基于易安检的民航涉恐防暴序贯博弈模型

2023-01-15滕昭旭冯文刚

郑州航空工业管理学院学报 2022年6期

滕昭旭，冯文刚

(1.中国人民公安大学研究生院，北京 100032；2.中国人民公安大学国家安全学院，北京 100032)

1 引言

随着旅客对乘机需求的不断增加，乘机旅客数量的不断攀升①，高峰大客流对民航安检的冲击效应越来越显著。在此情况下，传统安检形式“标准固定化”“安检资源配置不合理”等弊端逐渐得以暴露。

因此，自2019年以来，易安检模式在北京、广州等城市开始试运行，易安检模式使得旅客不再受限于传统的安检模式，显著提升了旅客的安检通行速度。但是，就现阶段的易安检模式而言，还存在着一些弊端，如易安检通道通行速度自发可调节性差、个人极端行为会导致安全隐患增大等问题，暴恐分子，尤其是“独狼”式暴恐分子，对民航安全运行的威胁更是不言而喻的，其针对民航安全运行的暴恐袭击往往具有突发性、持续时间短且伤亡损失巨大等特点，在这种情况下，易安检模式安检流程简易、过检速度快等特点很有可能为暴恐分子所利用。如何增强民航易安检模式下的涉恐防暴拦截能力，避免易安检模式被暴恐分子利用，成为民航安检亟须解决的问题。因此，本文从易安检模式的工作原理出发，运用决策理论分析易安检通道对暴恐袭击的拦截防御能力以及易安检模式的优化路径，以保障易安检模式的推行、实施。

此外，暴恐分子的袭击策略，也会影响易安检模式作用的发挥。根据涉恐安检防御和序贯博弈的有关研究可以发现，民航安检部门制定涉恐安检防御策略，而安检部门的防御策略对于暴恐分子而言，是其在实施暴恐策略前可以获得的信息，即安检部门先制定防御策略，暴恐分子随后根据安检部门的防御策略制定暴恐袭击策略，双方策略的制定、实施有时间先后的顺序。因此，暴恐分子和安检部门之间的攻防博弈满足序贯博弈的基本特征，可以构建暴恐分子与民航安检部门攻防的序贯博弈模型，并对该模型进行分析，从而找出能够充分发挥易安检模式效能的均衡路径。

2 文献研究

目前，国内对民航机场涉恐防暴方面的安检能力研究更多的是从技术层面和法律层面进行的，即偏重于安检设备的优化、法律法规的适用。李海山[1]指出了民用机场在防范恐怖主义犯罪中存在的问题与薄弱之处，并为民用机场防范恐怖主义犯罪提出了加强软硬件建设、完善航空安保措施评估机制、开展涉恐情报收集研判共享工作等对策;战凯[2]以深圳机场为研究对象，指出了深圳机场防暴安全检查面临的困境，包括：社会认可度低、安全与服务需求矛盾突出、人员流动性大等，并针对上述问题提出了意见和建议，包括加大资金投入、提高员工福利待遇、开展“传帮带”培训等;邹泽育[3]根据防暴安全检查工作现状，指出了安检工作职责、安监队伍、安检装备、安检人员业务等方面存在的问题，并从思想、人员、设备、组织等方面提出了提升防暴安检能力的对策;程晋云、徐杨[4]从法律法规、管理模式、安全与服务之间的矛盾、效益与投入之间的矛盾、从业人员流失等方面指出了国内机场安防管控模式存在的问题，并针对上述问题提出了针对性的建议;沈朝阳[5]以欧盟成员国中具有代表性的机场为研究对象，指出欧盟航空保安工作日趋强化且重点突出、工作定位明确、保安法规和体制保障基本到位、运行和投资机制比较健全，可供我国民航安检工作参考;岳廷军[6]从识别范围、应用范围、识别结果方面指出了人体成像技术在民航安检应用中的局限性，并针对上述问题提出了人体成像技术的进一步优化方向；廖国胜[7]针对我国民航安检工作的现状，指出了与传统安检设备相比，毫米波人体成像技术的优势以及该技术所赋予的机场安检效能的提升，同时也指出了实践中该技术推广的难点。

通过文献梳理发现，我国在民航安检工作的设备优化、设备管理、人员管理、法律规范等方面都有着较为深入的研究，但针对防暴领域，尤其是安检方与被安检方决策角度的研究较为薄弱，而且以往的研究都是从传统的安检流程入手，没有结合新形势下的易安检模式，故现有的研究无法有效应对易安检模式推广下的民航安检防暴工作。本文通过对民航安检部门安检成本、暴恐分子袭击成本进行分析，并根据双方决策的特点构建序贯博弈模型，以此找出能充分发挥易安检模式安检效能的均衡路径，有效拦截及抵御民航机场的暴恐袭击。

