近年来,随着“一带一路”战略的持续推进,国际间贸易需求较为旺盛,铁路集装箱运输也因其兼具了集装箱运输的高效便捷和铁路运输的低成本、低能耗的特点取得了快速发展。在集装箱铁路运输中,集装箱一般无法依靠同一运输设备从运输起点直达运输终点,通常需要经过集装箱转运站进行中转,而在当前便利化的运输条件下,集装箱在线路上的运输时间因运输设备速度的限制而相对固定,因此集装箱运输可优化的时间多集中在集装箱中心站内。而对集装箱中心站内的装卸作业进行研究,既可以提升集装箱运输的效率,又可以合理规划装卸设备的使用方案,提高装卸设备的有效使用率。基于以上背景,本文针对集装箱中心站的装卸作业和转运作业进行研究,主要研究内容如下:（1）针对集装箱中心站的功能、布局、装卸工艺、作业流程进行了梳理,同时对目前所采用的装卸设备作业方式和集装箱装卸调度模式进行了分析,并提出了考虑同步转运作业的集装箱装卸调度模式,并选择基于工作量动态划分轨道吊作业范围的“轨道吊-集卡”装卸工艺,采用同步转运策略和混合装卸策略,在此基础上对轨道吊和集卡执行装卸作业时的作业接续过程和作业时间衔接进行分析。（2）为提高集装箱中心站的作业效率和轨道吊的作业均衡率,利用轨道吊工作量均衡的策略动态划分轨道吊作业范围,并依据对装卸作业过程的分析,在同步转运作业完成率最大的基础上,以轨道吊作业均衡率最大作为上层优化目标,以装卸作业完工时间最小作为下层目标,建立双层非线性混合整数规划模型,研究考虑同步转运作业的装卸设备调度优化问题,并依据模型特点,融合贪婪思想和启发式规则设计了混合双层遗传算法求解。（3）根据采用同步转运作业策略的主作业区装卸作业特点,设计了不同规模的算例进行模型和算法的验证,以获得最佳的轨道吊分区方案和轨道吊作业调度方案,并对集卡配置数量进行了灵敏度分析,最后考虑了同步转运作业时间窗限制下,追求最大化的同步转运作业完成率的最佳装卸设备调度方案,并验证了考虑同步转运作业的集装箱调度模式的优越性,为集装箱中心站的实际运营提供了参考。