基于公路货物运输价格的竞争性铁路货物运输浮动定价方法研究

张志博，刘杰鑫，杨 雨，刘佳文，谢文杰，汤银英



基于公路货物运输价格的竞争性铁路货物运输浮动定价方法研究

张志博，刘杰鑫，杨 雨，刘佳文，谢文杰，汤银英

（西南交通大学，交通运输与物流学院，成都 610031）

为了使铁路货运企业更好地适应运价改革，建立动态的价格调节机制，提高在运输市场上的竞争力，本文在考虑路网结构的基础上，以综合交通阻抗为突破口，同时考虑铁路货运企业利润最大和用户均衡分配原则建立了公铁关系优化模型。在考虑实际情况和相关政策的限制条件下，最终得到经调整的供铁路货运企业决策参考的单位运价，并用算例证明了模型的有效性和实用性。

铁路货运；公路货运；竞争；浮动定价；交通阻抗

0 引 言

铁路货物运输对于我国的国民经济及社会发展起着至关重要的作用。但在原有的计划经济体制下，铁路货运价格直接由政府制定、调整、管理，企业没有运价制定和调整的权力，导致了在我国实行社会主义市场经济体制后，铁路货运价格模式单一、难以满足不同层次需求、运价体系不够透明、调节机制不够灵活等弊端。因此，在此基础上制定有效的价格策略，充分发挥价格的杠杆作用，从而体现铁路运输在货运市场中的优势，扩大市场范围成为重要课题。

结合国家发展改革委员会《关于调整铁路货运价格进一步完善价格形成机制的通知》和当前铁路货物运输面临的最大竞争对手公路货物运输行业的现状，坚持铁路运价改革市场化取向，依据公路与铁路保持合理比价关系的原则制定国铁货运价格，建立铁路货运价格随公路货运价格变化的动态调节机制有着重要意义。

国内外学者为建立公路货运价格和铁路货运价格之间的联系，对在竞争条件下公路货运或者铁路货运的定价方法，进行了不断的探索与尝试。胡文君[1]等采用博弈论和交通均衡理论联系货主与企业各方，分析在收益最大化目标下的定价与博弈行为；武钧[2]等基于收益管理理论提出在预测未来市场供求关系的基础上，分别制定基准价和执行价以实现利润最大化的定价方法；刘世超[3]、王建华[4]通过构建双层优化模型，分别求解得到在客户选择最优基础上的公路货运价格，和兼顾货运企业与货主两者利益的铁路货运价格；杜慧峰[5]、王梦滔[6]通过构建效能比价模型，分别将铁路货运与其他货运联系起来得出比价关系，分析铁路零散白货浮动运价，得到运输产品的浮动区间；杨淞程[7]按照覆盖最低成本、紧贴公路运价的思路，以铁路货运营业收入最大为目标，建立零散货运“门到门”定价优化模型，以确定不同比价关系下铁路货运“门到门”价格；李佰城[8]以企业长期利润最大为目标、短期维持经营为底线建立铁路大宗货物定价模型，并给出定价区间。

本文结合学者之前的研究，在分析公路货物运输价格对铁路货物运输定价的影响时，考虑了路网结构对交通阻抗的影响。在最终给出供铁路货运企业决策参考的参考运价时，结合了现行的浮动范围政策、替代运输服务价格、铁路货运企业生产成本等因素加以限制。

1 问题分析

本文主要研究的是公路货运和铁路货运在竞争环境下的铁路货物运输定价方法。因此，必须要考虑到公路运输价格的竞争性，把同一OD点对之间同种货物的公路运输价格作为影响铁路货运价格制定的重要参考变量。同时，也需要考虑到运输价格还受到运输时间、运输服务水平、运输量、运输价格相关政策以及交通网络结构等多方面因素的影响。

从交通流分配方面入手，将运输价格作为一个影响综合交通阻抗的重要因素，结合其他方面，对交通阻抗进行讨论。为达到提升铁路货运市场竞争力之目的，得出科学、合理的铁路货运价格，应用网络设计的思路，分别考虑铁路货物运输企业利润最大和交通用户均衡，采用双层优化方法建立“铁路-货主”模型，将反映综合交通阻抗的表达式代入模型，把公路货物运输价格和铁路货物运输价格联系起来，计算得到铁路货运参考运价。结合国家发展改革委员会所给的上下浮动价格、替代运输服务价格和基础运输生产成本等限制条件，对参考运价进行调整，从而最终得出供铁路货运企业决策参考的运输价格。

