战略投送能力是我军新型作战能力之一,战略投送中人员和物资围绕国防交通枢纽集结或展开,枢纽位置选择对战略投送网络的效率和安全性有重大影响。受敌方精确打击、恐怖袭击、恶劣天气、自然灾害等不确定因素影响,网络枢纽面临失效风险。在战略投送网络设计中考虑枢纽失效因素,提高网络应对失效和中断事件能力,是当前加强我军战略投送能力建设面临的重大实践课题。鉴于此,在继承和借鉴现有枢纽选址和网络弹性研究成果基础上,以战略投送网络设计为研究对象,以提高网络弹性和效能为目标,考虑枢纽失效因素,应用多目标优化、随机模拟等方法,建立整数规划模型,研究战略投送枢纽选址策略和弹性管理措施等问题。1.无枢纽失效情况下战略投送网络枢纽选址策略。将战略投送网络选址问题抽象为轴辐式多式联运问题,建立带时间约束的0-1整数规划模型。针对模型的复杂性,设计一种基于特定最短路算法和禁忌搜索的启发式算法,运用仿真算例验证了算法的收敛性和有效性,为后续研究提供基础模型参照和算法设计框架。2.特定枢纽失效情况下弹性投送网络枢纽选址策略。与传统研究仅关注优化正常状态下网络性能不同,进一步考虑最大限度降低战时特定枢纽失效事件对网络的影响。从弹性视角建立能实现平战结合的双目标三层整数规划模型,并设计一种多目标禁忌搜索算法。研究表明,算法能有效对模型求解,得到的Pareto解集可为战略投送网络枢纽选址决策提供定量参考。3.枢纽随机失效情况下弹性投送网络枢纽选址问题。进一步考虑多个枢纽随机失效的情况,建立随机规划模型,提出一种基于蒙特卡罗方法和禁忌搜索的求解算法。与现有研究相比,该方法适用于有多个枢纽失效且失效概率不同的情况,更具有通用性。研究表明,将枢纽随机失效因素考虑到网络设计中,可以提高投送网络的弹性。4.综合考虑应急预案的弹性投送网络设计策略。在枢纽设计时预置备用路线,建立同时含有事前预案和事后应急调度的随机规划模型,设计一种基于动态规划和蒙特卡罗方法的禁忌搜索算法。研究表明,预设备用路线不但能直接吸收枢纽失效对网络的冲击,而且能增加网络连接度,提高事后应急路线调度效果,大大减少了交通流损失。然而,这种效应随网络风险的增加先边际递增,后边际递减。5.不同枢纽失效模式下投送网络关键枢纽识别问题。从博弈论角度思考问题,对特定枢纽失效网络和随机枢纽失效网络分别建立双层整数规划模型和混合随机规划模型,对投送网络关键枢纽进行识别,为制定枢纽保护或抢修策略提供依据。研究表明,当敌情威胁严重时,识别出投送网络中关键枢纽并事前采取保护措施,能够大幅改善投送网络的弹性。上述研究可以为战略投送和国防交通建设提供理论依据和工具方法,是现有战略投送和枢纽选址研究的深化和拓展。