大型枢纽机场的地面运行是一个复杂的动态系统,地面拥挤导致航班滑行时间增加,进而产生额外的燃油消耗与尾气排放。基于机场实际运行数据,对不同影响因素下的航班平均滑行时间进行观测与分析,寻找可控参量控制机场地面运行,最终提出控制策略达到减少航班平均滑行时间的目的,是本文的主要任务。本文首先总结分析了国内外对机场地面运行的相关研究成果,从影响国内机场航班平均滑行时间的特点出发开展研究,分析了影响航班平均滑行时间的要素。基于实际运行数据,对跑道运行模式的物理意义及计算方法进行了介绍。针对国内机场的跑道布局特点,提出用起降率作为跑道运行的模式。通过聚类的方法确定每条跑道的主运行模式,并对不同模式下的平均滑行时间进行分析。提出地面航班数的定义,将其作为机场地面运行的控制量。利用地面航班数的分布特性,找到机场出现地面拥挤的日期并与气象数据相结合,证明地面航班数是机场地面拥挤的判定指标。对每架航班离场过程中的地面航班数进行修正,提出一种新的畅通滑行时间计算方法。对机场离场过程进行建模,将航班从推出到起飞的过程划分为畅通滑行时间与跑道排队时间。对跑道排队过程的分析,证明航班的跑道排队时间服从k阶爱尔朗分布。最后,通过推出率控制的方式,对北京首都国际机场地面拥挤时段的航班推出时间进行控制,为管制员提供推出率建议。实验证明,通过推出率控制后,航班的平均滑行时间及排队时间有明显的下降,同时不会造成额外的航班延误。