ) 对e m s r 模型的应用与发展做了总结：陈鹰 ( 2 0 0 2 ) 采用e m s r 方法对单航段及多航段航班座位进行分配和优化，并深 入讨论了获得航班整体利润最大化的方法。杨思梁( 2 0 0 0 ) 介绍了全航程收 益管理座位控制问题；同时，张建成研究了收益管理的预测方法，建立了预 测系统：刘玮用动态规划和排队论方法建立了静态和动态超售模型，并建立 了超售的决策支持系统。鞠彦兵等( 2 0 0 2 ) 在分析航空客运风险处理措施基 础上，提出采用风险价值( 瓜) 方法进行超售风险管理，并给出了一个单 航段的算例。衡红军等( 2 0 0 3 ) f 2 6 】介绍了e m s r 在航空收益管理系统中的应 用。王兴军等( 2 0 0 4 ) 将神经网络引入航班需求预测，通过对历史数据的学 习并进行主成分分析，提出了基于r p 神经网络的航班需求预测模型。高强 等( 2 0 0 5 ) 【27 】提出了基于遗传算法的座位优化控制模型，并给出了相应的实 例。夏剑峰( 2 0 0 5 ) 【2 9 】对航空座位控制模型算法进行了研究。 1 2 3 铁路客运座位控制研究现状 在国外，座位控制理论的理论研究与应用实践己经较为成熟，文献资料 相应也相对丰富，但是主要集中在航空领域。究其原因，是由于许多发达国 家铁路客运占客运市场份额较小，一些国家甚至出现了铁路市场份额逐年萎 缩的情况。尤其是研究收益管理最早和最前沿的美国，早己拥有发达的航空 运输和公路系统，而规模经济的效果又使得航空和长途巴士具有可观的相对 价格优势，加之二者方便、快捷的特点，导致其铁路客运不景气，外出的入 乘坐火车不多。与此对应，国外单独探讨铁路客运票价管理和座位控制方面 的论著并不充分，即使在大量的收益管理文献里有针对性地研究铁路客票管 理的也并不多见。 k i m e s s h e r y le ( 1 9 8 9 ) 认为：收益管理对于任何受容量限制的企业， 如寄宿的房间、出租的汽车、递送服务、铁路以及巡游行业都有其施用潜力。 s t r a s s e r ，s a n d r a ( 1 9 9 6 ) 指出：铁路试图通过极小化成本、最大化资产利用 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 率来提供低价产品，但这些策略无法得到及时执行。对此，作者运用收益管 理将铁路市场分为高优先级一额外低价运费或者低优先级一低价位运费，并 验证了相应的使用效果。法国人m i t e v ，n a t h a l i e n ( 1 9 9 6 ) 描述了将美国民 航的收益管理系统s a b r e 引入法国铁路( s n c f ) 后造成的混乱与故障，探讨 了背后的社会、政治因素。意大利学者a c i a n c i m i n o ，gi n z e r i l l o ，s l u c i d i 与l p a l a g i ( 1 9 9 9 ) 探讨了铁路收益管理中线性规划方法的求解问题。 相对而言，国内文献在铁路座位控制方面的定量研究显得较为有限。汪 进财、张喜美( 1 9 9 4 ) 针对台湾铁路席位的管理方式在铁路日益竞争环境下 造成的负面影响，提出应以市场为导向调整列车的运转，加速引进收益管理 系统。同时分析了台湾弯路售票实绩，构建了座位分配理论的基本框架。史 峰等( 2 0 0 2 ) 借鉴国外航空收益管理理论，提出我国铁路按照定的规则设 定不同的车票折扣率，在发售时阈内动态变换价格以增加收入，但尚未探讨 预设票价折扣率的设定依据。张秀敏( 2 0 0 5 ) 【l 】在单区段的e m s r 方法和网 络运输的投标价格法的基础上，提出并证明价值分解价格转化理论，将 复杂网络运输优化问题转换为单区段多级票价优化问题。然后结合传统的 e m s r 动态控制方法，对各区段座位实行嵌套结构管理模式。