近年来,海上运输量逐年增长,需要进出港进行装卸的船舶数量越来越多,船型越来越大,造成港口的业务量和作业压力激增,对港口的服务能力提出了严峻的挑战,同时也带来了发展的机遇。为了应对提升服务效率的难题并且抓住乘势发展的绝佳机遇,许多港口采取了改进措施,例如进行航道拓宽工作以求供更多的船舶在港内行驶。天津港复式航道的建设是我国港口的一个典型案例,该复式航道以其宽度优势,采用了大船在中间单向行驶,小船在两侧双向行驶的规则,使航道通过能力得到了提升。但是复式航道的同样会增加其管理难度提高,如果没有科学的调度方案作为支持则会为船舶港内行驶带来安全隐患。此外,为了提升调度计划的集成程度,应该对船舶进出港环节的拖轮调度进行集成,将航道和拖轮的调度集成研究这将有助于提升港口系统的作业能力,提高业务环节的先解读,是管理者需要关注的一个难题。本文重点研究了复式航道和拖轮的集成调度问题,以复式航道交通调度规则为基础,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,搜集了有关航道作业和航道通行、船舶调度优化问题和拖轮调度问题的相关文献,分析了相关领域的研究现状与现存不足,从而阐述了本文研究问题的创新点与难点;其次,为了为后续研究提供理论基础,本文对复式航道、拖轮调度调度和智能优化算法进行了介绍;依据本文研究内容,以复式航道作业规则为原型,对问题进行了描述,在进行合理的基本假设后,对所需参数进行设置,对所需考虑的各约束条件进行了详细解释,建立了以船舶总等待时长最短为目标的优化模型;分析了所研究问题的特点和难点,在模拟退火算法的基础上设计了一种不破坏解可行性的解空间变换方法,对算法的使用流程做了详细介绍;使用算例分析实验对本文所用方法进行实际应用,对比了验证了本文方案的有效,对算法进行了有效性和优越性验证。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。