推动铁路集装箱运输的发展,促进以集装箱为主要运输对象,以铁路运输网络为运输主骨架的多式联运网络建设已经成为了今后一段时间我国货物运输体系发展的重要方向。然而,对比世界先进水平,我国铁路集装箱运输和集装箱多式联运仍具备较大的增长空间。除管理体制和组织方法外,导致我国沿海主要港口海铁联运箱量远低于国外先进水平的原因之一在于,空间上,铁路未能与港口进行良好融合,规模以上港口铁路入港率偏低,需借助公路车辆在港口和铁路车站间进对集装箱进行短驳作业,一定程度上增加了多式联运组织的复杂性和联运作业成本。为解决这一问题,我国已将铁路入港列为后续港口发展建设的重点内容。同时,铁路入港后必然将影响既有港口作业过程,进一步增加港口作业内容,进而提高了港口作业决策的复杂度。其中,铁路入港模式下,联运港口需要在传统港口作业的基础上,进一步依据铁路运输组织要求,利用港口内部资源,对列车装卸及相关作业进行组织。这也是铁路入港模式下,联运港口区别于单一服务于航运的传统港口的关键特征。围绕此特征,本文将对铁路入港模式下的海铁联运港口列车装卸作业组织问题进行研究,具体包括如下四个方面:(1)海铁联运列车装卸作业协同优化理论框架。铁路入港一方面缩短了集装箱在列车与船舶间的运输距离,减少了公路短驳作业,但同时也增加了联运港口的决策内容,提高了港口作业复杂度。本文对比港口无铁路专用线和港口内建有铁路专用线两种场景内港口作业内容,分析了铁路入港对海铁联运体系的影响,并界定了本文研究场景。进一步,通过对联运港口作业目标、作业对象与作业流程的分析,明确铁路入港模式下影响联运港口作业效率的关键作业环节。随后,基于协同内涵,从策略决策和调度决策等多个层面,构建海铁联运列车装卸作业协同优化框架。(2)路港协同模式下考虑车船直取的集装箱转运方案优化。从供需协同的角度,在策略决策层面,以提高车船直取集装箱在进口箱中的占比,减少集装箱在港口内的停留时间,防止进口箱滞留为目标,考虑船舶卸船作业时间、列车作业时间和作业区作业能力影响,针对列车具有固定运行方向场景,构建了考虑车船直取作业模式的铁路作业区列车调度和进口集装箱换装方案协同优化模型,对路港协同模式下的列车调度计划、进口箱换装作业计划和出口箱卸车计划进行集成优化。为提高模型求解效率,在对模型进行改进的基础上,结合问题特点设计了基于回溯策略的可变长度滚动计划周期算法对模型进行求解,并分析了铁路作业区装卸作业能力、取送车作业能力和列车作业时间窗长度对转运方案的影响。(3)港航约束下基于满轴开行条件的联运集装箱转运方案优化。从能力协同的角度,在策略决策层面,以最小化进、出口集装箱在港口内作业总成本为目标,考虑出口箱截港时间、列车到达时间和铁路作业区装卸作业能力的影响,针对进口箱卸船方案固定,列车满轴开行且车底无固定运行方向场景,构建了满轴开行条件下的铁路作业区列车调度与进、出口箱换装作业集成优化模型。为提高模型求解效率,证明了模型中部分整数决策变量的松弛条件,并根据问题特点设计了有效不等式。结合算例实验,分析了铁路作业区装卸作业能力和模型目标函数中不同单位成本取值对转运方案优化结果的影响。(4)港口铁路作业区多设备协同作业调度。从调度协同的角度,在调度决策层面,以缩短任务完工时间,减少作业设备间等待时间为目标,研究了列车同步装卸模式下,以轨道门吊、集卡、正面吊为主型作业机械的港口铁路作业区多设备协同调度问题。为加速模型求解,依据实际作业要求和模型优化目标,设计了基于最早可用设备规则的遗传算法对问题进行求解,并通过算例验对算法效果进行了验证。同时,结合实验结果分析了设备数量配置对最终调度方案的影响。