La aplicación de la Operación Basada en Trayectorias (TBO) y el Espacio Aéreo de Ruta Libre (FRA) puede aliviar la congestión del tráfico aéreo y reducir los retrasos en los vuelos. Sin embargo, este nuevo marco operativo tiene requisitos más altos para la fiabilidad y eficiencia de la trayectoria, que se verán significativamente influenciados si el análisis de la incertidumbre del viento durante la planificación de la trayectoria es insuficiente. En la literatura, se desarrollan modelos de planificación de trayectorias que consideran la incertidumbre del viento basados en la condición invariante en el tiempo (es decir, tridimensional), lo que puede llevar a una discrepancia significativa entre el tiempo de vuelo predicho y el tiempo de vuelo real. Para abordar este problema, este estudio propone un modelo de planificación de trayectorias que considera la incertidumbre del viento variante en el tiempo (es decir, cuatro dimensiones). Este estudio tiene como objetivo optimizar una trayectoria fiable y eficiente minimizando el Tiempo de Vuelo Promedio en Exceso (MEFT). Este modelo formula el viento como una variable discreta, formando la base del método de predicción variante en el tiempo propuesto que puede calcular con precisión el tiempo de vuelo de segmento. Para evitar la suposición homogénea de las distribuciones, aplicamos específicamente los primeros cuatro momentos (es decir, expectativa, varianza, asimetría y curtosis) para describir la estocasticidad de las distribuciones, en lugar de utilizar la función de distribución de probabilidad. Aplicamos un algoritmo de dos etapas para resolver este problema y demostramos su convergencia en la red variante en el tiempo. Los resultados de la simulación muestran que la trayectoria óptima tiene una fiabilidad del 99.2% y reduce el tiempo de vuelo en aproximadamente un 9.2% en comparación con la trayectoria actual del espacio aéreo estructurado. Además, el tiempo de solución es solo de 2.3 minutos, lo que puede satisfacer el requisito de planificación de trayectorias.