安检区排队瓶颈判断建模分析

曹文斌 刘 浩 罗友鹏 漆瑞婷 鄢明铭

(1.重庆交通大学 重庆 400000；2.武夷学院 福建 武夷山 354300)

安检区排队瓶颈判断建模分析

曹文斌1刘 浩1罗友鹏1漆瑞婷1鄢明铭2

(1.重庆交通大学 重庆 400000；2.武夷学院 福建 武夷山 354300)

排队瓶颈是导致安检低效的最大原因，那么判断安检流程中是否会出现瓶颈对于提高安检效率，节约安检成本具有十分重要的意义。本文根据安检流程特性，运用排队论原理定量分析和判断了安检过程中是否会出现瓶颈，就何时增加窗口数量以达到提高安检效率和减少安检成本提出了相应的建议。

安检；瓶颈；排队论

近年来，飞机、高铁出行方式的比重逐步增加，为保证出行安全，对乘客进行安检是必要的程序。然而由于现行安检过程某些因素设置不合理易导致安检过程出现瓶颈现象，降低了安检效率。对安检过程进行建模分析，判断瓶颈是否出现对改进安检过程的不足和降低多余的安检人力物力开支具有重要意义。

一、背景介绍

(一)安检流程

安检是为了防止乘客携带违禁危险物品乘坐交通工具，以保证公共安全。目前典型的安检区如图1所示，乘客到达安检区首先经过区域A进行证件检查核实身份；之后进入区域B分别对行李和身体进行检查，常用的检查方法是X光扫描和毫米波检查，此过程无安全问题出现乘客即可通过区域C离开安检区；如果有需要进一步检测的问题则进入区域B，确认无误后再进入区域C离开安检区。

图1 安检区简图

(二)目前安检区常见的不足

1.早期的航站楼、火车站等在初期规划时并未能全面考虑到快速增长的乘客和航班、车次等的数量，容易导致安检过程中排队瓶颈的出现。

2.由于不能及时准确地判别瓶颈是否会出现，各区域不能合理安排人员配置和及时动态调整窗口数量，加重了瓶颈对整条安检链的影响。

二、模型的建立与求解

准确判断出瓶颈是否会出现对安检区的改进具有十分重要的意义，本文利用排队论原理对排队过程中是否会出现瓶颈进行了分析。

(一)基于排队论的安检区瓶颈判断模型

安检区到达的客流变化是一个复杂的过程，这也是一种排队论问题，为简化问题，假设单位时间内到达的乘客数服从泊松分布，平均到达率为α。基于排队论的原理，我们可以得到每一个窗口单位时间平均服务强度为：

(1)

其中，W为服务窗口数量，β为每个窗口平均服务率。如果排队过程不能够达到平衡状态，即意味着瓶颈出现，即是指δ>1。当瓶颈出现时，由公式(1)我们可以根据排队的情况动态调整开放的窗口数目，使得δ≤1，让排队过程达到平衡。在排队过程中，各项指标计算公式如下：

(2)

Lq是平均排队长度，Ls是在安检区平均停留长度，Tq是平均排队时长，Ts是在安检区平均停留时间。

(二)工程实例与模型求解

根据2017年美国大学生数模竞赛D题所提供的某机场安检处客流调查数据，可以得到α=6.625，通过代入上式计算得到相关数据如下：

表1 安检窗口数与平均服务强度关系

又可得到安监窗口数量与安检通道里的人数、在安检通道里的平均时间、在安检窗口的人数和在安检窗口时间的关系，分别如图2、3、4、5所示。

图2 窗口数量与安检通道里人数关系

图3 窗口数量与在安检通道里时间关系

图4 窗口数量与在安检窗口人数关系

图5 窗口数量与在安检窗口时间关系

根据以上表图可以看出不同窗口数量时客流的情况，当窗口数量低于3时，该机场安检排队会出现瓶颈现象，需要对安检过程增加安检窗口的数量以消除瓶颈现象，此时(窗口数量为3时)单位时间内乘客数量为9，平均每人停留时间是1.711分钟。当δ不大于1时，可以停止开放多余的安检窗口，实现成本最低化。

三、结论

为判断安检区排队是否会出现瓶颈现象以便更好地改进安检区工作，本文在排队论的基础上分析了安检区排队特性，利用平均服务强度作为判断指标判断瓶颈出现的依据。我们发现当δ>1时瓶颈出现，这时可以通过增加安检窗口降低服务强度，当δ≤1时瓶颈消失，停止增加窗口数目避免不必要的人力物力消耗，实现在保证安检效率的前提下成本的最低化。

[1]刘学川，张雷，赵云，张清.机场安检过程建模及分析[J].科技与创新.2017(09)：125-126

[2]吴梦诗，夏洪山，郑燕琴.六西格玛在机场安检服务质量管理中的应用[J].江苏航空.2013(4)：4-7

[3]贾国洋.基于LCIOWF的航空楼旅客安检服务流程优化研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2015

[4]Tijms,H.C,“Algorithmic Analysis of Queues”,Chapter 9 in A First Course in Stochastic Models,Wiley,Chichester,2003

曹文斌(1995—)，男，汉族，山东人，本科学历。