【doc】云浮硫铁矿采矿卡车调度系统计算机模拟的研究

【doc】云浮硫铁矿采矿卡车调度系统计算机模拟的研究 云浮硫铁矿采矿卡车调度系统计算机模拟 的研究 ? l' 毫 第l8卷第4期化工矿山技术 云浮硫铁矿采矿卡车调度系统 计算机模拟的研究 崔顺英项喜章 摘要丰文计对云浮硫控矿特点,建立了计算机模拟模型.着重研究当荣区露无矿卡; 翅摩瞌 劓及方法.樱型中综音采用优先率法亚饱和度准砌的词度方案.模拙结果袁喇,采 甩恢谨,}蛋 之固定琵车.可明显提高设备效率及系境产量. 一 ,引言 龆天矿卡车自动化调度,是实现矿山现 代化管理,提高采装运输设备效率的一项有 效方法.70年代以来,国外已陆续出现了一 些卡车自动化调度的嚣天矿[t】-[2】[3].近年 来,国内冶金,煤炭系统的某些露天也在 筹建这一系统. 云浮硫铁矿是国家"六五一的重点 矿山,1988年1月投产,年矿石生产能 力300万吨,是国内最大的硫铁矿采选联合企 业.为了适应现代化管理的发展要求,该矿 拟达产后对采矿运输系统实行计算机调度. 本课题就是根据云浮硫铁矿的上述实际 需要提出来的.在模拟研究中,我们针对云 浮硫铁矿的特点,着重对多采医露天矿卡车 褥度原则和方法进行了探讨,同时对新建矿 山未来达产状态下调度系统模拟的方法也进 行了探讨. 二云浮硫铁矿采矿运输系统概况 云灞硫铁矿露天采场,按年采剥总量310 万米.的生产能力,配备有10台4米.电铲和 . 68/Z美82吨卡车.但固矿山投产时间不长, 这些设备仅少部分投入使用.根据生产现状 及拟建立调度系统的时间,本模拟主要以原 设计达产履怕生产规模及运输系统为基础进 程研究. 按设计嚣天采场分为南,北两个采区,' 分别开采贫矿和富矿.年矿石生产能力均静 150万吨.南区贫矿和北区富矿.分别运至300 米贫矿仓和富矿仓.南区岩石运至400米排土 场,北区岩石运至370米排土场.原设计达产 后第一年初的运输系统如图1所示.图中, 北采医布置4台电铲,南采区5台,其中1, 2,6,7号电铲为采矿铲,其余为剥离铲. 由此,云浮硫铁矿采矿运输系统可归纳出三 个主要特点,(1)露天采场为双采区多出 入口}(2)南北采区矿岩均有规定产量, 但无配矿要求,(3)重车运行方向是确定 的. ' 兰,原始资料的收集与整理 . 原始资料的收集,采用了实际测定,图 分析及访问了解等方法.收集资料时,运 输系统设备只限于4米.电铲和32吨卡车现 场实际测定的数据有各采区电铲装载时间, 卸载时间以及有关运输区段的运行时间等, 通过查阅矿山记录材料获得的数据有电铲, 卡车梭障时间及故障间隔时间}露天矿运输 系统的其它有关贤料,则主要是从纸 及访问了解中获得. 对收集的有关数据,采用数理统计方法 进行了分析整理.统计检验结果,装载时间 和卸藏时间均服从_于正态分布.皂铲和卡车 r}l?' ?:?化工矿山技术1989拄 故障时问及故障间隔时间均服从于负指数分 布. 关于卡车运行时间,因现场可测数据远 不能满足模拟调度系巯的需要,故模型中采 用了模拟型量,即按卡车运动方程式来计算. 至于现场测定的部分区段卡晕运行时闻,仅| 用于检验上述模拟型量的仿真性. 四,卡车调度原则及方案 1.卡车调度最兢 根据云浮硫铁矿运输系统特点,建立了 多个调度点的卡车调度系统(见图1),郎 在各卸载点空车返回途中,距第一个交叉口 ,:一.图1云浮硫铁矿采矿运输系统图 或出入口有一段距离的地方设置一个调度 点,以便对卸载后的空车适时给配铲,同 时便于司机有足够的时间,对调度信息作出 反映并在必要时改变方向.. .2卡车调度原则 云浮硫铁矿采矿卡车调度系统所要达到 的目标是,在l操证各来区采剥量完成的条件 下,尽量使所用的设备数量最少.为此,本 模拟模型中综台采用了优先率法及饱和度准 则.' 优先率法系指按一定原,确定每台电 铲的配车l忧先率,优先率高的电铲先乎11己车. 本模型中采用了电铲产量及矿区矿岩产量两 种优先率法.前者的实质是,对生产过程中 产量落后的电铲给予定的优先配车权,以 保证各工作面采掘量的均衡完成,后者则是 在电.