船员作为内河航运的重要组成部分，是保障航运稳定运转的关键力量、航运安全的重要保证以及高端航运业有序发展的关键。“交通强国战略”指出要提升本质安全水平以及完善交通安全生产体系，打造一支素质优良的交通劳动者大军。但目前内河船员需要长期在船工作、即使航次完成也无法下船、社交圈窄、社会地位低、生活环境封闭、职业吸引力逐日下降等问题急需解决，且新冠疫情以来，船员换班问题受到广泛关注，经常出现船员超期服役的现象，进而容易引发一系列身心问题。尽管政府主管部门已在积极改善船员生存环境，但始终缺少根本性抓手。

船舶智能技术的发展与运用正在重塑船与岸、船员与船舶系统的关系，传统船员的人工操作船舶将逐渐被岸基的远程操控系统替代，船舶航行的决策控制可能逐步实现“岸基驾控为主，船端值守为辅”的新模态，在此基础上分段运输组织场景将成为未来内河主要的运输组织场景，这为改变船员长期在船的工作现状，实现船员分段式换班创造了有利条件，提供了新的营运场景，船员实行船上工作与陆地休息相互交接的新型工作模态成为一种可能。

本文根据内河船员工作现状结合船舶分段运输场景提出了船员分段换班模式，该模式可有效改善内河船员的工作现状，提升内河船员的职业满意度与幸福感，进而吸引更多高素质人才投身至内河船员职业，促进内河航运高质量发展。主要完成的研究工作包括：

1）本文针对目前内河航运现状及内河船员工作现状进行分析，指出目前内河船员换班模式的弊端所在，并对内河分段运输组织场景进行论证，提出内河未来将以分段运输组织场景为主，实现船舶由岸基远程驾控航行的新模态。在此基础上，本文在现行船员工作制度下以内河船舶分段运输组织场景为基础提出了船员分段换班模式，界定了该模式的内涵，并将船员排班计划的生成分为船员班组排班与船员分配两个部分，降低了问题的复杂程度。

2）本文在现行的内河船舶配员规则、内河船员适任证书要求和内河船员换班相关规定的基础上，着眼于船员休息时间以及船员班组数量的优化，综合考虑船员工作时长、换班地点等约束建立船员分段换班模式下的船员班组排班模型，并在对求解算法的比选后设计了基于映射关系的遗传算法用于模型的求解工作。

3）本文为尽力消弭船员换班频繁带来的航运安全隐患，在最大程度提升船员满意度的基础上保障航运安全，着眼于航运安全与船员自身偏好的优化完成船员班组中各船员的分配，综合考虑人员完备性、层次资质等约束条件下构建分段换班模式下的船员分配模型，并设计了基于映射关系的遗传算法用于模型的求解工作。

4）本文以“汉江-长江干线”某干支联运集装箱班轮航线数据为实证，运用遗传算法对船员班组排班模型进行求解，对目前内河船舶现有航行模式与未来内河智能船舶运营模式、现有的船舶配员规则与未来内河智能船舶配员规则下的模式效果进行了比较。并在船员班组排班结果的基础上使用算例对船员分配模型及算法的有效性进行验证。最后根据船员分段换班模式在目前内河航运的现实条件下应用的制约条件与局限性从组织保障、资金保障、技术保障三方面提出促进船员分段换班模式实施的注意事项，以期该模式能够早日应用。

研究结果表明：本文所提出的分段换班模式相较于现行换班模式可改善船员工作现状、降低船员身心压力、提高船舶通航安全，但在船舶航次较少时相较传统换班模式会增加人员成本、配套设施营运成本等运营成本，然而在船舶航次较为密集时或船员配员规则改变时增加的运营成本可通过减少的航次时间成本或因最低配员规则改变而减少的人员成本来达到经济性目标。根据研究结果可知，该模式在目前由于存在提高运营成本、组织保障薄弱等问题还无法大规模应用，而在未来内河智能船舶上应用适用性较高，有望得到推广。

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