随着我国经济的快速发展和城市化进程的不断推进，我国城市交通问题日益凸显，不断制约着城市经济和交通的持续发展，严重影响了城市的发展和居民的生活。城市货运交通系统作为城市交通系统中的一个重要组成部分，是构成城市全面发展的重要基础，对促进城市经济发展和改善城市交通问题起着关键性的作用。因此，有必要将系统平衡、可持续性发展等理念融入城市货运交通规划与管理的研究中，对城市货运交通网络进行科学有效的规划布局和优化建设，从而促进城市经济和交通的和谐持续发展。本文通过对我国中小城市货运交通发展特性的分析研究，结合双层规划的基本理论以及主成分分析和聚类分析的数理统计分析方法，建立了中小城市货运交通网络评价优化指标体系，并结合实例进行分析研究，提出了相应的网络优化措施和建议。首先，针对我国中小城市货运交通的现状发展特点进行剖析，总结出目前城市货运交通中存在的主要问题并进行深刻的反思，对影响城市货运交通发展的资源特性进行了归纳整理分析，结合未来中小城市货运交通发展的方向和目标提出了中小城市货运交通发展的趋势。其次，对双层规划的基本理论进行概括和说明，阐述了其在中小城市货运交通中应用的适应性和研究思路及流程，并结合SPSS软件对主成分分析法和聚类分析法在中小城市货运交通网络优化中的应用进行了详细的概括和分析。再次，在确定指标体系建立的原则、方法和目标基础上，从目标、准则、指标三层建立并完善中小城市货运交通网络评价优化指标体系，对指标体系中各指标进行计算和解析，并根据供给和需求的不同要求将指标进行划分归类。最后，根据指标体系的内容选取样本实例城市进行数据的采集、分析和处理，结合双层规划的基本理论，运用SPSS软件进行主成分分析和聚类分析研究，并对输出结果进行合理性检验。同时，结合分析结果提出中小城市货运交通网络的优化管理保障措施和建议。