张振飞等( 2 0 0 5 ) 口4 】讨论了收益管理在我国铁路中的应用问题。刘泊等( 2 0 0 6 ) 4 6 1 讨论了收益 管理在列车卧铺营销中的应用问题。 1 3 本文的研究内容 本文对铁路客运座位控制的必要性进行了论述，并且给出了能够实际应 用的数学模型，最后利用遗传算法对模型进行了求解，并在附录中给出了全 部的源程序。具体结构见图1 1 。 本文第二章首先介绍了价格歧视与差别定价的概念。在分析了我国铁路 客运面临的形势和现行票价体系的基础上，指出我国铁路客运应该实施差别 定价；随后提出了在实施差别定价时将面临的问题，指出我国铁路客运为了 有效地实施差别定价必须引入收益管理。在对收益管理理论进行了介绍的基 础上，对比航空收益管理和座位控制，分析了我国铁路客运应用收益管理与 座位控制的可能性，并且对我国铁路客运收益管理与座位控制进行了界定， 指出了本文主要研究我国铁路客运的座位控制问题，最后分析了航空座位控 制模型与方法应用于我国铁路客运领域中的局限性和前提。 在第三章中，本文首先对座位控制与席别结构进行了分析，然后介绍了 经典的单区间两种票价结构的座位控制模型，为第四章中建立多区间多种票 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 价结构模型打下了基础，最后介绍了在座位控制理论中应用广泛的e m s r 理 论。 在第三章论述的基础上，本文在第四章建立了适合我国铁路客运的多区 间多种票价结构模型。为了对模型进行求解，本文介绍了应用广泛的遗传算 法，随后建立了用于求解本文中模型的具体的遗传算法。然后在第五章提出 了具体的算例，并且用本文中的遗传算法对其进行求解和验证。 i收益管理与座位控制 j r i基本理论与模型 j r i 铁路客运座位控制模型及算法 1 l l算例 i 结论 图1 1 本文的研究结构 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 第2 章收益管理与座位控制 本章首先从经济学角度对价格歧视和差别定价进行了分析，在此基础上 指出我国铁路客运部门改变现有票价体系实现差别定价的必要性。而为了有 效的实现差别定价，应该将在航空客运领域里成功应用的收益管理和座位控 制引入到铁路客运领域中来。随后在对收益管理介绍的基础上，本章论述了 收益管理在铁路客运中应用的可能性，最后对铁路客运收益管理和座位控制 的含义进行了界定。 2 1 价格歧视与差别定价 2 1 1 价格歧视的概念 在经济学中，价格歧视( p r i c ed i s c r i m i n a t i o n ) 是指对同样商品向不同的 群体索取不同价格的作法。产品是指商家向市场提供的能满足消费者或用户 某种需求的任何有形物品和无形服务【2 5 1 。产品的概念由核心产品、形式产品 和外延产品三个层次组成。其中核心产品是最基本的层次，它为顾客提供最 基本的效用和利益，是产品的实质所在。而价格歧视定义中的同样商品是指 核心产品。价格歧视的定价是基于顾客的需求来定价，即根据顾客对同一商 品的支付意愿的高低来定价，价格歧视的产生是由于存在需求的差异性。 2 1 2 价格歧视的形式 价格歧视一般来说有三种形式： 1 级价格歧视 又称完全价格歧视。当生产者确切地知道每个消费者的保留价格，并且 能够阻止消费者之间的套利时，此时厂商便可以对不同的需求索取不同的价 格。但是，一级价格歧视的实施是以厂商必须获得关于消费者偏好的全部充 分信息为前提的，这在实际生活中几乎是不可能的1 2 9 1 。 一级价格歧视为实行收益管理的提供了理论基础。现实生活中普遍的价 格歧视是不完全的价格歧视，它是以不完全的信息为前提的。不完全价格歧 视又分为二级价格歧视和三级价格歧视两种。 