露天矿生产的车辆安排PPT课件

. 1、露天矿生产的车辆调度2003全国比赛b题，数学建模竞赛讲座，东南大学数学系陈恩水，2、问题背景，铁矿是钢铁工业的主要原料基地。 许多现代化铁矿是露天开采，其生产主要是通过电动铲车(简称铲车)装车、电动轮自卸车(简称卡车)的运输完成的。 露天矿有几座由爆破产生的石材堆，每座山叫一个铲子，按铲子根据铁的含量把石材分成矿石和岩石。 一般来说，平均铁含量在25%以上的是矿石，否则是岩石。 3、卸载地点(简称卸载点)有卸载矿石的矿石泄漏、2个铁路翻转场(简称翻转场)和卸载岩石的岩石泄漏、岩石场等。 每个排放点都有各自的产量要求。 从保护国家资源的观点和矿山经济效益出发，应将矿石按照矿石排放点所需的铁含量(称为品位限制)输送至排放点。 从长远来看，放落点通常是可移动的，但移动内容不变。 4、岩石、矿石、岩石泄漏、矿石泄漏、翻转场、5、要求每个刀片最多设置一台刀片。 刀片式服务器和卸料点不能同时为两台以上的卡车服务。 从提高露天矿经济效益的观点出发，应该提高叶片和卡车等大型设备的利用率。 提高设备利用率需要制定最佳运输计划。 6、待解决的问题：合格方案应在卡车不等待的条件下满足产量和质量(品位)要求，好方案应考虑以下两个原则之一：1)总运输量(单位：吨公里)最小，同时出动最小卡车使运输成本最小2 )利用现有车辆运输，获得最大产量产量相同的情况下，总运输量取最小的解。针对以上两项原则分别建立了数学模型，针对以下实例1，考虑了不考虑卡车数量的具体生产计划、相应的总运输量、岩石和矿石产量。 其中生产计划应包括以下内容：1)出动多台刀片，分别位于哪个刀片；2 )出动多台卡车，分别在哪条路线上运输多少次(仅各路线的卡车数和安排即可)。 8、事例1 : 9、刀片平均装载时间为5分钟。 卡车的平均翻斗车时间是3分钟。 所用卡车载重154吨，平均时速28km/h。 卡车每次都是满载运输。 从各刀片到各卸料的道路是专用的60m宽的双向车道，不会发生堵塞。 各卡车在每次换档开始工作时发动机点火，每次换档消耗近1吨柴油。 1班次是8小时。 10、叶片位置和拆卸位置的二维示意图如图1所示，各叶片和各落点之间的距离(单位：公里)如表1所示，各铁矿石、岩石的数量(单位：万吨)和矿石的平均铁含量如表2所示。11、图1、12、表1各叶片与各排出点的距离(单位：公里)、13、表2的各叶片的矿石、岩石的数量(单位：万吨)与矿石的平均铁含量、14、模型假设、1 )卡车的平均速度为28km/h，1档中开始工作时只点火一次的卡车2 )刀片可根据需要在相同刀片位置任意移动，移动时不会影响卡车等正常动作。 3 )刀片和拆卸点不能同时为两台以上的卡车服务。 4 )卡车每次满载运输。 5 )卸货场所可以停放多辆没有工作的卡车，所有卡车完成运输要求后，可以停放在最后工作的卸货场所。15、符号说明、16、问题分析、露天矿通常有很多开采点、很多排放点，形成了材料流动的很多通道。 露天矿的生产主要是大量物料的运输，运输成本是影响矿山经济效益的重要因素。 因此，如何选择和确定矿石和岩石合理运输方案，使运输成本在一定的运输网络中最小化是优化材料流动的主要目的，也是露天矿优化设计中需要解决的重要问题之一。. 17、这个问题是推进经典运输问题：产量大于销量的不均衡运输； 只求出有品位要求、需协助运输的产地、销售地满载有时间流量限制的运输车辆的铲子数比铲子数多的各路线的乘车数。 18、各铁锹矿石(岩石)有生产量的限制，因为汽车全部运转，各铁锹运送的矿石(岩石)的台数也有限制。 根据表2的数据，计算各叶片可以运送矿石(岩石)的车数，如表4所示。 19、表4的各叶片运送矿石(岩石)的车辆数量最多，20、模型的构建和解决问题是在卡车不等的条件下满足产量和品质(品位)的要求，使总运输量(单位：吨公里)最小，同时运行最少的卡车，使运输成本最小。 因此，我们可以建立并求解非线性规划模型。 问题1的模型，21，1 .模型的构建，露天矿出货系统由四个阶段组成：首先是装车阶段，包括一些刀片式服务器，一些刀片式服务器，二是卡车全运行时段；三是翻斗车时段；四是空车运行时段。22、1 )卡车运行时间的要求、23、卡车等待期间，从I到j的线路最大可同时运行的卡车数1台卡车的最大运行次数的合计、24、2品位的要求、25、3刀片的生产量的限制、26、4刀片的生产量的要求、27、5刀片的装载次数6电车数的限制=7、28、7刀片的装载次数的限制，29、8 )总运输量(单位：吨公里)，可以通过.30、31、32、2 .