集装箱运输是一种标准化、高效率、高效益、高投资、高协作的运输方式。目前国际集装箱运输市场运力供大于求,绝大多数班轮公司面临经营亏损或微利局面。在激烈竞争的集装箱运输市场上,班轮公司之间建立战略联盟,采用舱位租用、舱位互换、共同派船等方式分享舱位和战略联合调度,不仅可以提升服务水平,而且可获得规模经济效益,增强联盟成员市场竞争力。因此,在航运联盟背景下,如何设计集装箱航线和调度船舶来优化联盟班轮承运人运营,满足托运人要求,是一个亟待解决的核心问题。航运联盟在集装箱运输业的研究以定性为主,定量研究应用尚未广泛开展。关于航运联盟定量研究中,多数都是研究航线已知情况下联盟成员的船舶调度和舱位分配问题,较少涉及研究航线未确定情况下,联盟成员如何进行集装箱班轮航线设计、船舶调度和舱位分配。因此,本文在不同的联盟合作形式下,采用定量分析方式,研究联盟成员如何进行集装箱班轮航线优化设计。本文首先详细分析了集装箱班轮航线优化设计流程、影响因素和方法;其次对目前航运联盟发展现状和不同联盟合作模式进行了较为详细阐述,充分了解不同合作模式特征和区别。在上述理论储备和现状研究基础上,运用“备选航线方法”构建基于舱位租用的航线优化设计模型,研究当考虑舱位租用因素时,班轮公司如何在备选航线中选择航线和调度船舶,使班轮公司总运营成本最小;运用“阶段建模方法”构建基于共同派船的航线优化设计模型,研究当联盟成员采用共同派船模式合作开辟新航线时,联盟如何确定最佳航线路径、船型和挂靠频率、联盟成员各自派船数量,使联盟总利润最大。再次,设计遗传算法并利用matlab软件分别对两个模型的算例进行求解和分析,验证了两个模型的适应性和有效性。最后,进行总结并提出研究展望。