2 模型的建立与求解

2.1 模型假设与目标函数

从研究的便捷性和可靠性角度出发，模型假定：在货源稳定的情况下，交通路网的结构不发生重大变化，分析范围之外的交通路网对范围内的影响忽略不计，运输方式之间的竞争远大于合作，货主选择运输方式和不同径路的行为是理性随机的。

2.2 交通阻抗模型

通常人们将交通阻抗狭义地理解为交通运输方式在径路上所花费的运输时间，美国联邦公路局的BPR函数[9]以及基于BPR函数改进得到的Davidson阻抗函数就是典型代表。但这样的阻抗计算模型都比较复杂，参数标定相对困难，不适宜实际应用。

因此，在对货物运输阻抗内在因素和外在因素分析的基础上，给出式（1）计算交通阻抗[10]。其中运输时间、运输费用采取直接定量的方式；货损率、货差率、延误率等服务水平指标用层次分析法（AHP）进行量化。

对于时间成本，可以采取生产法、收入法、支出法等多种方式计算。本文采用生产法进行计算。其时间价值的一般定义为：货物在运输过程中耗费的时间，或用于从事生产活动所能创造的价值，其计算公式如下：

对于运送货物的服务水平指标，可以分别用货损率、货差率、延误率等6个因素进行分析，通过量化方法用综合效用函数来表示：

2.3 双层优化方法和用户均衡模型

2.3.1 上层优化问题：铁路货物运输企业利润最大

本研究的重点在于为铁路货运制定科学、合理的运价，以提升铁路货物运输的竞争力。结合研究背景，以在竞争环境下的铁路货运企业利润最大为优化目标。

如果把整个货物运输网络看作由若干个节点和若干条径路组成的集合，需要实现的是所研究节点之间的所有径路上的交通流分配方案。要使铁路货物运输企业所获利润最大，故有如下关系：

2.3.2 下层优化问题：交通用户均衡模型[12]

基于研究假设，所有的货主在选择货物运输方案时是理性随机的。那么依据Wardrop第一原理，在货主确切知道网络中的交通状态并试图选择最短径路时，网络将会达到平衡。这里的最短径路，即对应的是在当前路网中任意两点间交通阻抗最小的径路。因此，要使每个货主都选择当前状态下阻抗最小的运输方案，有如下数学关系：

（7）

2.4 参考定价限制条件

为了使模型计算出的参考运价更具有实用价值，必须考虑到国家发展改革委员会规定的货运价格浮动范围、替代运输的服务价格以及铁路货运企业本身的生产成本等因素。因此，对计算得到的单位运价需要做以下调整：

3 算 例

以在A、B两地之间运送300 t大豆为例。假设A、B两地是某路网上的两点，A、B之间的公路运输里程为1 285 km，铁路运输里程为1 522 km；公路运输时间为1.8 d，铁路运输时间为4.4 d；公路运输单价为334.40元/t，铁路“门到门”运输单位基价为248.43元/t，单位成本为228.56元/t；利用层次分析法，分别对影响货物运输的6个因素进行分析，得到的公路运输服务水平综合指标权重为0.537，铁路运输服务水平综合指标权重为0.463；大豆在A、B两地之间的时间价值为29.21元/（t·d）。

所以，依据2.2和2.3所构建模型，可以得到如下关系式：

交通阻抗模型：

上层优化模型（铁路货物运输企业利润最大）：

下层优化模型（交通用户均衡模型）：

在上式中，=1表示A地；=2表示B地；=1表示铁路运输；=2表示公路运输；=1表示运送货物为大豆。

4 总 结

本文在考虑公路货物运输价格的竞争下，提出了相同路段同一货物的铁路货运浮动定价方法：以路网中OD点对之间的综合交通阻抗为突破口，同时考虑铁路货运企业利润最大和用户均衡模型进行优化，依据实际情况加以条件限制，最终得出供决策参考的运价，并通过算例验证了模型的有效性和实用性。

从对算例的求解结果可以发现，铁路货物运输在竞争环境下市场占有量较小。在计算的最后阶段，依据限制条件对参考运价加以调整时，受到了国家发展改革委员会价格浮动上限的限制，但尽管如此，最终给出的参考运价仍比相同状态下的公路货物运输价格低。因此，相关的政策和限制应考虑进一步放开，扩大铁路货物运输价格的浮动范围、提高铁路货运价格，从而提升铁路货运的市场竞争力、增加铁路货运的市场份额。

