随着民航业的快速发展,乘坐航班出行的旅客人数逐年增多。虽然乘机空间逐步增大但是旅客积压问题仍然存在,排队现象屡见不鲜,提前到场时间没有压缩,航空出行便捷化需要从本质上进行提升。鉴于此,分析了简化旅客乘机流程,缩短旅客办理乘机手续时间和行走距离等相关问题的可行性。研究了一种旅客在国内大型航站楼乘机流程优化的方法,以实现旅客便捷乘机。首先,研究了航空旅客乘机环境与流程建模方法。针对航站楼布局及旅客出行特点,分析了国内旅客离港的基本流程,对航站楼旅客离港复杂系统建立了乘机时间问题的结构方程模型、控制视角下的旅客乘机系统业务模型和时空网络模型。其次,提出并设计了旅客直乘模式。给出了旅客直乘模式的相关定义,在乘机过程中存在的排队现象建立了排队模型,引入了航站楼载运机器人,分析了旅客乘机时间与设备和人数的关系。利用整数规划模型对直乘模式建立了航站楼投-乘多目标优化模型,针对旅客在乘机过程中的时间不确定性,引入了波动因子提高模型的适应性。基于旅客流量均衡策略研究了乘机设备的布局问题,对比了现行乘机模式下设备并-串模式与直乘模式下串-并模式的区别,分析了直乘模式的系统可靠性。再次,利用改进的NSGA-Ⅱ算法求解了模型并得出直乘模式资源配置方案。基于某航站楼旅客离港数据进行了仿真分析,得出了旅客直乘模式时间比现行乘机模式时间短的结论,验证了模型和改进后算法的有效性。对直乘模式旅客大规模离港问题进行了系统测试,验证了航站楼处理旅客乘机的能力。对现行乘机模式和直乘模式产生的时间差异讨论了可能的影响因素。最后,对直乘模式旅客乘机效果进行了仿真测试。基于乘机设备分组运行模式进行了验证,分别得到了不同旅客流量下值机托运与安检区域的排队人数和旅客乘机的平均时间。对比了两种乘机模式产生大面积旅客积压的区域,通过IATA等给出的评价指标对直乘系统进行了评价。仿真结果表明,所提出的旅客直乘模式可以缩短旅客乘机时间,所研究的方法为新型航站楼的建设与运行提供了新思路。