Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Характеристика работы автомобильного транспорта на открытых горнорудных карьерах 10
1.1. Особенности организации транспортирования горнорудной массы в карьерах 10
1.2. Анализ состояния эксплуатации карьерного автомобильного транспорта на АО «ССГПО» 18
1.3 Методика расчета парка карьерных самосвалов 32
1.4 Оценка величины простоев и экономических потерь для однотипной структуры парка самосвалов 36
1.5. Анализ научно-технической литературы 43
Выводы по первой главе 49
Глава 2. Теоретические и методологические аспекты определения показателей работы автомобильно-экскаваторного комплекса 52
2.1 Анализ факторов, влияющих на формирование условий эксплуатации 52
2.2 Исследование зависимости показателей работы карьерных автосамосвалов и автомобильно-экскаваторных комплексов от параметров карьеров 57
2.3 Аналитическая обработка экспериментальных данных работы автомобильно-экскаваторного комплекса 67
2.4 Определение простоев автомобильно-экскаваторного комплекса при выполнении погрузочных работ 71
Выводы по второй главе 80
Глава 3. Разработка оптимизационной модели распределения парка карьерных самосвалов 82
3.1 Использование методов линейного программирования при планировании работы автомобильно-экскаваторного комплекса 82
3.2 Разработка оптимизационной модели распределения самосвалов к экскаваторам 85
Выводы по третьей главе 103
Глава 4. Практическое применение результатов исследований 104
4.1 Разработка программы оптимизации парка технологического автотранспорта железорудных карьеров 104
4.2 Оценка эффективности внедрения результатов исследования 114
Выводы по четвертой главе 117
Основные результаты и выводы 119
Список использованной литературы
- Анализ состояния эксплуатации карьерного автомобильного транспорта на АО «ССГПО»
- Оценка величины простоев и экономических потерь для однотипной структуры парка самосвалов
- Исследование зависимости показателей работы карьерных автосамосвалов и автомобильно-экскаваторных комплексов от параметров карьеров
- Разработка оптимизационной модели распределения самосвалов к экскаваторам
Введение к работе
Актуальность темы. Автомобильный карьерный транспорт получил широкое распространение на открытых разработках горнодобывающих отраслей во всем мире. Целесообразность применения автотранспорта в горном деле обусловлена его высокими технико-экономическими показателями при использовании в различных условиях. Объем перевозок горнорудной массы автомобильным транспортом с 2004 по 2011 гг. на АО «Соколовско-Сарбайское горнообогатительное производственное объединение» (г. Рудный, Республика Казахстан) увеличился более, чем в два раза, однако при этом сохраняются высокие экономические потери от простоев автомобильно-экскаваторных комплексов. В сложившихся условиях вопросы повышения эффективности работы этих комплексов являются актуальными.
Совершенствование работы карьерных автосамосвалов путем их рационального распределения по экскаваторам с учетом влияния различных технико-эксплуатационных факторов и структуры парка позволит увеличить производительность карьерных автотранспортных средств, уменьшить простои автомобильно-экскаваторного комплекса, увеличить объемы перевозимой горнорудной массы и, как следствие, - снизить себестоимость ее перевозки.
Цель исследования - повышение эффективности использования автомобильно-экскаваторного комплекса на основе разработки методических положений обоснования его рациональной структуры с учетом параметров открытых горнорудных карьеров и структуры парка автосамосвалов.
Задачи исследования:
1) изучение особенностей процесса планирования работы автомобильно-
экскаваторных комплексов и оценка эффективности их работы в открытых горно
рудных карьерах;
-
исследование влияния эксплуатационных параметров открытых горнорудных карьеров на показатели работы различных типов карьерных автосамосвалов;
-
исследование влияния структуры парка автосамосвалов на простои автомобильно-экскаваторных комплексов открытых горнорудных карьеров;
-
разработка методики рационального планирования работы автомобильно-экскаваторного комплекса с учетом параметров карьера и структуры парка автосамосвалов в открытом горнорудном карьере;
-
разработка алгоритма и программная реализация методики рационального планирования работы автомобильно-экскаваторного комплекса в открытом горнорудном карьере.
