關(guān)于機場安檢系統(tǒng)吞吐量的研究

楊興業(yè)

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(guān)注。本文中，我們對于所收集的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)與兩類乘客的檢查時間、平均隊長與瓶頸和問題區(qū)域的關(guān)系，并結(jié)合律特法則得到機場安檢乘客吞吐量。

基于模型，并結(jié)合服務(wù)時間與吞吐量的關(guān)系，我們發(fā)現(xiàn)檢查點設(shè)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(guān)鍵詞：排隊論；雙向并行安檢模型；Buffer

1 術(shù)語

1.1 術(shù)語定義

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

1.2 符號

2 假設(shè)

假設(shè)乘客到達過程為泊松流，服務(wù)時間服從參數(shù)為 的負指數(shù)分布。機場空間無限大，允許無限排隊。

假設(shè)進行預檢查的乘客和常規(guī)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(shè)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(guī)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(guī)檢查采用 模型。

3.1 預檢查乘客安檢流程

根據(jù)我們的假設(shè)，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(xù)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(guī)檢查乘客安檢流程

根據(jù)我們的假設(shè)，與預檢查同步進行的常規(guī)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(xù)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(fā)現(xiàn)，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(qū)域所在。

4 模型的優(yōu)化

考慮到TSA的成本問題，我們做出如下優(yōu)化：

為服務(wù)一個顧客時單位時間內(nèi)的服務(wù)費用， 為每個顧客在系統(tǒng)中逗留單位時間的費用

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

解出最優(yōu)服務(wù)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(tǒng)的瓶頸，在這里引入buffer來進行分析，由生產(chǎn)運營相關(guān)的理論，在這兩個區(qū)域增加buffer的值可以提高系統(tǒng)的檢查率但是隨著buffer進一步提高它產(chǎn)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(nèi)安檢通道各項案件數(shù)據(jù)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(yōu)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(yōu)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(yōu)化模型正確且適用。

6 優(yōu)勢和缺點

模擬結(jié)果吸引人，優(yōu)化的結(jié)果符合認知。幾乎所有的模擬數(shù)據(jù)都是根據(jù)現(xiàn)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(xiàn)實。

7 結(jié)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(jié)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(jié)果較好地反映了乘客流。然后，我們應(yīng)用遺傳算法、lingo程序?qū)Π矙z流程中的瓶頸和問題區(qū)域進行了優(yōu)化，以使乘客吞吐量增大。之后我們將模型應(yīng)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(yōu)勢和弱點，并提出了改進建議。

參考文獻

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