自2020年以来,集装箱码头拥堵的现象开始加剧,2020年出现了“一箱难求”的现象,而在2021年则出现了“一舱难求”的现象。随着全球贸易的推动,集装箱运输业进入2022年以后,集装箱码头拥堵的状况变得更为严重。本文重点研究了双向航道和拖轮的集成调度问题,根据双向航道中大型船舶无法同时进出港交通规则,兼顾拖轮的数量限制,为港口提出科学的船舶进出港次序以及拖轮指派调度优化方案。首先,根据相关数据介绍了当前航运业面临的港口拥堵现状的相关背景以及港口有关航道和拖轮作业对于港口的重要程度。通过分析当前港口航道调度和拖轮调度现状,说明了本文研究的意义,从不同的角度对国内外近几年的相关研究以及理论成果进行综述,分析当前研究的发展方向和发展趋势,说明本文研究的实践意义和理论意义。其次,为本研究提供理论基础。介绍了港口作业流程以及双向航道交通流特点。介绍了拖轮作业的特点以及作业流程。最后对遗传算法的优势和改进思路做了简述,介绍了其原理和使用方法。第三,根据宽体船以及大型船舶不能同时进出航道的现实条件约束,以及拖轮调度中拖轮数量和不同船型需要不同数量的拖轮助泊的现实需求,将二者进行集成调度,根据问题特点选取船舶进出港等待时长最短为模型的优化目标,建立了优化模型。第四,根据模型特点,选择使用改进的遗传算法进行求解。详细介绍了算法的框架及算法的步骤细节,引入多层染色体编码规则进行编码,设计了改进的交叉和变异规则来提升算法的性能。第五,以国内某港口数据为基础设计了实验算例,设计了多种规模的算例进行了算法科学性实验,证明了本文改进算法具有求解的有效性和优越性。最后,对全文内容做出回顾和总结,并指出了在未来研究中可进一步做出改进的方向。本文提供了一种解决此类集成调度问题的建模和算法思路,能够为港口管理者提供决策支持。