2 二级价格歧视 二级价格歧视是通过间接的选择装置即“自我选择装置”来分离不同的 消费需求层次，它是应用“激励相容原理( i n c e n t i v ec o m p a t i b i l i t y ) ”来对需 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 求提供不同的消费计划，让不同的消费者根据不同的情况自选，但不同的消 费计划得付不同的价钱。二级价格歧视的特点是不直接对人，厂商根据规模 报酬的递增技术，通过“自我选择”机制队不同的数量或不同的“段”定不 同的价格，从而部分获取消费者剩余，提高垄断利润水平【2 9 1 。 简单的来说，二级价格歧视就是不同的价格购买不同的服务。铁路单位 里程的运输价格随乘车总里程的不同而发生变化，乘车总里程越长，单位里 程的旅客票价越便宜，实行的是二级价格歧视。 3 三级价格歧视 三级价格歧视是生产者利用可能观察到的某些与消费者偏好相关的信号 ( 如年龄、职业、所在地、需求时间等) 进行市场隔离、定价的价格歧视【2 9 1 。 商务性旅客和旅游性旅客的划分正是利用了三级价格歧视的原理，利用 了旅客的各种偏好信息，使得将旅客进行市场隔离，以便向不同的旅客索取 不同的价格。 2 1 3 差别定价 所谓差别定价，是指经营者按照两种或两种以上不反映成本费用比例差 异的价格来销售产品或服务，即在同种商品利润率不一样时的定价行为i 。 建立在价格歧视原理上的差别化定价将为生产者和消费者带来一种双赢 的局面。 1 对生产者而言，与市场上占统治地位的单一定价相比，这种属于多重 定价的差别化定价能够把消费者剩余部分地转化为生产者剩余，因而可以有 效增加公司的利润。 2 对消费者而言，这种差别化定价能为其带来更多更好的需求满足。为 了简单起见，可以把消费者分为两组：一组是追求个性化的高端顾客，他们 对价格敏感较低，对产品满足需求的程度很在意；一组是注重价值的购买者 他们一般对价格较为敏感，注意对比价格和性能。对于一个成功的以价格歧 视理论为基础进行差别化定价的厂商来说，他肯定已经对具有不同需求曲线 的消费者作出了一个合理的细分。当厂商对高端顾客索取高价时，必须满足 其独特需求，因此在保证核心产品不变的情况下，将提供丰富的形式产品和 外延产品。这样极大地丰富了市场上的产品种类，并充分满足了消费者个性 化的需求。而当厂商向价值购买者索取一个低价时。在单一定价情况下购买 不起的消费者也能够买得起这种产品，从而实现了消费者的价值。 3 能够改善交易公平，提高市场配置效率。对于绝大部分的正常商品而 言，一个成功的第一类或第三类价格歧视的实施，与单一定价策略相比，使 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 支付较低价格的消费者群体能花更少的钱买到更多的商品和服务，这其实就 是一个由高收入阶层向低收人阶层进行消费品的再分配过程。从这个角度来 看，价格歧视这种多重定价策略不但增加了厂商的利润，也使得消费分配更 加公平【2 5 1 。 2 2 我国铁路客运实行差别定价的必要性 2 2 1 我国铁路客运面临的形势 在国内铁路客运运输市场中，管理方法比较落后，无论从企业的收益上 还是顾客的满意程度上讲都不尽如人意。整个铁路运输业的核心竞争力并没 有因铁路提速等改进而得到显著增强，广大顾客的需求也并没有获得最大的 满足。长期处于卖方市场的铁路，受到来自其它运输方式的严峻挑战，市场 占有份额明显下降。自1 9 9 2 年至2 0 0 2 年1 0 年间，在公路、民航等运量大幅 增长的同时，铁路客运周转量占全社会客运周转量的比重已从4 5 9 降至 3 5 6 ，市场前景一度暗淡；2 0 0 3 年客运量有所回升，比上一年同期增长4 2 。 一般而言，5 0 0 公里以内距离公路运输优势明显，5 0 0 1 0 0 0 公里距离则首选 铁路运输，而距离1 0 0 0 公里以上航空运输占有优势。