随着船舶大型化的趋势越来越明显,港口的货运量日益增长。但是目前现有的单向航道港口建设资源已经无法满足日益增长的到港船舶的服务需求,大多数港口的航道泊位紧张。由于单向航道宽度较窄,因此船舶在单向航道中只能单向航行,为确保航行安全,需要将单向航道的进、出港过程分成多个时段在计划期内交替进行,这为单向航道内船舶的调度带来难度。且由于台风和大雾等恶劣天气有时会发生,港口在面对此类天气时,时常需要封港来应对,这就导致大量船舶滞留在港口内,无法及时完成作业并离港。因而在港口作业日益繁忙的背景之下,进一步针对船舶进出港次序计划进行优化以提高港口运行效率,减少船舶滞港现象,是应亟待研究的内容。本文首先从文献综述引入,从单向航道相关作业研究现状、恶劣天气及不确定情况发生的研究现状、单向航道的通行能力、港口封港中断等相关方面文献进行评述。其次,对单向航道船舶进出港流程及切换原则进行了介绍,并分析了船舶进出港调度的影响因素。介绍了后文所求解用的模拟退火算法及其他启发式算法,提出算法的改进思路,为算法理论提供了保障。再次,本文重点考虑恶劣天气的影响下,本文建立了以船舶等待成本最小的数学模型来在原有船舶进出港计划的基础上进行调整。并采用了设计的改进遗传算法来解决,通过改变交叉过程可以在一定程度上避免防止算法陷入局部最优解,从而提高了算法的搜索效率。算例在原有船舶进出港调度计划的基础上进行改进,生成间断的两段船舶进出港计划。最后,本文使用了多种算法进行求解,包括本文所使用的改进遗传算法、大邻域搜索、以及模拟退火算法分别进行求解,所求结果验证了算法的优越性。本论文所研究的问题可以为发生恶劣天气时港口压港严重,船舶延迟离港严重的问题提供一定的思路,可为发生恶劣天气时单向航道的船舶进出港次序提供一定的参考。