◎樊荣

机场安检口客流量的优化

◎樊荣

机场安全检查站是所有乘客安全的重要保证。长时间的等待会让乘客浪费太多时间。我们的目标是建立模型来描述客流，减轻拥堵问题。

首先讨论文化差异和方式风格如何影响安全检查过程。美国人对个人空间的重视与中国人对个人效率的重视，导致排队差距不一，而欧洲和日本则携带不同数量的行李导致他们的X射线扫描时间不同。这些因素改变了GSPN（Generalized Stochastic Petri Net）模型，输出了不同的结果。通过利用GSPN和排队模型，建议机场应该提高官员效率并减少时间差异。而对于有特定旅游风格的游客，如带有大量化妆品的女性，携带几部电子装置的年轻人，规则意识薄弱的特殊宗教信仰者，可能有适合自己的检查点。基于Petri Net，引入Stochastic Petri Nets，GSPN和贡献度，来定义安全检查过程。然后，通过排队论开发排队模型来模拟排队中的随机过程，最终优化流程。

背景。目前全球恐怖主义势力日益猖獗，全球机场都加强了机场安全措施，但这也可能导致严重的航班延误。为了解决此问题，根据机场安检的流程和乘客客流的特性，提出了一个优化机场安全检查点乘客吞吐量的模型。

问题的假设。乘客安检的行李可能包括违禁品，总体而言，这种情况是一个稳定的概率事件；安检人员工作效率相同；机器均正常工作，无故障。

根据机场的安全要求，当乘客或行李未通过安检时，安全人员手动检查并取出违禁物品后，乘客需要再次通过安全检查机检查。

模型的建立与求解。不同的文化规范会塑造特定的行为模式，处事方法。而这些特定行为模式的差异会使得不同的旅客在安检过程中在不同环节的效率差异，进而造成不同环节的服务时间差异。这些差异表现在模型里，则是对于模型中特定参数的影响（比如各个服务环节时间长短的差异，对于Petri Net模型中瞬时变迁的概率的差异），从而影响系统的性能，造成吞吐量的差异，同时也可能改变系统的瓶颈所在。

例如：美国人比较尊重他人的个人空间，而中国人则比较注重个人的效率，这个差异可以反映在t'（乘客间进入安检口的时间间隔）的差异上，即美国人的队伍也许不像中国人那么紧凑，那么相应的，t'的值就会相应的比较大，而中国人与此相反，t'的值会略小。选定吞吐量作为衡量系统性能的指标，如果仅考虑t'的改变对于系统性能的影响，那么，我们可以看出随着t'的增大，吞吐量递减，注重个人效率的中国人在一定程度上带来了系统性能的提升。然而，这种行为模式对于系统的性能的提升也不是绝对有利的。比如中国人可能会选择插队来加快自己的安检效率，而不插队美国人则往往注重安检时的秩序，这也造成了不同旅客在等待时间上的差异。

欧美国家的年轻人比较注重特立独行，在平时旅行的时候携带的行李往往比较简单；而来自日本，中国的人则往往喜欢在旅行之前准备好“所有”可能要用到的东西，往往携带行李比较多，种类比较复杂。这两种行为差异可能会导致系统在两个方面的差异：首先是行李检查环节时间的差异，毫无疑问，行李复杂的旅客在进行行李检查时会花费较多的时间，也就是tB（行李扫描时间）会相对来讲比较大。我们可以看到，随着tB的增大，吞吐量递减，直观意义上来看，就是行李多，就会造成系统吞吐量的下降。

而行李种类越复杂（电子设备多，化妆品等液体多），则被检出可疑物品的概率也就越大，反映在模型参数里，就是Pbaggage_flagged数值的增大：也即，随着行李复杂度的提升，会带来安检效率的下降，这也是很直观的。

我们还注意到，如果携带过多的行李，会造成旅客在拿回行李时用时较长，反映在t9的改变上：这也会对系统的吞吐量造成一定得影响。从不同文化背景的人的处事风格上来看，德国人比较喜欢遵守规则，那么在乘坐飞机前会自觉去除身上的违禁物品，这使得影响因子Ppat_down进一步下降，从而带来安检系统吞吐量的上升。

最终，根据GSPN模型建立如下：

过矩阵计算得到安检环节中的 U(T)，数值越大代表越繁忙：

U（t1）=P[M0] =0.1807

U（tA）=P[M2]+P[M6]=0.1329

U（tB）=P[M1]+P[M3]+P[M5]+P[M7]

=0.2657

U（tC）=P[M1]+P[M5]=0.1329

U（t9）=P[M8]=0.0354

其中:

T1：身份及文件检查用时

TA：通过毫米波检查用时

TB：行李检查用时

TC：安全人员手动检查用时

T9：乘客取行李用时

从建立的模型可以发现，对于通常情况下的限制安检速度的因素在于身份检查步骤和包裹检查过程，而这两个过程都 是 由TSA（Transportation Security Administration）执行的，因此，存在着TSO（Transportation Security Officer）人力因素对乘客通行的影响。TSO人力因素可分为两点，一是TSO的雇员数量，二是TSO的工作效率。

对于TSO的雇员数量，资料显示从2013年到2016年，飞经美国机场的乘客增加了15%，而同期TSO的数量则减少了超过10%，TSO的雇员数量越来越不匹配乘客的增长。因此，设法借助基金项目增加财务支出来建立健全完善有效的TSO职业发展计划和优厚的福利待遇，吸引更多的雇员，可以有效增加机场安检速度，因为更多的雇员意味着在机场每个安检处有更多的处理能力，减少了乘客通行时间。

对于TSO的工作效率，又可以分为两个方面，一方面是整体的工作速度，一方面是不同TSO之间工作效率的差异。就整体工作速度而言，设置明确的训练内容及考核方式，提升整体的专业性同样可以有效增加安检点的吞吐量，增加原理同上。而就个体工作效率差异而言，差异过大会导致不同乘客通过安检点及等待安检的时间差距过大，在一定程度上增加了一部分乘客的不满。因此，建立政策和标准对TSO考核，对于不安全因素漏过少，检查效率高的员工进行适当奖励；适当淘汰不能保证安全性或效率过低的员工。

对于大型国际机场，可以培训一部分专门的TSO，学习一些特定宗教知识，了解习俗和禁忌，更有针对性地进行专业的安检工作，这样有助于避免文化差异带来的沟通和理解障碍，从而减小偏见、误解等不必要的工作量造成案件效率降低。

（作者单位：西北工业大学软件与微电子学院）