3 安检流程、基本假设与符号定义

3.1 安检流程

在应对突发暴恐袭击时，民航安检部门往往难以在第一时间确定暴恐分子的袭击目标、作案时间、作案工具等，安检部门通常只能在安检环节对其进行识别和拦截，因此，依据易安检模式的特点，描述民航安检的具体流程，是分析、评价、提高易安检模式拦截防御能力的基本前提。结合民航安检流程的有关文献[8]，本文给出了基于易安检模式的民航分流安检流程概念框图，如图1所示。

图1 基于易安检模式的民航分流安检流程

在我国现行民航安检制度中，普通通道的安检通常是“人包必检”，且要求旅客要脱外套，打开包裹进行检查。若X射线扫描出的旅客行李中有疑似违禁品的需开包检查并重复通过X射线设备复检;易安检通道的安检也要求“人包必检”，但安检流程比普通通道的更为简易，无须脱外套和打开行李。对于X射线扫描出的旅客行李中的疑似违禁品，如液态物品，只需安检员目视不超量旅客即可通行，无须单独取出过检;特殊通道的安检不仅要求“人包必检”，而且对于人身、行李中的可疑物品、部位都要进行更为详细的检查，安检流程比普通通道更为烦琐、细致。

在民航安检部门与暴恐分子的攻防博弈中，民航安检部门的策略有“执行易安检模式”策略(IES)和“不执行易安检模式”(NIES)策略，即民航安检部门的策略集为{IES,NIES};暴恐分子的策略有“过检袭击”(TEA)策略和“不过检袭击” (NEA)策略,即暴恐分子的策略集为{TEA，NEA}。

3.2 基本假设

假设1：本序贯博弈模型的两个参与方分别是民航安检部门和暴恐分子，民航安检通常是由民航的多个部门共同实施，为简化模型，本文将民航安检的各个部门均统一假设为民航安检部门，且在这一攻防博弈中，民航安检部门先制定防御策略，暴恐分子随后根据民航安检部门的防御策略制定袭击策略。

假设2:本文对易安检模式的分析将不考虑特殊通道。在实践当中，高风险旅客占比很少，除个别机场外，大部分机场都没有为之开设专门安检的特殊通道，且由于高风险旅客数量很少，其安检时间、安检通行速度对候机厅、候检厅的旅客淤滞压力的影响很小，因此，为突出研究重点，简化模型，本文将不考虑个别机场为高风险旅客开设的少量特殊通道。

假设3:易安检通道的安检设备对违禁品的检出率要低于普通通道安检设备对违禁品的检出率。目前，国内机场易安检通道的安检设备与普通通道的相比，并无较大差异，且由于易安检通道的安检流程更为简易，如旅客不用拆包、不用脱外套，这些因素致使易安检通道安检设备的安检效能没有充分发挥，导致其对违禁品的实际检出率低于普通通道的安检设备。因此，为了简化模型，突出研究重点，特控制易安检通道安检设备对违禁品的检出率低于普通通道安检设备对违禁品的检出率。

假设4:本文不考虑暴恐分子通过人身和行李同时携带暴恐工具的情况，这是因为在安检实践中，民航安检部门对旅客的人身和行李都会分别进行安检，此时，若暴恐分子同时采用了人身和行李两种方式携带暴恐工具，则X射线安检设备和金属探测安检设备其中至少一方发出报警的概率会大幅度增加，因此，暴恐分子通常不会采取人身和行李同时携带暴恐工具的方式。

假设5：本文不考虑暴恐分子具体采用何种暴恐工具。在具体的暴恐袭击发生后，在不考虑包括暴恐分子使用特殊袭击工具的情况下，暴恐分子对安检部门造成伤亡损失的范围通常有以下两种情况：一种是在空间足够大的情况下，伤亡损失范围是一个以暴恐分子为中心的近似圆形的场景;另一种是在空间较为狭窄的情景下，如机场的安检通道，此时的伤亡损失范围则受狭窄空间建筑结构的影响。因此，为简化模型，突出研究重点，本文将不考虑暴恐分子具体采用何种暴恐工具。

