空中高速路与常规的空中航路有很大的不同，它是为远程、繁忙航线上的高性能航空器提供的一个独立、单向、无交叉的高速便捷航路，按其特定的运行规则进行管理。本论文主要对我国空中高速路网枢纽选择、高速路网设计以及运行方式三个方面进行研究，为提高我国空域系统的运行效率，规划设计空中高速路以及优化整个空中高速路系统的运行提供理论参考。论文主要工作如下：1）空中高速路网枢纽选取：在考虑机场的吞吐量、度中心性以及地域重要性等因素的基础上，使用多目标决策方法建立枢纽选择模型，设计了启发式搜索和贪婪算法相结合的算法对模型进行求解，引入全国机场数据，完成对空中高速路网枢纽的选择，并对结果进行分析讨论。2）空中高速路网的设计和优化：分别采用重心法、Floyd算法等方法针对空中高速路的位置设置、匝口点的设计以及空中高速路网的优化三个关键性问题进行研究讨论，最后引入我国民航统计数据，得到全国空中高速路网构架。3）空中高速路运行方式及流量模型研究：定义了单行航路、平行航路两种航路形式。在单行航路中，根据流量跟驰特征，建立与跟驰现象相统一的流体力学模型，对航路中存在的堵塞现象和疏导行为进行模拟。在平行航路中，根据换道飞机和其他飞机之间的距离关系，建立了基于安全距离的换道模型，最后进行了仿真分析。