中国民航运输业从上世纪九十年初开始进入快速发展期,预计“十一五”以及未来的20年,仍将继续高速增长。在此背景下,机场运输资源尤其是枢纽机场,出现了运输资源紧缺的现象。其中,机场近机位资源的紧张问题近几年日益突出。机场近机位容量不足,不仅导致作业秩序变差,效率下降,机场航班安排受限,也降低了旅客的服务质量,制约了行业的健康发展。因而,研究繁忙枢纽机场近机位运输资源的容量和分配,分析并解决容量不足的限制因素,以及限制机位使用效率的决定因素,就是现实运输生产中亟待解决的一个重要问题。论文以机位分配问题为中心,研究如何将航班按照不同的要求(包括,抗延误特性、旅客服务质量高、机位占用效率高及飞机滑行油耗低等四类目标)分配到枢纽机场的近机位;之后再以机位分配结果为初始条件,通过机位占用的元胞自动机演化,研究机位占用冲突延误的传播和消散规律;进而以限定冲突延误传播为条件,建立机位实际容量计算模型。主要创新性研究成果表现在以下方面:1、研究机位占用冲突概率、冲突延误概率和调整概率计算模型;以减小机位占用冲突概率为目标,综合考虑机型、机位配比关系,机位作业时间等要素,建立抗延误枢纽机场机位分配优化模型;采用遗传算法对模型进行优化计算。经实例验证,优化的机位分配方案具有较好的抗延误和抗干扰能力;2、建立基于旅客行走距离与飞机滑行距离为优化目标的混合整数规划模型,综合考虑跑道使用方向、航站楼布局以及旅客转机程序等因素,采用禁忌搜索算法对该模型进行优化计算。经实例验证,优化的机位分配方案可以使飞机滑行总距离减少31%,旅客转机行走总距离减少13%;3、研究基于绩效的枢纽机场近机位分配优化模型,包括:基于飞机滑行油耗的机位分配优化模型和基于机位占用效率(含机位面积效率和时间效率)的机位分配优化模型。采用改进的禁忌搜索算法对模型进行优化计算。基于飞机滑行油耗的机位分配模型计算结果显示,如机位位置和数量满足条件,理论上可以为北京首都机场在飞机滑行油耗方面同均节约50万元-171万元(滑行速度分别选取25公里/小时和15公N/小时计算求得的结果),一年节省2亿元-6.24亿元(滑行速度分别选取25公里/小时和15公里/小时计算求得的结果);而基于机位占用效率的机位分配模型,可以使原有机位的使用效率提高20%;4、研究枢纽机场机位分配多目标优化模型。综合考虑飞机滑行油耗、机位占用效率、旅客服务质量以及机位占用冲突概率四个方面,建立基于信息熵的机位分配多目标优化模型以及固定权重的机位分配多目标优化模型,并分别设计适宜的禁忌搜索算法。通过实例,验证了模型和算法的有效性;5、基于元胞自动机理论,建立不更换机位条件下,机场近机位元胞自动机演化模型,包括无作业延迟或有作业延迟,固定或循环边界条件下,机场近机位元胞自动机模型;通过模型演化,研究机位分配方案对机位占用冲突延误的影响,建立空闲时间和冲突延误时间的函数关系;以限定冲突延误时间,满足机型混合比、航班时段百分比、机型机位匹配等关系为条件建立机位实际容量计算模型。最后用实例说明了该模型的正确性。总之,论文从不同角度探讨了机位分配问题,包括抗延误特性、旅客服务质量、机位占用效率以及飞机滑行油耗等方面,并综合以上要素建立了机位分配多目标优化模型,为实现机位分配的自动化和智能化奠定了理论基础。同时,通过机位占用元胞自动机的模拟,研究了机位占用冲突延误的传播和消散规律,建立了限定冲突延误时间的机位实际容量计算模型。模型结果不仅对改善枢纽机场近机位作业秩序提出了要求,也为现有条件下提高机位容量提供了理论依据。