随着“一带一路”建设不断推进,我国与欧洲及沿线国家的经济贸易更加密切,产生了大量的物流需求,为中欧班列的发展带来了难得的契机。据统计,目前中欧班列累计开行超过12000列,国内开行城市达59个,通达欧洲15个国家的49个城市,累计运送货物92万标箱。但是也要看到,目前中欧班列存在班列开行地点布局不合理、班列集结时间较长、货源组织困难、班列线路长距离重合、运输成本偏高、出入境铁路口岸严重拥堵等问题。中欧班列是一项跨国跨洲的复杂系统工程,存在上述问题的原因涉及沿线国家间的相关政策、设施设备、运输组织等多方面的因素,要解决这些问题也需要多抓手同时发力解决。自2016年以来,中国铁路总公司协调各中欧班列运营主体,选定乌鲁木齐作为西通道的集结中心,开行“内贸班列+中欧班列”集结开行模式作为“点对点”直达的补充开行模式,尝试来改善中欧班列存在的运输组织方面的问题。但是内贸班列与中欧班列的衔接问题、乌鲁木齐的集结压力问题等也随之而来,中欧班列的开行方案依然存在优化空间。本文将针对当前“点对点”直达开行模式和乌鲁木齐集结中心集结模式存在的问题,尝试通过改变集结模式的方法来优化中欧班列服务网络及班列开行方案,以提高集结效率的同时降低运营成本。论文首先阐述了中欧班列开行现状,并对当前中欧班列开行现状下存在的问题进行了总结分析,给出中欧班列开行需从大局出发、统筹规划网络化运营的思路。重点对中欧班列的开行模式做了分析,基于中欧班列现行开行模式及研究现状,提出了分级集结的中欧班列开行模式。之后,基于分级集结的中欧班列开行模式构建了双层时空网络,基于该网络,以货流平衡约束、车流平衡约束、班列接续约束、列车服务能力、列车编组约束、车站集结能力相关约束等为约束条件,以企业盈利最优为目标,建立了基于分级集结的中欧班列开行方案优化模型。在对模型分析的基础上,设计了基于Dantzig-Wofle分解的混合整数规划求解算法,并利用GAMS通用建模软件编程实现求解。最后,以小算例验证了模型和算法的可行性和有效性,并利用本文提出的模型和算法给出大算例的开行方案。本文的创新点在于:提出了基于分级集结的中欧班列开行模式,在此基础上,构建了货流、车辆流、列车流一体化的混合整数规划优化模型,并基于Dantzig-Wofle分解原理设计了针对0-1变量结构的混合整数规划算法。