铁路集装箱中心站作为内陆与沿海港口的中间枢纽,承载国家“一带一路”战略的美好愿景。在政策扶持和良好贸易交流的保障下,铁路集装箱中心站吞吐量不断增长。由于堆垛空间(集装箱堆垛区、辅助堆存区)及集卡取箱时间的限制,集装箱在装卸-转运作业过程中存在恶化临界阈值。若该集装箱在到达该时间阈值时仍未被进行搬运作业,则此时会有新的集装箱堆垛到其上面;尔后起重机对其进行操作时须进行一次或多次翻箱作业。此外,铁路集装箱中心站在布局、作业设备等方面与码头存在差异,使得集装箱码头现有调度理论及方法不能直接应用,极度缺乏有效的装卸-转运调度策略。本论文从集装箱流、功能分区、资源配置出发,挖掘集装箱码头与铁路集装箱中心站两者间的共同点以及区别;并结合实际作业过程中因集装箱任务得不到及时处理造成的不可避免的翻箱过程,提出了针对铁路集装箱中心站装卸-转运作业调度优化模型及算法;同时参考集装箱码头向内陆转运集装箱的布局模式的相关研究,针对铁路集装箱中心站带交叉区域的堆场布置形式,开展了双起重机调度优化研究。本文从以下几个方面展开研究:(1)对国内外铁路集装箱运输的发展历程,相关策略方针进行了梳理,并整理了近年来有关翻箱作业及恶化工件的调度优化研究,同时对比集装箱码头的内部作业流程以及功能需求,给出了今后铁路集装箱中心站调度研究方向以及重点。(2)提出了用分段恶化函数来表征考虑翻箱过程的转运作业时间,从单台起重机调度入手,设计了求解该问题的改进遗传算法,利用线性逆序交叉以及随机重组变异算子来产生新的种群,并在遗传算子操作后集成局部邻域搜索对个体性能进行改善;(3)针对优先关系、干涉约束、边界限制及安全距离制约下的轨道式集装箱起重机调度问题,提出集成翻箱过程以建立混合整数规划模型,结合数学规划和自适应大规模邻域搜索提出了一种解决该问题的自适应邻域搜索规划算法;(4)为均衡堆场使用效率,展开对主装卸作业区内设置临时缓存交叉区域的铁路集装箱中心站双起重机调度优化的研究。综合考虑集卡与集装箱班列等运载工具及任务属性,基于双轨道式集装箱起重机调度问题作业特性设计了多个优先启发式规则,并对比分析了有无交叉区域对起重机调度问题的影响。