人类社会迈入21世纪后，社会经济高速发展使得交通出行需求越来越强烈，同时也产生了诸多交通问题，如城市交通拥堵、恶劣天气下道路网瘫痪、高峰时刻公交网络运力不足等。交通系统是一个庞大的、开放的系统，其发展演化受到多种因素共同作用。复杂网络理论研究系统的结构和性能关系，将复杂网络理论引入到交通网络中研究，具有很大的实际意义和应用前景。本文运用复杂网络理论研究分析了交通网络可靠性、中心性及节点重要度评估以及交通网络演化规律，试图全面系统深入地研究交通网络内在娙规律和机制，以提高交通网络系统的设计和管理水平。可靠性是复杂网络的重要性质，也是衡量交通网络稳定性的重要测度。文章选择典型网络城市路网作为代表，构建城市道路网络的复杂网络模型。分析了长沙市、岳阳市、娄底市三个大、中、小城市的复杂拓扑特性，计算了相关的统计数据。结合可靠性的概念，分析了路网可靠性的常用度量指标，分析了选择性攻击和随机性攻击两种对路网可靠性的影响程度。研究网络中心化及各类节点的重要性有利于充分掌握网络结构，本文引入了复杂网络的中心化理论以及节点重要度的评估，并简单分析了其在公交网络中的运用。为了研究复杂网络中心化特性，分别介绍了度、紧密度、流介数、特征向量等几类中心化指标，比较分析了不同指标的特点及应用的优缺点。文章设计了节点重要度的计算方法，同时设计了一种评估网络节点重要性的计算方法，并通过选取公交网络进行测试分析，表明了复杂网络中心化理论及重要度评估的准确性和实用性。将航空运输网络转化成复杂加权网络，提出了以最低成本为标准的节点连接和边权变化的数学模型，该模型较好地刻画了乘客路径选择对于网络演化的驱动作用。将节点和边的成本定义为流量的函数，建立了以网络流量加载为基础的用户均衡数学规划模型。