随着世界经济的一体化，我国与世界各国贸易持续发展，集装箱港口吞吐量不断高速增长，这对集装箱港口装卸工艺和装卸技术装备提出了更新更高的要求，给码头的规划和管理带来了前所未有的挑战。如何利用码头有限的资源设施，高效地实现港口装卸作业，已经是码头建设者和管理者所面临的一个重大课题。 码头堆场是水陆集装箱的集散中转地，是连结码头前沿和后方大门的纽带，是整个码头物流系统连续、高效运行的保障，堆场的建设与管理是码头生产的重要环节。因此，实现自动化堆场是现代集装箱港口装卸技术发展的必然趋势。合理地规划堆场布局、机械配置，实现机械自动化和管理信息化，将堆场管理与堆场作业信息实时有机地结合起来，有效地充分利用港口资源，是全方位地提高码头生产作业能力的有效途径。 本文首先回顾了国内外集装箱码头物流的发展动态，讨论了几种典型的码头装卸工艺。在此基础之上，规划了集装箱自动化堆场的整体布局和机械设备配置以及装卸作业流程，给出了相应的集装箱堆码规则和堆场机械作业规则以及堆场的作业性能指标参数。 其次，本论文重点讨论了集装箱堆场物流系统的建模理论——排队网络理论，并分析了排队网络理论在集装箱堆场排队系统中的应用，在此基础上讨论了集装箱堆场排队系统研究的主要内容。然后作者将排队网络理论和集装箱堆场排队系统结合起来，讨论了集装箱堆场排队系统研究的稳态性能指标。 第三，在集装箱自动化堆场装卸系统和作业规则的基础上，利用专业仿真软件WITNESS建立了集装箱自动化堆场物流系统的计算机仿真模型，可以实时动态地显示集装箱自动化堆场的装卸作业过程和相应的性能统计指标参数。 最后，在计算机仿真模型的基础之上，针对不同的仿真目标，通过对模型的修改，本论文重点研究和分析了自动化堆场机械匹配作业的协调性、机械的合理配置、堆场机械作业策略优化、不同外界工况对堆场作业的影响，以及堆场的极限作业能力和瓶颈等问题，为码头管理者提供了决策依据。