内河集装箱班轮航线运输作为连接内陆与沿海经济贸易的重要纽带,在内陆城市的对外贸易中扮演着重要角色。在中国,2017年长江经济带的经济总量已超过全国的40%。长江流域城市经济的高速发展和货物集装箱化率快速提高,使得长江内河集装箱运输快速发展。在内河集装箱班轮运输中,船舶的航行安全和港口作业效率与航线配载计划直接相关,有效的航线配载决策可以极大保障港航利益。已有的集装箱船舶配载决策研究主要围绕海运集装箱船舶展开,内河集装箱班轮航线运输在市场背景、运输船型、集港过程等方面的独特性导致已有海运配载决策方法难以直接适用。如何从内河集装箱班轮航线运输的独特性出发,研究满足其实际配载需求的决策方法很有必要。现有的内河集装箱船舶配载还停留在单一港口配载且依赖人工经验,极易导致港口的翻倒箱作业,难以满足内河集装箱班轮航线配载决策实际需求。本研究以长江集装箱班轮运输为对象,研究内河集装箱班轮航线配载决策的建模方法与优化算法,主要研究工作包含以下几个方面:(1)内河集装箱班轮航线配载问题分析。以长江集装箱班轮运输为对象,从船舶结构、航线运输以及集港过程等方面提取出内河集装箱班轮航线配载问题的装箱、多阶段以及动态等特征。基于特征提取将问题划分为单港配载问题、航线静态配载问题和航线动态配载问题。(2)内河集装箱班轮航线配载决策通用算法框架设计。启发式算法可快速搜索到集装箱船舶配载问题的满意解,提出一种求解内河集装箱班轮航线配载问题的通用启发式算法框架。该算法框架包含构造部分和优化部分两大部分,其中构造部分完成初始配载方案的构造,优化部分则对初始配载方案进行优化来得到满意解。(3)内河集装箱班轮单港配载问题研究。采用两阶段方法将单港配载问题划分为上层主贝计划问题(MBPP)和下层贝内计划问题(SPP)。基于MBPP和SPP的三维装箱特征,采用通用算法框架分别设计贪婪随机自适应搜索(GRASP)和启发式演化策略算法(HES)实现问题求解。(4)内河集装箱班轮航线静态配载问题研究。采用多阶段分层分解方法将航线静态配载问题分解为航线主贝计划问题(MP-MBPP)和贝内计划问题(SPP)。基于GRASP算法求解MP-MBPP,同时制定航线多港口主贝计划。将主贝计划作为输入,基于HES算法求解SPP来得到航线各港口配载计划。同时,引入灰关联度和灰熵并行分析改进HES算法实现航线静态配载的多目标优化。(5)内河集装箱班轮航线动态配载问题研究。对于内贸箱箱重不确定性,采用随机规划、鲁棒优化和基于通用算法框架的混合邻域搜索算法(HNS),实现航线配载计划对不确定箱重的鲁棒吸收。对于外贸箱箱量不确定性,采用多阶段滚动调度和基于通用算法框架的精确启发式算法(MA),实现不确定箱量下航线动态配载有效决策。