Объект исследования - процессы погрузки и транспортировки горнорудной массы автомобильно-экскаваторными комплексами в открытом горнорудном карьере.
Предмет исследования - структура парка автосамосвалов, влияющая на эффективность функционирования автомобильно-экскаваторных комплексов при технологических перевозках.
Научная новизна исследования:
-
Установлены зависимости влияния эксплуатационных параметров открытых горнорудных карьеров на показатели работы карьерных автосамосвалов.
-
Теоретически и экспериментально обосновано влияние структуры парка
карьерных самосвалов на простои автомобильно-экскаваторных комплексов открытых горнорудных карьеров.
-
Разработана методика рационального распределения парка автосамосвалов разнотипной структуры по экскаваторам в открытых горнорудных карьерах.
-
Разработан алгоритм программы планирования работы разнотипного парка автосамосвалов открытых горнорудных карьерах.
Практическая значимость работы. Разработанные методические рекомендации по формированию рационального по структуре автомобильно-экскаваторного комплекса путем распределения автосамосвалов различных типов по экскаваторам с учетом параметров открытого горнорудного карьера используются на практике при вывозе горнорудной массы технологическим транспортом из крупных карьеров. Внедрение результатов диссертационного исследования позволяет снизить совокупные простои автосамосвалов и экскаваторов и связанные с ними экономические потери предприятий.
Научные положения, выносимые на защиту:
-
Математические модели влияния эксплуатационных параметров карьеров на показатели работы автосамосвалов в открытых горнорудных карьерах.
-
Зависимости простоев автомобильно-экскаваторных комплексов от структуры парка карьерных автосамосвалов в открытых горнорудных карьерах.
-
Методика рационального распределения автосамосвалов по экскаваторам для разнотипной структуры парка автосамосвалов, обеспечивающая снижение совокупных простоев автомобильно-экскаваторных комплексов в открытых горнорудных карьерах.
-
Алгоритм компьютерной программы планирования работы разнотипного парка автосамосвалов с учетом параметров открытых горнорудных карьеров.
Теоретико-методологические основы исследования: системный подход, математическая статистика, теории вероятностей и массового обслуживания, математические методы имитационного и оптимизационного моделирования, которые позволили достоверно обосновать полученные результаты и сделанные выводы.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационного исследования применяются:
в АО «Соколовско-Сарбайское горно-обогатительное производственное объединение» и ТОО «Горнорудная компания Тохтар» (Республика Казахстан) при планировании работы автомобильно-экскаваторных комплексов для снижения их простоев в ожидании погрузочных операций в открытых горнорудных карьерах и увеличения объемов перевозок горнорудной массы;
в учебном процессе кафедры транспорта и технологических машин РГП «Рудненский индустриальный институт» (Республика Казахстан) и кафедры эксплуатации автомобильного транспорта ВГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)».
Работа выполнена в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг.
Апробация. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на международных научно-практических конференциях «Роль стратегии индустриального развития Республики Казахстан в условиях глобализации: проблемы и перспективы» (Рудный, 2009); «Проблемы и перспек-
тивы развития Евроазиатских стран» (Челябинск, 2009-2011, 2013); «Алдамжа-ровские чтения - 2010» (Костанай, 2010); «Инновации в образовании и науке в условиях политической и экономической модернизации Казахстана» (Рудный, 2011); «Инновации в образовании и науке в условиях политической и экономической модернизации Казахстана» (Рудный, 2011); республиканской научно-практической конференции «Интеграция инженерной науки и исполнительной власти - необходимое условие реализации программы форсированного индустриально-инновационного развития экономики Казахстана» (Рудный, 2011); межкафедральном научном семинаре транспортного факультета ФГБОУ ВПО «Оренбургский государственный университет» (Оренбург, 2012).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликованы 15 статей, в том числе 5 - в журналах, включенных в «Перечень ...» ВАК, и получено свидетельство о регистрации программы для ЭВМ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов, списка использованной литературы из 144 наименований и 7 приложений. Объем диссертации составляет 120 страниц основного текста, 28 таблиц, 38 рисунков.
