機(jī)場安檢站優(yōu)化乘客吞吐量研究

馮小博，朱夢超，田 麗

（河南師范大學(xué)，河南 新鄉(xiāng) 453007）

機(jī)場安檢站優(yōu)化乘客吞吐量研究

馮小博，朱夢超，田 麗

（河南師范大學(xué)，河南 新鄉(xiāng) 453007）

在開箱檢查、乘客提取行李以及人身檢查環(huán)節(jié)時花費時間較長，容易形成工作瓶頸。文章選用了排隊論的方式，通過安全檢查點探索乘客流可以識別瓶頸，利用安檢通道的設(shè)置對安檢時的客流量進(jìn)行預(yù)測和分析，然后建立基于Petri的安檢流程模型；根據(jù)安檢服務(wù)流程特性，選擇廣義隨機(jī)Petri對安檢流程進(jìn)行建模；運用廣義隨機(jī)Petri與馬爾科夫鏈的相關(guān)知識給出安檢流程的性能評價，識別瓶頸。

排隊論；Petri；瓶頸

1 問題分析

本文圍繞通過安檢口的客流量并確定瓶頸建立模型進(jìn)行探討，指出當(dāng)前安檢流程中存在的問題，指出安檢中的各個環(huán)節(jié)對安檢口是否暢通的影響程度是不同的。對于一個多服務(wù)臺的安檢問題，往往需要考慮多個影響因素來決定對該目標(biāo)的影響程度。采用排隊論的方式，對安檢時的客流量進(jìn)行預(yù)測和分析，然后建立基于Petri的安檢流程模型，根據(jù)安檢服務(wù)流程的特性[1]，運用廣義隨機(jī)Petri與馬爾科夫鏈的相關(guān)知識給出安檢流程的性能評價，識別瓶頸。一般情況下各個因素對其的影響程度可以用不同的托肯數(shù)來表達(dá)，從而確定瓶頸。

2 排隊論

排隊論理論可對安檢時的客流量進(jìn)行預(yù)測和分析，從而體現(xiàn)瓶頸所在。安檢系統(tǒng)表示為M/M/S/∞/∞/FCFS模型[2]，即乘客來源和系統(tǒng)容量是無限的，乘客進(jìn)入系統(tǒng)的時間間隔和安檢通道的服務(wù)時間均服從負(fù)指數(shù)分布，設(shè)置S個安檢通道，遵循先來先服務(wù)的規(guī)則。

根據(jù)已知數(shù)據(jù)，統(tǒng)計已知的乘客通過安檢通道的服務(wù)時間表，計算出平均的服務(wù)時間和平均服務(wù)率。

每3條常規(guī)車道通常有一個預(yù)檢車道打開，當(dāng)預(yù)檢乘客人數(shù)較少時，或者普通乘客較少時，令S=1，對于某安檢通道，采用M/M/1模型來進(jìn)行分析。

平均隊長：

由此可知：開通不同的安檢通道，可以估算出乘客人數(shù)以及排隊人數(shù)，同樣可以通過安全檢查點來探索乘客流。

3 基于Pet ri的安檢流程模型

在安檢過程中，資源數(shù)量一定是有限的，不可能無限地去安置安檢通道和人員[3]，這樣成本太高，資源數(shù)量受到限制以及乘客較多的情況下就會出現(xiàn)乘客等待的情況。在安檢過程中，如果安檢通道過少，乘客到達(dá)的數(shù)量過多，檢查過程中有很多環(huán)節(jié)需要一步步進(jìn)行，直到前一位乘客接受服務(wù)完畢，安檢通道中的資源才可以變?yōu)榭墒褂脿顟B(tài)，然后對在等待中的下一位乘客進(jìn)行安全檢查。

根據(jù)安檢流程的各個步驟以及問題要求，構(gòu)建一個基于Petri的安檢流程模型[4]。SPN模型變遷分 為瞬時變遷以及時間變遷，他們兩者的區(qū)別在于瞬時變遷不需要延遲時間，而時間變遷給定一個延遲時間，從而得出廣義隨機(jī)Petri（GSPN）模型。本文提出的安檢流程模型為時間變遷，需要給定一個延遲時間，時間變遷的集合Tt={t1，t678，t23，t45，t9}，然后本文給每個時間變遷給定一個引發(fā)速率集合λ={λ1，λ678，λ23，λ45，λ9}，從而變遷轉(zhuǎn)化為適用于安檢流程的廣義隨機(jī)Petri（GSPN）模型。在i和O之間添加一個延遲時間t′，t′對應(yīng)引發(fā)速率是λ′，從而得到具有連續(xù)過程的廣義隨機(jī)安檢流程模型。

構(gòu)造與安檢流程GSPN模型同構(gòu)的馬爾科夫鏈（MC），并且建立轉(zhuǎn)移速率密度矩陣。

實存狀態(tài)：M0，M1，M2，M3，M4，M5，M6，M7，M8，M9。

消失狀態(tài)：無。

因為沒有消失狀態(tài)，而且之前已經(jīng)對非必要的狀態(tài)進(jìn)行了化簡，因此無需再進(jìn)行化簡，由此建立的與安檢流程GSPN模型同構(gòu)的馬爾科夫鏈（Markov Chain，MC），如圖1所示。

圖1 安檢流程GSPN模型同構(gòu)的馬爾科夫鏈

由穩(wěn)定狀態(tài)下的概率分布可以確定安檢過程中各個庫所的平均托肯數(shù)以及各個變遷的利用率，如表1所示。

4 結(jié)果分析

通過本文所建立的模型，可以計算出庫所P5和P9中的平均托肯數(shù)比較多，所以在這兩個庫所的地方容易形成瓶頸，是由于開箱檢查以及乘客提取行李花費的時間較長，人身檢查環(huán)節(jié)也較慢。更深層次的原因是負(fù)責(zé)探測器檢查的工作人員數(shù)量不足，輸出庫所O中存在的托肯數(shù)目也很大，易形成瓶頸，這是由于安檢的總服務(wù)流程耗時過久造成的。

表1 各個庫所的平均托肯數(shù)以及各個變遷的利用率

[1]蔣欣欣，周航，蔡冰青.航站樓安檢布局及流程優(yōu)化研究[J].航空計算技術(shù)，2015（3）：25-29，34.

[2]馮云，黃繼聰，丁寅.近似排隊論在機(jī)場出境候檢大廳的應(yīng)用[J].北方經(jīng)貿(mào)，2011（7）：162-163.

[3]朱得旭.境外機(jī)場安全檢查略覽[J].中國保安，2007（12）：60-62.

[4]張亞平，賈國洋，程紹武.基于Petri的航站樓安檢流程建模及性能分析[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報（交通科學(xué)與工程版），2015（4）：688-691，697.

Research on optimizing passenger handling capacity at airport security station

Feng Xiaobo, Zhu Mengchao, Tian Li
（Henan Normal University, Xinxiang 453007, China）

It takes a long time in the link of checking out of the box, passengers’ picking up their luggage and personal check, which is easy to form a bottleneck.This paper uses the queuing theory, identi fi es the bottleneck of passenger fl ow through the security checkpoint to forecast and analyze passengers’ fl ow based on the security channel settings, then establish the security process model based on Petri, according to the characteristics of security service process, generalized stochastic Petri is chosen to establish the model and to give the performance evaluation of security process combining with related knowledge of Markov chain and identify the bottleneck.

queuing theory; Petri; bottleneck

河南師范大學(xué)2015年度國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目；項目編號：201510476058。

馮小博（1995—），女，河南林州，本科。