由于集装箱在运输过程中的优势以及适箱货物的不断增多,集装箱港口在各国经济发展中占有越来越重要的地位,因此,集装箱吞吐量已经成为衡量一个港口竞争能力最为重要的指标。然而,目前在集装箱港口中普遍存在交通压力过大、港区堵塞严重的问题,导致这一现象的原因主要是港区集疏运规划不当,进而造成船只排队等待、货物不能及时集输港等一系列影响港口吞吐量增长的不利后果。另一方面,国内外知名的集装箱港口大多位于经济发达的沿海地区,这些地区寸土寸金,土地资源极其宝贵,如何在合理利用土地资源的基础上使港区交通流顺畅,保证港口的通过能力,已经成为一个亟待解决的问题。目前,国内外对于港口交通流方面的研究尚处于初步发展阶段,具体体现在两个方面:(一)研究内容相对孤立。目前的研究将港区各系统作为单独的研究对象,虽然在各方面取得了不同的研究成果,但忽视了其内在联系;(二)研究手段相对单一。大多数研究是从管理科学角度展开,这些研究首先假设其不变的流动方式,然后在此基础上进行管理方法上的优化,上述研究方法忽视了集装箱交通流本身所具有的自然流动属性,因而不能完全反映出集装箱最佳的流动状态。本文研究内容及手段与以往相关研究具有较大差别。将集装箱港区堆场-道路作为整体系统进行研究,认为堆场与道路布置之间存在内在联系,堆场与道路系统的协调性对于集装箱港区的畅通与否至关重要。而这一点正是目前研究领域的空白,在我国港口工程技术规范中尚未有明确的条文规定。本研究选用类热力学熵及流体力学原理对集装箱堆场-道路系统进行关联性分析,这是本课题的创新点之一。注意到港区道路中集装箱交通流与流体的相似性,本文提出了采用经典流体力学原理模拟、研究集装箱在道路中运动规律的想法,首先建立了港口集装箱交通流与流体力学概念体系的比照关系,进而运用流体力学中质量守恒、动量定理等原理,针对港区道路中的集装箱车流进行分析,并对不同流态进行判别,最终导出港内道路保持最大通行能力的最优长度表达式。在推导过程中采用了稠密车流线性化密度分布假设,并在此基础上利用几何原理解决了时空积分的困难。本文引入熵原理对堆场系统的有序度进行了描述,选用Lotka-Volterra模型揭示堆场堆存率与闸口数量之间的非线性关系,并对此模型进行了稳定性分析,最终得到堆存率控制阈值。本文通过闸口将集装箱港区的堆场与道路相连接,不仅符合实际港区的布置现状,而且将堆场与道路各项指标相关联,找到港区陆域布置的计算方法。同时,本研究运用国内大型集装箱港的数据进行了验证,得到较为满意的结果。本文的结论为集装箱港区堆场-道路布置提供了理论上计算依据,对港口规划及生产运营具有指导意义和参考价值。