海湾因为其三面环陆,一面为海的独特地理优势,岸线不断被开发,导致海湾水域内港口的规模和范围迅速扩大,港区数量不断增多。海湾港口航道也逐渐增多,日趋复杂,形成网络拓扑结构,不同航道间船舶交通流的相互影响日益明显,现有针对单双线航道系统的调度优化方法无法实现航道网络中不同航道段之间的船舶协同调度。在考虑港区航道网络复杂的拓扑结构特征以及具有时间不确定性的航道环境及交通条件,例如潮汐、船舶避碰、船舶避让等因素的基础上,本文提出一种面向海湾航道网络系统的船舶调度优化方法,以最小化船舶总在港时间为目标,提高港口效率,为港区运营优化提供有效的方法。首先,本文从港口基础服务设施出发详细阐述了航道网络的构成要素,从拓扑结构出发描述了海湾航道网络的特征,分析航道网络内船舶调度优化的难点,并从自然环境条件、港内基础设施和船舶交通状况三个方面分析了影响海湾航道网络船舶调度的因素。然后,以规划期内所有船舶总在港时间最短为目标,并考虑船舶在航道网络内安全时距、船舶避碰,船舶在航道交叉口的避让及大型船舶乘潮进出港等现实约束,基于时空网络方法构建船舶进出港调度优化的混合整数规划模型,确定各船舶的进出港航段选择及进出港时刻。针对海湾航道网络内船舶调度的特点,设计了改进遗传算法的编码方式,并在遗传算子部分设计了单亲交叉、邻域搜索、多点变异、精英保留策略等操作算子,使算法能更好的解决船舶调度问题。最后,以南方某海湾港口为例,基于实际运营数据,得到海湾航道网络船舶调度的优化结果,多次运行算法证明了优化算法的稳定性,并与先到先服务规则下的船舶调度结果进行了对比,调度时间缩短了20.4%,验证了调度方案的实用性与可行性。本文提出的海湾航道网络内船舶调度优化模型可以通过对船舶的合理调度,提高港口航道资源利用率,提升港口服务水平,为港口建设提供科研支撑。