民航局空管局近些年对“通行能力”的研究十分关注,其核心问题是可用高度层如何分配,从而达到满足交通需求、最优配置空域资源的目的。由于空域与运行条件复杂,通行能力常常达不到评估出的容量。因此有必要研究通行能力的优化问题,从而使每个空域用户都能尽量公平、有效地使用空域,避免空域资源的虚耗和浪费,缓解空域拥挤。通行能力与容量的区别与联系是文章立论的基础。针对这一问题,首先,辨析了通行能力与容量的概念,指出通行能力偏向于衡量空域单元“能通过”的能力,而容量偏重于空域单元“能容纳”的能力。其次,从正常运行和突发事件产生的费用两个角度,定义了航路网络流分配时需要使用的费用函数。最后,给出了网络和高度层的数学描述。针对传统运筹学模型和交通流分配模型应用于航空系统存在缺陷这一问题,分别对两者进行了改进。在模型建立方面,使用节点间多条边描述高度层,使用可变的费用函数代替不变的费用,根据机型将单种流扩展为多种流。在模型求解算法方面,第一,改进了最小费用最大流问题的求解算法,设计了一种阶段性分配流量的近似算法;第二,从迭代方式和效率矩阵的变换两方面改进了匈牙利算法。第三,引入连通系数和容忍度的概念,改进了Dial算法的连通性问题和改航问题。针对空域系统与其要素对通行能力的影响存在差异这一问题,分三个方面进行了讨论。在要素变化对通行能力的影响方面,设计了一种关键航路识别算法,从而衡量不同航路阻断对通行能力的影响情况。在系统可靠性变化对通行能力的影响方面,将空域内发生危险天气的概率转化为航路网络可靠性问题。在区管中心划分对通行能力的影响方面,以华东地区空域的规划为例计算了不同区管划分下的通行能力变化情况。综合考虑危险天气和军航活动对管制运行的影响,结合短期流量调度手段展开研究。首先,根据网络拥挤程度随时间和流量变化的特点、危险天气随机变化的特点、空中等待和地面等待费用差异的特点构建了三个优化目标,考虑机场容量、扇区容量、航班连续性和扇区连续性约束建立了多目标优化模型;其次,针对军航活动时需要协调空域的特点,多品种流模型求解时间复杂度高的缺陷,改进了逐步宽容约束法。综上所述,本文通过改进动态网络流方法,研究了与空域通行能力最为相关的3个话题,为缓解空管单位“运行高风险、工作高负荷、保障高压力”这些问题提供了理论上的方案,给出了正常运行与突发事件下通行能力的计算与优化方法,扩展了动态网络流方法的应用范围。