铁路运输一直是我国交通运输的大动脉。近年来,高速铁路网络迅速发展,大幅度改变了国家经济。此外,随着铁路列车的不断提速以及发车间隔的缩短,增加了前后列车之间的影响,整个铁路运营网络的运行状态成为人们关注的重点。综合铁路系统中的站点信息与列车运营信息,建立铁路运营网络。应用复杂网络理论,重点分析了普通铁路运营网络和混合铁路运营网络(普通铁路运营网络与高速铁路运营网络的结合)的拓扑特性和运行状态。应用SQL Server对数据进行存储与管理,将Visual Studio作为系统开发环境,SuperMap Objects.NET为GIS开发平台,利用Python来进行数据的计算,开发基于GIS的铁路运营网络特性分析系统,并以中国铁路运营网络为例来验证模型有效性。在拓扑特性方面,两个网络在度分布、集聚系数以及平均最短路径长度等方面都表现出无标度和小世界的特征。但与普通铁路运营网络相比,高速铁路运营网络更加高效,在提高经济效益和社会工作能力方面发挥了关键作用。在评估铁路运营网络运行状态时,假设车站初始晚点概率服从泊松分布,并建立了基于SIR理论的晚点概率传播模型。结果表明,高速铁路运营网络受晚点传播影响较大,一旦发生晚点,持续时间较长,恢复较慢,而混合铁路运营网络恢复最快。但是无论是哪种网络,经过一定的时间,绝大多数列车都能够正常运行,这说明铁路运营网络对于突发事件的发生是有一定控制力的。