多式联运是运输组织的一种高级形式,它将多种单一运输方式和分散运力资源进行整合,依靠其高效性、安全性、经济性的货物运输特点,渐渐发展成国际间货物贸易的重要途径及现代综合交通运输体系发展的必然趋势。在经济贸易全球化背景下,多式联运网络结构和各业务主体间关系越来越复杂,难免会受到各种内部和外部影响因素的干扰,风险源种类的日益增多和运作机理的日趋多变导致多式联运事故时有发生,成为制约多式联运快速高效发展的重要瓶颈。多式联运网络是由多个网络节点、网络连接边以及外部环境因素组成并具有交互功能的货物运输复杂网络,网络中每个节点都有自身的运作模式,同时又会与其它相关联的业务节点进行实物交流和信息交互的协同作业。当多式联运网络某个节点由于内在或外在因素干扰而产生风险时,此风险会凭借网络节点间的业务关联关系进行扩散,从而导致对其他关联节点的不利影响,最终有可能造成对整个多式联运网络的严重破坏。因此,分析多式联运网络风险因素,研究多式联运网络风险因素的作用关系,建立多式联运网络风险传播模型并提出有效的风险控制措施,对于预防多式联运运营事故的发生,降低多式联运网络风险影响范围和程度,减少事故造成的人员和财产损失,提高多式联运网络货物运输效率和服务水平具有重要意义。基于此,本文以多式联运网络为研究对象,将系统工程、复杂网络、风险传播等理论和方法应用于多式联运网络风险传播相关问题,主要研究工作如下:(1)多式联运网络结构和复杂性分析。基于复杂网络相关理论,从多式联运网络构成要素、复杂性以及运作机理三方面进行了定性分析,构建了考虑节点功能差异的多式联运网络模型的演化算法,验证了多式联运网络的无标度特性,为后续研究奠定理论基础。(2)多式联运网络风险因素辨识。明确了多式联运网络风险辨识的原则和方法,对影响多式联运网络的内外部风险因素进行辨识和提炼,建立了基于解析结构模型(ISM)的风险因素关系模型,厘清了影响多式联运网络安全的主要风险因素之间的递阶层次关系。(3)多式联运网络风险传播路径分析。分析了造成多式联运网络风险传播的深刻成因以及风险传播过程。基于风险传播相关理论,提出了链条式、辐射式以及集中式的多式联运网络风险传播路径,并引入时间变量来推演风险传播过程。基于多式联运网络作业风险因素考虑,提出路径选择的组合优化数学模型并将PSACO算法应用于该问题的求解,为解决多式联运网络实际路径选择问题提供决策依据。(4)多式联运网络风险传播建模研究。明确了风险传播建模的理论和现实基础,提出将复杂网络的传播动力学理论引入到多式联运网络风险传播问题,建立了多式联运网络风险传播数学模型,并从风险传播节点类型、初始风险值以及节点阈值三个方面对风险传播效果进行仿真分析,揭示了多式联运网络风险传播的内在规律。(5)多式联运网络风险控制策略研究。介绍了复杂网络三种传统免疫策略,提出了考虑货物运输量的被感染节点密度随时间的演化方程,并对三种传统免疫策略在多式联运网络中的风险控制效果进行对比分析,接着在熟人免疫的基础上提出一种改进的熟人免疫策略,最后从节点免疫的角度出发,提出控制多式联运网络风险传播的具体实施方法。