2018年，我国CO2排放量已高达100亿吨，碳排放位居全球第一，由碳排放引起的环境问题日益加重。与此同时，我国相关部门在大力提倡减少碳排放，越来越多的个人及企业也都开始重视碳排放。城市物流作为国民经济和现代化服务的重要产业，有责任和义务对控制碳排放有所作为。在城市物流系统中，配送是最基本和最主要的流程之一，也是能源消耗最大的环节，公路运输是其主要呈现形式。小型交换箱甩挂运输作为一种新型的公路运输方式，优势在于可灵活的服务因路况及需求不同的客户。但在实际配送中，因未充分考虑客户要求而引发客户不满的情况时有发生，也存在碳排放量量化难，客户点配送需求不同，司机工作时间利用不足，车场数量变化引起成本变动，以及正逆向物流整合等亟待解决的问题。因此，对城市物流配送中考虑碳排放成本和配送成本的小型交换箱甩挂路径优化问题的研究是必要的且意义非凡。
　　本文基于上述难题，在符合实际情况的前提下，对采用小型交换箱甩挂运输进行城市物流配送中常见的几个问题(多车场、时间窗、多行程)展开研究。首先，总结了多种类型VRP及小型交换箱甩挂路径优化问题的国内外研究现状。介绍了城市物流配送的概念、特点及存在的问题等，对传统甩挂运输与小型交换箱甩挂运输进行辨析，突出小型交换箱甩挂运输的优势，并分析了影响其成本的因素。此外，对碳排放成本的测算，论文涉及到的相关算法的理论进行阐述，为下文展开研究建立模型求解结果提供一定的理论基础和技术支持。
　　其次，为实现考虑碳排放成本后配送成本最小的目标，结合小型交换箱甩挂路径优化及城市物流配送的特点，分别研究了单车场、多车场及带时间窗的多行程配送问题，构建了不同的数学模型，分别设计了改进的遗传算法(IGA)求解小型交换箱甩挂单车场优化模型，改进的双染色体GA求解多车场模型，以及多种群GA与装箱算法混合的启发式算法求解带时间窗的多行程小型交换箱甩挂单车场优化模型。通过进行对比实验，验证了改进GA算法的求解效率明显优于传统GA，从而证明本文设计的算法适合本文问题的求解。
　　最后，对第五章影响目标函数的启动费用、行驶费用、碳税等进行灵敏度分析，得出不同因素对成本的影响程度。结果表明，司机薪资对目标函数即配送成本的影响最大，需要重视该因素的变化情况。灵敏度分析实验提醒物流企业及相关部门应该多关注司机薪资对配送成本的影响，为城市物流配送提供了一定的指导建议。