随着运输市场发展，公 路、铁路、航空三方已不再固守运输距离的限制，在价格、服务上展开新一 轮竞争。从现有企业间的竞争中看，运输市场争夺日趋激烈，航空的降价与 服务水平的提升，汽车、内陆河道的水翼船对市场的瓜分，使得国内铁路客 运业面临着空前的竞争压力，铁路客运盈利形势日趋严峻。 随着我国加入w t o 的步伐不断加快和客运市场不断开放，不久的将来， 将有大量国外铁路公司加入到我国铁路客运市场的竞争中，国内也会有其他 的机构加入到我国的铁路客运市场中来。国外铁路公司有着先进的技术和管 理经验，整个铁路客运市场面临着一场大的变革，我国国有铁路部门将面临 着十分严峻的挑战。 因此，我国国有铁路部门应该不断进行改革，吸引先进的管理经验和管 理技术，提升自己的竞争力。利用经济学中的价格杠杆的作用来提升我国国 有铁路部门的竞争力是种十分行之有效的手段。 2 2 2 我国铁路客运现行的票价体系 现行国家铁路客运票价体系是以2 0 0 公里以内普通车型( 无空调) 、普通 旅客列车硬座票价率为基准票价率的。1 9 9 5 年l o 月，经国务院批准，国家 计委、铁道部下发关于调整铁路客运价格的通知( 计电f 1 9 9 5 1 2 6 号) ，该 通知对国家铁路旅客运输价格进行了全面调整，客运基准票价率由每人公里 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 3 8 6 1 分提高到5 8 6 1 分，并且一直执行至今。制定具体票价时，需在基准票 价率基础上，针对不同席别、列车速度等级、车型，并考虑递远递减因素。 1 席别。铁路旅客列车席别分为硬座、软座、硬卧、软卧、高级软卧包 房等5 档。软座票价按基准票价率的2 0 0 计算；硬卧平均票价按基准票价 率的2 2 0 计算；软卧平均票价按基准票价率的3 8 5 计算。高级软卧包由于 对普通消费者影响不大，因而实行市场调节价。 2 列车速度等级。不同旅客列车速度等级票价执行不同的票价，2 0 0 4 年4 月1 8 日铁路提速后，旅客列车速度等级分为普通旅客列车( 即通常所说 的“慢车”) 、普通旅客快车( 简称“普快车”) 、快速旅客列车( k 字头) 、特 快旅客列车( t 字头) 、直通特快旅客列车( z 字头，始发站至终到站中间不 设停站) 。另外还有局管内快速列车( n 字头) 、旅游列车( y 字头) 、临时列 车( l 字头) 对不同速度等级旅客列车分别收取加快附加票价。 3 车型。铁路旅客列车按车型分为普通车型和新型空调车。由于普通车 型未普遍安装空调，普通车型票价中包含加收空调费和不加收空调费两种情 况。普通车型安装空调的，在使用空调时需季节性加收列车空调费，列车空 调费标准为基准票价率的2 5 。不使用空调季节及未安装空调的列车，不加 收列车空调费。 上述各项票价率累加，构成各席别、列车速度等级和车型2 0 0 公里以内 的票价率。在铁路运输中，运输成本由车站作业成本和运行环节成本两部分 构成，其中车站作业成本与运输距离关系不大，运输距离越远，平均每人公 里分摊的车站作业成本越低，即运输成本递远递减与运输成本这一特点相适 应，铁路旅客价格也实行了递远递减的计价办法。 总的来说，现行的铁路票价体系是在客运基准票价率每人公里5 8 6 1 分 基础上实行的单一票价体系。这种票价体系不考虑列车运行的是干线还是支 线，列车运行季节属于客运淡季还是旺季，列车所经地区的经济发达程度等 诸多因素，严重地忽略了客运市场的差异。 2 2 3 单一票价体系分析 根据经济学原理，对于某一给定的需求曲线，所对应的曲线下方的面积 意味着是生产厂商的潜在收入。实施单一价格策略，无论如何选择其价格， 其收入只能是价格与其需求量的乘积，限制了其潜在收入，如图2 1 所示。 旅客的需求是不同的，对价格的敏感性也是不同的。