低碳限制下综合成本最小的露天矿卡车运输优化研究

露天卡车运输是露天矿山企业生产管理中的重要环节，合理控制卡车运输的能源消耗和碳排放量是低碳经济背景下保护资源环境的重要举措。在低碳限制下针对露天矿卡车运输问题，以油耗成本、碳排放成本和卡车启用成本最小为优化目标，综合考虑各装载点与各卸载点之间的多条运输路径和生产任务，建立了低碳限制下综合成本最小的卡车运输优化模型，然后利用IAS算法对模型进行求解，对卡车运输行驶的能源消耗进行了优化，并将3种不同目标函数做了对比，最后利用实例进行验证。结果表明：该优化研究能够有效减少运输成本、能源消耗和碳排放量，同时也能减少卡车使用数目，降低了矿山企业的经营成本，为建设资源节约型和环境友好型矿山提供了保障。     

综合考虑低碳低成本的露天矿卡车运输优化研究

针对露天矿山的卡车运输问题，将降低碳排放量和节约运输成本作为两个优化目标，建立一个关于17个装载点、4个卸载点的多目标线性规划数学模型，利用MATLAB软件分别采用传统的线性规划法和NSGA-Ⅱ法对模型进行求解，并将考虑低碳条件的模型运算结果与没有考虑低碳条件的实际结果进行相比。研究结果表明：综合考虑低碳低成本的运输模型研究不仅能提高经济效益，还能降低矿山卡车运输环节中的碳排放量。因此，在研究矿山卡车运输规划问题时，将降低碳排放量作为优化目标之一进行规划具有重要研究意义。     

基于 NSGA-Ⅲ和道路运输能力饱和度的露天矿卡车调度优化方法

为高效调配露天矿卡车运输,进一步降低矿山企业运输成本,提出一 种新的基于 NSGA-Ⅲ和道路运输 能力饱和度的露天矿卡车调度优化方法。 在车流规划阶段,以卡车总运输 量和卡车非作业时间最小为目标,以矿山 各生产要素和生产原则为约束,建立多目标数学模型。 采用 NSGA-Ⅲ多目 标遗传算法进行求解,求解出当前场景下 完成矿山任务需要启用的最少卡车数量,以及理想的车流规划。 在运输实 时调度阶段,提出道路运输能力饱和度的 调度策略,并和固定派车法组成综合调度方法来调整车流。 在某露天矿实 验结果表明:该方法提供了合理的车流规 划,在完成道路车流目标的同时,有效减缓了道路的拥挤程度,减少了卡车在 装载点和卸载点排队发生的频率,能对 矿山系统正常情况和特殊情况进行处理,实现了实时调度卡车排队最优。     

露天矿新能源纯电动卡车的智能调度优化及应用

随着我国“双碳”战略的提出,在绿色矿山建设背景下,新能源纯电动卡车在露天矿生产中的应用越来越广泛。为了提高新能源纯电动卡车的运输效率,降低矿山生产成本,从卡车的碳排放成本和矿山生产指标角度出发,综合考虑电池电量、车铲生产能力以及矿石品位等多种影响因素,构建了基于碳排放成本的露天矿新能源纯电动卡车多目标调度优化模型,并采用非支配邻域免疫算法(NNIA)对模型进行了求解。通过国内某露天矿的生产数据进行仿真分析发现,所建立的多目标优化模型求得的调度方案,提高了设备利用效率9.5%,增加了11.29%的矿石运输量,同时有效减少了电能消耗所带来的碳排放成本。     

露天矿生产车辆调度的优化选择

露天矿车辆优化调度问题,关键是如何分配和调度现有条件下的卡车和电铲,使设备的利用率达到最大,从而降低采矿成本。根据露天生产的实际要求,运用运筹学中的目标规划的方法,建立车辆调度的优化模型,利用Lingo11软件进行计算;利用卡车编队运输、卡车转移运输的思想和贪心算法,得出一种最优的调度方案。研究表明,优化结果能符合实际生产需求。     

