关于机场安检系统吞吐量的研究

杨兴业

摘 要：随着全球油价的下跌及资金回流显示的复苏趋势，更多的人选择搭乘飞机出行，由此造成的安检问题，引起人们广泛关注。本文中，我们对于所收集的数据进行分析，建立一个双向并行安检模型来为机场的安全性与吞吐量的保证寻求办法。

在我们的模型中，一向为预检查乘客通道，特别考虑检查过程中的步骤差异，将扫描时间从数据表H列中筛选出来，另一向为普通乘客通道。基于排队论，通过乘客的到达时间特点及建立起表中数据与两类乘客的检查时间、平均队长与瓶颈和问题区域的关系，并结合律特法则得到机场安检乘客吞吐量。

基于模型，并结合服务时间与吞吐量的关系，我们发现检查点设备、程序、人员配置对吞吐量的影响。基于遗传算法，寻找通道最佳配比，给出如何选择人员的建议。并模拟特定比例吞吐量的大小。

关键词：排队论；双向并行安检模型；Buffer

1 术语

1.1 术语定义

1.排队论（Queuing Theory） ，是研究系统随机聚散现象和随机服务系统工作过程的数学理论和方法，又叫随机服务系统理论，为运筹学的一个分支。

1.2 符号

2 假设

假设乘客到达过程为泊松流，服务时间服从参数为 的负指数分布。机场空间无限大，允许无限排队。

假设进行预检查的乘客和常规安检检查的乘客的检查通道相互独立，检查过程互不影响。

假设乘客在安检过程中将物品放置在传送带上的时间较小，可以忽略不计。

3 乘客安检模型

在这一部分，我们将建立乘客进行安检的基本模型，主要包括两部分：预检查乘客安检模型和常规检查模型。为了求解乘客流并得到瓶颈，预检查乘客安检模型采用 排队模型，常规检查采用 模型。

3.1 预检查乘客安检流程

根据我们的假设，进行预检查的乘客的安检流程符合排队论的 的模型，该通道乘客流由身份及文件检查过程的乘客流和后续检查的乘客流的和求得，该通道身份及文件检查过程的乘客流 所用方程为（1）

3.2 常规检查乘客安检流程

根据我们的假设，与预检查同步进行的常规检查有3条安检通道，人员配比与预检查通道相同，符合排队论中的 模型，该过程乘客流同样由身份及文件检查过程的乘客流和后续检查的乘客流两部分和求得，该检查过程的乘客流 所用方程为（2）

通过以上模型，我们不难发现，不同检验速度的身份及文件检查的人员的配比、平均排队长最长的队伍、两种安检过程的客流量比例与通道的比例之间的配比、穿衣脱衣的排队等候即为该安检流程的瓶颈和问题区域所在。

4 模型的优化

考虑到TSA的成本问题，我们做出如下优化：

为服务一个顾客时单位时间内的服务费用， 为每个顾客在系统中逗留单位时间的费用

考虑 模型， 取目标函数z为单位时间服务成本与顾客在系统中逗留费用之和的期望值，即 ，

解出最优服务率为

乘客在扫描前的穿衣时间以及脱衣时间也可能成为系统的瓶颈，在这里引入buffer来进行分析，由生产运营相关的理论，在这两个区域增加buffer的值可以提高系统的检查率但是随着buffer进一步提高它产生的效益也逐步下降。

5 机场安检模型验证

中国深圳宝安机场内安检通道各项案件数据如下：

该机场通过提高安检员检查速度及增加人身检查处的缓冲，优化了瓶颈提高了机场安检过程的乘客吞吐量，运用排队论模型进行计算可得，该机场原乘客吞吐量为208.17人/小时，优化后的乘客吞吐量为329.43人/小时，乘客吞吐量增长显著，证明我们所建基本模型及优化模型正确且适用。

6 优势和缺点

模拟结果吸引人，优化的结果符合认知。几乎所有的模拟数据都是根据现实情况给定的，准确度较高，符合实际情况。

影响因素的不全面性。我们只考虑了影响乘客吞吐量的主要因素，对于次要因素不予考虑，不能全面反映现实。

7 结论

我们基于已有的排队论理论，得到机场安检的两部分基本模型，结合律特法则，得到机场安检乘客的吞吐量的平均值，以此来反映机场安检的乘客吞吐量，结果较好地反映了乘客流。然后，我们应用遗传算法、lingo程序对安检流程中的瓶颈和问题区域进行了优化，以使乘客吞吐量增大。之后我们将模型应用于中国深圳宝安机场的安检流程，验证了模型的科学性与合理性。最后我们展示了模型的優势和弱点，并提出了改进建议。

参考文献

[1]曾俊杰。 机场安全分析与优化[J]。知识经济学报，2009，（12）：173-174

[2]刘佳明，岩晓凌.物流模型基于排队论[J] .Systems工程 - 理论与实践，2009年，（09）：78-83。

[3]基于排队理论的车站售票系统的优化与改进[J]。 工业工程与管理，2014，（05）：76-81。 张晓蕾，硕士，陈善。