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

赵加征¹，李宁^1,2，叶海旺^1,2，王李管³，王其洲^1,2，雷涛^1,2

1. 武汉理工大学资源与环境工程学院2. 矿物资源加工与环境湖北省重点实验室3. 中南大学资源与安全工程学院

摘 要：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。

关键词：露天矿;车铲协同优化;闭合排队网络;仿真模拟;