由于国际贸易的不平衡发展,使得作为主要运输方式的海运集装箱空箱供需矛盾日益加剧,而因其产生的空箱调运成本则占据着航运公司运营成本的较大比重,同时作为船公司另一项重大运营成本——燃油费用,近些年因为燃油价格居高不下也愈发增加了船公司的经济负担。但航运业这十几年却一直处于低迷的状态,因此不少船公司出现了经营困难的问题,甚至破产。面对于船舶运力供给大于需求的现实情况,船公司如何在满足客户要求的条件下降低运营成本、提高收益成为船公司持续经营的关键。本文从以集装箱运输的船公司视角出发,建立了考虑空箱调运成本在内的集装箱船舶航次运输中日均利润最大化为目标的非线性航速优化模型。为求解方便,通过对求极大值的原目标函数转变为求极小值的目标函数再进行求解;首先对转化后的目标函数求偏导判断其凸凹性,其次在发现其为类似马鞍面状的曲面后便在空箱调运量边界值取最优解,并应用KKT条件求取航速最优解;最后选取某航运公司中5000TEU与3000TEU的集装箱货运船,在研究期内将这两艘集装箱船舶分别投入到洛杉矶——盐田直达航线与香港——新加坡直达航线中进行算例分析,发现两条航线中出现两种极端现象:一航线中的船舶以最大航速航行且不发生空箱调运,而另一航线内的船舶以最低航速航行且以最大空箱可调用量发生空箱调运。为进一步研究其中原因,通过对航线内的重箱运输量、燃油价格和空箱调运量做敏感性分析。结果表明:重箱运输量或运价的适量提升不仅能让船舶提速同时也会让船舶放弃进行空箱调运,这是由于船速的提升使得日均装卸费用超过因空箱调运节省下的空箱存储费与租箱费;而油价的提升却会让船舶减速航行,还会降低船舶的日均利润,这主要是因为油价的提升使得燃油费也跟着上升,当船舶减速到一定程度时,低运价与低运输量让船公司可以通过调运空箱来弥补更多的亏损。因此船公司在航运业景气时可适当提速航行,在航运业低迷、船公司亏本经营的状态下进行空箱调运也不失为一种别样的提升收益的方法。