近年来,北极海冰加速融化,使得北极航线全线开通有望成为现实。北极航线的全线开通具有巨大的经济价值与战略意义,也带来了诸多问题,如船舶运输问题,北极航线经济性问题,北极政治、经济贸易格局问题等。北极航线所带来的问题不是孤立的,船舶通航环境与经济性问题是影响托运人与承运人决策的重要因素,承运人与托运人的互动行为则推动了港口与航线构成的海运网络变化,从而影响国家贸易格局变化。而国家政治格局与贸易需求同样会导致托运人、承运人决策变化,从而影响海运网络结构变化。因此,北极航线问题具有综合性特征,需从系统整体性角度研究北极航线问题,由此构建了北极航线体系。另外,北极航线开通预期将对世界海运网络演化产生重要影响,也将影响中国集装箱港口竞争格局。因此,有必要研究北极航线体系海运网络演化与其中的中国港口竞争格局,从而对未来中国海运业、港口产业等产业进行有效规划与管理。围绕上述研究目的,首先本文从北极航线体系概念、主客体、环境、特征等方面构建了北极航线体系,并从理论角度分析北极航线体系演化机理。接着,从主体行为、海运网络、海运竞争网络三方面对北极航线体系演化过程进行模拟,研究北极航线体系未来的发展趋势。通过北极航线体系演化机理与过程模拟研究,实现北极航线体系理论、方法到实践的综合研究。本文工作具体如下:（1）提出了北极航线体系概念,并分析了北极航线体系演化机理。本文提出的北极航线体系是指与北极航线密切联系的相关国家、港口、航线、船公司、托运人（货主）、经纪人、陆上运输线路等与其所处的经济、政治、社会、文化等环境构成的有机的统一整体,在这个统一整体中,体系中各个主体间以及主体与环境之间相互影响、相互制约、相互作用,不断演变,呈现出动平衡状态。其次,分析了北极航线体系的主体、客体、环境和功能,并基于复杂适应系统理论分析了北极航线体系的复杂适应性。接着,分析了北极航线体系演化模式与演化阶段。北极航线体系主体的适应性行为将促使北极航线体系从空间聚集体形成阶段-空间聚集体增长阶段-空间聚集体涌现阶段演变。最后,分析了北极航线体系演化机制,包括动力机制、学习机制、市场机制、多样性机制、内部模型机制、流机制、网络机制。（2）北极航线体系主体行为演化过程模拟。通过构建北极航线体系的主体港口、航线、承运人、托运人、环境模型,采用复杂适应系统的多主体模型分析北极航线体系主体行为机制。并利用Swarm平台对北极航线体系主体行为以及集装箱货运演化过程进行模拟。结果显示:北极航线体系主体模型能够定量描述系统内主体承运人、托运人的航线决策,说明各个主体间的相互作用的形式与过程,解析环境对主体行为的影响,定量分析主体行为演化过程,为北极航线体系主体行为检验提供了很好的工具。模拟结果显示,自然环境仍是限制运输发展的关键因素,而通过技术条件改善,可提高北极航线通航性,有助于北极航线体系货流增长。北极航线体系主体行为及集装箱货运演化过程中,主体呈现集聚特征,亚洲中高纬度港口呈现较为明显的中心性。（3）在北极航线体系主体行为演化分析基础上,通过改进的加权无标度网络模型（BBV模型）模拟2017-2035年的北极航线体系海运网络演化。结果显示:与现有模型相比,本文构建的网络演化模型结果更贴近现实网络,是研究网络演化的有效方法。在北极航线体系海运网络中,网络节点数逐步增多,网络节点平均度呈上升趋势,网络内部联系紧密程度上升,网络规模更不平衡。北极航线体系影响下,原有东亚、西北欧、北美东海岸的海运枢纽港口将呈现更为重要的作用。北极航线港口中,东北航线的萨别塔港、雷克雅未克港、迪克森港与西北航线的伊卡卢伊特港发展潜力最大。（4）在北极航线体系海运网络演化基础上,用多重流方法提取海运网络主体结构,并构建竞争网络,对中国港口竞争格局进行深入分析。结果显示:在演化过程中,北极航线体系海运网络中的显著流呈现波动态势,表明北极航线体系海运网络中货流受到两方面因素影响,一方面北极航线引入增加了相应的显著流,另一方面北极航线体系演变导致了原有港口间货流呈现集中趋势。从北极航线体系海运网络竞争格局来看,网络整体竞争呈下降趋势,东亚地区港口竞争较强。从北极航线体系海运网络演化下的中国集装箱港口竞争格局来看,国内港口竞争中,广州一直是竞争强度最大的港口;国际港口竞争中,中国对外港口竞争压力较大的港口一直是其规模较大、腹地经济较强的港口,釜山则一直是中国集装箱港口的主要竞争对手。