Анализ состояния эксплуатации карьерного автомобильного транспорта на АО «ССГПО»
Производительность автомобильного карьерного транспорта определяется расстоянием транспортировки, технической скоростью движения, типами экскаваторов, степенью использования рабочего времени и другими факторами.
Основные достоинства автомобильного карьерного транспорта определяются высокой манёвренностью подвижного состава, сокращением длины транспортных коммуникаций благодаря применению относительно крутых уклонов автодорог, упрощением процесса отвалообразования из-за меньшей трудоёмкости и возможности уменьшения площади отвалов, высокой оперативностью управления.
К недостаткам автомобильного карьерного транспорта относятся: ограничение до 3-4 км расстояния транспортировки грузов, зависимость эксплуатации дорог и подвижного состава от климатических условий, высокие энергоемкость и эксплуатационные затраты, высокая загазованность окружающей среды при работе автотранспортных средств.
Основу автомобильного карьерного транспорта составляют самосвалы.
Карьерные самосвалы, используемые для вывоза горнорудной массы, отличаются по мощности, грузоподъемности, размерам, функциональности и по другим параметрам. На карьерах АО «ССГПО» эксплуатируются самосвалы Б-75145, Б-75131, CAT-777F, CAT-777D, НД-785, Hitachi ЕН-3500. Параметры этих самосвалов и их наличие по карьерам предприятия представлены в таблицах 1.1 и 1.2. Таблица 1.1. Параметры карьерных автомобильных самосвалов
Анализ данных таблицы 1.2 показал распределение автосамосвалов по карьерам АО «ССГПО»: 37% самосвалов от общего количества машин используется на Канарском карьере, 31% - на Сарбайском карьере, 24% - на Куржункульском карьере, 6% - на Соколовском карьере.
На рисунке 1.8 представлена диаграмма, показывающая соотношение каждой модели самосвалов к общему количеству машин, используемых на карьерах предприятия для вывоза горнорудной массы.
По диаграмме видно, что в большей степени для транспортировки горнорудной массы от забоя на перегрузочные склады используются самосвалы марки БелАЗ-7514 (около 44%).Самосвалы марки БелАЗ-7513 (10%) имеют меньшую скорость движения и грузоподъемность и в настоящее время их заменяют на более современные машины, такие как САТ-777 (32%) и Hitachi ЕН-3500 (7%).
Для загрузки горнорудной массы в самосвалы используются экскаваторы с объемом ковша от 6,3м3 до 27м3. Наличие карьерных экскаваторов и их распределение по карьерам АО «ССГПО» представлены в таблице 1.4. Таблица 1.4. Наличие карьерных экскаваторов на 2011 год Название карьера Объем ковша, м3 Качарс кий Сарбай ский Соколов ский Куржункуль ский Всего
Для загрузки самосвалов грузоподъемностью 91 т, а так же железнодорожного подвижного состава на перегрузочных складах применяются экскаваторы с объемом ковша 6,3 и 8 м . Использование большегрузных самосвалов БелАЗ-7514, Hitachi ЕН-3500 привело к необходимости применения для загрузочных работ экскаваторов с объемом ковша 10, 15, 21 и 27 м3. Сгруппировав экскаваторы в зависимости от объема ковша на четыре группы, можно определить процентное соотношение экскаваторов с определенным объемом ковша к общему числу самосвалов (таблица 1.5 и рисунок 1.10).
