民航安檢效率研究綜述及展望

劉希杰

【摘 要】民航發展的需要和旅客出行的美好需求對民航安檢提出了更高的要求。本文以民航安檢效率為研究對象，從安檢通道傘形布局、建模仿真和新技術新設備三方面開展研究，闡述了提升安檢效率的方法和研究現狀。重點研究了CT安檢機、分類安檢和智能旅客安檢系統，指出發展新技術新設備是提升民航安檢效率的有效途徑。創新性安檢裝備驅動的“又好又快”安檢是未來民航安檢的發展趨勢。

【關鍵詞】安檢效率；新技術；智能旅客安檢系統；發展趨勢

中圖分類號： F562.6 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）34-0254-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.34.105

Review and Prospect on Civil Aviation Security Check Efficiency Research

LIU Xi-jie

（Capital Airport Aviation Security Co.，Ltd.，Beijing 100621，China）

【Abstract】The needs for the development of civil aviation and the good demands for travelling have put forward higher requirements for civil aviation security check. Taking the security check efficiency as the research object， the umbrella layout， modeling simulation and new technology and new equipment are studied regarding for improving the security efficiency. This paper focuses on the research of CT security machine， classification security and intelligent security check system， and points out that the development of new technical equipment is an effective way to improve the efficiency of civil aviation security. The concept of ‘good and fast on security check driven by innovative equipment is the trend of civil aviation security check in the future.

【Key words】Security check efficiency； New technology； Intelligent security check system； Development trend

0 引言

安全是民航業的生命線。民航安檢是民航安全工作的一個重要組成部分，在民航業發揮著不可替代的作用。近年來，我國民航業持續保持良好發展態勢，旅客及貨物吞吐量逐年增長。以北京首都國際機場為例，2017年旅客吞吐量達0.96億人次，連續8年穩居世界第二[1]。然而，隨著機場客流量的快速增長，旅客排隊接受安檢時間普遍增加[2]。這與旅客需要高效、便捷的出行相悖。為縮短旅客過檢時間，改善旅客過檢體驗，民航發展的需要對安檢工作提出了更高的要求。因此，在確保安全和服務質量的前提下，如何提高安檢效率成為業內急需解決的問題。筆者以民航安檢效率為研究對象，從安檢通道布局、建模仿真和新技術新設備三方面開展研究，綜述了安檢效率提升的重要進展，并結合我國民航安檢現狀，指出了安檢效率工作未來的研究重點。

1 安檢通道傘形布局

我國機場傳統的安檢通道多為直線型布局，按照工作流程順序依次由驗證員、前傳、開機員、人身檢查員、后傳、箱包檢查員6名工作人員組成[3]。據統計，常見的一級安檢級別[4]的驗證環節所需時間大約為10秒，前傳為15秒，人身檢查和X光機檢查為50秒，后傳時間為15秒，即一名旅客接受安檢所需時間在90秒左右[5]。然而，實踐表明，平均每位旅客的安檢時間普遍超過90秒。這主要歸因于驗證崗位需配合安檢通道的工作情況，適時驗放旅客，防止通道內有多名旅客滯留。因此，需要提高安檢效率，一種有效的方法是優化工作流程，減少驗證崗位工時的浪費。

楊呈威以提高安檢效率，降低成本為目標，對安檢通道布局開展研究，提出將安檢通道設計成傘形布局[6]，如圖1所示。對傘形布局的安檢通道而言，一個驗證員對應兩個或多個下游環節，可有效減少旅客排隊候檢時間，提高過檢效率。同時，采用此方式，還可進一步減少基層員工，節約人工成本。若一個驗證崗位對應兩條通道，則可節約8.33%的人工成本；若對應三條通道，可節約11.1%。然而，需要特別指出的是，傘形布局的安檢通道要求驗證員具備更加快速、準確查驗旅客的業務能力。高瓊[5]在通道傘形布局的基礎上進一步開展研究。研究表明人身檢查環節所需時間最長，是決定通道流通能力的關鍵環節。因此，他提出在通道傘形布局的基礎上，進一步在下游環節增加人身檢查崗位，縮短旅客在安全門外等候時間，從而提高安檢效率。