如商务旅客，对价 格是不敏感的，他们更注重的是时间、服务质量、舒适度等方面，即使票价 再高一些也是可能接受的；而一些自费旅客对价格是敏感的，宁愿牺牲其他 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 方面而换取价格的最低。铁路部门实施单一票价体系，忽略了旅客之间的差 异。如果能够实施差别定价，既能满足那些对价格较敏感的旅客，又能满足 那些为了得到某些“方便”而情愿付较高票价的旅客，满足不同需求特征旅 客的不同的需求，从而增加其潜在收入，如图2 2 所示。 ￥1 2 5 ￥1 0 0 ￥7 5 ￥5 0 ￥2 5 价格 2 04 06 08 0l o o 旅客人数 实现总收= ￥3 0 0 0 图2 1 单一票价的使用限制了潜在的收入 然而，收入的最大化并不意味着利润的最大化，因为利润是收入与成本 之差，当成本的增加有着更快的速度时，利润反而会随着收入的增加而减少。 铁路旅客运营过程中，一般可以认为，当车次时刻表被确定和公布之后，其 运营成本的绝大部分就已经确定，旅客的增加或减少对运营成本的影响是微 乎其微的。铁路部门成本的稳定性，决定了实现收入最大化的同时便实现了 利润最大化，收入最大化同利润最大化是统的。因此如果能够实施差别定 价，以吸引更多的旅客，将能够扩大铁路的收益。 然而，企业欲实施差别定价必须具备一定的条件： 1 企业对价格至少有一定的控制力； 2 有可能根据价格弹性的不同把企业的产品市场划分为几个不同的市 场，企业通过对弹性相对较小的市场指定相对较高的价格提高企业的总收益。 3 市场必须是可以分割的，并且人们无法在不同的市场之间进行相互倒 卖【2 9 1 。 我们不难看出，铁路客运基本具备了实施差别定价的条件，可以实施差 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 别定价。 ￥1 2 5 ￥1 0 0 ￥7 5 ￥5 0 ￥2 5 价格 2 04 06 08 01 0 0 旅客人数 实现总收= ￥4 5 0 0 图2 2 多种票价可以增加收入 2 2 4 单一票价体系对我国铁路客运的影响 铁路客运需求本身存在着随时间而波动的特性，长期来看，不同季节的 客运需求不同，短期看每周的几天甚至每一天中的不同时间段，客运需求都 有很大的变化。尤其我国铁路客运需求明显有着这一的特点。在春节、旅游 旺季等特定的时间段里，出现大量的学生客流、民工客流、旅游客流等，铁 路客基本上处于供不应求的局面，因此有了春运和暑运：而在平时的大部时 段，由于实行单一票价体系，限制了许多对价格比较敏感的旅客，造成铁路 客运明显的供过于求现象。 据2 0 0 2 年沈阳铁路局客流调查表明，春运高峰期间客车座席利用率为 9 6 5 ，平时仅为6 6 3 ，存在很大的浪费。2 0 0 1 年的客流调查中，平均客 座利用率在3 0 5 9 的有1 4 9 个车次，占调查总数的3 6 2 ，平均客座利 用率低于3 0 的有3 1 个车次，占调查总数的7 5 i 】j 。 2 2 5 国外铁路客运实施差别定价的成功案例 ， 2 2 5 1 实例1 随着高速列车的发展，铁路已成功地满足了日间出行需求。为了挖掘客 运市场的潜力，适应现代旅客的强烈要求和更高的期望，1 9 8 9 年，德国联邦 铁路、奥地利联邦铁路和瑞士联邦铁路决定实施这项合作投资计划一开行“旅 西南交通大学硕士研究生学位论文第14 页 店列车”。该列车开行瞄准四类旅客：第一类是居度假市场首位的游客，他们 大多是喜欢猎奇的年轻夫妇，去维也纳、科隆、汉堡和苏黎世这样的城市游 览；第二类是传统文化的观光客，他们一般是中年人，很注重舒适性和高服 务性标准：第三类是一般的游客、退休人员，他们或消遣度假，或到邻国短 暂游览：第四类是商务文化旅行和参加贸易博览、洽谈会学术会议的人们。 第四类