劉希杰

【摘 要】民航發(fā)展的需要和旅客出行的美好需求對(duì)民航安檢提出了更高的要求。本文以民航安檢效率為研究對(duì)象，從安檢通道傘形布局、建模仿真和新技術(shù)新設(shè)備三方面開展研究，闡述了提升安檢效率的方法和研究現(xiàn)狀。重點(diǎn)研究了CT安檢機(jī)、分類安檢和智能旅客安檢系統(tǒng)，指出發(fā)展新技術(shù)新設(shè)備是提升民航安檢效率的有效途徑。創(chuàng)新性安檢裝備驅(qū)動(dòng)的“又好又快”安檢是未來民航安檢的發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】安檢效率；新技術(shù)；智能旅客安檢系統(tǒng)；發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類號(hào)： F562.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）34-0254-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.34.105

Review and Prospect on Civil Aviation Security Check Efficiency Research

LIU Xi-jie

（Capital Airport Aviation Security Co.，Ltd.，Beijing 100621，China）

【Abstract】The needs for the development of civil aviation and the good demands for travelling have put forward higher requirements for civil aviation security check. Taking the security check efficiency as the research object， the umbrella layout， modeling simulation and new technology and new equipment are studied regarding for improving the security efficiency. This paper focuses on the research of CT security machine， classification security and intelligent security check system， and points out that the development of new technical equipment is an effective way to improve the efficiency of civil aviation security. The concept of ‘good and fast on security check driven by innovative equipment is the trend of civil aviation security check in the future.

【Key words】Security check efficiency； New technology； Intelligent security check system； Development trend

0 引言

安全是民航業(yè)的生命線。民航安檢是民航安全工作的一個(gè)重要組成部分，在民航業(yè)發(fā)揮著不可替代的作用。近年來，我國民航業(yè)持續(xù)保持良好發(fā)展態(tài)勢(shì)，旅客及貨物吞吐量逐年增長(zhǎng)。以北京首都國際機(jī)場(chǎng)為例，2017年旅客吞吐量達(dá)0.96億人次，連續(xù)8年穩(wěn)居世界第二[1]。然而，隨著機(jī)場(chǎng)客流量的快速增長(zhǎng)，旅客排隊(duì)接受安檢時(shí)間普遍增加[2]。這與旅客需要高效、便捷的出行相悖。為縮短旅客過檢時(shí)間，改善旅客過檢體驗(yàn)，民航發(fā)展的需要對(duì)安檢工作提出了更高的要求。因此，在確保安全和服務(wù)質(zhì)量的前提下，如何提高安檢效率成為業(yè)內(nèi)急需解決的問題。筆者以民航安檢效率為研究對(duì)象，從安檢通道布局、建模仿真和新技術(shù)新設(shè)備三方面開展研究，綜述了安檢效率提升的重要進(jìn)展，并結(jié)合我國民航安檢現(xiàn)狀，指出了安檢效率工作未來的研究重點(diǎn)。

1 安檢通道傘形布局

我國機(jī)場(chǎng)傳統(tǒng)的安檢通道多為直線型布局，按照工作流程順序依次由驗(yàn)證員、前傳、開機(jī)員、人身檢查員、后傳、箱包檢查員6名工作人員組成[3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，常見的一級(jí)安檢級(jí)別[4]的驗(yàn)證環(huán)節(jié)所需時(shí)間大約為10秒，前傳為15秒，人身檢查和X光機(jī)檢查為50秒，后傳時(shí)間為15秒，即一名旅客接受安檢所需時(shí)間在90秒左右[5]。然而，實(shí)踐表明，平均每位旅客的安檢時(shí)間普遍超過90秒。這主要?dú)w因于驗(yàn)證崗位需配合安檢通道的工作情況，適時(shí)驗(yàn)放旅客，防止通道內(nèi)有多名旅客滯留。因此，需要提高安檢效率，一種有效的方法是優(yōu)化工作流程，減少驗(yàn)證崗位工時(shí)的浪費(fèi)。