3.3 符号定义

本文的重点符号和定义如表1所示。

续表1 主要符号定义

4 民航安检部门成本分析

4.1 两类安检通道的暴恐装置检测模型

根据易安检通道和普通通道的安检流程，给出了暴恐分子通过易安检通道和普通通道渗透民航机场的模型，如图2、图3所示。

图2 易安检通道安检流程

图3 普通通道安检流程

由图1可以发现，易安检通道和普通通道的安检流程存在着较大的差异，因此，暴恐分子选择不同的渗透策略所导致的暴恐袭击成功率、暴恐收益也会有所不同。

根据图2、图3，可以分析得出暴恐分子采取不同的渗透策略所导致的暴恐分子成功过检的不同概率。

(1)暴恐分子以低风险旅客身份对易安检通道进行渗透时，暴恐分子成功过检的概率为以下几种情况：一种是暴恐分子选择通过人身携带的方式携带暴恐工具，此时，易安检通道金属探测设备未报警的概率即此情况下的暴恐分子过检的概率；另一种是暴恐分子选择通过携带行李的方式携带暴恐工具，此时，易安检通道X射线探测设备未报警的概率即暴恐分子过检的概率。综上，在暴恐分子以低风险旅客身份渗透易安检通道时，暴恐分子过检的概率为PE=(1-PES)[(PELPHB+1-PEL)(1-PMR1)+PEL(1-PHB)(1-PXR1)]=(1-PES)[PEL(1-PHB)(PMR1-PXR1)+(1-PMR1)]。

对PE关于PES求一阶导数得∂PE/∂PES<0，即当易安检通道在安检设备警报未响(抽检率较低)时，暴恐分子成功过检的概率会增加。对PE关于PMR1，PXR1求一阶导数得∂PE/∂PMR1<0，∂PE/∂PXR1<0即在易安检通道中，金属探测设备准确率越高，暴恐分子成功过检的概率就越低;X射线探测设备准确率越高，暴恐分子成功过检的概率就越低。由此可以得出，提升安检设备的准确率对提升易安检通道安检安全性、提升对暴恐分子拦截能力具有重要意义，且在PHB<1-1/(2PEL)时，X射线探测设备对暴恐工具的检出率更为敏感，因此，在此条件下安检部门应该更注重优化X射线探测设备的准确性。由此可以发现，暴恐分子不同的暴恐工具携带方式决定了安检部门安检资源配置及安检设备优化策略。

(2)暴恐分子以普通旅客身份对普通通道进行渗透时，暴恐分子成功过检的概率为以下几种情况：一种是暴恐分子选择通过人身携带的方式携带暴恐工具，此时普通通道金属探测设备未报警的概率即此情况下的暴恐分子过检概率;另一种是暴恐分子选择通过携带行李的方式携带暴恐工具，此时普通通道X射线探测设备未报警的概率即暴恐分子过检的概率。综上，在暴恐分子以普通旅客身份渗透普通通道时，暴恐分子的过检率为PU=(1-PMR2)[1-PUL(1-PHB)]+PUL(1-PHB)-PUL(1-PHB)PXR2。

对PU关于PMR2，PXR2求一阶导数得∂PU/∂PMR2<0, ∂PU/∂PXR2<0,即在普通通道中，金属探测设备准确率越高，暴恐分子成功过检的概率就越低;X射线探测设备准确率越高，暴恐分子成功过检的概率就越低。由此可以发现，安检部门加强普通通道安检设备的准确率也是提升普通通道安检安全性，提升拦截能力的重要手段。对比分析PE和PU可知，当PES>1-(1-PMR2)[1-PUL(1-PHB)]+PUL(1-PHB)-PUL(1-PHB)PXR2/[PEL(1-PHB)(PMR1-PXR1)+(1-PMR1)]时，PE

4.2 安检部门的安检成本分析

根据图2可以得知，当暴恐分子携带行李且通过人身携带暴恐工具时，此时的安检成本CEP包括：(1)人身单位检查成本加上金属探测设备报警时对人身进一步检查的成本即CEH+PMR1CEM;(2)人身单位检查成本加上金属探测设备不报警时安检员对其进行抽查时的成本即CEH+(1-PMR1)PESCEM;(3)人身单位检查成本加上金属探测设备不报警且安检员未对其进行抽查时的成本即CEH;(4)行李单位检查成本加上X射线探测设备误报警时对行李进一步检查的成本即CEL+PXF1CEX;(5)行李单位检查成本加上X射线探测设备未报警时安检员对其进行抽检时的成本即CEL+(1-PXF1)PESCEX;(6)行李单位检查成本加上X射线探测设备未报警且安检员未对其进行抽检时的成本即CEL。

同理，当暴恐分子携带行李且通过行李携带暴恐工具时，此时的安检成本有：(1)3CEH+CEM[PMF1+(1-PMF1)PES];(2)3CEL+CEX[PXR1+(1-PXR1)PES]。当暴恐分子未携带行李，则暴恐分子只能通过人身携带暴恐工具，此时，安检成本为3CEH+CEM[PMR1+(1-PMR1)PES]。

