铁路货运价格应用设计研究

Application Design of Railway Freight Pricing

摘要

随着铁路货运价格市场化改革的不断深入，铁路局集团公司越来越多的利用价格策略来提升在货运市场的竞争力，面对全路提出的大量价格策略项目申请，对铁路货运价格智能化管理提出更高要求。新版铁路95306构建的铁路货运PaaS平台，为铁路货运价格应用的智能化提供了技术底座，在此基础上设计了铁路货运价格应用。在阐述系统总体架构设计的基础上，从市场价格管理、收付费管理、价格策略流程管理、价格策略分析、配置管理等方面进行功能设计。从构建全路一体的价格决策管理体系、基于规则的权限配置管理、基于生效日期的数据发布等方面探讨铁路货运价格应用的关键技术。铁路货运价格应用实现对价格策略的全生命周期管理，通过对价格策略的实施效果监控来对价格策略进行及时调整，使得价格策略的管理更加规范，有力提升了价格管理水平。

Abstract

As the market-oriented reform of railway freight price continuously deepens, railway bureaus increasingly use price strategies to enhance their competitiveness in the freight transportation market. Faced with a large number of price strategy project applications proposed by the whole railway, higher requirements are put forward for the intelligent management of railway freight prices. The newly developed railway freight transportation PaaS platform built by the 95306 provides a technical foundation for intelligent applications of railway freight prices, and on this basis, a railway freight price application was designed. Based on the overall architecture design of the system, the functional design was carried out from the aspects of market price management, fees and payment management, price strategy process management, price strategy analysis, and configuration management. This paper discussed key technologies of railway freight price application from the aspects of constructing a unified price decision-making management system for the whole railway, rule-based permission configuration management, and data release based on effective dates. The railway freight price application realizes the full life cycle management of price strategies and timely adjusts the price strategy by monitoring the implementation effectiveness of the price strategies. This makes the management of the price strategy more standardized and effectively improves the level of price management.

Graphical abstract

关键词

铁路95306 / 货运PaaS平台 / 价格策略 / 流程设计 / 全生命周期 / 权限管理 / 数据发布

Key words

Railway 95306 / PaaS Platform for Freight Transportation / Price Strategy / Process Design / Full Life Cycle / Permission Management / Data Release

0　引言

铁路货运价格是铁路承运企业提供货运产品或服务的货币表现，是我国价格体系的一个重要组成部分。在早期，国家对铁路采取的是政企合一、高度集中的管理模式，对铁路货运价格实行政府统一定价^[1]。随着社会和经济的发展，货运服务的需求也在不断变化，政府统一定价已不能很好地响应市场的变化，政府开始放松价格管控，将部分运价制定权力下放，铁路企业在一定范围内有了自主定价权。在此基础上铁路货运价格市场化改革也在不断推进，逐步形成了政府指导价和货运市场调节价相结合的局面。2013年铁路实行货运组织改革，逐步形成了浮动定价、比价关系定价、竞争性定价等价格政策，2014年开始形成由各铁路局根据不同货物品类的运输成本差异及市场需求和竞争状况等具体情况执行逐级审批的运价浮动机制^[2]。面对铁路局集团公司提出的价格浮动策略申请，亟需信息化手段进行价格浮动策略管理。张光宇等^[3]人采用J2EE应用框架设计开发了货运价格管理系统，实现了铁路局集团公司管内的价格策略管理。伍峰^[4]提出通过数据采集、数据挖掘等技术，对价格策略进行效果检测及监控预警，为铁路货运价格策略提供辅助支持。宋小满等^[5]研究建立铁路货运价格监测体系，对竞争方面(公路、水运)的监测为价格策略的制定提供了定价依据。在价格策略的制定方面，结合铁路特点有研究提出分运能、分季节、分区域、分市场的价格策略分类管理方案^[6-8]。铁路价格管理数字化和智能化的探索正在加速^[9-10]。2021年12月基于Spring Cloud技术体系构建的“云原生、微服务”大型应用铁路95306系统上线，打造具有自主知识产权、适合铁路货运业务的PaaS平台，为货运价格应用提供了基础平台^[11]。