基于人工鱼群神经网络进化的露天矿卡车优化调度研究

为提高露天矿生产运输效率,实现生产资源的有效回收和低成本运营,提出基于神经网络代理辅助的多目标露天矿卡车优化调度方法。依据露天矿卡车生产运输的特点,综合考虑卡车运输的各项成本,构建以卡车运输成本最小、卡车总等待时间最短,以及卸矿站品位偏差率最小为目标的多目标组合优化模型。在基本人工鱼群算法基础上,通过引入神经网络代理辅助模型训练历史调度数据,对雄安新区某露天矿的生产调度情况进行了仿真研究。结果表明,基于神经网络代理辅助的人工鱼群算法可有效提高算法计算速度约47.8%,降低露天矿卡车运输成本8.16%,减少等待时间12.12%,并减小品位偏差8.69%,在加快计算速度的同时,实现了平衡算法收敛性与多样性的目标。     

基于改进DCW-QPSO算法的露天矿卡车调度优化方法

为了提高露天矿卡车运输效率,有效降低矿山企业开采成本,针对量子粒子群算法(QPSO)在优化求解过程中易陷入局部最优的问题,本研究引入惯性权自适应调整的量子粒子群优化算法(DCW-QPSO),并借助于遗传算法的变异操作,将DCW-QPSO的粒子更新方法改进,然后将改进DCW-QPSO用于求解露天矿卡车运输调度方案。调度方案以总运输成本最低为目标函数,并综合考虑矿石产量、品位均衡、卡车等待时间最短等约束条件。通过在国内某大型露天铁矿的应用发现,卡车调度优化结果符合矿山实际生产需求,为企业管理者提高了决策依据。改进算法在模型求解过程中全局搜索能力及算法稳定性都得到显著提升,具有一定的实际应用价值。     

考虑能量回收的露天矿新能源卡车路径规划

随着我国能源结构的调整和低碳政策的实施,新能源卡车已成为露天矿运输的装备之一。但新能源卡车的电池能耗大,合理规划路径从而减少能耗始终是露天矿运输中的问题所在。通过对卡车行驶中电池能耗与回收的分析,综合考虑卡车速度、卡车载重、坡度和道路等级4个影响因素,建立以能耗最小为目标的露天矿能量优化模型;同时为减少里程焦虑问题,将车载剩余能量、充电站位置因素纳入到问题模型中。然后提出了一种基于角度的双向搜索策略改进A^*算法(IA^*)。最后通过仿真实验证明,建立的能量优化模型针对里程焦虑问题,得到了能耗最小的可行路径,更能反映真实露天矿环境下新能源卡车的运输情况,验证了所提方法的实用性。     

基于多目标遗传算法的露天矿卡车调度优化研究

为合理调配露天矿卡车运输,实现矿山企业降本增效,解决卡车运输调度管理的多目标需求,以卡车运输成本最低和等待时间最少为目标,以车铲生产能力、矿石品位以及生产原则为约束,构建了多目标卡车调度模型。模型采用优选因子分配车辆,使用多目标遗传算法进行求解,进而优化露天矿卡车的动态调配。针对某露天矿卡车调度进行多目标优化,研究结果表明:此方法可提供合理的优化调度方案,得到具体的卡车运输路线和运行时刻表,大大降低卡车运输成本,提高设备使用效率,从而为矿山的卡车调度提供具体合理的决策依据。     

基于布谷鸟搜索算法的露天煤矿运输路径优化研究

为了合理规划露天煤矿卡车运输路径,有效降低卡车能耗,减少矿山投入成本,将卡车行驶过程中克服重力做功与克服阻力做功之和作为卡车消耗总运输功,综合考虑卡车行驶速度、道路坡度、路面质量等因素,以最小化总运输功为目标,建立了露天煤矿卡车运输路径优化模型,在给定起始节点与目标节点前提下,提出以布谷鸟搜索算法为优化方法,根据其特有的莱维飞行方式搜寻卡车行驶最优路径。以宝日希勒露天煤矿为实例进行了应用研究,分析结果表明,布谷鸟搜索算法解出的优化运输路线比现场实际运输路线消耗运输功更小,能在一定程度上达到理想的优化效果,具有较高的实用价值。     

