本书内容分为两个部分。

第1部分探讨区域公路网络布局及其优化问题，以最优化理论和现代组合优化理论为基础，以系统工程的思想为指导，以我国公路交通运输现状和发展趋势为背景，借鉴已有研究成果，运用国内和国外相比较、理论分析和实证分析相结合、定量和定性分析相结合的研究方法，对公路网规划理论的重要组成部分——公路网布局优化进行了系统深入的分析和研究。首先总结分析了现有公路网等级结构优化模型存在的优化目标选取不当的问题，在此基础上分析并提出等级结构优化的目标，采用新的优化目标对原有的目标规划模型进行改进，并通过东北三省干线公路网等级结构优化实例，对改进模型的合理性进行了分析。总结分析了公路网结点选择的原则以及结点层次划分方法。分别考虑各结点的交通运输水平和路网交通需求在各结点之间的空间分布情况，对结点重要度及路段重要度模型进行了改进。针对存在的没有根据公路网的层次有区别地建立布局优化模型的弊端，应用组合优化理论和双层规划模型分别建立了适合国家级公路网的路线布局组合优化模型和适合省、市级公路网的路线布局双层规划模型，并通过实例分析了模型的合理性。分别应用线性加权和法和乘除法将公路网络路线布局组合优化模型及双层规划模型转化为单目标优化模型。将遗传算法应用于公路网络路线布局优化问题，采用Matlab语言的遗传算法工具箱求解大规模的公路网络路线布局组合优化模型，该算法同样适用于公路网络路线布局双层规划模型中上层优化模型的求解，克服了常规算法难以求解大规模优化问题的局限性，并通过实例分析验证了算法的优越性。在借鉴现有的公路网部分技术评价指标的基础上建立了公路网布局技术评价指标体系。从而验证公路网路线布局优化模型的合理性和可实施性，使得规划公路网与社会经济发展相适应、相协调。

第2部分研究带同时取货和送货的车辆路径优化问题。传统的车辆路径问题只考虑了车辆运行中单纯的取货或者送货的过程，而带回程取货的车辆路径问题则多数要求车辆先服务送货客户节点，后服务取货节点，即车辆只在配送过程中完成送货任务，在配送回程的过程中完成取货任务，没有将取货和送货结合起来考虑，造成了运输路线的迂回，加大运输成本。所研究的同时带取货和送货的车辆路径问题（Vehicle Routing Problem with Simultaneous Delivery and Pickup,VRPSDP）没有取送货先后顺序的要求，将运输过程中的送货与取货过程作为一个整体进行考虑，减少了车辆运输距离，提高企业经营效益。首先论述了车辆路径问题的基本理论及其常见求解算法，然后在此基础上考虑到车辆启用数量和车辆运输总距离对运输总成本的影响，建立了以运输成本最小为目标的VRPSDP数学模型，确定了遗传算法作为本研究模型的求解方法，设计了更适合于求解VRPSDP模型的染色体编码方式以及遗传算子。最后，应用修正的Solomon R101算例进行仿真实验，分别求出基本遗传算法和改进遗传算法下的最优目标函数值与最优车辆路径安排方案，通过对两种算法的对比分析验证了所建模型及求解算法的有效性和合理性。