集装箱码头自动化是港口的重要发展方向。在我国,各大港口都普遍投入了大量资金和技术,改造或新建自动化集装箱码头,在新设施设计、新设备选型和新技术引进方面进行了大量工作,在设备自动化、现场无人化和全程可视化方面取得了显著成果。新型设施和设备集成了大量的自动化技术,相比传统设施设备具备明显优势,极大地降低了人力成本,显著提高了码头的生产运营效率。但在实际运营中,受限于原有的调度管理方法,新设施设备在高性能方面的特点未能充分发挥,一定程度上造成了资源浪费。如何通过综合调度,优化利用设施设备资源,发挥设施设备的性能优势,进一步提高自动化集装箱码头的生产运营效率,是码头实现高质量发展迫切需要解决的问题。本文基于我国自动化集装箱码头前沿的集装箱作业过程,梳理总结了影响整体作业效率的设施设备资源要素,发现设施设备体系的综合调度是提升码头生产运营效率的重要措施。因此,本文基于码头实际的作业环节,结合关键设施设备资源要素对应的作业过程及时空约束,研究考虑设施设备资源时空约束的自动化码头综合调度优化,重点解决考虑双小车岸桥和装卸车道资源时空约束的综合调度优化问题,考虑多车道路网时空约束的综合调度优化问题,以及考虑自动导引车电量和充电站时空约束的综合调度优化问题。具体的研究工作如下:（1）考虑设施设备资源时空约束的自动化码头综合调度优化体系框架。系统梳理和界定了自动化集装箱码头的设施设备关键资源要素、核心作业过程和各类资源的关键问题,提出了自动化集装箱码头的设施设备资源体系。针对在综合调度问题中需重点研究的关键设施资源,界定了本文拟研究的路网场景及其空间资源结构和交通特征,以及电量资源的充电作业过程和配套设施,分别针对多车道路网、自动导引车电量及配套设施等设施资源,阐述了其对应的关键问题及基本描述模型。从优化设施设备资源利用的角度,构建考虑设施设备资源时空约束的自动化码头综合调度优化体系的基本框架,为下文具体问题的研究提供理论支撑。（2）考虑双小车岸桥和装卸车道时空约束的综合调度优化。首先,分解双小车岸桥与自动导引车对进出口集装箱的作业过程,明确了双小车岸桥、自动导引车、装卸车道设施资源协调是该作业过程中需要解决的关键点,进一步重点分析了双小车岸桥中转平台的容量约束与各类设备的作业衔接等待过程,解决设备调度与装卸车道决策问题。其次,针对在作业衔接过程中设备的等待及其资源动态占用情况,设计了时空网络表征模型。在此基础上,基于设施设备资源要素的性能限制和协同关系,以最晚完工时间最小化为目标,构建了双小车岸桥与自动导引车集装箱作业综合调度优化模型,并设计了改进的自适应大规模邻域搜索算法进行求解。最后,基于上海洋山港四期自动化集装箱码头的技术参数,设计实验算例集,验证了模型和算法的有效性。（3）考虑多车道路网时空约束的综合调度优化。首先,分解双小车岸桥、自动导引车和自动化轨道吊对进出口集装箱的作业过程,以双小车岸桥、自动导引车、自动化轨道吊等设备资源和多车道路网等设施资源为研究重点,重点考虑各设备间的作业衔接等待过程、自动导引车之间的交通冲突,解决设备调度、自动导引车无冲突路径规划与装卸车道决策问题。针对该作业过程中的多种设备活动和多元资源要素,设计了时空网络表征模型。在此基础上,考虑设备的作业逻辑和路网设施的容量限制与交通特征要求,构建了双小车岸桥、自动导引车与自动化轨道吊集装箱作业综合调度优化模型,并设计了基于冲突解决规则组合的双层混合遗传禁忌搜索算法和双层遗传算法对模型进行求解。最后,在真实码头设备性能和路网情况的基础上,设计实验算例集,结果显示两个算法在获得近似最优解质量和算法运算时间方面的优势,并且所提出的交叉口穿行链路交叉冲突缓解规则具有更高的稳定性,能有效解决本问题中的交通冲突。（4）考虑自动导引车电量和充电站时空约束的综合调度优化。首先,分解双小车岸桥与自动导引车对进出口集装箱的作业过程及与之同步的自动导引车充电过程,以双小车岸桥与自动导引车等设备资源,和多车道路网、自动导引车电量及充电站等设施资源为研究重点,重点考虑设备调度方案与充电方案的相互影响、自动导引车在充电站的充电排队过程,解决设备调度、自动导引车充电调度与充电排队决策、自动导引车无冲突路径规划和装卸车道决策问题。其次,针对设备资源、路网资源、自动导引车电量资源与充电站资源,设计了基于多元属性要素及其表征方法的时空网络表征模型。在此基础上,针对该过程中的作业逻辑要求、自动导引车电量限制,以及路网与充电站的容量约束,构建了双小车岸桥与自动导引车集装箱作业与充电作业综合调度优化模型,并设计了混合自适应大规模邻域搜索算法。最后,以实际自动化码头运营参数为基础,设计实验算例集,验证了模型和算法的有效性,证明了提出的自动导引车充电排队策略和交叉口冲突缓解策略能够更有效地降低全程作业时间。