露天煤矿全流程能耗分析及节能对策研究

以内蒙古黑岱沟露天煤矿为例,通过能源审计对节能评估做出有益的探索,建立基于能源审计的露天煤矿节能评估模型,基于实地调研和现场测试对露天煤矿各生产环节的相关设备进行能耗分析,研究表明：黑岱沟露天矿运输环节的能耗占比最高,占总能耗的比例高达78.5%,其中绝大部分来自柴油|优化卡车运输路线、减少卡车等待时间是露天矿节能的最主要方式,卡车的年运输量越高,年均柴油单耗越低|应加强大型电铲的能耗监测,采用电力驱动采剥设备可实现以电代油,并降低能耗。     

露天矿运输调度优化的生物地理学改进算法

露天矿生产运输调度优化问题是一类典型的具有非线性、多变量特征的优化问题。首先,在对露天矿卡车调度优化进行系统分析的基础上,以总运输费用最小为目标函数,给定矿石量、运输能力等约束条件,建立运输调度优化模型;然后,提出将差分算法中局部搜索功能引入到基本生物地理学优化算法的迁移策略中的改进生物地理学优化算法;最后,以MATLAB软件为平台,以露天矿实际生产运输实例数据为依据,计算出改进的生物地理学算法优化路径的综合运输成本比实际花费成本节约5 994万元,且比单一的生物地理学算法和差分算法优化路径的运输成本更低,验证了该算法求解露天矿运输调度问题的优越性。     

露天矿运输卡车柴油消耗的外部影响模型

为建立露天矿运输卡车柴油消耗与其主要外部影响因素之间的非线性模型,采用回归型支持向量机（SVR）方法,并以国内某露天煤矿实际生产调度统计的数据作为原始样本,选取产量、运量、运距、高差、装车时间、加油量、岩量等7个主要外部影响指标,使用因子分析方法提取公共因子作为模型的输入,分析柴油消耗模型的训练过程,通过在MATLAB上编写相应程序并进行仿真训练,最终得出基于SVR的柴油消耗模型。训练和测试结果表明：该模型满足精度要求,能够很好地对露天矿运输卡车的柴油消耗进行计算和预测,可以为进行合理的生产调度提供决策支持,同时也为降低柴油消耗提供指导作用。     

露天矿用卡车燃油消耗的动态统计分析与评价

在露天煤矿卡车运输成本管理中,燃油消耗指标的统计分析是日常管理十分关注的重要的经济指标。但是这一指标在露天矿企业的统计计算中有多种表达形式。从卡车运用工程角度分析,卡车运输过程是发动机发出功率产生燃油消耗的过程,也就是卡车通过消耗燃油输出了运输功t.km。超大型露天矿的矿用卡车的运力相当大,结合通用运输指标,笔者提出了矿用卡车的燃油消耗指标为kg(/100 t.km),并利用这样的指标数据统计整理了某超大型露天煤矿在2011年1月到6月的多型矿用卡车发生的数据样本,利用这批样本,做了正态分布的曲线拟合、卡方验证。运用统计性描述对这几型卡车的近期油耗指标的影响因素做了分析、评价。     

露天煤矿车辆优化调度不确定模型研究

车辆优化调度是减少采运设备非生产时间、提高生产效率、从而降低整个露天煤矿开采成本和能耗行之有效的方法,因此对露天煤矿车辆调度中的关键时间参数进行了数据统计分析,验证了装车时间和道路运行时间的概率分布类型,并针对这些不确定信息,建立了车辆调度模型的随机期望值模型和随机期望目标规划模型。对模型进行研究分析,发现考虑了不确定信息,优化结果更符合实际生产需求。     

露天矿运输卡车柴油消耗的外部影响模型

为建立露天矿运输卡车柴油消耗与其主要外部影响因素之间的非线性模型,本文采用回归型支持向量机方法,并以国内某露天煤矿实际生产调度统计的数据作为原始样本,选取产量、运量、运距、高差、装车时间、加油量、岩量等七个主要外部影响指标,使用因子分析方法提取公共因子作为模型的输入,分析柴油消耗模型的训练过程,通过在MATLAB上编写相应程序并进行仿真训练,最终得出基于SVR的柴油消耗模型。训练和测试结果表明：该模型满足精度要求,能够很好地对露天矿运输卡车的柴油消耗进行计算和预测,可以为进行合理的生产调度提供决策支持,同时也为降低柴油消耗提供指导作用。     

