全球经济一体化加快了航运业的繁荣,带动了集装箱运输业的快速兴起和发展,从而使港口集装箱化率和集装箱生成率不断扩大。这种发展趋势给集装箱运输业带来了两方面的问题。一方面,由于世界不同区域的经济结构存在较大差异,集装箱货运贸易的增长加剧了区域之间货流量的不平衡性,引起海上集装箱运输网络中的空箱调运、租赁等问题,使得空箱的调运费用和租赁费用在集装箱海运总成本中所占的比重逐年攀升,因此,确定合理的空箱运输策略是有效降低集装箱海运成本的关键因素；另一方面,为了人类的可持续发展,发展低碳经济已经成为国际社会各界的共识。虽然在公路、航空和海运三大运输系统中,海运业的污染相对较少,然而,随着国际货运贸易的增长和航运业的繁荣,海上船舶每年排放的温室气体已经达到全球排放总量的30%。作为能源消耗方,航运业系统内部存在着较大的节能减排空间,发展低碳航运既迫在眉睫,又十分必要。因此,将低碳理念引入集装箱海运网络优化研究中具有超前意识和实际意义。在此背景下,本论文兼顾重箱运输和空箱调运、空箱租赁,并将碳排放量转化为碳排放环境成本,建立了以集装箱海运运输总成本最小为目标的集装箱海运网络优化模型,并应用于东亚-北美-欧洲三大国际干线覆盖的10个港口组成的集装箱运输网络优化,探讨了租箱费率对海运网络调租策略的影响,以及碳排放环境成本对海运网络总成本的影响。研究结果表明,本论文所建立的模型是合理有效的,可以为集装箱海运运输方案、空箱调运和租箱方案的决策提供理论依据,并为低碳航运的深入研究提供了一些前期理论。