国家经济社会的可持续发展需要高效的货物运输系统予以支撑。随着我国综合运输体系的不断完善,作为一种先进的运输组织形式,多式联运在运输实践中得到了极大的推广应用,多式联运服务网络日趋成熟,运输的经济效益和社会效益也得到了显著提升。多式联运服务网络的高效运行与管理离不开科学合理的运输规划。在多式联运服务网络“战略—战术(网络设计)—运营”三层规划体系中,运营层面中的路径优化直接面向客户多样化的运输需求,是多式联运服务网络经济性、时效性和可靠性等性能的直观体现,因而具有十分重要的研究意义与实践价值,也是运输规划领域的热点问题之一。而当前多式联运路径规划既有研究在优化建模和算法设计上存在的不足严重制约了其为实际问题提供决策支持的可行性。基于此,本文从系统工程的角度出发,综合考虑优化对象、运输服务模式、网络能力、商品流完整性、优化准则以及求解方法六项问题规划特征,从基础运输情景建模入手,根据货物性质(以普通集装箱为代表的常规货物和以危险品为代表的非常规货物)对多式联运路径规化问题进行细分,进一步系统研究了多式联运路径规划复杂运输情景建模及精确求解策略设计问题。本文的研究工作主要有下几个方面:(1)在问题规划方面,本文综合分析了多式联运路径规划问题的六项规划特征。尤其针对“运输服务模式设定”这一特征,本文在分析多式联运服务网络系统的基础上,重点研究了两类运输服务模式,即以公路运输服务为代表的灵活运营的服务模式和以铁路运输服务为代表基于开行方案的服务模式,进而归纳、总结了列车开行方案对多式联运路径规划的时空约束,从而将优化建模中的运输服务模式设定由单运输服务模式扩展到多运输服务模式上来,这也是论文的重要创新点之一。(2)在优化建模方面,本文首先研究了单商品流、单运输服务模式以及单目标优化等设定下的多式联运路径规划基础问题的优化建模,构建了0-1整数线性规划模型,并将该模型应用于多式联运路径规划对供需变动的敏感性分析上,根据定量计算分析,得到有助于供需双方规划多式联运路径,组织多式联运的若干运输策略。然后,基于基础运输情景问题的“点—弧”建模方法,本文以普通集装箱和危险品两类最具代表性的货物品类为研究对象,考虑多商品流/危险品流规划、多运输服务模式设定以及模糊列车载运能力设定,首先以多商品流广义费用最优化为目标,构建了复杂运输情景下普通集装箱多式联运路径规划问题的混合机会约束整数非线性规划模型,继而采用高斯烟羽模型和箱型模型对多式联运服务网络中的社会风险和环境风险进行了分析与度量,构建了环境风险阈值约束下的危险品多式联运路径规划问题的“广义费用—社会风险”双目标混合机会约束整数非线性规划模型。(3)在求解方法设计和案例优化分析方面,本文致力于精确求解策略的设计,也即首先识别非线性规划模型中的非线性部分,然后进行线性化转化,得到与之等价的线性规划模型,最后采用经典的精确求解算法(例如分支定界法)在数学规划软件(例如LINGO)中进行问题的仿真求解。而针对危险品多式联运路径规划双目标优化问题,本文采用集成模型线性化转化与标准化加权求和法的求解策略进行求解,得到双目标优化问题的帕累托边界。最后,本文以大规模实例为证,验证了两类复杂运输情景建模问题中优化模型与精确求解策略处理实际问题时的可行性,同时在优化结果分析中采用敏感性分析法和模糊模拟法对实例中多式联运路径规划优化结果与相关模型参数(包括模糊机会约束置信值和环境风险阈值)之间的关系进行了探讨,总结了多式联运路径规划优化结果随参数设定变动的变化规律。