1　需求分析

在构建铁路货运价格应用之前，已有铁路局集团公司构建了本局的价格管理系统，可以对本局管内的价格策略进行管理，但在中国国家铁路集团有限公司(以下简称“国铁集团”)层面没有相应的管理应用，铁路局集团公司多以excel的形式上报到国铁集团进行审核，国铁集团最终将价格策略结果进行发布，此种形式不能很好地追溯价格策略的调整轨迹，缺乏对价格策略全生命周期的管理，没有形成全路一体的价格决策线上管理；同时对于价格权限管理是按照发布的文电形式进行规定，面对变化的价格权限依赖人工判断，此种方式效率较低。铁路货运价格应用以铁路货运价格体系和铁路95306 PaaS平台技术为支撑，切实解决当前由于货运价格信息不完备导致货运价格缺少定价依据、与市场价格不匹配、价格信息孤立等问题，从信息层面为完善运价监管体系、改进监管方法、健全与铁路市场相适应高效透明的价格管理体制提供支撑，结合公路、水路、航空等其他运输方式的货运价格，建立铁路货运价格的策略、监督、评价、分析等全过程信息化、流程化和智能化的管理应用系统，提出适应市场化定价机制和完善价格策略管理的信息化应用建议方案^[12]。

基于货运业务发展的需要，铁路货运价格应用总体需求是以价格政策专业化、决策过程透明化、价格管理精细化为导向，建成全路统一、集中部署的铁路货运价格应用。市场价格信息采集主要是实现对铁路、公路、水运、航空货运及其他全程物流相关市场价格数据的采集功能，建立运输市场价格数据库，能够对采集到的数据进行自动化处理和分析，为货运价格制定和调整提供参考依据。同时，完善铁路货物运费测算报价功能。价格策略过程管理主要包括货运竞争性一口价市场化价格策略的提出、申报、审核线上办理功能，完善价格策略实施过程监控功能。实现对市场化价格策略的决策过程和执行过程进行有效管理和全过程留痕，防控价格风险。市场化价格分析主要是通过标准化的数据接口对分散的货运价格相关数据进行整合和集成，实现价格策略实施效果分析评价功能。基于货运品类、流向和运距、收入和价格水平等数据进行收益分析，为制定价格策略提供决策辅助。

主要实现以下目标。

（1）实现铁路货运定价与货票计费的联动和一体化管理，将制定的价格策略实时推送至货票计费，实现计费有依据可追溯。

（2）在成本约束及货运承运清算机制下，以企业承运盈余为导向，通过对价格策略项目的货物运费进行事前测算，试算运价策略的浮动区间及盈亏平衡点，为提升铁路货运定价的科学性和透明度提供技术手段^[13]。

（3）有效监测运输市场价格及市场供求关系等价格影响因素，通过与其他运输企业、科研机构合作获取竞争运输方式的运输价格，作为价格策略的参考，为铁路货运价格决策提供有效支撑^[14]。

（4）加强价格浮动收益评价，对实施的价格策略进行监控分析，实现价格项目追踪分析考核。

2　货运价格应用架构设计

2.1　总体架构设计

货运价格应用以铁路95306 PaaS平台为技术底座，其中基础设施层提供虚拟机、负载均衡、数据库、计算、存储、安全等基础资源服务，PaaS层提供微服务管理、策略管理、服务编排、消息管理、分布式数据库服务、分布式缓存数据服务等功能，可实现运行环境的自动创建和管理、服务器资源的快速自动伸缩和分配、容器及虚拟机故障的自动检测和恢复等。货运价格应用采用微服务架构，包括基础服务和核心业务服务，基础服务利用PaaS层的微服务管理机制，获取铁路95306 PaaS平台提供的统一用户信息及基础数据，保证货运数据完整统一。前端使用主流技术VUE构建，提供流程可视化及数据图标展示，前后端分离有效提升开发效率。此外可根据应用需求在PaaS安全的基础上增加传输安全、审计、数据安全、身份认证等功能，提升应用的安全性和可靠性，总体架构如图1所示。