基于闭合排队网络扩展求和算法的露天矿车铲协同优化研究

为解决车铲协同优化不合理导致的卡车待装时间过长的问题,运用排队理论构建了矿山闭合网络模型,将生产流程分解成采装、重车运行、称重、卸矿、空车运行等多级服务过程。针对多铲车且装车时间 服从正态分布的情形,引入扩展求和算法（Extended Summation Algorithm, ESUM）求解闭合网络模型中各级服务系统的排队指标。基于等待制排队模型与混合制排队模型之间的差异,改善了ESUM前期误差较大的不 足,改进后的算法计算结果精度更高。以某露天矿为例,首先根据该矿山实际装车时间的统计分析,确定该矿山装车时间服从正态分布规律;然后结合该矿山某处运输路段只允许单车通行的实际情况,在闭合网络模 型中加入“单车道”排队系统,通过求解该模型,计算在不同卡车数量下该矿山各个生产环节的作业状态,并得到采装过程是制约卡车运行效率的关键环节;最后以采装过程中卡车等待时间最少为目标,满足平均班 产量为约束,确定该露天矿的合理卡车数为7辆,此时卡车在采装过程的逗留时间较原来缩短了42.24%。在上述分析的基础上,采用Matlab软件平台对相应条件下采装时的平均排队长度进行了模拟分析,结果验证了用 扩展求和算法进行车铲协同优化的有效性和准确性。     

基于TIN的露天矿区地形精细模型构建研究

准确构建露天矿区三维地形模型，客观反映露天矿在开采过程中的地形动态变化特征，对于提高露天矿生产管理效率和信息化水平具有重要意义。根据露天矿地形特点，提出了以凸壳算法为基础的建模方法。该方法中，以空间特征为约束条件构建三维地形精细模型。以三维地形精细模型为基准，针对地理信息软件ArcGIS中三维体积计算的局限性，提出了一种土方量计算的改进算法。以宝日希勒露天矿为例，结合矿区地形碎部点测绘数据，进行了三维地形精细模型构建。研究表明：该建模方法提升了三维地形模型的构建效率，同时以边为着眼点对三维地形模型进行优化，提高了模型的几何精度。通过对比分析不同时期露天矿三维地形模型的体积变化和形状变化情况，可为露天矿开采动态量化评估提供可靠依据。     

基于Whittle的露天境界动态优化研究

开采境界圈定是露天矿山开采设计的基础，境界优化结果的优劣直接制约着矿山的整体发展效益。露天开采过程中面对的是复杂多变的地质岩体、无序的品位分布、多变的经济参数等一系列非线性动态问题，现有的主流境界优化方法未能有效考虑该类问题。为实现对露天矿山境界优化的经济动态评估以及矿山剥采均衡，将露天境界优化与地质品位、矿体赋存状态相结合，根据地质数据库采用SURPAC软件建立了矿体三维实体模型和块段品位模型。借助境界动态优化分析软件Whittle，并根据某矿山实际情况，将浮动圆锥法和LG图论法相结合，在一定的技术、经济指标条件下，生成了一系列不同价格对应的露天境界优化方案。根据矿山设计生产规模，对各个境界方案进行进度计划排产，同时考虑了资金的时间价值，引入贴现率指标，获得了各个方案的最大净现值，确定净现值最大的方案为最优方案。研究表明：该方案的提出，实现了动态条件下该矿山露天境界的高效动态优化，为露天矿山开采境界优化提供了新思路。     

巨型非公路用轮胎在线管理系统在露天矿的应用

本文立足准能集团露天煤矿生产模式，针对数字矿山“卡车轮胎在线管理系统”建设，本文提出的巨型非公路用轮胎在线管理系统在准能集团露天煤矿正式投入使用。该系统不仅能保证轮胎在其最佳性能下运行，同时可延长轮胎使用年限，降低轮胎维护成本，合理调动卡车生产。提高安全生产，提高智能生产一体化，旨在发挥其在矿车运行生产过程中的安全及效率。该系统的上线提高了准能集团 露天开采智能化生产能力，提高安全采矿、高效生产、设备维护及投入节约水平。保障准能集团露天煤矿安全有效生产，为同类型露天矿卡车轮胎监测研究提供参考意义。