综上，CEP=PELPHB{3CEH+CEM[PMR1+(1-PMR1)PES]+3CEL+CEX[PXF1+(1-PXF1)PES]}+PEL(1-PHB){3CEH+CEM[PMF1+(1-PMF1)PES]+3CEL+CEX[PXR1+(1-PXR1)PES]}+(1-PEL){3CEH+CEM[PMR1+(1-PMR1)PES]}

(1)

对CEP关于PES求一阶导数得∂CEP/∂PES>0,故易安检通道的抽检率与易安检通道的安检成本正相关，即易安检通道的抽检率越高，其安检成本就越高。对CEP关于PHB求一阶导数得∂CEP/∂PHB=CEX(PES-1)(PXR1-PXF1)+CEM(1-PES)(PMR1-PMF1)，则当PMR1>[CEX(PXR1-PXF1)/CEM]+PMF1时，暴恐分子通过人身携带暴恐工具的概率与安检成本正相关，即此时，暴恐分子通过人身携带暴恐工具的概率越高，安检成本就越高;当PMR1<[CEX(PXR1-PXF1)/CEM]+PMF1时，暴恐分子通过人身携带暴恐工具的概率与安检成本负相关，即此时，暴恐分子通过人身携带暴恐工具的概率越高，安检成本就越低。由此可以得知，暴恐分子随身携带违禁品的概率大小，是影响易安检通道优化安检策略的重要指标。对CEP关于PMR1,PXR1求一阶导数得∂CEP/∂PXR1=CEM(1-PES)[1-PEL(1-PHB)]>0, ∂CEP/∂PXR1=(1-PHB)(1-PES)PELCEX>0, 故易安检通道金属探测设备、X射线安检设备的准确率与安检成本正相关，即易安检通道金属探测设备准确率越高，安检成本就越高，易安检通道X射线安检设备准确率越高，安检成本也越高。

同理，根据图3可以得知，普通通道的安检成本CUP包括：(1)当暴恐分子携带行李时，安检成本包括下列两种情况：一是CUH+CUH+PMR2CUM+CUL+CUL+PXF2CUX;二是CUH+CUH+PMF2CUM+CUL+CUL+PXR2CUX。(2)当暴恐分子未携带行李时，安检成本是CUH+CUH+PMR2CUM+CUL+CUL+PXF2CUX。

综上，CUP=PUL[PHB(2CUH+PMR2CUM+2CUL+PXF2CUX)+(1-PHB)(2CUH+PMF2CUM+2CUL+PXR2CUX)]+ (1-PUL)(2CUH+PMR2CUM+2CUL+PXF2CUX)

(2)

同理，对CUP关于PHB求一阶导数得∂CUP/∂PHB=PUL[CUM(PMR2-PMF2)+CUX(PXF2-PXR2)]，则当PMR2>[CUX(PXF2-PXR2)/CUM]+PMF2时，暴恐分子通过人身携带暴恐工具的概率与安检成本正相关，即此时，暴恐分子通过人身携带暴恐工具的概率越高，安检成本就越高;当PMR2<[CUX(PXF2-PXR2)/CUM]+PMF2时，暴恐分子通过人身携带暴恐工具的概率与安检成本负相关，即此时，暴恐分子通过人身携带暴恐工具的概率越高，安检成本就越低。故暴恐分子随身携带暴恐工具的概率大小，同样是影响普通通道优化安检策略的重要指标。对CUP关于PMR2，PXR2求一阶导数得∂CUP/∂PMR2=CUM[PUL(PHB-1)+1]>0, ∂CUP/∂PXR2=PULCUX(1-PHB)>0，所以普通通道X射线安检设备的准确率以及普通通道金属探测设备的准确率与普通通道安检成本正相关，即普通通道X射线安检设备的准确率越高，普通通道的安检成本就越高;普通通道金属探测设备的准确率越高，普通通道的安检成本就越高。

由(1)式和(2)式可以得出下列结论。

结论1：易安检通道的安检成本与易安检通道的抽检率正相关，当易安检通道的抽检率越高，易安检通道的安检成本就越高;当金属探测设备的准确率高于某一阈值时，安检成本与暴恐分子通过人身携带暴恐工具的概率正相关，暴恐分子通过人身携带暴恐工具的概率越高，安检成本就越高。