圖1 安檢通道傘形布局

Fig1 Umbrella layout of security lanes

2 建模仿真研究

2.1 虛擬排隊模型

針對民航安檢存在候檢時間過長、旅客滿意度低的問題，一些研究者對虛擬排隊模型進行研究[7-9]。虛擬排隊模型是在真實的物理隊列中增加一個虛擬隊列，旅客可通過虛擬排隊模型在隊列中占據一個位置，并在規定的時間內到達即可，否則取消排隊資格，流程如圖2所示。虛擬排隊模型能夠根據機場流量和安檢通道情況，有針對性地指引旅客到指定通道接受檢查，這樣不僅可動態增減安檢通道數量，合理安排資源，還可使旅客到達時間趨于平均化，提高過檢效率[10]。趙振武的研究表明，與不實施虛擬排隊的安檢通道相比，當通道為部分虛擬排隊時，旅客平均等待時間縮短約20%；當通道為全部虛擬排隊時，旅客的平均等待時間縮短達70%[9]。當旅客流量和安檢資源有較大變化時，只需在搭建好的排隊模型上及時更新數據，重新計算模型中的各項指標即可[8]。

圖2 虛擬排隊模型流程圖

Fig2 Flow chart of virtual queuing model

2.2 旅客離港流程仿真系統

陸迅[11]從旅客航站樓離港角度為切入點，應用Service Model平臺開發了旅客離港流程的仿真系統。應用此系統對旅客離港的各個環節仿真分析表明，安檢環節是離港流程中的瓶頸環節。然后，在確定安檢流程關鍵路徑的基礎上，采用蒙特卡洛仿真分析方法對安檢流程進行分析。考慮關鍵路徑各環節服務時間差值和各環節平均服務時間在期望總時間中的所占比值兩個重要指標，進行了250次仿真實驗。蒙特卡洛仿真結果表明，人身檢查的服務時間差最大，達到16秒，且該環節的平均服務時間最長，達到20秒。因此，可以確定人身檢查環節是薄弱環節，并據此提出了適度增加人身檢查崗、平衡旅客量和通道資源等九條安檢流程優化方面建議。安檢流程優化后，每小時可服務180名旅客，較現有模式的127名旅客，服務效率提高了42%；而且，優化后隊列的最大排隊時間為5.6分鐘，比優化前的10分鐘縮短了近50%，這已經非常接近IATA推薦的C級標準。優化之后的安檢流程仿真結果表明以上提出的優化措施是有效的。上述研究成果得到了上海虹橋國際機場的部分采納，在實際應用中，旅客擁擠狀況得到較大程度的改善。

2.3 安檢系統效率模型

綜合虛擬排隊模型[7-12]和機場離崗流程仿真系統[11-13]的優勢，張楠[14]等提出安檢系統效率模型。此模型在確保安全的前提下，可提高安檢效率和服務系統的穩定性。首先通過建立排隊模型逐個分析安檢各個環節的繁忙程度，進而確定影響整個系統效率的瓶頸。其次，考慮影響瓶頸環節的因素，運用MATLAB模擬增加安檢設備后的多種情況，并根據線性規劃模型，得到平衡效率和成本的最優計劃。通過數據篩選得到不同旅客群體的特點及通過安檢時間，基于單樣本T檢驗[15]，研究安檢系統效率模型是否對不同旅客群體敏感。結果表明，當人口老齡化達到40%時，安檢系統效率模型對不同人群敏感性較大，系統穩定性較差。因此，建議增加老年人專用通道，提高安檢系統效率。

3 新技術新設備

3.1 CT安檢機

CT技術又稱為計算機斷層成像技術，自本世紀70年代問世以來，憑借在物質探測方面的顯著優勢，在醫療、工業、軍事等行業應用廣泛[16]。由于CT技術能夠實現行李物品的三維成像，進而可快速準確地識別隱藏的物體，且漏報率和誤報率遠低于其他實時成像檢測系統。憑借上述優點，CT安檢機逐步在安檢領域得到應用。螺旋CT安檢機工作示意圖及三維成像[17]如圖3所示。