铲发生故障耐,'给等采掘其坷类矿岩的 正常电铲以一定的优先配车权以保证各采 ' 区矿岩产量的均衡完成. '饱和度系指某遣行区简当前据的卡车 数与该区同能够占据的卡车数艺比.奉模型 中采用了最小饱和发及最小饱和度兼 顾卡车运行周朔一两种凋度准则前者是对 具有最小饱和度的电铲,给予一定的优先已 - l 毒 t?{ ? { 第l8卷第4期化工矿山技术;3? 车权,以提高电铲和卡车的利用率}后者又 称换算饱和度",是对那些未饱和且卡车 周转快的电铲,给予一定的优先配车权,以 提高系统产量. 3.各调度点优先配车范围 对于其有多个调度点的调度系统,各调 度点应遵循就近派车原则,以减少调度点间 的相互干扰及空车运行时间.特别是对于多 栗越露夫矿如不就近派车,势必增加空军 逡符时间,.从而降低铲车效率及系统产量a 为了解决,问题,对各调度点确定了应优 先考虑配车的电铲集合,即所谓优先配车范I 围. 奉模拟利用线性规划模型,确定各调度 点的优_先配车范围[4].其基本方法是,以每 班譬蕾铲岩生产指标及各调度点派车总数 为细隶条件,在总运行时间或距离最小的目 标函数下,求解各调度点应配往各电铲的卡 车总数,其值大于零的电铲集合,即为相应 调度点的优先配车范田,否则,为非优先配 车范围.. ..莘车调皮矛案 根据所确定的调度系统及调度原则,模 拟模型中采用了下述两种调度方案: 调度方案A——考虑产量均衡和卡车饱 和度.具体算法如下: ..当有空车到达调度点j时 (1)计算各电铲的卡车饱和度ds(i), l=1,2,…,NJ (2)计算各电铲规定产量比值与当前 完成产量比值之差额pr12(),=1,2, …,N, (3)确定pr12(i1)=max{pr12(i)}, l?nvl(j)l 进里记调度点j的优先配车皂铲集台为nT1(j),其它 铲~nv2(j) (4)判定prl2(f1)>adpr(1)且ds (}1)<al?若是,将空车配往第1台电铲, 转(_13>,否财转(5), 其中.adpr(1)~第i台电铲规定的允许产量比值差颤 I为番电铲产量均衡再节幕鼓 (5)检查是否有电铲故障,若有,转 (6),否则,转(8), (6)计算各采区矿石和岩石规定产量 比值与当前完成产量比值之差额~k12(k), 丘=l,2,,m(m为矿岩种类效)} (7)依次对电铲{~nvl(j)}判定 pk12(k)~ad,且s(1Dl<a7若是将空 车配往第f台电铲,转(13),否则转(8), J 其中K对应于电铲i即K-kind(i)袁示第i台电铲 采掘的矿岩尧型adpk《为第k种矿看或岩规定的亢谇 产量比值生帮.a4靠各果l压矿岩产量词节系l教, (8)确定d8({?=.rain出(}I f6nvl(j)J ' '(9)检查是否有电铲故障?若是,转 (11),否则转(10)} (10>判定dS(2)<a27若是-,将空车配 往第j2台电铲,转(13),香负8转(12), 其中.a2为卡车极太瞬对饱和虞 e11)判定!2(k)>adpk(k)且ds(i2) <a27若是,将空车鬣往第i2台龟铲,,转 (13),否则,转(12)} (12)依次对非优先配车范围虎电铲, 按其至调度点J的运行时间,由小到大判别是 否满足}ds(3)<ds(i2),i3?nV2(j),若 满足,则把空车配往第f3台电铲;若对所有 电铲,上式均;满足,则仍将空车配往第i2 台电铲, (13)调度结束. 调度方案B——考虑产量均衡,卡车饱 和度及运行周期.具体算法如F: (1)一(7)同词艘方案A, (8)确定nV3(j)={i!ds()<a3, i?nv1(j)}I 其中a为卡车极小瞬时饱和度 (9)判定nv3(j)是否为空集?若是, 转(12),否则,转(10)J (10)计箕电铲j{if=ny(的拄算 化工矿山技术1989年 饱和度"sdt(f),;=1,2,…,n3(j)I 趋里n3(j)为相对笫j中谣度点nj)中静电铲t熬 (11)确定sdt(4):min{sdt()}, i?nv3(j),把空车配往第i4台电铲, (t2)一(17)同调度方案中(8)一(13). 