基于SAGA算法的露天矿用卡车调度方法的分析

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1、-内蒙古科技大学硕士学位论文实其是一个完全NP（Non-deterministicPolynomial）的车辆路径问题[3]。车辆路径问题一经提出便得到运筹学、组合数学、计算机科学、物流科学等多方专家的广泛关注，而且一直是运筹学和组合优化领域的前沿与热点问题[4,5]。长期以来，露天矿卡车优化调度一直是困扰企业的焦点与难点问题，其不仅直接影响着设备的使用效率和企业的生产效益，而且对环境污染、能源消耗也有直接的影响。本课题以哈尔乌素露天煤矿开采为背景，在充分考虑其实际生产状况的情况下，采用人工智能方法——模拟

2、退火算法和遗传算法相结合的方法，利用卡车、挖掘机和破碎站的一些工艺参数，建立其露天矿卡车调度的最优方案，使得卡车在一段时间内的计划安排更加合理、高效，解决矿用卡车人工调度的盲目性和一些理论方法与实际生产不匹配的情况[6,7]。这对矿山企业对卡车做出合理调度决策、充分利用设备、改善生产工艺流程、节约生产成本、提升工作效率等方面具有深刻的实际意义。同时，露天矿用卡车优化调度是一种典型的车辆路径问题，在对矿用卡车调度的研究过程中所运用的模拟退火算法和遗传算法等人工智能方法也同样适用于物流配送车调度、车间生产调度、

3、混凝土车辆调度等其它车辆调度优化调度中，并且在物流管理、交通运输等其他领域都有着广泛的应用前景，具有重要的理论价值和实际工程意义。1.2国内外露天矿用卡车研究现状1.2.1国外研究现状在国外，露天矿卡车自动化调度系统研制的较早，这与计算机以及通讯系统的发展和使用有着密不可分的关系[8]。之前的计算机自动化卡车调度系统虽然解决了卡车行驶路径和车辆分配的问题，但对于一些关键技术仍不成熟[9]。在七十年代末，美国的Tyrone露天矿己成功安装和使用了计算机控制卡车的自动化调度系统，从此，计算机控制卡车运输调度系统

4、的发展步入了一个崭新的阶段，此系统是由美国的Modular(模块)公司开发研制的DISPATCH卡车调度系统。另外，八十年代之后，加拿大的温科采矿工司(WencoInternationalMiningSystems)也进行开发并研制了计算机控制卡车调度系统，它的的产品可以分为三类级别[10]；(1)仅以实现监控和报表作业的生产监控系统；(2)根据最大运输生产能力的PMCS2000调度系统；(3)优化产品质量和生产的PMCS3000调度系统。PMCS最大的特点是运用模块结构，而且各个级别可以相互兼容，比较容易

5、实现自某一级别到上一级别转变。随着科技不断的进步，卫星全球定位系统(GPS)被逐步应用到露天矿山特别是大型的露天矿生产运-2----内蒙古科技大学硕士学位论文输调度系统之中，在卫星全球定位系统与计算机结合的同时，露天矿山的生产运输调度也进入了一个新的阶段[11]。1.2国内研究现状在70年代，由于国内实际状况的限制，我国专家学者对于卡车调度方面的相关研究起步较晚，卡车调度技术尚不成熟，若在短时间内开发自动化程度较高的卡车调度系统存在很大困难，因此众多学者在卡车调度理论上进行了大量研究，并分别从卡车优化调度规

6、则和数值模拟的角度提出了许多优化调度方法，如最小饱和度法、最小比值方差法、综合调度法[12]。随着我国经济的发展，国内一些企业不断引进一些国外先进的卡车调度系统。其中江西德兴铜矿于1997年率先从美国模块公司引进基于卡车调度系统的DISPATCH系统，采用此系统不仅能够提高6%以上的生产效率，而且还能够减少设备事故，经济效益显著。同时，我国科研人员也在卡车调度系统方面进行积极的研究，逐步将卡车调度理论变为现实。其中丹东东方测控技术有限公司与露天矿开采企业结合，根据实际生产情况，将计算机技术、现代通讯技术和G

7、PS等先进技术集成创新，建成了矿山生产监控与卡车优化调度一体化的露天矿GPS卡车调度管理系统。在实际运用中，该系统不仅能够很好地指导实际生产，有效提高了设备的利用率，取得了良好的经济效益，而且提高了矿山开采企业的现代化管理水平。而时下，将一些先进的优化算法——人工智能算法应用到露天矿卡车优化调度系统中成为众多学者研究的热点。文献[13]将遗传算法运用到矿山的运输调度问题上，解决了矿山运输调度问题中的多目标多约束优化问题。并将此方法应用到水泥原料矿山的生产运输调度系统中，实验结果表明，此方法不仅降低了企业的运

8、输成本而且又协调了质量与产量之间的关系，为企业创造了较好的经济效益。文献[14]将遗传算法与神经网络相结合，使其优势互补并将其应用到复杂的卡车调度系统剥采工程优化模型上，很好地解决了卡车调度系统优化问题；文献[15]同样以抚顺西露天矿的长远总体规划为例证明了遗传算法与神经网络相结合的方法在解决卡车调度系统优化问题上具有很好的优化能力；文献[16]针对露天矿运输调度问题，构建出以卡车运输费用最小为优化目标的数学模型