本科毕业设计论文--露天矿生产的车辆安排.doc

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1、露天矿生产的车辆安排摘要：本问题研究的是露天矿生产中车辆的安排问题。题目要求我们根据不同的目标建立数学模型，给出一个班次的合理的生产计划及相应的石料运输安排，并用模型求解一个具体的生产实例。首先容易想到，这是一个数学规划问题。我们按照常规做法，列出问题的目标函数和约束条件，试图用现成的算法得到问题的解。但由于所要求解的车辆数是整数，而整数规划是NP难的，并且铲车数目的约束是非线性，这样大规模的复杂计算很难用计算机实现,而且由于等待问题受许多随机因素的影响，这种“离散”规划模型很难处理好卡车等待时间

2、的约束和随机问题，经过进一步的分析，考虑到一辆卡车往返运行周期远小于一个班次时间的实际情况，我们提出了一个基于网络运输流的“连续”模型，较好地解决了等待时间的问题。利用这个模型，我们化整数非线性约束规划为线性规划，得到了模型二的最优解：13卡车，7铲车，8.4829（万吨公里）总运量和模型三的最优解：20卡车，7铲车，10.3488万吨总产量，4.9280万吨岩石产量，14.6552(万吨公里)总运量。但在实际生产中，铲位和卸点一般不会在一个班次内连续不间断的工作。为了使模型的解更接近于实际生产情

3、况，我们在上述模型求解过程中引入了各铲位（卸点）的工作饱和因子P，对以上最优解进行了合理的调整，并通过图像分析，对P取不同值进行了灵敏度分析。考虑到应该使模型的应用具有尽可能的普遍性，我们还给出了一个车辆安排的快速算法，可用于非技术人员的一般性应用。此算法速度很快，在奔三电脑上实现时间1秒不到。在进一步讨论的问题这一章节，我们分别对实时调度系统﹑铲车发生故障﹑多种车型﹑着眼于长期的规划问题等问题进行了讨论。21一.问题的重述1．1背景钢铁工业是国家工业的基础之一，铁矿是钢铁工业的主要原料基地。许多

4、现代化铁矿是露天开采的，它的生产主要是由电动铲车（以下简称电铲）装车、电动轮自卸卡车（以下简称卡车）运输来完成。提高这些大型设备的利用率是增加露天矿经济效益的首要任务。露天矿里有若干个爆破生成的石料堆，每堆称为一个铲位，每个铲位已预先根据铁含量将石料分成矿石和岩石。一般来说，平均铁含量不低于25%的为矿石，否则为岩石。每个铲位的矿石、岩石数量，以及矿石的平均铁含量（称为品位）都是已知的。每个铲位至多能安置一台电铲，电铲的平均装车时间为5分钟。卸货地点（以下简称卸点）有卸矿石的矿石漏、2个铁路倒装场

5、（以下简称倒装场）和卸岩石的岩石漏、岩场等，每个卸点都有各自的产量要求。从保护国家资源的角度及矿山的经济效益考虑，应该尽量把矿石按矿石卸点需要的铁含量（假设要求都为29.5%1%，称为品位限制）搭配起来送到卸点，搭配的量在一个班次（8小时）内满足品位限制即可。从长远看，卸点可以移动，但一个班次内不变。卡车的平均卸车时间为3分钟。所用卡车载重量为154吨，平均时速28。卡车的耗油量很大，每个班次每台车消耗近1吨柴油。发动机点火时需要消耗相当多的电瓶能量，故一个班次中只在开始工作时点火一次。卡车在等待

6、时所耗费的能量也是相当可观的，原则上在安排时不应发生卡车等待的情况。电铲和卸点都不能同时为两辆及两辆以上卡车服务。卡车每次都是满载运输。每个铲位到每个卸点的道路都是专用的宽60的双向车道，不会出现堵车现象，每段道路的里程都是已知的。1．2问题一个班次的生产计划应该包含以下内容：出动几台电铲，分别在哪些铲位上；出动几辆卡车，分别在哪些路线上各运输多少次（因为随机因素影响，装卸时间与运输时间都不精确，所以排时计划无效，只求出各条路线上的卡车数及安排即可）。一个合格的计划要在卡车不等待条件下满足产量和质

7、量（品位）要求，而一个好的计划还应该考虑下面两条原则之一：1.总运量（吨公里）最小，同时出动最少的卡车，从而运输成本最小；2.　利用现有车辆运输，获得最大的产量（岩石产量优先；在产量相同的情况下，取总运量最小的解）。要求就两条原则分别建立数学模型，给出一个班次生产计划的快速算法。并针对一实例，给出具体的生产计划、相应的总运量及岩石和矿石产量。二．模型的基本假设2．1模型只考虑一个班次内的车辆安排。212．2各卸点均须满足各自的产量要求和品位限制。2．3各铲位的采装量必须小于其固定的最大石料产量。2

8、．4采矿过程中铲车﹑卡车均无发生故障，且卡车在各路线运行速度均相等，不会出现堵车现象。2．5在一个班次内，卸点不可移动。三．符号说明在一个班次内从铲位i到卸点j运输的总矿石量在一个班次内从铲位i到卸点j运输的总岩石量铲位i到卸点j的距离从铲位i到卸点j运输的总石料量卸点j对矿石量的产量要求卸点j对岩石量的产量要求卸点j的品位限制的最小值卸点j的品位限制的最大值铲位i的矿石铁含量铲位i的矿石固定总数量铲位i的岩石固定总数量卡车在铲位i到卸点j之间的路线上循环运行一次需要的时间铲位i到