Анализируя данные таблицы 1.6 и графики на рисунке 1.12 можно отметить увеличение объема перевозок горнорудной массы и грузооборота в 2011 году по сравнению с 2004 годом. В 2009 году наблюдается резкое снижение этих показателей, что связано с экономическим кризисов в России, предприятия которой является одним из основных потребителей продукции комбината. Улучшение экономической ситуации позволило в 2010 году увеличить объем перевозок и грузооборот до уровня 2008 года. Объем перевозок за рассматриваемый период возрос на 110%, грузооборот - на 149%.
С увеличением объема перевозок горнорудной массы возникает необходимость увеличивать парк самосвалов. На рисунке 1.13 показана динамика изменения среднесписочного количества машин за последние семь лет. В течение этого периода количество машин увеличилось с 56 самосвалов в 2004 году до 84 единиц в 2011 году. Прирост составляет 52%.
Для транспортировки горнорудной массы в АО «ССГПО» используются карьерные автосамосвалы Б-75145 грузоподъемностью 120 т., Б-75131 грузоподъемностью 130 т., С-777 грузоподъемностью 91 т., Hitachi EH 3500 грузоподъемностью 180 т., НД-785 грузоподъемностью 91 т. Рассматривая динамику изменения средней грузоподъемности автосамосвалов по годам (рисунок 1.14), можно отметить увеличение грузоподъемности на 13%. Приобретение и введение в эксплуатацию в 2010 году новых автосамосвалов Hitachi EH 3500 грузоподъемностью 180 т. позволило увеличить среднюю грузоподъемность по предприятию до 115 т.
Производительность самосвала определяет объем выполненной работы конкретного самосвала, среднесписочного самосвала парка или конкретной модели в парке за определенный период (смена, сутки, месяц, год). 100
На рисунке 1.15 показана динамика изменения производительности карьерных автосамосвалов за смену и с учетом расстояния транспортирования. Анализируя этот график можно отметить, что производительность машин в смену в период с 2004 года по 2008 год находится примерно на одном уровне. Значительный рост этого показателя наблюдается в 2009 и 2010 году. В первую очередь, это связано с увеличением грузоподъемности автосамосвалов. Производительность в тонно-километрах до 2009 года повышается практически равномерно, в 2010 году отмечается резкий рост показателя, что связано с увеличением расстояния транспортирования и ростом сменной производительности. В 2011 году расстояние транспортировки уменьшается, это приводит к некоторому снижению производительности самосвалов.
Оценка величины простоев и экономических потерь для однотипной структуры парка самосвалов
Анализ уравнений регрессии позволяет выделить факторы, наиболее влияющие на рассматриваемый процесс. Полученные уравнения нелинейны.
Уравнение регрессии (2.2) характеризует зависимость времени погрузки от объёма ковша экскаватора, грузоподъёмности автосамосвала и плотности транспортируемого груза. Анализируя уравнение (2.2) установлено, что с увеличением объёма ковша от 6,3 до 27 м , плотности груза с 2,4 до 3,8 т/м , грузоподъёмности самосвала от 80 до 180 т время погрузки уменьшается с 6 до 0,8 мин.
Так как представить исследуемый параметр (функцию отклика) в четырехмерном пространстве практически невозможно, анализ его проводили с помощью двумерных сечений поверхности, заключающийся в следующем: анализу подвергались математические модели с закодированными факторами. В уравнении второго порядка подставляются кодированные значения факторов на нулевом уровне, кроме двух изучаемых. В результате получаем выражения, содержащие лишь изучаемые два фактора.
