随着市场经济的快速发展和社会生活水平的逐步提高,人们出行不仅注重交通的快捷、方便,也注重出行的舒适感和满意度,因此越来越多的人出行时选择方便快捷的航空旅行。航空票务公司(Flight Tickets Sales Agency, FTSA)是为航空公司代售机票的服务型企业,近几年随着市场竞争的日趋激烈,各企业都纷纷推出各种增值服务来吸引顾客,接送机场服务应运而生。接送顾客到机场的车辆调度问题(Vehicle Scheduling Problem for Air-passenger, VSPA)是车辆路径问题(Vehicle Routing Problem, VRP)的一种延伸应用,它属于车次分配与调度问题(Vehicle Allocation and Scheduling Problem, VASP),是一类典型的优化问题。但现有的VSPA研究都没有考虑车辆间的协作关系,但在实际的车辆调度中,为了节约成本,航空票务公司通常会采用车辆协作(Vehicle Collaboration)的方式接送顾客。作为国家自然科学基金(No.61203182)、教育部博士点专项基金(20120042110023)和教育部直属高校基本科研业务费重点项目(N0.90204001)的重要组成部分,本文在对机场接送服务进行深入调研分析的基础上,针对目前采用的机场接送服务的特点,研究了基于车辆协作的车次分配与调度中若干优化问题。主要包含以下六个方面内容：(1)针对机场接送服务的特点,提出了机场接送服务中车辆协作的几种典型方式和孤立顾客点等相关概念及相应的描述方法；提出了考虑协作的顾客满意度函数表达式,并进行了深入的讨论和分析。(2)以最小化行驶里程为目标,在考虑顾客满意度和绕行限制的约束条件下,提出了基于协作的两阶段启发式算法。该算法第一阶段对顾客点按时间窗进行聚类并生成基本路径,在考虑绕行限制的约束条件下产生初步的孤立顾客点,并对其进行二次聚类,最终剩余的顾客点确定为孤立顾客点；该算法第二阶段采用车辆协作的方式对初始解进行优化,生成协作车辆的路径方案集合。最后对应用案例进行测试分析,结果表明了所提出算法的可行性和有效性。(3)在基于协作的两阶段启发式算法基础上,分段建立了集划分模型,提出了基于集划分和协作的启发式算法来求解小规模机场接送服务车次分配与调度问题,最后通过仿真实验分析,验证了算法对于小规模实例的有效性。(4)根据航空票务公司在调用车辆时可能同时使用小轿车和中小巴士的实际情况,将单车型扩展到混合车型来研究机场接送服务在混合车型下的车次分配与调度问题(Fleet Size and Mix VASP, FSMVASP),建立了以最小行驶总里程数为目标的协作调度模型；根据该模型特点,提出了相应的启发式优化求解算法。该方法在初步规划出基本路径后,寻找出孤立点；通过分别考虑孤立点与基本路径、剩余基本路径与已被孤立点协作的基本路径、最终剩余路径间的协作方式,获得混合车辆下的车辆调度方案。最后,通过实验测试,验证了所提出的协作调度模型及优化算法能有效地降低机场接送的运营成本。(5)根据机场接送服务中接送车辆容量小,运输任务行程短的特点,研究了多行程运输模式下基于车辆协作的多行程车辆分配与调度问题(Multi-trips Vehicle Allocation and Scheduling Problem, MVASP),设计了基于协作的三阶段启发式算法。该算法第一阶段生成基本车辆路径集合和孤立点集合；第二阶段根据时间约束,产生基本车辆的行程链；第三阶段找到协作点,生成协作车辆的行程链。实验测试对比分析了多行程中协作与不协作的情况,分析结果表明所提出算法能有效降低公司成本。最后,进一步对比分析了多行程与单行程中车辆协作的情况,实验结果为航空票务公司选择合适的运输模式提供了有效的理论支持。(6)针对自有车辆和租用车辆并存的情况,建立了最小成本模型,设计了相应的启发式算法。该算法首先在考虑约束条件的基础上求得基本车辆的最小车次解,然后对车次分配中需要单独接送的孤立顾客点,利用协作车辆进行路径优化；通过对应用案例进行测试分析,实验结果表明了所提出模型和算法的实用性和有效性。