2003年美赛C题：机场托运行李安检与航班安排
2003年美赛C题：机场托运行李安检与航班安排属于 2003 年 ICM C 题，英文原名为 Aviation Baggage Screening Strategies: To Screen or Not to Screen, that is the Question。
工作背景与设备
你所在的分析团队隶属美国运输安全管理局（TSA）安全运行办公室，负责中西部地区。题目设定全国 429 个客运机场即将实行所有托运行李 100% 爆炸物检测。常用爆炸物检测系统 EDS 利用计算机断层成像，从多幅 X 射线影像构造行李内容的三维密度图像，判断是否存在爆炸装置。
每台 EDS 约有 92% 的时间能正常运行，每小时可检查 160—210 件行李，采购价接近 100 万美元，重量可达 8 吨，还需安装和基础设施改造。制造能力暂时不足，机场空间和经费有限，因此既要确定设备数量，也要安排使用方式。题面还提到未来可能发展的 X 射线衍射、中子检测、四极共振、毫米波和微波成像等技术。
两个机场的高峰小时数据
技术说明表提供机场 A、B 在一个高峰小时内计划离港的航班。平均每天约有 2% 的航班取消。
| 航班类型 | 每班座位数 | A 机场班数 | B 机场班数 |
|---|---|---|---|
| 1 | 34 | 10 | 8 |
| 2 | 46 | 4 | 6 |
| 3 | 85 | 3 | 7 |
| 4 | 128 | 3 | 5 |
| 5 | 142 | 19 | 9 |
| 6 | 194 | 5 | 10 |
| 7 | 215 | 1 | 2 |
| 8 | 350 | 1 | 1 |
航空公司可以调整高峰小时内各航班的具体起飞时刻，但一架航班必须在其全部托运行李经 EDS 检查后才能起飞。历史资料给出：
- 85 座及以下航班的客座率通常为 70%—100%；128—215 座航班为 60%—100%；350 座航班为 50%—100%。
- 旅客通常在预定起飞前 45 分钟至两小时到达。
- 对非穿梭服务航班，20% 的旅客不托运行李，20% 托运一件，其余旅客托运两件。
- 为安装每台 EDS，A 机场预计需 10 万美元进行加固地面等基础设施改造，B 机场为 8 万美元。
第一阶段任务：EDS 配置与排班
- 为地区机场安全主管 Sheldon 建立设备需求模型，清楚说明假设，利用表中数据推荐 A、B 两机场各自需要的 EDS 数量。
- 附一页立场说明，解释航空公司对这些航班的安全目标及所受约束。
- 为两机场建立高峰小时内不同类型航班的起飞排班模型，以减轻安检耗时造成的延误；说明假设并给出基于表中数据的安排。
- 根据分析，向 Sheldon 和航空公司提出这两个机场高峰小时托运行李安检的建议。
- 撰写备忘录，说明如何把设备数量与排班模型推广到中西部地区全部 193 个机场。备忘录将连同模型和分析送交 TSA 安全运行办公室负责人以及区域其他机场的安全主管。
第二阶段任务：加入痕量检测
风险较高时，最多 20% 的旅客可能需要将自己的全部托运行李同时通过 EDS 和爆炸物痕量检测 ETD。EDS 识别行李中爆炸装置的准确率为 98.5%。ETD 用质谱技术检测微量爆炸物颗粒，每台采购价 4.5 万美元，运行人工费用约为 EDS 的十倍；每小时可处理 40—50 件，正常运行时间比例为 98%，识别准确率为 99.7%。题目设定 ETD 当时尚未获得联邦认证，但未来可能成为安检体系的重要部分。
修改 EDS 模型以纳入 ETD，确定 A、B 机场的 ETD 数量及航班计划是否需要变化。向国土安全部门负责人和 TSA 负责人写备忘录，对强化安检政策作技术分析：其价值是否足以支持其费用，ETD 是否应替代部分 EDS。
第三阶段任务：未来研究投入
利用 EDS/ETD 模型研究设备技术、成本、准确率、处理速度及运行可靠性发生变化的影响。推荐对安检系统表现最有帮助的科学、技术、工程和数学研究方向，并把建议加入政策备忘录。
提交成果包括模型、设备配置、两机场高峰排班、一页立场说明、区域推广备忘录以及强化安检与科研投入的政策备忘录。原题最后一句把待补充备忘录误指向 Task 7，本页将其衔接为前一项要求的备忘录。
原题与来源
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