为了快速高效地找出最优的联运路径，在现有模型的基础上，考虑时间窗约束，建立了具有多目标、多运输方式、多货种的路径选择改进模型，并设计了2层搜索算法求解该模型。第1层在已知每条路径标签的基础上，根据时间窗删除规则并利用改进的Martins算法，计算出有效路径集；第2层将第1层的有效解作为其初始解，删除不满足货物运输总时间、中转次数和运输方式容量3个限制条件的路径，得到最优路径集合。根据货主的需求，采用序数偏好方法，组合不同的费用权重和时间权重得到综合权重值，找出对应最大综合权重值的最优路径。实例分析表明：相比已有的标签算法，改进算法增加了运算方式容量限制条件，缩小了解空间，避免了生成无效路径；相比拉格朗日松弛算法只能求得解的上下限，本文算法能够求得精确解，耗时在30 s以内，计算时间减少75％。