關于機場安檢系統吞吐量的研究

楊興業

摘 要：隨著全球油價的下跌及資金回流顯示的復蘇趨勢，更多的人選擇搭乘飛機出行，由此造成的安檢問題，引起人們廣泛關注。本文中，我們對于所收集的數據進行分析，建立一個雙向并行安檢模型來為機場的安全性與吞吐量的保證尋求辦法。

在我們的模型中，一向為預檢查乘客通道，特別考慮檢查過程中的步驟差異，將掃描時間從數據表H列中篩選出來，另一向為普通乘客通道。基于排隊論，通過乘客的到達時間特點及建立起表中數據與兩類乘客的檢查時間、平均隊長與瓶頸和問題區域的關系，并結合律特法則得到機場安檢乘客吞吐量。

基于模型，并結合服務時間與吞吐量的關系，我們發現檢查點設備、程序、人員配置對吞吐量的影響。基于遺傳算法，尋找通道最佳配比，給出如何選擇人員的建議。并模擬特定比例吞吐量的大小。

關鍵詞：排隊論；雙向并行安檢模型；Buffer

1 術語

1.1 術語定義

1.排隊論（Queuing Theory） ，是研究系統隨機聚散現象和隨機服務系統工作過程的數學理論和方法，又叫隨機服務系統理論，為運籌學的一個分支。

1.2 符號

2 假設

假設乘客到達過程為泊松流，服務時間服從參數為 的負指數分布。機場空間無限大，允許無限排隊。

假設進行預檢查的乘客和常規安檢檢查的乘客的檢查通道相互獨立，檢查過程互不影響。

假設乘客在安檢過程中將物品放置在傳送帶上的時間較小，可以忽略不計。

3 乘客安檢模型

在這一部分，我們將建立乘客進行安檢的基本模型，主要包括兩部分：預檢查乘客安檢模型和常規檢查模型。為了求解乘客流并得到瓶頸，預檢查乘客安檢模型采用 排隊模型，常規檢查采用 模型。

3.1 預檢查乘客安檢流程

根據我們的假設，進行預檢查的乘客的安檢流程符合排隊論的 的模型，該通道乘客流由身份及文件檢查過程的乘客流和后續檢查的乘客流的和求得，該通道身份及文件檢查過程的乘客流 所用方程為（1）

3.2 常規檢查乘客安檢流程

根據我們的假設，與預檢查同步進行的常規檢查有3條安檢通道，人員配比與預檢查通道相同，符合排隊論中的 模型，該過程乘客流同樣由身份及文件檢查過程的乘客流和后續檢查的乘客流兩部分和求得，該檢查過程的乘客流 所用方程為（2）

通過以上模型，我們不難發現，不同檢驗速度的身份及文件檢查的人員的配比、平均排隊長最長的隊伍、兩種安檢過程的客流量比例與通道的比例之間的配比、穿衣脫衣的排隊等候即為該安檢流程的瓶頸和問題區域所在。

4 模型的優化

考慮到TSA的成本問題，我們做出如下優化：

為服務一個顧客時單位時間內的服務費用， 為每個顧客在系統中逗留單位時間的費用

考慮 模型， 取目標函數z為單位時間服務成本與顧客在系統中逗留費用之和的期望值，即 ，

解出最優服務率為

乘客在掃描前的穿衣時間以及脫衣時間也可能成為系統的瓶頸，在這里引入buffer來進行分析，由生產運營相關的理論，在這兩個區域增加buffer的值可以提高系統的檢查率但是隨著buffer進一步提高它產生的效益也逐步下降。

5 機場安檢模型驗證

中國深圳寶安機場內安檢通道各項案件數據如下：

該機場通過提高安檢員檢查速度及增加人身檢查處的緩沖，優化了瓶頸提高了機場安檢過程的乘客吞吐量，運用排隊論模型進行計算可得，該機場原乘客吞吐量為208.17人/小時，優化后的乘客吞吐量為329.43人/小時，乘客吞吐量增長顯著，證明我們所建基本模型及優化模型正確且適用。

6 優勢和缺點

模擬結果吸引人，優化的結果符合認知。幾乎所有的模擬數據都是根據現實情況給定的，準確度較高，符合實際情況。

影響因素的不全面性。我們只考慮了影響乘客吞吐量的主要因素，對于次要因素不予考慮，不能全面反映現實。

7 結論

我們基于已有的排隊論理論，得到機場安檢的兩部分基本模型，結合律特法則，得到機場安檢乘客的吞吐量的平均值，以此來反映機場安檢的乘客吞吐量，結果較好地反映了乘客流。然后，我們應用遺傳算法、lingo程序對安檢流程中的瓶頸和問題區域進行了優化，以使乘客吞吐量增大。之后我們將模型應用于中國深圳寶安機場的安檢流程，驗證了模型的科學性與合理性。最后我們展示了模型的優勢和弱點，并提出了改進建議。

參考文獻

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