CT的工作原理是基于物體對X射線的衰減系數和物體厚度x以指數函數關系發生變化，公式（1）

I=I0exp（-μx）（1）

其中I0為入射射線的強度，I為透射線的強度。

被檢測物品通常為介質不均與物質，根據有限分割思想將物品分成厚度為Δx的若干個小單元，每個對應單元的衰減系數為μi，則

μ1+μ2+…+μn=ln（2）

根據公式（2）得到公式（3），進而可求出物品衰減系數的分布，即物體的密度分布，據此可重建物體圖像。

In=In-1exp（-μnΔx）=I0exp（-（Δx·μi））（3）

圖3 螺旋CT工作示意圖及三維成像

Fig3 Working diagram and 3D imaging of Spiral CT

3.2 分類安檢

傳統的安檢模式強調“對物不對人”，重點工作主要是對槍支、管制刀具和爆炸物等違禁物品的截取。這種安檢模式對常規旅客效果較好，但嚴格且繁瑣的流程需耗費較大的人力、物力和財力。尤其在面對新型的犯罪技術或手段時，此模式存在難以突破的漏洞，如2001年發生的“鞋內炸彈”事件、2009年發生的“內褲炸彈”事件等[18]。相比較而言，分類安檢能比較有效地彌補上述不足，其根本宗旨是“危險分子手里的剃須刀比普通旅客手里的手槍更危險”[19]。

分類安檢即查核系統預先指派的風險值，將過檢旅客分成不同的危險等級，根據危險等級將旅客分派至檢查嚴格程度不同的安檢通道[20-22]。采用分類安檢的以色列機場在四十多年內沒有發生較大的安全事故，這也印證了分類安檢模式的優勢。更為重要的是，可以預見采用此安檢模式可在不改變現有安檢通道的情況下，大大提高安檢效率。這種安檢模式的關鍵在于“低風險人員庫”的建立，并將所得信息進行篩選分析，給出旅客的風險等級。然而，對我國現狀而言，該庫的建立需要多方部門的支持和引導，也需要公眾的理解和接受，目前還有許多工作需進一步開展。

3.3 智能旅客安檢系統

目前，我國的安檢系統普遍存在檢查效率低、員工勞動強度大、人工成本高的問題。同時，存在真偽證件和人證對照準確率低，以及通道內行李和人員混雜的安全隱患，難以應對日益嚴峻的安全形勢，也不能滿足日益增長的旅客吞吐量需要和真情服務的要求。北京首都機場航空安保有限公司牽頭研發的智能旅客安檢系統能有效地解決上述問題和安全隱患。智能旅客安檢系統由自助驗證分系統、人臉識別分系統、自動傳輸分系統、信息分系統四個分系統構成，如圖4所示[23]。

基于機械技術、自控技術、信息技術、計算機視覺技術和人工智能等技術，智能旅客安檢系統具備五大先進功能：一是智能人臉識別實現旅客自助驗證，從而可取消傳統的安檢驗證崗位；二是智能人臉識別實現旅客過檢信息自動集成，將旅客身份信息、過檢照片與行李進行綁定；三是智能識別實現自動分揀安全行李與可疑行李；四是智能識別實現自動節能，根據行李負載分段分時運行；五是智能識別實現自動回傳行李托盤。

智能旅客安檢系統在首都機場T2航站樓自2018年3月19日持續運行至今，系統運行狀態穩定，共檢查旅客近8萬人，高峰時旅客通過率達到了277人/小時。從實際工作情況表明，該系統達到了“安全、高效、低耗、友好”設計目標，實現了“又好又快”安檢[24]。

4 結束語

我國民航自八十年代開始實施安檢以來，安檢工作一直過度依靠人的作用。在保證安全的前提下，傳統的縮短旅客排隊時間的方法主要依靠增加安檢通道數量、加強人工引導、調整安檢流程等方式。然而，這些方式易受到航站樓內部布局等因素限制，且并未從根本上提高安檢效率。要實現“又好又快”安檢，民航安檢工作在管理創新的同時，未來還必須堅持科技創新，大力發展和推廣新技術新設備。

我國民航安檢技術裝備的研發起步較晚，但借助于較為成熟的物聯網、人工智能和自動化等技術，近十年發展勢頭良好，在部分領域已具備一定實力。CT安檢機、智能旅客安檢系統等創新性安檢設備的投入使用，勢必可極大地提高安檢效率，改善旅客過檢感受。

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