随着全球经济的快速发展,各行业对化石能源的消耗速度也逐渐加快。同时,大量温室气体的排放也导致大气污染越来越严重,使得我国各地雾霾现象频发,严重威胁了人类的居住环境。面对日趋严重的温室气体增加,减少碳排放、发展绿色经济已经成为各国政府的共识。作为能源消耗型产业,交通运输业是目前主要的能源消耗和碳排放源之一。因此对交通运输业进行节能减排研究、探讨合理有效的节能减排措施已经刻不容缓。公路和铁路是我国陆路运输的两大方式,承担了大量货物的运输作业。鉴于铁路运输具有绿色环保、成本低廉的优势,引导公路货流转向铁路成为降低交通运输业碳排放的一项重要措施,对绿色交通运输的实现具有重要作用。目前关于将公路货流转移至铁路的研究还很欠缺,且多停留在定性分析方面,缺乏系统科学的定量化研究。本文在借鉴一些既有研究成果的基础上,结合我国公路和铁路运输的特点,采用以最优化理论方法进行定量分析为主、以定性分析方法为辅的研究思路,对低碳运输下公铁两网之间货流转移及流量分配的相关问题进行深入的研究和探讨,为绿色交通运输的发展提供新的研究思路和方法,具有重要的理论意义和实际价值。论文主要的工作具体如下：1、根据统计数据分析了近几年公路和铁路的运输现状和变化规律,主要包括里程、货运量、货运周转量以及运输能耗等方面。同时,利用能耗折算方法对公路和铁路碳排放强度进行估算,为后文中部分参数的取值提供了参考。通过分析可知,近年来我国公路运输和铁路运输的货运量和货运周转量总体呈现出上涨的姿态,且在全社会货运量和货运周转量中占据了较大的比例。同时,公路运输消耗了大量的能源并产生大量的碳排放,完成相同换算周转量的运输作业时,公路的能源消耗和碳排放分别是铁路的8倍左右,由此可见,若将公路运输网络的部分货流转移至铁路,将产生巨大的能源节省和碳减排效果,符合低碳交通运输的发展趋势。2、构建了减少碳排放的公铁联运路径及运输方式选择优化模型,该模型将以碳税成本标定的碳排放成本纳入到目标函数中,并同时考虑了运输时限、流量守恒、碳排放总量限制等约束条件。文中设计了算例并通过Lingo 11.0优化软件实现求解。虽然本部分研究内容针对的只是给定两个节点之间的一批货物,无法很好的解决网络层面的货流转移和流量分配优化问题,但是公铁联运问题的研究还是对本文主要内容的研究起到了借鉴和启示作用,主要包括货运节点属性扩展技术,模型构建时所需考虑的约束条件等方面。3、构建了低碳运输下公铁两网之间货流转移优化模型。模型以陆路运输系统的运输成本、节点内部的转移成本以及在这两个过程中产生的碳排放成本综合最小化为目标,并考虑了碳排放总量限制、单股公路货流最多只在一个节点进行转移、公路运输弧段和铁路运输弧段的能力限制、节点内部转运能力限制以及货物运到时限等约束条件。模型中设计了货流转移与否以及转移节点选择的0-1决策变量,使得货流转移方案得到了较为直观的体现。4、设计了三种启发式算法(并行禁忌搜索算法、自适应遗传算法以及动态调整粒子群算法)对低碳运输下公铁两网之间货流转移优化模型进行求解,研究并详述了三种算法的编码方式、迭代策略以及算法流程,通过算例分析详细对比了三种算法的求解效率。通过计算试验发现,动态调整粒子群算法的求解效果最好,这主要是因为粒子群算法不仅考虑个体之间的竞争关系,同时还考虑了个体之间的信息共享机制。5、构建了低碳运输下公铁两网之问货流转移及流量分配综合优化模型,并进行算例求解。事实上,陆路运输系统内货流转移和流量分配是相互影响的,首先,货流转移后,将对铁路网的货流结构产生重大的影响,此时需要对铁路网货流进行再分配。其次,铁路网货流再分配后可能会使得原来某些能力紧张的区段得到缓解,从而可以吸引公路货流的进一步转移。鉴于此,需要将货流转移和流量分配进行综合优化。本文结合铁路网流量分配时所遵循的流量不可拆分特点和树形径路的特点构建相应的模型,并选择第5章中求解效率较好的动态调整粒子群算法对基于树形径路原则的公铁两网之间货流转移及流量分配综合优化模型进行了求解。通过本文的研究可知,由于铁路运输在成本和碳排放方面的巨大优势,将部分公路货流转移至铁路后,使得陆路运输系统的碳排放总量和包含碳排放成本在内的运输总成本都有了较大幅度的降低。本文的研究对减少交通运输碳排放具有重要的意义,符合未来低碳经济的发展趋势。