随着我国民航业的飞速发展,空管运行压力日益增大,空中交通延误问题越发突出,迫切需要借鉴国外流量管理的建设经验,构建我国多层级战术流量管理系统。战术流量管理系统的科学构建和良好运行需要研究各个流量管理层级具备先进性和实用性,并能实现各层级之间协调运行的支撑技术。本文在分析多层级流量管理系统中各个流量管理层级的关键问题及流量管理层级之间的关联运行方式,考虑各个层级可采取的战术流量管理策略的形式及特征的基础上,研究各层级战术流量管理的关键技术及各层级之间协同运行的技术。论文全面介绍了国内外多层级战术流量管理系统的发展现状和发展趋势;深入分析了战术流量管理各项核心技术的相关理论基础、经典方法以及主要研究成果;系统论述了多层级多元受限战术流量管理的主要研究内容、关键问题和未来的研究方向。论文分别从对个体航班管理和对航班流管理的角度研究了全国层级的战术流量管理技术,使得在全国流量管理层级具备了两种可与下层区域流量管理层级相协调的交通管理形式;对区域层级战术流量管理技术的研究也包含了对个体航班实施的基于时间计量的管理技术和对航班流实施的基于尾随间隔的管理技术,并且实现了与全国层级流量管理策略的协调一致。研究全国流量管理层级的多元受限时隙分配技术,提出了存在耦合关联性的多个受限单元时隙分配的公平性指标和效率指标,建立了对公平性和效率指标进行优化的多目标规划模型,并采用了NSGAⅡ多目标遗传算法与贪婪算法相结合的求解算法。仿真结果表明,模型和算法可以在充分利用受限资源的前提下,实现公平性与效率的均衡优化。研究全国流量管理层级的离场率调配技术和离场率与离场时间协同调配技术。离场率调配技术为基于航班流的交通管理技术,该技术可以实现在不同的流量管理层级分别考虑空域资源利用和航班调配问题。离场率与离场时间协同调配技术是对航班流和个体航班进行协同调配的交通管理技术,可以实现对空域资源利用和航班调配问题的综合考虑。提出了基于交通流的效率和公平性目标,构建了基于交通流时间-状态网络图的多目标离场率优化调配模型。根据个体航班延误成本的差异提出了离场时间调配的效率目标,采用基于航班流的公平性目标和基于航班的效率目标建立了多目标离场率与离场时间协同调配模型。研究区域流量管理层级基于时间计量方式的离场管理技术,包括离场与飞越航班协同管理技术和与全国流量管理策略相协调的区域离场技术。离场与飞越航班协同管理技术综合考虑存在共用空域资源的离场航班和飞越航班,建立了基于管制运行中各类约束条件的规划模型,模型目标函数反映了管理者的决策偏好。与全国流量管理策略相协调的区域离场管理模型基于多层级战术流量管理松耦合式的协同方式,通过在区域离场管理模型中增加关于全国流量管理策略的硬约束或软约束的方式实现区域离场管理与全国层级流量管理策略相一致。研究区域流量管理层级基于时间计量方式的进场管理技术。建立了能满足航班进场过程中的各类管制运行约束的进场管理模型,模型考虑了航班可采取的延误方式,在存在控制过点时间误差下能通过调整延误的权重系数实现延误合理分配。研究区域流量管理层级的尾随间隔管理技术。既研究了尾随间隔限制的生成方法,也研究了尾随间隔策略与排序策略一体化决策的方法。建立了分时段的尾随间隔限制生成模型,提出了对所生成的尾随间隔限制策略的评价指标,并以评价指标作为优化目标建立了多目标尾随间隔策略生成模型。基于对尾随间隔限制策略与排序策略两种策略之间关联递进决策关系的分析建立了两种策略一体化决策的双层规划模型,并设计了NSGAⅡ多目标遗传算法进行求解。最后,总结了本论文的主要研究结论和成果,并展望以后的研究方向。本论文的研究不仅完善了多层级多元受限战术流量管理关键技术相关的理论与方法,而且对我国多层级战术流量管理系统的建设也具有一定的指导意义。