航班计划是航空运筹学里最重要的工作之一,它根据旅客需求确定航空公司各航班的起飞与降落时间,以及相应航班的执飞机型。然而,现有的航班计划模型大都忽略、或未能有效考虑航班计划对旅客需求的影响,从而导致航班计划结果与实际旅客需求的不匹配,造成运力的浪费。航班计划对旅客需求主要存在两类较大的影响,即航班频率对市场中旅客无约束需求的影响和旅客需求在给定航班运力不足情况下的分流。本文将这两类影响统一建模为旅客选择行为模型,并将其与航班计划模型融合为一个统一的模型,以正确考虑航班计划和旅客需求的交互作用,从而更好地利用航空公司的运力。本文采用离散选择模型中的多项式Logit (Multinomial Logit,简称MNL)模型建模旅客选择行为,综合考虑了航班频率、航班票价、起飞时间和航程时间对旅客选择行为的影响。根据旅客选择行为模型与航班计划子问题的相关性,本文采用综合了航班时刻设计子问题和执飞机型指派子问题的航班计划模型,然后将旅客选择行为模型引入其中,建立了基于旅客选择行为的航班计划模型(Choice-based Airline Schedule Design and Fleet Assignment Model,简称CB-ASDFAM)。CB-ASDFAM模型涉及非线性约束和整数变量,是一个混合整数非线性规划(Mixed Integer Nonlinear Programming,简称MINLP)模型。为了实现对大规模实际问题的快速求解,本文设计并实现了基于分支定界法和序列二次规划算法的求解算法。实际计算结果表明,对于国内大型航空公司的航班网络,本文算法能够在较短时间内完成其航班计划模型的计算,具有很高的实践价值。本文的主要学术贡献在于构建了集旅客选择行为模型和航班计划于一体的综合优化模型。本文通过运用离散选择分析,准确刻画旅客出行选择的行为以及旅客需求与航班计划之间的交互作用,将为实际的航空运营管理提供有意义的指导。本文的另一个创新在于运用旅客选择行为模型统一建模航班计划对旅客需求的两类影响。现有的相关文献均孤立的建模考虑这两类影响,本文提供了一个基于离散选择分析的统一思路和模型,这具有更加广泛的学术价值和现实意义。