港作拖轮作为港口运营的关键环节，其调度效率直接影响着港口的运营效率、经济效益、社会竞争力和环保可持续性发展。随着港口业务的不断扩展和复杂化，拖轮调度优化方法也在不断探索和创新。本文将重点探讨拖轮调度优化方法的发展趋势，包括不确定性调度优化、虚拟仿真与强化学习联合优化、电力驱动/燃油驱动的港作拖轮混合调度以及考虑拖轮动力学特性的调度优化方法，并对未来的研究方向进行展望。
港作拖轮作业反映了港口的运营效率、经济效益、社会竞争力和环保可持续性发展。以下是拖轮调度优化方法的发展趋势。
1、不确定性调度优化
拖轮调度问题中由于天气状况、潮汐变化和船舶交通拥堵等不确定因素的影响，造成拖轮无法按照原有计划进行作业。考虑不确定性调度优化主要有两种思路：一是对启发式算法进行改进创新，同时将泊位、岸桥、拖轮和航线进行综合调度，通过整体优化减少不确定性的影响。二是可以采用鲁棒优化的方法构建稳健拖轮调度模型，分析船舶到港时间分布以及到港时间偏差分布等，预先考虑作业过程中的意外情况，不断提高模型和算法的真实性和稳定性。
2、虚拟仿真与强化学习联合优化
3、电力驱动/燃油驱动的港作拖轮混合调度
随着我国碳达峰和碳中和的重大战略决策推进，响应建设清洁、高效和低碳的发展目标，混动与电动拖轮已成为未来发展的重要趋势。研究电动与燃油驱动拖轮混合调度方法，需在模型中考虑电动拖轮的充电时长和作业时间窗、作业过程中电池电量约束。当电量低于设定阈值时不能安排作业任务；充满电量后可再次分配作业任务。以上因素增加了模型的动态性和不确定性，如何采用元启发式算法、仿真与强化学习联合优化等方法进行求解，是未来需要进一步研究的问题。
4、考虑拖轮动力学特性的调度优化方法
在大部分拖轮调度优化模型中，拖轮航行速度通常假设为固定值，而忽略了其本身的动力学特性。在未来研究中可在优化问题中引入拖轮运动学与动力学约束条件，通过预测待服务船舶的到达时间，优化拖轮航行速度，保证拖轮以能效较优的方式按时到达指定位置，减少额外等待时间。
展望未来，实时动态拖轮调度优化方法已成为未来的研究方向，增加不确定性因素和港口水域复杂条件，更加真实地模拟港口现实条件，使研究方法可应用到港口实际作业场景中，与实际运作相联系。且随着智能化水平发展，智能调度管理平台和智能拖轮已应运而生，更加需要与之相匹配的调度方法与其结合，共同建设现代化绿色智慧港口。
选自《中国船检》杂志2025年第1期
作者：武汉理工大学 李世雨 李诗杰 刘佳仑 吕雅琼
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