虛擬排隊系統在機場安檢中的應用

楊媛元 吳一飛 藍子睿 王嘉文 涂念之

摘 要：民航業在出行方面為人們的生活提供了便利，但是，我國機場安檢口經常出現人滿為患的景象，在排隊等待安檢的過程中浪費了大量的時間，極大地影響了乘客對機場服務的滿意度。機場在不會對乘客滿意度產生負面影響的前提下，不斷尋求能夠降低安全成本的機會。因此，如何快速高效地緩解乘客排隊等待問題，已經成為機場提升服務和管理水平的一個不容忽視的問題。

關鍵詞：虛擬排隊；機場安檢；運營成本

中圖分類號：V328.3 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）24-0162-02

Abstract： The civil aviation industry has provided convenience for people's lives in terms of travel. However， the airport security checkpoints in China are often overcrowded， wasting a lot of time in the process of queuing up for security checks， which has greatly affected the passenger satisfaction to the airport service. Under the premise of not having a negative impact on passenger satisfaction， airports continue to seek opportunities to reduce security costs. Therefore， how to alleviate the passenger queuing problem quickly and efficiently has become a problem that can not be ignored to improve the service and management level of the airport.

Keywords： virtual queue； airport security check； operation cost

1 概述

1.1 本文研究背景

客運量的增長、航空業日益激烈的競爭以及乘客對于服務質量的需求日益增長，這些因素使得機場的未來面臨著諸多挑戰[1]。這些挑戰包括成本日益上升，收入增長受限以及客戶群體的不滿意度日益增加[2]。但是，削減安全預算是有風險的，因為這會增加安檢隊列數。隊列數增加會影響客戶對于機場的滿意度。

虛擬排隊系統試圖通過允許客戶接收回叫而不是排隊等待來解決后一個問題。虛擬排隊并沒有消除等待時間，但它確實改變了顧客的看法，因為客戶可以繼續干自己的事。在提供虛擬排隊和保留等待之間選擇時，大約一半的客戶選擇虛擬排隊[3]。

當顧客對于安檢的需求處于高峰時，這種波動會產生排隊高峰，而在需求低迷期間又會出現資源的浪費。虛擬隊列可以被解釋為等待進入真實隊列的無形的乘客線。在這種情況下，這個概念是將時間窗口（以下簡稱TW）分配給乘客，讓他們在特定的時間間隔內進入優先通道。這是一個通過將需求從高峰時段轉移到空閑時段來提供重新分配旅客到達時間的過程。

1.2 現有虛擬排隊

餐廳、游樂園和呼叫中心利用人們靈活的時間安排，縮短客人的排隊時間。但是，機場安檢部門必須考慮航班起飛時間表。從排隊的角度來看，這些條件使得這個過程變得更加復雜。雖然有幾篇關于機場相關問題的論文，但他們通常涉及飛機起飛過程和可用跑道的數量[4]和機組人員調度[5]。據我們所知，只有Narens描述了處理虛擬排隊對機場運營的潛在影響，他聲稱給予航空公司旅客特定的TWs，那么他們到達安檢處時可以減少排隊時間，乘客幾乎不需要排隊等待，那么對于很多機場來說，這就減少了旅客的總等候時間[6]。

2 機場虛擬排隊系統

2.1 虛擬排隊的含義

虛擬排隊方法是均衡機場客流量，將一部分高峰期的安檢需求轉移到非高峰時期，使整體的安檢需求趨勢更加平緩，也避免了大量乘客在短期內同時到達造成的排隊擁擠的情況。這樣可以減少高峰時期的排隊乘客的平均等待時間[7]。

2.2 現有機場虛擬排隊系統

目前辛辛那堤/北肯塔基國際機場已經用上了一套追蹤手機的系統來減少排隊時間，且該機場是第一家用上這套系統的美國機場。根據普渡大學的計算，安檢排隊時間已經減少了1/3，平均等待時間從13.2分鐘降到了8.9分鐘。在特定區域內安置好傳感器，通過藍牙或者Wi-Fi尋找游客所持設備（例如手機、平板等）的唯一標識符，以此計算特定區域內旅客數量。在該案例里，對應的就是計算安檢時每個隊列的人流量。旅客能得知需要等待的時間，而機場也能更好地調配人手。

