随着全球化的趋势,集装箱运输已经成为全球最重要运输方式。然而,密集的海运航线和港口操作产生了大量的碳排放。现阶段,我国转型成为低碳港口的努力正处于起步阶段。因此,有必要对我国集装箱码头的集卡和龙门吊在操作层面进行低碳化研究,降低港口碳排放,提高港口运营效率。本文首先分析国内外研究龙门吊和集卡路径优化的现状及存在的不足;其次,在低碳理论的基础上,阐述了港口基础情况、装卸工艺和流程等,建立了装卸设备的能耗与碳排放的转化公式;再次,考虑到轮胎式龙门吊在空间上的不可跨越性及其他约束条件,根据装卸过程中所产生的移动碳排放、装卸碳排放和准备碳排放三种排放源,建立了轮胎式龙门吊调度的混合整数规划模型,其目标是使轮胎式龙门吊的碳排放量达到最小,设计龙门吊初始路径策略并运用模拟退火算法求得近似最优解。通过算例实验,从路径长度、碳排放总量和运行效率三个方面对新方法的效果进行计算;最后,针对集卡的作业过程进行分析,建立面向“作业面”模式的集卡路径优化模型,目标函数是碳排放量最小,通过遗传算法实现集卡优化路径的求解,最后根据实例验证了模型与算法的有效性与可行性,为绿色港口建设提供了理论指导。通过以上的研究结果显示,本文提出的考虑低碳的龙门吊和集卡路径优化理论与算法在现实港口运作中具备可行性。因此在未来港口运作和装卸设备调度过程中起到一定的指导意义。