2.2　流程架构设计

价格策略流程管理是货运价格应用的核心业务场景，是影响价格策略流转效率的关键点。根据国铁集团发布的价格策略执行办法，分析当前实际执行的价格策略流转流程，对价格策略流转流程进行精简设计，达到对价格策略全生命周期管理的目的。价格策略整体流程如图2所示。

（1）由货运站段或铁路局集团公司提出价格策略项目，一般由货运站段与发货客户对接提出议价申请，根据发货客户、发到站、品类等条件制定差异化的价格策略。

（2）根据提出的议价申请，进行市场价格的调查，掌握竞争运输方式的运输价格。将竞争运输方式的价格与铁路运价对比，结合铁路承运清算规则，根据承运企业预定的承运盈余，推算出价格策略浮动的上下限^[15]。

（3）货运站段或铁路局集团公司申报价格策略项目后，由铁路局集团公司运价管理部门对项目进行审核，审核通过则进入下一步审核权限的判断；审核退回则可修改价格策略项目内容后再次提交。

（4）根据事先配置的审核权限得出该价格策略项目的下步审核流向；若经判断为国铁集团审核权限，则价格策略项目流转至国铁集团审核，国铁集团审核时可选择该项目转为国铁集团项目或国铁统筹项目，国铁集团项目则由国铁集团发布，国铁统筹项目则由申请铁路局集团公司自行发布；若经判断为铁路局集团公司审核权限，则价格策略项目审核完毕由申请铁路局集团公司自行发布；若经判断为项目相关铁路局集团公司协商权限，则项目流转至相关铁路局集团公司进行审核，相关铁路局集团公司全部审核通过，由申请铁路局集团公司自行发布。

（5）价格策略项目发布的同时，将价格策略数据推送至货票计费，计费时对符合条件的发货需求进行运费浮动。

（6）价格策略项目发布后，通过货票数据统计分析价格策略的实施效果，监控价格策略是否达到预定的效果，若效果不佳，可对价格策略进行调整、延期、终止，及时对价格策略进行修正。

3　功能设计

依据铁路运价市场化定价的原则，结合实际的业务管理要求，货运价格应用功能主要划分为市场价格采集、收付费管理、价格策略流程管理、价格策略分析、配置管理功能，功能结构如图3所示。

（1）市场价格采集。宏观经济指标采集主要采集GDP、CIP、PPI、社会消费品、固定资产投资、进出口总值、发电量、采购经理指数等数据；大宗货物指标查询包括煤炭产量、煤炭销量、煤炭进口、动力煤现货价格、焦炭产量、焦炭库存、钢铁产量、钢材价格指数、铁矿石产量、铁矿石价格指数、铁矿石国际价格等；公路价格采集包括38个主要城市公路整车运输价格、公路价格指数、煤炭公路运价、焦炭公路运价及人工采集站到站公路价格；水运运价采集包括沿海、沿江水运主要港口间的水运运价；航空价格采集主要包括主要航空公司的每吨公里收益、分航线的民航运价；港口价格采集包括港口短驳杂费等。

（2）收付费管理。收付费测算根据发到站、品名、运输方式测算承运企业进款和付费情况，综合分析不同价格策略浮动幅度下的收益情况；收支利分析提供铁路在不同发到站的运量、收入及利润分析，为价格策略的申报提供参考。

（3）价格策略流程管理。项目新增功能提供价格策略的填报及复用功能，填报价格策略的内容包括发到站信息、浮动幅度、预期效果等内容；项目申报功能将价格策略项目提交至铁路局集团公司审核，可查看项目的流转轨迹；项目审核功能根据价格策略的信息匹配相应的审核权限，将项目流转至相关的审核单位，由审核单位进行通过或退回操作；项目发布功能提供项目审核完成后填写项目号进行发布，并推送至货票计费系统；项目调整提供价格策略项目的调整、延期、终止操作，当项目需要扩大或缩小范围时，可提出调整项目申请；项目台账便于铁路局集团公司对价格项目的管理，提供价格策略项目的查询统计功能。

