基于新能源矿车的露天矿山运输调度系统优化

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中文摘要：随着工业化进程的加速，矿山生产所需的资源需求呈现爆发式增长，传统的车辆需求分配和车辆排班逐渐显露出其不足之处。因此，在露天矿山新能源的背景下，结合实际矿山生产情况，如何满足纯电动无人矿车的换电需求和对运输任务进行合理安排变得越来越重要。基于上述背景，本文分别对露天矿山新能源矿车的需求分配和智能排班进行了研究，本文主要研究内容如下: (1)首先研究了露天矿山新能源矿车需求分配问题:首先将所研究问题转换为可描述的模型，根据现有的露天矿山矿车需求分配模型，引入换电约束，并根据道路能力和运输计划等条件约束建立露天矿山的新能源矿车需求分配模型，成功解决了露天矿山中的新能源矿车需求分配问题。最后，设计了新能源矿车需求分配实验，使用求解器Gurobi对矿车需求分配问题进行求解，求出每条线路上车辆的运输次数、需要的矿车车辆数目以及新能源矿车的换电次数，以及电铲的分配位置，并对所提模型的结果进行分析，验证了所提出方法的有效性。 (2)研究了露天矿山新能源矿车车辆排班问题:将新能源矿车需求分配模型中得到的车辆分配方案作为露天矿山车辆排班问题模型的基础，根据新能源矿车的电耗等条件约束建立露天矿山的车辆排班模型。由于该模型计算复杂度较高，设计了遗传算法(Genetic Algorithm,GA)来快速求解该问题。最后，设计了数值实验，将本文所提的遗传算法与使用Gurobi求解和其他智能算法的全局优化方法在性能指标上进行对比，并得到完整的车辆排班计划与电池管理方案。 (3)在AnyLogic仿真软件中验证了所提方法的有效性:首先基于AnyLogic仿真软件搭建了露天矿山新能源矿车车辆运输模型，通过AnyLogic中的智能体模块对露天矿山新能源矿车运输进行仿真，并得到各个时刻每个车辆换电次数和运载距离以及任务完成情况等变化曲线。仿真实验结果表明所提的车辆排班计划能够让每辆车在考虑换电的情况下高效完成任务，能够得到高质量的车辆排班方案。综上所述，本文对露天矿山新能源矿车采矿的需求分配和矿车排班问题进行了研究，设计的方法能够得到所研究问题的较优解，具有一定的理论意义和应用价值。

作者：

李文博

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关键词：

露天矿山运输调度系统新能源矿车需求分配智能排班

授予学位：

硕士

学科专业：

电子信息

导师：

辛健斌

学位年度：

2024

学位授予单位：

郑州大学

语种：

中文

中图分类号：