随着“一带一路”和长江经济带发展战略的实施,长江干线内河运输成为长江流域综合交通体系发展的重要组成部分。集装箱运输作为长江干线水路运输的一种重要方式,其吞吐量直接反应了水路运输的发展情况。在集装箱运输需求不断变化和市场竞争逐渐激烈的环境下,船公司除了注重运输的成本外,更要兼顾船舶的投入运力综合利用率,减少运力的投入,从而降低运输总成本,做出科学合理的调度决策,增强自身的竞争力。长江干线可以看作直线型航道,上游的运输任务以小批量居多,下游的任务则以批量较大为主。由于受到航道等因素的制约,同一集装箱船舶很难满足复杂的运输任务需求,很容易造成运力的浪费。在这种情况下,换船作业和实时调度能够合理的分配船舶,提高船舶的投入运力综合利用率。本文在考虑换船作业的情况下,建立以总运输成本最小为目标的两阶段非线性规划模型,提出包括船舶选择、挂靠港选择和运输任务指派三方面内容的不定期集装箱船舶调度优化方法。在模型的第二阶段创新性的设计了虚拟港口的方法用来解决集装箱船舶实时调度。针对模型的特点,考虑基因融合及基因修复,设计了改进的遗传算法对问题进行求解,并应用案例获得集装箱船舶调度优化方案。通过采用多算例的方法将考虑换船作业、实时调度与不考虑换船作业、实时调度的方案进行对比分析。结果表明,考虑换船作业和实时调度可以降低运输总成本,减少船公司的投入运力,有效提高投入运力综合利用率,从而增强船公司的竞争力,为船公司制定船舶调度方案提供决策参考。