關(guān)于機(jī)場安檢系統(tǒng)吞吐量的研究

楊興業(yè)

摘 要：隨著全球油價(jià)的下跌及資金回流顯示的復(fù)蘇趨勢，更多的人選擇搭乘飛機(jī)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(duì)于所收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立一個(gè)雙向并行安檢模型來為機(jī)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?yàn)轭A(yù)檢查乘客通道，特別考慮檢查過程中的步驟差異，將掃描時(shí)間從數(shù)據(jù)表H列中篩選出來，另一向?yàn)槠胀ǔ丝屯ǖ馈；谂抨?duì)論，通過乘客的到達(dá)時(shí)間特點(diǎn)及建立起表中數(shù)據(jù)與兩類乘客的檢查時(shí)間、平均隊(duì)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(jī)場安檢乘客吞吐量。

基于模型，并結(jié)合服務(wù)時(shí)間與吞吐量的關(guān)系，我們發(fā)現(xiàn)檢查點(diǎn)設(shè)備、程序、人員配置對(duì)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(duì)論；雙向并行安檢模型；Buffer

1 術(shù)語

1.1 術(shù)語定義

1.排隊(duì)論（Queuing Theory） ，是研究系統(tǒng)隨機(jī)聚散現(xiàn)象和隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)工作過程的數(shù)學(xué)理論和方法，又叫隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)理論，為運(yùn)籌學(xué)的一個(gè)分支。

1.2 符號(hào)

2 假設(shè)

假設(shè)乘客到達(dá)過程為泊松流，服務(wù)時(shí)間服從參數(shù)為 的負(fù)指數(shù)分布。機(jī)場空間無限大，允許無限排隊(duì)。

假設(shè)進(jìn)行預(yù)檢查的乘客和常規(guī)安檢檢查的乘客的檢查通道相互獨(dú)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(shí)間較小，可以忽略不計(jì)。

3 乘客安檢模型

在這一部分，我們將建立乘客進(jìn)行安檢的基本模型，主要包括兩部分：預(yù)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(yù)檢查乘客安檢模型采用 排隊(duì)模型，常規(guī)檢查采用 模型。

3.1 預(yù)檢查乘客安檢流程

根據(jù)我們的假設(shè)，進(jìn)行預(yù)檢查的乘客的安檢流程符合排隊(duì)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(yù)檢查同步進(jìn)行的常規(guī)檢查有3條安檢通道，人員配比與預(yù)檢查通道相同，符合排隊(duì)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(yàn)速度的身份及文件檢查的人員的配比、平均排隊(duì)長最長的隊(duì)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(duì)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(gè)顧客時(shí)單位時(shí)間內(nèi)的服務(wù)費(fèi)用， 為每個(gè)顧客在系統(tǒng)中逗留單位時(shí)間的費(fèi)用

考慮 模型， 取目標(biāo)函數(shù)z為單位時(shí)間服務(wù)成本與顧客在系統(tǒng)中逗留費(fèi)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(shí)間以及脫衣時(shí)間也可能成為系統(tǒng)的瓶頸，在這里引入buffer來進(jìn)行分析，由生產(chǎn)運(yùn)營相關(guān)的理論，在這兩個(gè)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(jìn)一步提高它產(chǎn)生的效益也逐步下降。

5 機(jī)場安檢模型驗(yàn)證

中國深圳寶安機(jī)場內(nèi)安檢通道各項(xiàng)案件數(shù)據(jù)如下：

該機(jī)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(jī)場安檢過程的乘客吞吐量，運(yùn)用排隊(duì)論模型進(jìn)行計(jì)算可得，該機(jī)場原乘客吞吐量為208.17人/小時(shí)，優(yōu)化后的乘客吞吐量為329.43人/小時(shí)，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(diǎn)

模擬結(jié)果吸引人，優(yōu)化的結(jié)果符合認(rèn)知。幾乎所有的模擬數(shù)據(jù)都是根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況給定的，準(zhǔn)確度較高，符合實(shí)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(duì)于次要因素不予考慮，不能全面反映現(xiàn)實(shí)。

7 結(jié)論

我們基于已有的排隊(duì)論理論，得到機(jī)場安檢的兩部分基本模型，結(jié)合律特法則，得到機(jī)場安檢乘客的吞吐量的平均值，以此來反映機(jī)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(jìn)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(jī)場的安檢流程，驗(yàn)證了模型的科學(xué)性與合理性。最后我們展示了模型的優(yōu)勢和弱點(diǎn)，并提出了改進(jìn)建議。

參考文獻(xiàn)

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