铁路是国家重要的基础设施、国民经济大动脉和大众化的交通工具，我国铁路正在快速发展，铁路运输能力仍然难以满足社会运输需求增长的需要。建设一个发达完善的铁路网，快速扩充铁路运输能力，是铁路实现跨越式发展的主旋律。铁路运输是由点、线构成的一个完整铁路路网系统来完成的。点、线系统运输能力的研究是路网系统运输能力研究的基础，但路网系统运输能力不仅仅是组成路网各点线子系统运输能力的简单加总。路网系统运输能力的计算与评价是一个全新的研究领域，探索性较强，将铁路网作为一个系统来研究，由于其复杂性，其概念和计算方法还较少有人涉及。如何提供合理的计算方法，还有待从其概念体系构架等方面进行系统的研究与深化。对全路路网系统运输能力有了整体把握，不仅有利于运输管理部门对路网车流径路进行整体调整，也有利于运输规划部门在路网改造方面作出正确的决策方案。因此，研究路网系统运输能力具有十分重要的理论探讨和实际应用的意义。论文紧密结合我国铁路网的实际和运输需求的特点，主要研究了以下六个方面的内容：(1)构建了的路网系统运输能力概念体系。在对铁路运输能力有关概念和定义进行简要回顾和全面综述的基础上，从系统理论、运输需求以及车流径路的理念出发，提出了路网系统运输能力的系列概念：路网系统总体运输能力、路网系统有效使用运输能力、路网系统潜在运输能力。(2)剖析了路网系统有效使用运输能力概念。把路网线路设备群间的协调有效性纳入本概念的范畴，细化了基于K短路的有效使用运输能力概念，包括最小K度有效使用运输能力、最大K度有效使用运输能力、最经济有效使用运输能力、实际有效使用运输能力等，并给出了它们之间的大小关系。(3)研究了铁路路网系统运输能力可靠性的概念与计算方法。对于铁路路网系统来说，连通可靠性和旅行时间可靠性是与路网系统运输能力紧密联系在一起的，在建立径路可靠性概念的基础上，分析了与铁路路网系统运输能力相关的连通可靠性，分别探讨了客货运的与铁路路网系统运输能力相关的旅行时间可靠性。分析了影响铁路路网系统运输能力可靠性的不确定性因素，在不确定性情景和最大K度有效使用运输能力的基础上，给出了铁路路网系统运输能力可靠性的计算公式。(4)提出了铁路路网系统运输能力灵活性的概念与计算方法。结合铁路路网拓扑结构的变化，在路网潜在运输能力的基础上，给出了铁路路网系统运输能力灵活性的计算公式，为将来可能的路网规划提供一定的计算依据。(5)首次提出了路网系统运输能力的计算方法，建立了基于K短路的车流分配的确定性模型和不确定性模型，给出了解决铁路大规模计算问题的有效算法。把不确定性理论应用到路网系统运输能力的研究当中，建立了不确定性的机会约束规划车流分配模型，并利用特定的公式把这类不确定性约束转化为确定性的约束，从而利用已有的遗传算法求解。设计了实际算例，得出了路网系统运输能力及其可靠性与灵活性的具体数值。(6)以东北铁路网作为案例背景，通过计算得出2004年东北铁路网的路网系统运输能力系列数值，并以修建龙井-唐王山单线和修建秦沈、哈大客运专线为例，分别计算了不同路网结构条件下路网系统运输能力及其可靠性与灵活性。