经济全球化的不断发展推动了资源在世界范围内的优化配置,同时国际商品的流通要依靠港口来进行,港口经济贸易发挥着越来越重要的作用,贸易的顺利完成离不开港口集疏运网络的完善,畅通的集疏运网络能大大降低港口、企业用户的成本费用,提高港口营运效率,促进客户与港口的互利共赢;此外,随着我国自由贸易试验区的相继设立,以及配套政策的出台,对于自贸区港口的特征以及运营规律的研究具有迫切性,自贸区的成立大大促进了港口城市及港口腹地城市经济的发展,促使港口货物吞吐量的迅速增加,但是同时也给港口集疏运网络建设带来更大的挑战,如何在自贸区下契机下,优化港口集疏运网络已经成为一个重点研究问题。本文首先研究了自贸区及港口集疏运相关理论方法,以及国内外各大代表性港口的发展建设情况并总结了目前我国港口集疏运主要存在的问题,即港口腹地中转节点数量不足,在此基础上对自贸区港口集疏运网络的结构进行了梳理性概述;其次,以天津港为例,为了说明港口集疏运网络优化的必要性,在了解其腹地经济发展现状的基础上,考虑常态下与自贸区因素,采用灰色预测法对天津港未来一段时间内集装箱吞吐量发展情况作了对比预测分析,说明自贸区的设立确实促进了港口吞吐量的提升,定量说明当前集疏运网络面临的压力,侧面凸显出对天津港集疏运网络优化的必要性和紧迫性。针对当前港口集疏运网络存在的中转节点数量不足问题,先运用K-means聚类对潜在备选城市进行初次优化,再着重从港口中转节点决策与客户路径选择两方面的相互影响对中转节点的规模布局构建优化模型,以期通过双层规划的理念追求在两个层面下总目标成本最低的集疏运网络,最后以天津港为实例进行数值分析,而且在同一数值计算下对比了相关运力条件约束释放前后的结果,提出了一些关于天津港集疏运网络的发展建议。