在上述两个调度方调中,涉及al,a2, a3及a4四个参数.它们的取值对调度效果影 嫡较大,需通过模拟实验确定. 五,卡车调度系统模拟模型 云浮硫铁矿建立了两个采矿卡车调度系 统模拟模型.一?个是以卡车运动方程式计算 运行时间的模型(简称"模型I"),另一 个魁在已知卡车运行时间基础上建立起来的 模型(简称模型I)建立模型I,主 要是为了解决模拟未来达产状态下调度系统 时原始资料不足的矛盾,模型I的建立则主 要是解决模型在矿山的通用性问题. 两模型均采用事件步氏法模拟,其源程 序用FORTRAN77爵.编写,适于柱IBM—pC 徽机上运行. 1.模型I 模型I考虑因素较多,除考虑一般装, 运,卸过程外,还考虑了卡车及电铲的故障, 交叉口及运行医段的等待,以及调度点的配 车等.为了使理论计算的运行肘闯与古车实 际运行时间相拟合,模型中专门设置了一个 ,对计算的运行时 运行时间调节数组.此外 间进行了随机性处理. 由于模型I采用理论方法计算卡车运行 时间,其计算量及状态判嘶量均较太.这使 得模型I在IBM一~c/xr散机上模拟一个班 需花费机时2小时左右,不便于进行太蟹的 模拟实验.特别是,由于模型I建立在特定 的运输系统结构上,难以适应运行线路的改 变,在矿山缺乏通用性.鉴于上述原因,模 拟中仅用模型I产生有关区间的卡车运行时 间,而将大量的模拟实验安排在模型I上进 行 2.模型I 模型I是在模型I的基础上,经过改进 8台电铲原产量条件下机动调度模拟结果 翻斑产量(车)剥电铲卡车 善旁矿岩石矿采火车浊诈等裴故障岩比分时{可对同时问总 (分)(分)(分数采靶栗珏甫栗嚣北栗区南栗区 督 1 周定67301392.891382.4575.01I.458.3 20】 考机功.804D18548l3.D0957.;5D7.1744.92009 ——|虑 放固定531. 9514t.t186.9l44.15. 障 机帆动8t89141{851 .85124t.5399.12Og.510t.0动 f配 车 为固定ll0t1.3D13{3.7346.T22T.4D0 -_ 调 度 方机动I175l261685541.1l12T2.4227.7222.014. 案J I1—— 陌i定l3398t382085771.501365.B47.72201.3 25 {t57【6963S1.581226.442.2358.724.6 规定产量【D125I504131.96 ' ? ? 第1s卷第4期化工矿山技术?5? 后建立起来的.模型I中有关卡车运行时问,产量,比固定配车减少丁4台车,节省率为 既可由模型I提供,亦可来自现场实测.这]6. 使得模型I的计算量和状态判断量大为减图2是5台电铲原l产量条件下,各种调 少.模型I运行一个班仅需5分钟左右另度方案的模拟对比曲缀从图中班产量曲线 外,当矿山运行线路变化时,模型1只需改看,固定配车最低,两种机动配车基本接近, 变有关参数便可,而不必改变模型本身,l从但调度方案I较调度法案I产量波动性大 而增强了模型在矿山的通用性.些. 通过对两模型模拟结果进行拟合性捡验通过进行扩大产量条件下的模拟实验, 表明,其结果无明显差异,均具有仿真性也获得类似上述的结果.这表明调度方案I 六,模拟实验结果及分析可不必采用. 模拟实验分两种产量条件:一种是腺设七,结论 计年产,300万吨矿石(筒称"原产量)的情通过本模拟研究,可得出下述几点主要 况,另一种是将原设计产量相应扩大1.5倍,结论 即年产矿石450万吨(简称"扩丈产量)的1.根据云浮硫铁矿采矿遥轻系统特 情况每种产量条件,均进行了固定配车点,采用多个诃度点,综台运用优先率法及 及两种机动翟车方案的模拟实验.饱和度准则来建立涸崖系统模拙模型是合理 酣表是8台电铲原产量条件下机动调度的.' 模拟结果由表可知,采用机动调度时,各2.模型I和I的建立,既有效地解决 种模拟值均优于固定配车.更重要的是,机了超前模拟时原始资料不足的矛盾,--又较好 ' I…地解决了模型在矿山通用性问题.此法对新 动词度仅需21台卡车,便可完成备采区规定项喜牵武汉化工学磕)