模型一的lingo求解(参照附录1 )、最小值85628.52吨公里、33、表面上的该问题可以通过matlab求解，但实际上是不行的，是最佳的这些问题在matlab中很难处理。 34、Matlab结果(调整前) Y=1.0e 004* 0.0000-0.0000-0.00000.00001.0821220.09710.64160.3112-0.0000-0.00000.15430 3535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353535353 00-0.0000-0.00000.0000 . 298030.00000.628500.22980000.00000.00901.177900.320100.43620.72210 fval=8. 7035 e 004、35，调整后，x31=0 x32=0，x3=0，X72=0， x83=0 x93=0Y=1.0e 004* 0.00000.0000-0.0000-0.00001.25000.00150.65450.33000.00000.29770.0000-0.00000.0500-0.00000-0.0000000.00000.64550.000000-0 0 000.00000.3402-0.00000.67190.0000-0.0000-0.00000-0.000001.28030.0000.22890.0000.62980.61970 fval=8. 4743 e 004，但车辆数量不是最低。 36、表6需要从铲子到排放点的矿石(岩石)量，37，共计7台铲子，位于1、2、3、4、8、9、10铲子。 矿石泄漏铁含量为30.5%倒装片场1铁含量为30.02%倒装片场2铁含量为30.49%。38，共有12条路线，每条路线每辆车最大可行驶次数如下：每条路线同时有2辆车。 39、根据上述表6的结论，我们利用动态规划的方法，通过计算机模拟确定了卡车的安排，实现了卡车运输距离尽可能短，实际运行的卡车数量少。 车辆总运行时间为6100.7分钟，至少需要13辆车，前7辆车平均运行471.6分钟，后6辆平均运行466.6分钟的计算进行比较，我们的结论是，共出动13辆卡车，其计划方案如下表所示。 40，41，1234512348910，42，43，问题2是利用现有车辆(7台刀片和20台卡车)得到最大产量。 (岩石产量优先的产量相同时，总运输量取最小解)，问题2的模型，44，1 .模型的建立，45，模型2，46，2 .模型的求解方法，模型2的求解方法与模型1的求解方法相似，都是在建立非线性规划模型的基础上使用LINGO软件进行总产量最大(96250T )时的总运输量最小值为142679.67 (吨公里)，得到了从铁锹上卸下的矿石(岩石)总量。.47、表9从铁锹到排放点矿石(岩石)量、48、表9可知，222222222222222222222222222卡车的安排方案如表11所示。 第二步：51，表11卡车调度方案，52，53，5模型的优缺点分析，1 )我们的模型对我国卡车运输露天矿有实用价值，可以满足适合露天矿的现有管理水平和管理手段，即生产要求，节约资金。 用LINGO软件求解模型，得到最优解，结果误差小，数据准确合理。 3 )模型结构简单，易于推广和改进，对现实具有较强的指导意义。 模型优点：54，装卸时间和运输时间不准确，时间短，产量要求高，理论上难以实现车辆不等待，操作时完全不等待，可按计划实施，合理随机调整。 模型缺点：55、模型的推广和改进，我们的模型不仅适用于现代化铁矿，也适用于大型露天煤矿等生产运输安排。 安排过程主要有三个步骤：1)确定最优路线(可以用图论方法解决)。 2 )决定最佳车流计划(可以用我们的模型解决)3)日程车流计划与实时日程相结合，效果越好。 还可以想到，通过使用控制理论将两个步骤(2)和(3)组合在一起来讨论这两个步骤。 但是，由于时间有限，我们没能继续研究。56、1宋子岭等霍林河露天矿卡车规划决策方法与模式研究，露天采煤技术，一期： 38，2001。 2程理民等办学模式和方法教程，北京：清华大学出版社，2001。 3何坚勇，运营学基础，北京：清华大学出版社，2000。 参考文献：57，摘要：本文通过对路径、距离、产量要求及质量限制的分析，探讨了以下两个问题的生产车辆调度方案： (1