空铁联运是航空公司应对高铁冲击的战略选择,空铁联运网络的设计与布局对当前航空公司的发展具有战略意义。基于系统复杂性的空铁复合网络,依赖于对既定结构的航空网络和高铁网络的抽象而构建,因此深入理解复合网络的复杂特性与演化规律,有助于科学合理地设计空铁联运网络,为航空公司制定空铁联运方案提供思路参考与技术支持。本文基于文献研究,将航空运输经济学、复杂网络理论、运筹学、统计学和现代智能算法等各种理论适用于空铁复合网络研究的交叉点有机结合起来,对空铁复合网络的复杂特性和联运网络的优化设计问题进行研究。基于空铁复合复杂网络模型的构建,分析了复合网络及其子网络的拓扑特性与鲁棒性。运用复杂网络理论,以机场或高铁站的所在城市为节点,以航班或高铁经停的城市间的连线为边,在P空间构建无向非加权的空铁复合网络模型,深入分析了空铁复合网络拓扑结构特性和鲁棒性功能。研究结果表明,空铁复合网络及其两个子网都属于具有无标度特性的小世界网络;复合网络在随机性攻击与蓄意攻击两种模式下的鲁棒性都优于其高铁子网和航空子网。基于空铁复合网络的具体演化特性,构建了一种新的复合网络演化模型,并对模型进行了数值仿真。考虑到航空子网呈单点式增长,高铁子网呈多节点群落式增长,本文构建了可调参数的空铁复合网络双阶段变式演化模型,模型将复合网络的演化分为单点式单一增长和变式交替增长两个阶段,将两个子网不同的演化增长机制融合在一起,并设置模型参数调节网络演化的节奏和规模。通过数值模拟和Netlogo编程仿真验证了演化模型的合理性。基于空铁复合网络枢纽城市的测度,进行了空铁联运网络的设计。首先运用中心度指标对复合网络进行了枢纽集散点及其层级测度,在确定了枢纽城市集的基础上,本文以联运网络总成本最低为目标函数,构建允许直航的空铁联运网络混合整数规划模型,并为模型设计了基于遍历搜索的主算法和子算法,通过Matlab编程求解。最后结合算例对所提出的模型与算法进行了应用。