铁路集装箱运输具有安全、迅速、简便、价廉的特点，便于开展多式联运，减少运输环节，易于实现门到门运输，是铁路现代化运输的发展方向。但铁路集装箱运量的增长速度一直低于海运和公路，在全路货物发送总量中所占比例也不到3％，一方面是由于我国铁路运能长期紧张，集装箱保有量少、箱型不配套，集装箱专用车辆不足，运输产品单一，另一方面是由于集装箱空箱调运管理水平低下，无法满足集装箱运输需求，给铁路运输企业造成损失。因此，本文针对铁路非结点站间的空箱调运问题进行研究，建立优化模型和求解算法，这对铁路合理的进行集装箱空箱调度，提高运输效益、服务质量和集装箱运输市场份额有着极其重要的意义。　　论文首先回顾了世界集装箱运输和我国铁路集装箱运输发展的历史，对铁路空箱调运产生的原因、特点以及重要性进行了分析，并对国内外集装箱空箱调运优化研究相关文献进行了全面而详细的阐述。在对铁路集装箱运输基本原则和作业组织特点深入分析的基础上，以调运成本最小为目标建立了空箱调运基本模型，并设计了混合遗传模拟退火算法求解。考虑到铁路运输企业追求效益最大化的要求，建立了空重集装箱运输优化基本模型，将空箱调运和重箱运输结合起来，以实现利润最大化。　　在上述两个基本模型基础上，我们根据当前铁路运输缺箱少车的实际情况，分别建立了箱种可代用的空箱调运优化模型和箱种可代用的空重集装箱运输优化模型，充分利用铁路运输资源，在不增加投资的情况下，实现集装箱运输的最优化。　　当集装箱数量不足，无法满足货物需求时，通过对适箱货物的重要程度进行等级划分，优先满足高等级货物的空箱请求，我们建立了基于适箱货物优先级的空箱调运优化模型和基于箱型和适箱货物优先级的空重集装箱运输优化模型。　　由于空箱调运是一个多次反复进行的过程，而且非结点站间的空箱调运都是与普通货物列车混合编组，要在前方技术站进行中转作业，所以我们建立了计划期内基于时间窗和技术站中转作业的空箱调运优化模型。针对空箱的供应与需求具有动态性的特点，我们建立了基于时间窗的动态空重集装箱运输综合优化模型，将局间排空任务、管内空箱调运以及重箱运输作为一个整体，在满足集装箱办理站作业能力和空箱调运不能对流的限制条件下，极大化运输利润。　　考虑到集装箱运输环境的不确定性，我们将空箱供应和需求看作随机变量，建立了随机环境下空重集装箱运输优化模型;将集装箱办理站的作业能力和集装箱运输的线路通过能力看作模糊变量，建立了模糊环境下空重集装箱运输优化模型;建立了随机性和模糊性同时存在的不确定环境下的空箱调运优化模型。通过清晰等价类的方法将不确定约束转化为确定型约束，进而采用混合遗传模拟退火算法求解。最后，针对铁路集装箱运输过程中箱种代用、长期动态和不确定性的特点，以利润最大为目标，考虑局间排空箱、重箱运输和时间窗等因素，建立了综合优化模型，可以有效的为铁路运输企业长期空箱调运提供决策支持。