（4）价格策略分析。价格策略项目分析提供价格策略实施的运量、车数及运费浮动情况统计；价格策略项目评价根据价格策略的实施效果，对项目进行打分评价，分为优、良、中、差等级，可对评价为差的项目进行调整或中止操作；价格策略项目考核对价格策略项目设定考核指标，动态监控项目是否达到预期目标，对进度落后的项目进行提示。

（5）配置管理。项目权限管理提供可配置的项目审核权限管理，可根据国铁集团发布的文电动态维护价格策略的审核权限，及时响应审核权限变化，提高价格项目的流转效率；管辖车站配置提供铁路局集团公司可配置下属各站段包含的车站，更贴合实际业务；积压站设置提供可配置卸车积压车站，到达卸车积压站的货物不可使用价格策略进行运费下浮；分界口管理提供铁路局集团公司间分界口车站配置，当价格策略项目的发站包含分界口站时，需要和管辖分界口车站的铁路局集团公司进行协商；计费参数配置提供统一的计费常用参数，如铁路建设基金费率配置、仓储费率配置、取送车费率配置等。

4　关键技术

（1）构建全路一体的价格决策管理体系。货运市场价格变化快，数据量大，在提供有效竞争力产品价格和铁路效益最大化的约束下，货运价格决策难度大、风险多，通过信息系统，实现决策过程对运量、收入、成本、效益的估算，有效避免盲目决策，提高决策的科学性。货运价格应用依托铁路95306 PaaS平台集中部署全路应用，包括在价格策略项目的事前分析，充分利用市场价格数据作为对照，结合铁路承运清算规则事先分析价格策略项目的收益情况；在价格策略的事中，严格执行价格决策审核权限，从决策过程的启动到决策结果的发布全程形成信息记录，实现决策全程阳光化，为避免决策过程中损失铁路利益提供支持；在价格策略实施后，对价格策略项目的运量、收入情况进行分析、监控，对不达标的价格策略进行干预，形成价格策略管理的闭环，达到构建全路一体的价格决策管理体系的目的。

（2）基于规则的可配置权限管理。货运市场随着经济的发展动态变化，价格策略决策权限也会相应地调整；为调动铁路局集团公司货运营销的积极性，价格策略权限也会进一步扩大。货运价格应用根据国铁集团发布的相关文电，梳理出价格决策相关规则，结合价格策略业务流程结构，构建价格策略审核权限矩阵，包括以下维度：发货省市、发货铁路局集团公司、发货省市(铁路局集团公司)、发站、到局、到省市、到省市(铁路局集团公司)、到站、托运人、收货人、运输种类、货物品类、车型、车种、箱型、箱类、浮动幅度，权限矩阵可动态配置调整。根据审核部门的不同，对权限进行了优先级划分，将申请的价格策略数据与权限矩阵进行计算，可自动快速得到该项目的权限结果，不需人工进行干预。

对于一个新价格策略项目的价格决策权限可形式化描述如下。

R=P\times M\phi J=\left[\begin{array}{ccc}{p}_{\mathrm{11}}& & \\ & \ddots & \\ & & p_{mn}\end{array}\right]\times \left[\begin{array}{ccc}{a}_{\mathrm{11}}& \cdots & a_{\mathrm{1}k}\\ ⋮& & ⋮\\ a_{n\mathrm{1}}& \cdots & a_{nk}\end{array}\right]\phi \left[\begin{array}{c}{b}_{\mathrm{1}}\\ ⋮\\ b_k\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{r}_{\mathrm{1}}\\ ⋮\\ r_m\end{array}\right]⑴

式中：P表示权限优先级矩阵；M表示权限矩阵；J表示申请的价格策略数据；{\left[\begin{array}{ccc}{r}_{\mathrm{1}}& \cdots & r_{\mathrm{m}}\end{array}\right]}^{\mathrm{T}}为权限计算结果；\phi为权限计算函数，对\phi进行定义，设A为m\times p的矩阵，B为p\times n的矩阵，那么称矩阵C为A与B的权限结果，记作C=A\phi B，其中矩阵C中的第i行第j列元素可以表示如下。

