随着世界经济贸易的逐渐复苏,集装箱运输日益繁忙,港口在运输过程产生的大气污染排放也愈加严重,对港区工作人员的健康和港口所在城市的大气环境安全产生了极大的威胁。而集装箱卡车作为港口区域最重要的集疏运工具,是港口大气污染的主要来源之一。在港区大气环境状况日趋严峻的背景下,如何选择切实的研究方法,对港区集装箱运输系统的不确定性和复杂性进行有效表征,为相关决策部门提供合理有效的实施方案和科学依据,成为当前港区集装箱卡车运输调度优化研究的重点关注问题。基于以上考虑,论文开展了环境导向的集卡中长期调度及扩容规划研究。首先,以港口集装箱吞吐量数据为基础,通过分析国内外文献,同时结合实地调研结果,考虑集卡不同工况下的排放因子和保有量,估算港口集卡尾气污染排放清单,同时通过分析AIS数据得到船舶排放清单以及对应的时空分布特点,借助高斯扩散模型,构建了基于吞吐量的港口污染估算方法。通过长江某内河港口为例进行实证分析,发现在时间分布上,各类污染物在11月排放总量最多,在3月则处于全年排放的低谷,排放规律和人类社会活动规律基本一致。在空间分布上,船舶排放多集中在航道和泊位附近,而集卡尾气排放则在岸桥和堆场区域较为密集。进而利用高斯模型以港区外的居民区作为受体评估港口大气污染物的影响,分析得到该地区在高峰时段各类污染物日平均浓度已然远超国家标准。该研究为后续的集卡最优路径优化模型和集卡中长期规划模型的建立奠定了基础。其次,构建了环境导向的集卡路径最优调度优化模型。针对现阶段集卡污染状况,以港区装卸过程作业模式为研究对象,考虑港区的物理条件和集装箱装卸需求,以港区作业排放最小和集卡运输路径最优为目标,以集装箱装卸任务不同需求下分配、集卡的行驶路径为决策变量,建立了环境导向的集卡路径最优调度优化模型,分析两种不同装卸作业模式下的集卡污染排放、空载率和总行驶距离,实现作业模式的优选。结果表明:和单船独立装卸模式相比,在同样的装卸需求下,多船混合交叉作业模式可以有效降低港区污染排放,缩短集卡运输距离,减少集卡空载率,有利于提高港区的运输效率。最后,构建了环境导向的集卡中长期扩容规划模型。以港口内陆交通系统运输总成本最小为目标函数,以整个港区的大气环境风险和完成吞吐量的装卸任务需求作为主要约束条件,设计不同情景,基于区间数学规划方法建立了环境导向下的集装箱卡车扩容规划模型。结果表明:如果在未来9年不进行任何减排控制措施,港区集卡污染物的增长速度可超过20%,因此在第二阶段规划时期可以通过购买新能源卡车和安装随车减排设施来控制污染排放,虽然系统成本有所增加,但港区大气环境质量在未来能一直维持在当前水平。综上所述,论文建立了“港区大气风险研究——现阶段运输路径优化——长期扩容规划”的研究思路。模型结果能够为环境导向下的绿色港口交通环境系统和未来规划建设提供科学决策方案和有效建议,有利于推动港口可持续发展,加快港口交通工具优化升级。对促进港口集卡节能减排工作的进一步开展具有理论和实践意义。