轴辐式网络结构具有成本低廉、效率较高和便于管理的优点,因此在大型物流以及运输网络中得到了广泛应用。在海运网络中,由于枢纽港口的建设周期长、建设成本高并且港口发展滞后于经济发展,造成了轴辐式网络中存在着节点不确定的风险,给枢纽港的长期正常运营造成了较大的隐患,可能会引起枢纽港的失效。尽管引起失效问题的原因不尽相同,但是对于航运公司来说,任何枢纽港的异常情况都可能会造成本的增加和时间的浪费。因此,本文在轴辐式网络设计的初期就考虑了港口的失效风险,对于轴辐式海运网络模型进行了研究与改进,旨在降低港口不确定性对海运网络的不利影响,提高轴辐式网络的稳定性。本文在单分配轴辐式海运网络的基础上,对港口失效的问题进行了分类和界定,将港口失效分为了部分失效和完全失效问题并对两者的区别做出了分析,明确了枢纽港部分失效将会造成港口装卸和中转能力的下降从而导致拥堵,因此引入了拥堵成本函数对部分失效的损失进行量化,减少了由于枢纽港功能受限所给航运公司带来的影响;明确了完全失效问题会造成枢纽港功能的完全丧失,提前规划了备选枢纽港以降低突发性风险的影响,并对备选枢纽港的容量做出了限制。本文首次将两种失效情景进行结合,构建了由不受失效事件影响的正常运输成本、部分失效情景下失效流拥堵成本和完全失效情景下重置路径成本的构成的系统总成本最小化的非线性整数规划模型,建议主动进行应急预估和应急管理从而降低港口失效引起的网络瘫痪风险。考虑到模型较为复杂,粒子群算法具有求解速度快、寻优效果好的优点,因此本文选用了改进的混沌粒子群算法对模型进行求解,保留了标准粒子群算法的优点的同时克服了其容易陷入局部最优的缺陷。采用了亚欧航线进行算例分析,对考虑失效问题与不考虑失效问题的网络运输情况进行比较,发现当失效情况发生时不考虑失效问题的网络会产生数额相当大的失效流损失成本,而在规划期考虑港口失效风险可有效的降低货流因失效而产生的损失且能够大幅提高网络的可靠性。同时在实际中应当重视对枢纽港口的建设,减少其失效概率,从而提高其风险抵抗能力,保证网络的正常运行。