上海機場為了方便旅客，推出了一條試運行安檢通道：互聯網+通道，實現了線上實名注冊、線下快速安檢模式。

3 虛擬排隊模擬

西歐某大型國際機場（以下簡稱WE）在2003年至2008年期間的安檢人員數量已經從2000增加至4000人左右，同期總安全成本增加了75%。

3.1 參數設置

為了建立一個模擬模型，有必要確定所有的相關參數：航班時刻表，乘客載客率（實際乘客人數和可用座位之間的比率），乘客到達分布和乘客中轉率。后者表示通過抵達航班應該到達的機場的乘客的百分比，并且在中轉航班上起飛，因此不必通過安檢。

3.2 建立模型

目前，乘客必須先加入普通隊列，在某個特定的時間將其分成多個小隊列，然后通過安全檢查。進入虛擬隊列的乘客繞過普通隊列，并在到達安檢口時被分配到各個安檢通道隊列。總等待時間是每一部分中等待時間的總和。

在VQ原則下，乘客的排隊過程有所改變，旅客的排隊過程因為加入了虛擬隊列而被改變，虛擬隊列中的是時間窗（以下稱為TW）旅客。VQ過程不需要單獨的安檢通道。當安檢通道中的旅客被分散到更小的隊列時，虛擬隊列和普通隊列的乘客將匯合。此時，虛擬隊列中的乘客優先于普通隊列中的乘客進入安檢通道。

4 虛擬排隊的效果

4.1 減少安檢人員和成本

研究表明：星期二和星期六所需工時和日成本的最大可能減少量分別為17.5%和6.4%。實際上幾乎所有的模擬情景都可以達到這兩個百分比。安檢人員的年節約成本可能達到約80萬歐元。

4.2 減少排隊等待的時間

當未實施虛擬排隊時，乘客的等待時間在15分鐘左右；實施部分虛擬排隊時，乘客的等待時間為11分鐘左右；當實施全部虛擬排隊時，乘客的等待時間為3.5分鐘左右。這說明，虛擬排隊系統的確能降低乘客的排隊等待時間，并且虛擬排隊系統較實際排隊的比重越大，這種排隊時間就減少的越明顯。

5 結束語

在歐洲一個主要機場進行的案例研究表明，VQ的應用可以在降低平均等待時間和運營成本方面帶來顯著的效益。在安檢人員數量不變的情況下，機場的虛擬隊列也許能夠使得隊列縮短成為可能，或在排隊時間不變的情況下減少安檢人員的數量。由于機場最擔心的是安全成本的增加，因此VQ的應用可以減少機場安檢人員的數量，同時不會增加平均旅客等待時間。我們研究的結果可能會導致機場在人員，資源和航站樓空間的需求上發生變化，并有助于提高全球機場的運營效率和降低運營成本。

參考文獻：

[1]Robert de Lange. Virtual queuing at airport security lanes[J]. European Journal of Operational Research， 2013，1（225）：153-165.

[2]程明，梁文娟.機場安檢人員工作壓力源及影響因素研究[J].中國安全生產科學技術，2011，7（01）：63-67.

[3]Merriman， D.m. The Total Economic Impact of Virtual Hold's Virtual Queuing Solutions. Forrester Consulting， Cambridge. 2006.

[4]Daniel， Joseph I. Congestion pricing and capacity of large hub airports： abottleneck model with stochastic queues. Econometrica， 1995，63（2）：327-370.

[5]Azmat， Carlos S.， Wider， Marino. A case study of single shift planning and scheduling under annualized hours： a simple three-step approach. European Journal of Operational Research， 2004，153：148-170.

[6]Narens， J. Virtual queuing could it be a reality for airports？ Industrial Engineer，2004，11（12）：32-37.

[7]張鑫渝.機場安檢過程乘客的虛擬排隊方法研究[D].天津：中國民航大學，2016.