楊呈威以提高安檢效率，降低成本為目標(biāo)，對(duì)安檢通道布局開展研究，提出將安檢通道設(shè)計(jì)成傘形布局[6]，如圖1所示。對(duì)傘形布局的安檢通道而言，一個(gè)驗(yàn)證員對(duì)應(yīng)兩個(gè)或多個(gè)下游環(huán)節(jié)，可有效減少旅客排隊(duì)候檢時(shí)間，提高過檢效率。同時(shí)，采用此方式，還可進(jìn)一步減少基層員工，節(jié)約人工成本。若一個(gè)驗(yàn)證崗位對(duì)應(yīng)兩條通道，則可節(jié)約8.33%的人工成本；若對(duì)應(yīng)三條通道，可節(jié)約11.1%。然而，需要特別指出的是，傘形布局的安檢通道要求驗(yàn)證員具備更加快速、準(zhǔn)確查驗(yàn)旅客的業(yè)務(wù)能力。高瓊[5]在通道傘形布局的基礎(chǔ)上進(jìn)一步開展研究。研究表明人身檢查環(huán)節(jié)所需時(shí)間最長(zhǎng)，是決定通道流通能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，他提出在通道傘形布局的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步在下游環(huán)節(jié)增加人身檢查崗位，縮短旅客在安全門外等候時(shí)間，從而提高安檢效率。

圖1 安檢通道傘形布局

Fig1 Umbrella layout of security lanes

2 建模仿真研究

2.1 虛擬排隊(duì)模型

針對(duì)民航安檢存在候檢時(shí)間過長(zhǎng)、旅客滿意度低的問題，一些研究者對(duì)虛擬排隊(duì)模型進(jìn)行研究[7-9]。虛擬排隊(duì)模型是在真實(shí)的物理隊(duì)列中增加一個(gè)虛擬隊(duì)列，旅客可通過虛擬排隊(duì)模型在隊(duì)列中占據(jù)一個(gè)位置，并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)到達(dá)即可，否則取消排隊(duì)資格，流程如圖2所示。虛擬排隊(duì)模型能夠根據(jù)機(jī)場(chǎng)流量和安檢通道情況，有針對(duì)性地指引旅客到指定通道接受檢查，這樣不僅可動(dòng)態(tài)增減安檢通道數(shù)量，合理安排資源，還可使旅客到達(dá)時(shí)間趨于平均化，提高過檢效率[10]。趙振武的研究表明，與不實(shí)施虛擬排隊(duì)的安檢通道相比，當(dāng)通道為部分虛擬排隊(duì)時(shí)，旅客平均等待時(shí)間縮短約20%；當(dāng)通道為全部虛擬排隊(duì)時(shí)，旅客的平均等待時(shí)間縮短達(dá)70%[9]。當(dāng)旅客流量和安檢資源有較大變化時(shí)，只需在搭建好的排隊(duì)模型上及時(shí)更新數(shù)據(jù)，重新計(jì)算模型中的各項(xiàng)指標(biāo)即可[8]。

圖2 虛擬排隊(duì)模型流程圖

Fig2 Flow chart of virtual queuing model

2.2 旅客離港流程仿真系統(tǒng)

陸迅[11]從旅客航站樓離港角度為切入點(diǎn)，應(yīng)用Service Model平臺(tái)開發(fā)了旅客離港流程的仿真系統(tǒng)。應(yīng)用此系統(tǒng)對(duì)旅客離港的各個(gè)環(huán)節(jié)仿真分析表明，安檢環(huán)節(jié)是離港流程中的瓶頸環(huán)節(jié)。然后，在確定安檢流程關(guān)鍵路徑的基礎(chǔ)上，采用蒙特卡洛仿真分析方法對(duì)安檢流程進(jìn)行分析?？紤]關(guān)鍵路徑各環(huán)節(jié)服務(wù)時(shí)間差值和各環(huán)節(jié)平均服務(wù)時(shí)間在期望總時(shí)間中的所占比值兩個(gè)重要指標(biāo)，進(jìn)行了250次仿真實(shí)驗(yàn)。蒙特卡洛仿真結(jié)果表明，人身檢查的服務(wù)時(shí)間差最大，達(dá)到16秒，且該環(huán)節(jié)的平均服務(wù)時(shí)間最長(zhǎng)，達(dá)到20秒。因此，可以確定人身檢查環(huán)節(jié)是薄弱環(huán)節(jié)，并據(jù)此提出了適度增加人身檢查崗、平衡旅客量和通道資源等九條安檢流程優(yōu)化方面建議。安檢流程優(yōu)化后，每小時(shí)可服務(wù)180名旅客，較現(xiàn)有模式的127名旅客，服務(wù)效率提高了42%；而且，優(yōu)化后隊(duì)列的最大排隊(duì)時(shí)間為5.6分鐘，比優(yōu)化前的10分鐘縮短了近50%，這已經(jīng)非常接近IATA推薦的C級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)化之后的安檢流程仿真結(jié)果表明以上提出的優(yōu)化措施是有效的。上述研究成果得到了上海虹橋國際機(jī)場(chǎng)的部分采納，在實(shí)際應(yīng)用中，旅客擁擠狀況得到較大程度的改善。