所建立的模型通过计算不同点对之间不同运输方式运送各种货物的综合交通阻抗，避免了忽略路网结构所引起的定价误差。应用双层优化方法，同时考虑了铁路货运企业利润最大和实际货主选择策略，在帮助铁路货运企业获取竞争优势的同时，实现了竞争环境下的社会效益最大化。对实际情况和相关政策的考虑，增强了模型的可参考性和实用性。

模型也有不足之处：一是在实际情况中，研究范围之外的路网结构和供求关系往往会影响范围内的货流分配；二是模型没有考虑不同交通运输方式之间的合作与组合等情况，相对独立地处理为了对立的竞争关系。

[1] 胡文君, 周溪召. 基于交通均衡的公路货运定价与博弈分析[C] //中国管理科学学术年会，2010，102-107.

[2] 武钧, 任建伟, 王文杰. 我国铁路大宗货物运输定价方法与策略研究—— 基于收益管理理论分析[J]. 价格理论与实践, 2016, (3): 70-73.

[3] 刘世超. 竞争性综合运输中公路货运定价的研究[J]. 铁道运输与经济, 2006, 28(1): 13-15.

[4] 王建华. 面向市场需求的铁路货物运价浮动方法研究[D]. 成都: 西南交通大学, 2016.

[5] 杜慧峰. 基于交通效能的铁路货物运价研究[D]. 北京: 北京交通大学, 2015.

[6] 王梦滔. 铁路零散白货产品细分及浮动定价研究[D]. 成都: 西南交通大学, 2015.

[7] 杨淞程. 基于公铁比价的铁路零散货运“门到门”定价研究[D]. 北京: 北京交通大学, 2016.

[8] 李佰城. 铁路大宗货物运价制定研究[D]. 成都: 西南交通大学, 2015.

[9] 何南, 刘宁, 赵胜川. 基于BPR函数的道路阻抗研究[J]. 南京工程学院学报：自然科学版, 2013, 11(1): 6-11.

[10] LI C. Traffic flow assignment by using road impedance function based on subjective preference[C]// International Conference on Chemical, Mate rial and Food Engineering, Kunming: Atlantis Press, 2015: 434-438.

[11] 张盈盈. 利用AHP法引入服务水平的综合交通阻抗函数模型[J]. 公路交通科技, 2007, 24(3): 115-117.

[12] 刘安, 杨佩昆. 混合交通均衡配流模型及其算法的研究[J]. 公路交通科技, 1996, 13(3): 21-28.

（中文编辑：李愈）（英文审改：占曙光）

Research on Competitive Floating Rating Method of Railway Freight Transportation Based on Highway Freight Rate Competition

ZHANG Zhi-bo，LIU Jie-xin，YANG Yu，LIU Jia-wen，XIE Wen-jie，TANG Yin-ying

（School of Transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031,China）

In order to better adapt to the price reform of freight market, a dynamic rate adjustment mechanism is established to enhance competitiveness in the transport market. Considering the road network structure, this paper takes the comprehensive traffic impedance as a breakthrough point, based on the principles of maximum profit of railway freight enterprises and user equilibrium assignment, optimization models are established to optimize the relationship between highway and railways. Considering the actual situation and the relevant policy restriction, a unit reference freight rate is obtained for railway freight enterprise reference. Finally, a numerical example is given to demonstrate the effectiveness and practicability of the model.

railway freight transport；highway freight transport；competitive；floating rating；traffic impedance

1672-4747（2018）02-0100-05

U294; F505

A

10.3969/j.issn.1672-4747.2018.02.016

2017-03-22

西南交通大学大学生创新创业训练计划项目（批准号：160516）

张志博（1995—），男，汉族，四川成都人，主要研究方向为交通运输规划与管理。

汤银英（1979—），女，汉族，河南人，博士，西南交通大学交通运输与物流学院副教授，研究方向为货物运输组织、运输商务。

张志博，刘杰鑫，杨雨，等. 基于公路货物运输价格的竞争性铁路货物运输浮动定价方法研究[J]. 交通运输工程与信息学报, 2018, 16(2): 100-104.