Эмпирическая зависимость времени погрузки от объёма ковша и грузоподъёмности самосвала при среднем значении плотности груза: ух = 2,228-1,788х1-0,67х2+1,029х12+0,337х,х2 3) Эмпирическая зависимость времени погрузки от объёма ковша и плотности груза при среднем значении грузоподъёмности: у} = 2,228-1,788х+0,866х3+1,029х2-0,526х1х3 п 4) Эмпирическая зависимость времени погрузки от грузоподъёмности и плотности груза при среднем значении объёма ковша: На рисунке 2.1 показана зависимость времени пофузки от объёма ковша и фузоподъёмности самосвала при среднем значении плотности фуза, на рисунке 2.2 зависимость времени пофузки от объёма ковша и плотности фуза при среднем значении фузоподъёмности, а на рисунке 2.3 - зависимость времени пофузки от фузоподъёмности и плотности фуза при среднем значении объёма ковша.
Зависимость времени пофузки от объёма ковша и плотности фуза при среднем значении фузоподъёмности = и
Зависимость времени погрузки от грузоподъёмности и плотности груза при среднем значении объёма ковша
Уравнение регрессии (2.6) показывает зависимость скорости гружёного самосвала от грузоподъёмности самосвала, общего сопротивления движения, зависящего от уклона дороги, типа и состояния дорожного покрытия и коэффициента учёта сложности трассы. Анализируя уравнение (2.6) выявлено, что с увеличением общего сопротивления движению от 2 до 14%, коэффициента учета сложности трассы от 0,77 до 0,9, грузоподъемности самосвала от 80 до 180 т скорость движения груженого самосвала уменьшается с 34 до 7 км/ч. Эмпирическая зависимость скорости от грузоподъёмности самосвала и коэффициента учёта сложности трассы при среднем значении общего сопротивления движению: Эмпирическая зависимость скорости от общего сопротивления движению и грузоподъёмности самосвала при среднем значении коэффициента учёта сложности трассы:
Эмпирическая зависимость скорости от грузоподъёмности самосвала и коэффициента учёта сложности трассы при среднем значении общего сопротивления движению. у2 = 24,654-8,6433х4-5,67х2-2,1333х4х5 (2.9)
На рисунке 2.4 показана зависимость скорости от грузоподъёмности самосвала и коэффициента учёта сложности трассы при среднем значении общего сопротивления движению, на рисунке 2.5 - зависимость скорости от общего сопротивления движению и грузоподъёмности самосвала при среднем значении коэффициента учёта сложности трассы, а на рисунке 2.6 - зависимость скорости от грузоподъёмности самосвала и коэффициента учёта сложности трассы при среднем значении общего сопротивления движению. о
Эффективность работы автомобильно-экскаваторного комплекса зависит от многих факторов, в частности, от производительности автосамосвалов. Разработанные выше зависимости позволяют показать влияние расстояния транспортировки, скорости движения и времени на погрузку-выгрузку на производительность машин.
Для оценки величины простоев автомобильно-экскаваторного комплекса при однотипной и разнотипной структуре парка самосвалов была собраны данные об основных параметрах перевозочного процесса. В Приложении 2 приведены данные хронометражного наблюдения работы самосвалов САТ-777 (грузоподъемностью 91 т) с фиксированием основных параметров, определяющих производительность, а так же время ожидания машинами погрузочных работ. Обработка полученных данных позволила определить появления частоту значений каждого параметра работы автотранспорта и построить графики, представленные на рисунке 2.7. ожидании погрузочных операций. Грузоподъемность самосвала 91 т, но по графику на рисунке 2.7, а видно, что машин загружаются свыше номинальной грузоподъемности. Это приводит к увеличению времени погрузки, снижению скорости движения груженного самосвала и, соответственно, возрастает время движения. В конечном счете, увеличивается время оборота машины, нарушается установленный ритм работы автомобильно-экскаваторного комплекса, возникают простои подвижного состава. Нормативный простой самосвала в ожидании погрузки до 0,7 мин. Как видно из графика на рисунке 2.7, д, простой в установленных пределах составляет всего 30% от общего простоя машины.