2.3 安檢系統(tǒng)效率模型

綜合虛擬排隊(duì)模型[7-12]和機(jī)場(chǎng)離崗流程仿真系統(tǒng)[11-13]的優(yōu)勢(shì)，張楠[14]等提出安檢系統(tǒng)效率模型。此模型在確保安全的前提下，可提高安檢效率和服務(wù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。首先通過建立排隊(duì)模型逐個(gè)分析安檢各個(gè)環(huán)節(jié)的繁忙程度，進(jìn)而確定影響整個(gè)系統(tǒng)效率的瓶頸。其次，考慮影響瓶頸環(huán)節(jié)的因素，運(yùn)用MATLAB模擬增加安檢設(shè)備后的多種情況，并根據(jù)線性規(guī)劃模型，得到平衡效率和成本的最優(yōu)計(jì)劃。通過數(shù)據(jù)篩選得到不同旅客群體的特點(diǎn)及通過安檢時(shí)間，基于單樣本T檢驗(yàn)[15]，研究安檢系統(tǒng)效率模型是否對(duì)不同旅客群體敏感。結(jié)果表明，當(dāng)人口老齡化達(dá)到40%時(shí)，安檢系統(tǒng)效率模型對(duì)不同人群敏感性較大，系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。因此，建議增加老年人專用通道，提高安檢系統(tǒng)效率。

3 新技術(shù)新設(shè)備

3.1 CT安檢機(jī)

CT技術(shù)又稱為計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)，自本世紀(jì)70年代問世以來，憑借在物質(zhì)探測(cè)方面的顯著優(yōu)勢(shì)，在醫(yī)療、工業(yè)、軍事等行業(yè)應(yīng)用廣泛[16]。由于CT技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)行李物品的三維成像，進(jìn)而可快速準(zhǔn)確地識(shí)別隱藏的物體，且漏報(bào)率和誤報(bào)率遠(yuǎn)低于其他實(shí)時(shí)成像檢測(cè)系統(tǒng)。憑借上述優(yōu)點(diǎn)，CT安檢機(jī)逐步在安檢領(lǐng)域得到應(yīng)用。螺旋CT安檢機(jī)工作示意圖及三維成像[17]如圖3所示。

CT的工作原理是基于物體對(duì)X射線的衰減系數(shù)和物體厚度x以指數(shù)函數(shù)關(guān)系發(fā)生變化，公式（1）

I=I0exp（-μx）（1）

其中I0為入射射線的強(qiáng)度，I為透射線的強(qiáng)度。

被檢測(cè)物品通常為介質(zhì)不均與物質(zhì)，根據(jù)有限分割思想將物品分成厚度為Δx的若干個(gè)小單元，每個(gè)對(duì)應(yīng)單元的衰減系數(shù)為μi，則

μ1+μ2+…+μn=ln（2）

根據(jù)公式（2）得到公式（3），進(jìn)而可求出物品衰減系數(shù)的分布，即物體的密度分布，據(jù)此可重建物體圖像。

In=In-1exp（-μnΔx）=I0exp（-（Δx·μi））（3）

圖3 螺旋CT工作示意圖及三維成像

Fig3 Working diagram and 3D imaging of Spiral CT

3.2 分類安檢

傳統(tǒng)的安檢模式強(qiáng)調(diào)“對(duì)物不對(duì)人”，重點(diǎn)工作主要是對(duì)槍支、管制刀具和爆炸物等違禁物品的截取。這種安檢模式對(duì)常規(guī)旅客效果較好，但嚴(yán)格且繁瑣的流程需耗費(fèi)較大的人力、物力和財(cái)力。尤其在面對(duì)新型的犯罪技術(shù)或手段時(shí)，此模式存在難以突破的漏洞，如2001年發(fā)生的“鞋內(nèi)炸彈”事件、2009年發(fā)生的“內(nèi)褲炸彈”事件等[18]。相比較而言，分類安檢能比較有效地彌補(bǔ)上述不足，其根本宗旨是“危險(xiǎn)分子手里的剃須刀比普通旅客手里的手槍更危險(xiǎn)”[19]。