推论1：当暴恐分子选择TEA策略的概率高于某一阈值时，安检部门应提高易安检通道的抽检率。当抽检率过高，安检资源不足时，应当选择关闭易安检通道;反之，安检部门应当适当降低易安检通道的抽检率。当暴恐分子通过人身携带暴恐工具的概率较高时，安检部门应向金属探测设备方面倾斜更多的安检资源;反之应向X射线探测设备投入更多资源。

在暴恐分子坚持执行TEA策略的前提下，安检部门可以根据暴恐分子携带暴恐工具的方式，进一步优化安检资源的配置。

情景1：暴恐分子通过行李携带暴恐工具，此时，安检部门应该对X射线探测设备，即对行李方面的安检配置更多的资源，进一步优化行李安检策略。

情景2：暴恐分子通过人身携带暴恐工具，此时，安检部门应该升级金属探测设备，提高其准确率，引入更为先进的人身检查设备，强化技防手段，以及提升易安检通道对人身进行抽查的概率。

5 暴恐分子的收益分析

暴恐分子收益主要包括袭击的直接收益、袭击对声誉、影响力造成的收益以及行动策略的成本等[9]。袭击对声誉、影响力造成的收益通常与袭击的直接收益正相关。行动策略的成本是指暴恐分子采取的行动策略不同，其所耗费的成本是有差异的，如当暴恐分子选择TEA策略，并选择渗透易安检通道，则相对于暴恐分子选择渗透普通通道而言，其还要额外承担易安检通道的申请成本以及低风险旅客的伪装成本等。

暴恐分子的决策不同，其袭击的目标、场所也会有所不同，而目标、场所的差异最终导致的袭击收益也会有所不同。当暴恐分子选择TEA策略时，即暴恐分子选择袭击候机厅，由于候机厅空间较大，障碍物较少，因此，发生于候机厅的暴恐袭击所造成的伤亡损失范围可近似为圆形，如图4所示;当暴恐分子选择袭击候检厅时，由于候检厅成细长空间结构，空间较为狭小，且障碍物较多，在这种场景下发生的暴恐袭击强度要高于空间较大、较为空旷的候机厅，其所造成的伤亡损失范围可近似为方形，如图5所示。

图4 候机厅暴恐袭击伤亡区域图

图5 候检厅暴恐袭击伤亡区域图

由图4可知，当袭击造成的死亡区域面积完全覆盖候机旅客时，候机旅客全部死亡;当袭击造成的死亡区域和受伤区域之和完全覆盖候机旅客时，死亡区域内的旅客全部死亡，其余旅客全部受伤;当袭击造成的死亡区域和受伤区域之和未完全覆盖候机旅客时，死亡区域内的旅客全部死亡，受伤区域内的旅客全部受伤，其余旅客则未受到损伤。综上，候机厅发生暴恐袭击所造成的损失LJ为：

(3)

对LJ关于NW求一阶导数得：

同理，据图5可得候检厅发生暴恐袭击所造成的损失LS为：

(4)

对LS关于NC求一阶导数得∂LS/∂NC为：

由上式可知，候检厅旅客瘀滞量与袭击所造成损失在NC<2ρLRCH时正相关，即该条件下候检厅旅客瘀滞量NC越大，袭击所造成损失LS就越大;当NC>2ρLRCH时，候检厅旅客瘀滞量与袭击所造成损失无明显正相关。

综上，安检部门不同策略下的暴恐袭击损失为：

(5)

推论2：通过上述分析可知，在安检部门执行IES策略的情况下，当NW小于某一阈值时，LJ与NW正相关，即暴恐袭击所造成的损失与候机厅旅客瘀滞量正相关，而易安检通道的通行速度越慢，候机厅的旅客瘀滞量就越低，即NW与NE负相关，即LJ与NE负相关。据此，当候机厅旅客瘀滞量较高时，暴恐分子会选择执行TEA策略，因此应当降低易安检通道的通行速度，如提高抽检率;反之暴恐分子会选择执行NEA策略，因此应当降低抽检率，提高易安检通道的通行速度，缓解安检厅的旅客瘀滞压力。

6 序贯博弈模型的构建与均衡路径分析

6.1 序贯博弈模型的构建

根据安检防御和序贯博弈的有关研究[10-14]，在暴恐分子与民航安检部门的攻防博弈当中，安检部门先制定防御策略，暴恐分子在获取安检部门的防御策略信息后，会针对该防御策略制定暴恐收益最大的袭击策略，双方策略实施符合序贯博弈模型。根据上述对安检部门安检成本的分析以及对暴恐分子袭击收益的分析，本文构建了暴恐分子与民航安检部门的攻防序贯博弈模型，其中，暴恐分子的策略集为{TEA,NEA}，民航安检部门的策略集为{IES,NIES}，如图6所示。