C_{ij}={\displaystyle \prod _{k=\mathrm{1}}^p}{a}_{ik}{b}_{kj}=f(a_{i\mathrm{1}},b_{\mathrm{1}j})\times f(a_{i\mathrm{2}},b_{\mathrm{2}j})\times \cdots \times f(a_{ip},b_{pj})⑵

其中函数f(x,y)的定义如下。

f(x,y)=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{0}y\not\subset x\\ \mathrm{1}y\subseteq x\end{array}\right.⑶

不同的价格策略申请数据，计算得到不同的权限结果，根据权限结果确定该价格策略项目需要通过哪些流程进行审核。

（3）基于生效日期的数据发布。基于生效日期的数据发布方法，可记录数据的全生命周期，发布时需要综合考虑数据的操作类型、数据操作权限及数据关联关系。以生效日期和数据操作权限作为数据发布的依据。新增数据，则直接执行新增操作，开始日期为数据生效日期。取消数据，则直接设定终止日期为数据停止使用的生效日期。修改数据，按照当前具有的操作权限进行操作，如果在生效日期后没有待生效数据，则以当前生效日期前数据为基准，执行插入操作。如果在生效日期后有待生效数据，则不仅要插入待生效数据，还要按权限更新之前所有数据。发布数据过程如图4所示。

由此，构建基于生效日期的数据发布方法形式化描述：根据权限，以生效时使用数据和生效申请，可以构建在某一时刻后生效数据。

S_t=Q_{\mathrm{2}}\times A+Q_{\mathrm{1}}\times B=\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{1}& & \\ & \mathrm{0}& \\ & & \ddots \end{array}\right]\times \left[\begin{array}{c}{a}_{\mathrm{1}}^t\\ a_{\mathrm{2}}^t\\ ⋮\end{array}\right]+\left[\begin{array}{ccc}\mathrm{0}& & \\ & \mathrm{1}& \\ & & \ddots \end{array}\right]\times \left[\begin{array}{c}{b}_{\mathrm{1}}^t\\ b_{\mathrm{2}}^t\\ ⋮\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}{a}_{\mathrm{1}}^t\\ b_{\mathrm{2}}^t\\ ⋮\end{array}\right]⑷

式中：S为t时刻生效后的数据内容；Q_{\mathrm{1}}表示权限矩阵；Q_{\mathrm{2}}为反权限矩阵，且Q_{\mathrm{1}}+{\mathit{Q}}_{\mathrm{2}}=\mathrm{E}即权限矩阵和反权限矩阵之和为单位矩阵；原有生效数据序列以A表示；可以用B表示待发布的申请数据序列； {\left[\begin{array}{ccc}{a}_{\mathrm{1}}^t& b_{\mathrm{2}}^t& \cdots \end{array}\right]}^{\mathrm{T}}为t时刻生效数据。

不同角色具有不同发布权限，Q_{\mathrm{2}}和Q_{\mathrm{1}}也会不同。

当数据是新增时，无原有数据，可以认为A为0矩阵，此时

S=Q_{\mathrm{2}}\times \mathrm{0}+Q_{\mathrm{1}}\times B=Q_{\mathrm{1}}\times B⑸

当数据是取消时，权限矩阵Q_{\mathrm{1}}=E，Q_{\mathrm{2}}=\mathrm{0}，申请序列B=\mathrm{0}，由此可得

\mathrm{S}=Q_{\mathrm{2}}\times A+Q_{\mathrm{1}}\times B=\mathrm{0}\times A+E\times \mathrm{0}=\mathrm{0}⑹

由于数据更新操作只包括修改、新增、删除，故由公式⑷、公式⑸、公式⑹可知，发布时，生效后数据可由公式⑷得到。

由于是基于生效日期的数据发布过程，除研究数据发布外，还需要结合生效日期变化。为此取函数f_a^b(x)定义如下。

⑺

则，在X=tx时刻数据发布前，该数据的全过程生命周期可表示如下。

U_{\mathrm{0}}^M(t)=f_{\mathrm{0}}^{t\mathrm{1}}(t)\times S_{\mathrm{0}}^{t\mathrm{1}}+f_{t\mathrm{1}}^{t\mathrm{2}}(t)\times S_{t\mathrm{1}}^{t\mathrm{2}}+\dots +f_{tn}^M(t)\times S_{tn}^M={\displaystyle \sum _{i=\mathrm{0}}^M}{f}_{ti}^{t(i+\mathrm{1})}(x)\times S_{ti}^{t(i+\mathrm{1})}i=\mathrm{0}，\dots ，M⑻