分類安檢即查核系統(tǒng)預(yù)先指派的風(fēng)險(xiǎn)值，將過檢旅客分成不同的危險(xiǎn)等級(jí)，根據(jù)危險(xiǎn)等級(jí)將旅客分派至檢查嚴(yán)格程度不同的安檢通道[20-22]。采用分類安檢的以色列機(jī)場(chǎng)在四十多年內(nèi)沒有發(fā)生較大的安全事故，這也印證了分類安檢模式的優(yōu)勢(shì)。更為重要的是，可以預(yù)見采用此安檢模式可在不改變現(xiàn)有安檢通道的情況下，大大提高安檢效率。這種安檢模式的關(guān)鍵在于“低風(fēng)險(xiǎn)人員庫”的建立，并將所得信息進(jìn)行篩選分析，給出旅客的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。然而，對(duì)我國現(xiàn)狀而言，該庫的建立需要多方部門的支持和引導(dǎo)，也需要公眾的理解和接受，目前還有許多工作需進(jìn)一步開展。

3.3 智能旅客安檢系統(tǒng)

目前，我國的安檢系統(tǒng)普遍存在檢查效率低、員工勞動(dòng)強(qiáng)度大、人工成本高的問題。同時(shí)，存在真?zhèn)巫C件和人證對(duì)照準(zhǔn)確率低，以及通道內(nèi)行李和人員混雜的安全隱患，難以應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的安全形勢(shì)，也不能滿足日益增長(zhǎng)的旅客吞吐量需要和真情服務(wù)的要求。北京首都機(jī)場(chǎng)航空安保有限公司牽頭研發(fā)的智能旅客安檢系統(tǒng)能有效地解決上述問題和安全隱患。智能旅客安檢系統(tǒng)由自助驗(yàn)證分系統(tǒng)、人臉識(shí)別分系統(tǒng)、自動(dòng)傳輸分系統(tǒng)、信息分系統(tǒng)四個(gè)分系統(tǒng)構(gòu)成，如圖4所示[23]。

基于機(jī)械技術(shù)、自控技術(shù)、信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)和人工智能等技術(shù)，智能旅客安檢系統(tǒng)具備五大先進(jìn)功能：一是智能人臉識(shí)別實(shí)現(xiàn)旅客自助驗(yàn)證，從而可取消傳統(tǒng)的安檢驗(yàn)證崗位；二是智能人臉識(shí)別實(shí)現(xiàn)旅客過檢信息自動(dòng)集成，將旅客身份信息、過檢照片與行李進(jìn)行綁定；三是智能識(shí)別實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分揀安全行李與可疑行李；四是智能識(shí)別實(shí)現(xiàn)自動(dòng)節(jié)能，根據(jù)行李負(fù)載分段分時(shí)運(yùn)行；五是智能識(shí)別實(shí)現(xiàn)自動(dòng)回傳行李托盤。

智能旅客安檢系統(tǒng)在首都機(jī)場(chǎng)T2航站樓自2018年3月19日持續(xù)運(yùn)行至今，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，共檢查旅客近8萬人，高峰時(shí)旅客通過率達(dá)到了277人/小時(shí)。從實(shí)際工作情況表明，該系統(tǒng)達(dá)到了“安全、高效、低耗、友好”設(shè)計(jì)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了“又好又快”安檢[24]。

4 結(jié)束語

我國民航自八十年代開始實(shí)施安檢以來，安檢工作一直過度依靠人的作用。在保證安全的前提下，傳統(tǒng)的縮短旅客排隊(duì)時(shí)間的方法主要依靠增加安檢通道數(shù)量、加強(qiáng)人工引導(dǎo)、調(diào)整安檢流程等方式。然而，這些方式易受到航站樓內(nèi)部布局等因素限制，且并未從根本上提高安檢效率。要實(shí)現(xiàn)“又好又快”安檢，民航安檢工作在管理創(chuàng)新的同時(shí)，未來還必須堅(jiān)持科技創(chuàng)新，大力發(fā)展和推廣新技術(shù)新設(shè)備。

我國民航安檢技術(shù)裝備的研發(fā)起步較晚，但借助于較為成熟的物聯(lián)網(wǎng)、人工智能和自動(dòng)化等技術(shù)，近十年發(fā)展勢(shì)頭良好，在部分領(lǐng)域已具備一定實(shí)力。CT安檢機(jī)、智能旅客安檢系統(tǒng)等創(chuàng)新性安檢設(shè)備的投入使用，勢(shì)必可極大地提高安檢效率，改善旅客過檢感受。

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