在集装箱船舶持续大型化和集装箱吞吐量不断增长的背景下,集装箱码头堆场可用空间资源不足和使用效率不高的双重压力愈发明显,可见,提高堆场作业效率已是码头提升其竞争力的重要途径。在集装箱码头作业环节中,出口箱箱位分配存在较高的不确定性,也因此对码头整体作业效率与成本产生着重大影响。因此,如何提高集装箱码头出口箱箱位分配质量,提高集装箱码头堆场作业效率,进而降低码头整体作业成本,已成为学术界和产业界的关注的重要课题之一。本文通过将船方与港方共同协商的装船作业路计划前置,同时拓展港方与集卡送箱车队间的预约集港功能,开展箱位分配计划导向的出口箱预约集港与箱位动态分配联合优化研究,从航运业务链角度降低出口箱到港顺序的不确定性,提升出口箱箱位分配质量。本文完成的创新性工作和取得的研究进展可概括为以下三个方面。第一,提出了作业路计划导向的出口箱箱位分配计划优化模型与算法。首先,在已知订舱单信息的前提下,根据所需集港出口箱的属性信息,对其进行堆存优先级的划分;其次,在作业路计划和零翻箱需求等条件的约束下,以均衡不同堆存优先级的集港出口箱在各作业区域内的分配量和最小化内集卡水平运输距离为目标,建立了出口箱箱位分配计划优化模型,并设计启发式算法进行求解,得到具有可互换性的出口箱箱位分配计划最佳方案;最后,与已有文献进行实证对比分析,结果表明所提出的模型和算法能够在实现零翻箱需求的同时兼顾装船取箱作业冲突和最小化场桥移动距离等优化目标,且与已有方法相比占用堆场堆存空间资源较少。第二,提出了箱位分配计划导向的出口箱预约集港计划优化模型与算法。首先,根据箱位分配计划确定的具有可互换性的出口箱在堆场的堆存布局,考虑可用的集港时间长度以及集港堆存过程中并行作业的可行性,对集港的出口箱组进行拆分和组合,形成集港基本单元;其次,以集港基本单元为对象,综合考虑集港堆存作业冲突数、集卡在闸口及堆场等待时间,以最小化出口箱翻箱需求为目标,构建箱位分配计划导向的出口箱预约集港计划优化模型,并设计基于规则的启发式算法进行求解;最后,实证分析结果表明,所提出的模型和算法能有效降低出口箱到港随机性,增加与箱位分配计划的匹配度。第三,提出了预约集港计划导向的出口箱箱位动态分配优化模型与算法。首先,根据箱位分配计划、预约集港序列和堆场堆存状态,以最小化后续装船时的翻箱需求为目标,构建出口箱箱位动态分配优化模型;其次,设计基于混堆规则的启发式算法进行求解;最后,进行实证对比分析,首先对混堆单贝位算例进行仿真计算,与文献方法的对比结果显示,本文算法能有效减少出口箱翻箱需求,从而验证了本文提出的启发式算法的有效性;接着,对大规模算例进行仿真计算,结果表明采用本文方案得到的占用垛位数量均小于对比方案,能有效提高堆场空间利用率,证明了本文提出的出口箱箱位动态分配优化模型的有效性。本文对集装箱码头出口箱箱位分配优化进行了进一步研究,所取得的研究成果对进一步提高出口箱箱位分配质量具有重要的学术意义,同时对于集装箱码头提高其整体作业效率和竞争力具有显著的实用价值和良好的应用前景。