随着经济全球化进程的发展,地区间的贸易往来愈加频繁,作为大宗产品交易的重要节点,集装箱码头也突显出更加重要的作用。集装箱吞吐量不断增长以及船舶大型化日趋发展的今天,对集装箱码头的运作效率提出了更高的要求。在我国的集装箱进出口作业中,90%以上的集装箱都是由集卡完成运输作业的,由于外部集卡集港时间的随机性和不确定性,导致高峰时段码头及周边严重拥堵,极大的影响了码头的正常运转,降低了码头的作业效率。与此同时,环境问题一直是21世纪全球关注的热点问题之一,集装箱码头的节能减排也是政府一直积极推广号召的重要政策,大力推进港口绿色低碳建设成为了未来港口发展的一大趋势。因为拥堵造成的集卡和场桥空耗,不仅浪费码头资源也带来了严重的环境污染。论文对集卡预约系统进行了深入研究,分析了现有的集卡预约模式,作业流程,影响因素,核心问题等。梳理并总结了现有研究的不足,将码头堆场的容量限制问题融入集卡预约系统中,以最小化送箱集卡在码头的平均等待时间和集卡、场桥空耗成本为目标,利用非平稳排队理论和排队网络理论,构建考虑堆场容量限制的码头送箱集卡多目标预约优化模型,综合了考虑集卡在闸口和堆场的两阶段排队系统,通过设计引入精英策略的自适应遗传算法进行求解,得到集卡预约的最优预约份额方案。通过对大连港和天津港的实地调研,整理并分析调研数据,得出了集装箱码头集卡集港的特征,收集天津港、东方海陆集装箱码头有限公司的相关数据作为分析实例,利用预约前后集卡在闸口、堆场排队的平均等待时间,集卡、场桥空耗成本等指标对模型、算法的有效性进行了验证,并分析了预约时段长度对预约效果的影响。实验结果表明:本文所建模型及设计的算法能有效解决不同时段码头集卡到达不均衡导致的高峰时段码头拥堵问题,降低集卡在码头的等待时间和集卡、场桥空耗成本。同时,本文针对考虑堆场容量限制问题的研究也是对现有集卡预约问题研究的补充,能够对集装箱码头送箱集卡预约的相关管理决策提供参考。