自全球经济一体化高速发展以来,国际贸易量迅速增长,集装箱海运凭借其便捷、高效、安全、廉价及适合多种运输工具等优点成为世界航运的主要运输方式。世界各大航运公司为获得最好经济效益,普遍采用轴-辐式网络作为其运营网络。当前航运公司所处集装箱海运市场较为复杂,集装箱OD需求往往难以预测,具有明显的随机性；同时,国际海事组织(IMO)推出的“全球海运C02排放体系”将对航运公司运营网络产生潜在影响,如何在CO2减排与控制成本之间寻求平衡点也成为各大航运公司必须解决的问题。本文以航运公司为视角,研究了随机OD需求下考虑碳排放成本的轴-辐式集装箱海运网络设计问题。在随机需求方面,文中假设集装箱OD需求为满足一定概率分布的随机变量；在碳排放成本方面,采用国际上的普遍手段,对C02征收碳税,利用相关文献提到的方法测算C02排放量,并量化为碳排放成本。基于上述两点,本文从轴-辐式集装箱海运网络设计角度出发,深入分析港口节点、航线和集装箱OD三个要素的相互关系；考虑到集装箱OD需求的随机性及碳排放成本对轴-辐式集装箱海运网络设计的影响,将碳排放成本作为目标函数的一部分,结合随机规划方法,建立随机需求下考虑碳排放成本的轴-辐式集装箱海运网络优化模型,以长期保证海运网络的广义海运总成本(集装箱运输成本、港口挂靠成本和碳排放成本)最小。最后借助机会约束规划理论将其转化为确定性等价模型,并采用遗传算法对模型求解。仿真结果验证了模型和算法的有效性,也表明了碳排放成本与枢纽港口挂靠数量间存在着明显的负相关关系；碳排放成本的引入可以有效减少能源消耗量,有助于低碳经济的实施；规模经济效应程度对轴-辐式集装箱海运网络设计结果有较大影响；随机模型在轴-辐式集装箱海运网络设计中更具成本优势。