自上世纪60年代海运集装箱业务出现到今天,集装箱运输在航运界已经是一枝独秀,集装箱港口的发展水平不仅用来衡量港口自身的发展水平,也成为评价港口城市发展水平的标杆。在中国加入世贸组织近二十年的时间里,我国国际贸易进入了一个新纪元。借着国际贸易的东风,集装箱运输已经发展到世界顶级水平。据统计,2019年全世界集装箱港口吞吐量排名中,前十位有七个是我国港口。为了实现规模经济效应,集装箱船舶正向大型化、高速度方向发展。截至论文完成时,世界最大的集装箱船“地中海古尔松号”的载箱量已达到23756 TEU(20英尺标准箱)。但是大型集装箱船的靠泊条件非常苛刻,目前仅有少数枢纽港可以允许大型集装箱船舶挂靠作业。枢纽港有限的数量和其地理位置限制了集装箱运输网络的发展,这个时候就需要支线中小型码头来辅助,枢纽港巨大的货运量也要靠支线码头来分解。在国家“一带一路”政策和中韩自贸区建成的双重影响下,山东半岛港口货运量与日俱增,在这样的背景下,诸如S港这类中小型港口起到的作用越来越大。相比上海港、青岛港这样的枢纽港,支线码头的发展还处在一个很初级的阶段,在集装箱码头港区建设、装卸机械以及管理方面和枢纽港都不可同日而语,所以在处理来自枢纽港的集散任务时,显得力不从心,这极大地影响了整个集装箱货运网络的运转,也阻碍了多式联运的发展。为了便于后续研究,本文选取和笔者工作中有交集的S港集装箱码头作为研究对象。而且S港集装箱发展过程中的出现问题在中小型支线港口非常普遍,对S港相关问题的研究成果可以应用到此类港口的运营管理中。本文归纳总结国内外相关研究资料,结合S港的实际情况,分析后发现目前S港集装箱码头运营系统中堆场的面积和装卸机械的数量已经无法满足当前的作业需求。但是由于资金问题,短时间内无法扩建堆场或者大量购置装卸机械。据了解,目前S港集装箱堆场作业时大都采用龙门吊装卸工艺,在堆场面积和装卸机械数量无法改善的情况下,改进龙门吊装卸工艺就成了当务之急。在S港集装箱物流系统中制约其发展的另一大因素是集装箱泊位分配问题。目前S港集装箱专用泊位只有3个,短期内也无法投入大量资金进行扩建。S港在制定集装箱船靠泊计划时,主要遵循的是先到先服务原则,即根据船舶到港的时间先后安排靠泊顺序,后到的船舶就需要在锚地等泊。这一服务原则看似公平,但是不同规模船舶的等泊成本相差甚大,大型集装箱船的等泊成本是小型集装箱船的数倍不等,由此可见这种服务原则已经不能满足集装箱港口的发展理念。本文针对以上两个问题分别创建数学模型,设计蚁群算法并运用MATLAB软件进行求解。通过对S港集装箱码头运输实例的运算分析,验证了算法和模型可以减少龙门吊的作业时间和船舶在港作业时间,有效降低运营成本,提高港口作业效率。