X=tx时刻数据发布后，在X=tx时刻后数据均发生变化，为体现前后发生变化，将变化后的数据设定为P_{tn}^M。其中，P_{tn}^M可由公式⑷导出，该数据的全过程生命周期可表示如下。

\begin{array}{l}{U}_{\mathrm{0}}^M(t)=f_{\mathrm{0}}^{t\mathrm{1}}(t)\times S_{\mathrm{0}}^{t\mathrm{1}}+f_{t\mathrm{1}}^{t\mathrm{2}}(t)\times S_{t\mathrm{1}}^{t\mathrm{2}}+\dots +f_{t\mathrm{m}}^{tx}(t)\times S_{tm}^{tx}+f_{tx}^{t(m+\mathrm{1})}(t)\times P_{tx}^{t(m+\mathrm{1})}+\dots +f_{tn}^M(t)\times P_{tn}^M\\ \hspace{1em}\hspace{1em}={\displaystyle \sum _{i=\mathrm{0}}^m}{f}_{ti}^{t(i+\mathrm{1})}(t)\times S_{ti}^{t(i+\mathrm{1})}+{\displaystyle \sum _{i=x}^M}{f}_{ti}^{t(i+\mathrm{1})}(t)\times P_{ti}^{t(i+\mathrm{1})}i=\mathrm{0}，\cdots ,x,\cdots ，M\end{array}⑼

结合公式⑷，有P_{\mathrm{t}i}^{t(i+\mathrm{1})}=Q_{\mathrm{2}}\times S_{ti}^{t(i+\mathrm{1})}+Q_{\mathrm{1}}\times B，则得如下

\begin{array}{l}{U}_{\mathrm{0}}^M(t)={\displaystyle \sum _{i=\mathrm{0}}^m}{f}_{ti}^{t(i+\mathrm{1})}(t)\times S_{ti}^{t(i+\mathrm{1})}+{\displaystyle \sum _{i=x}^M}{f}_{ti}^{t(i+\mathrm{1})}(t)\times P_{ti}^{t(i+\mathrm{1})}\\ ={\displaystyle \sum _{i=\mathrm{0}}^m}{f}_{ti}^{t(i+\mathrm{1})}(t)\times S_{ti}^{t(i+\mathrm{1})}+{\displaystyle \sum _{i=x}^M}{f}_{ti}^{t(i+\mathrm{1})}(t)\times (Q_{\mathrm{2}}\times S_{ti}^{t(i+\mathrm{1})}+Q_{\mathrm{1}}\times B)i=\mathrm{0}，\cdots ,x,\cdots ，M\end{array}⑽

获得基于生效日期的数据发布方法公式，并可对数据生效的全过程生命周期进行表示，可在任意时间切片获取当时生效的价格策略内容，方便对价格策略历史的追溯。

5　结束语

随着铁路95306的上线，货运价格应用也随之启用。货运价格应用对铁路内部提供全路统一的价格策略管理流程，以信息手段对比货运市场价格数据，通过线上申请、审核、发布缩短了价格策略发布周期，提高了价格策略的实时性。通过制定合适的价格政策，吸引货源带来效益增加，促进铁路货运增量，据统计每年全路发布价格策略项目5 000余条，近60%的运单执行价格策略项目。货运价格应用对外为发货客户提供自动匹配可用的价格策略项目，为客户节约发货成本，提升客户满意度。后续将进一步细化价格策略的内容，根据发货企业实际情况制定价格策略项目，做到“一企一策”；并更多利用大数据手段，监控分析价格策略执行情况，形成动态的价格策略调整机制，为价格策略制定提供智能决策支持。

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基金资助

中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划课题(K2022X017)

中国铁道科学研究院集团有限公司科研项目(2021YJ196)