В Приложениях 3-5 приведены данные о простоях разнотипных самосвалов на погрузочных пунктах и простоях экскаваторов. Транспортировка горнорудной массы производится семью экскаваторами двух типов - БелАЗ-7513 (грузоподъемность 130 т) и Hitachi ЕН-3500 (грузоподъемность 180 т). Так же различаются самосвалы временем погрузки. Движение самосвалов может осуществляться при различном соотношении типов машин и очередности. В Приложениях приведены данные для трех вариантов использования самосвалов.
Обработка данных о времени простоя самосвалов в ожидании погрузки позлила получить графики частоты появления значений данного параметра для трех рассматриваемых вариантах (рисунок 2.8).
Анализируя графики на рисунке 2.7-2.8 можно сделать следующие выводы о влиянии структуры парка на простои автосамосвалов в ожидании погрузки. При обслуживании экскаватора однотипными автосамосвалами (рисунок 2.7) характерны относительно незначительные простои времени ожидания погрузки, которые обусловлены влиянием факторов случайной природы на отклонение фактических значений параметров работы автосамосвалов от плановых значений.
Исследование зависимости показателей работы карьерных автосамосвалов и автомобильно-экскаваторных комплексов от параметров карьеров
Таким образом, разработанная оптимизационная задача должна обеспечить выбор такого варианта распределения, при котором простой автомобильно-экскаваторного комплекса будет минимальным.
Пусть в карьере работает некоторое Аэ) количество у -го типа экскаваторов, для обслуживания которых имеется определенное количества АМ1 автосамосвалов /-го типа, различающихся технико-эксплуатационными показателями, в том числе величиной номинальной грузоподъемности q,. Транспортировка руды от у -х экскаваторов осуществляется на несколько перегрузочных складов поу -м маршрутам г,- заданной длины /,. Перевозка руды /-м самосвалом по у -у маршруту характеризуется совокупностью условий: скорость движения автосамосвала в груженном игрц и порожнем и„ору состояниях, время погрузки tnij и разгрузки tpij автосамосвала.
Для бесперебойной работы экскаваторов при любых возможных вариантах закрепления автосамосвалов за экскаваторами должно соблюдаться условие (2.16), поэтому для каждого г-го самосвала рассчитывается величина t" при его работе су -м экскаватором. Соблюдение планового ритма работы R jj-ro экскаватора обеспечивается путем выпуска на у -й маршрут достаточного количества самосвалов АМ] по формуле (2.19). Потери времени на ожидание самосвалами погрузки tO0lclJ образуются, если время погрузки z-го типа самосвала tmj при работе с j-м экскаватором будет превышать величину планового интервала движения 1т]. Тогда с учетом (2.11) определим:
Обозначим xv - количество z-ro типа самосвалов, распределенных к j-y экскаватору; аь а2, ... ап - количество самосвалов каждого типа, работающих в карьере; b\, Ь2, ... Ьт - количество самосвалов по (2.19), необходимых для закрепления к каждому экскаватору, чтобы исключить их простои. При этом должны соблюдаться балансовые условия:
Модель задачи закрепления самосвалов записывается следующим образом: m n n m F = YZt x min, при Ia,=Zb, Xy 0. (3.5) Сформулируем задачу для условий Качарского карьера: - в карьере с автотранспортом работают экскаваторы: ЭКГ-8, САТ 993K,Hitachi 3600, Hitachi 5500; - парк машин состоит из автосамосвалов марки БелАЗ-7513, БелАЗ-7514, САТ-777 и HitachiEH 3500. Транспортировка горнорудной массы осуществляется от 8 разнотипных экскаваторов на два перегрузочных склада с разной дальностью перевозки. На рисунке 3.1 схематично показано движение самосвалов от пункта загрузки до пункта разгрузки.
При известном времени погрузки каждого самосвала экскаватором необходимо составить план распределения самосвалов по экскаваторам с минимальным временем простоя автомобильно-экскаваторного комплекса. Исходные данные в общем виде можно записать в виде распределительной таблицы 3.1. Таблица 3.1. Исходные данные для математической модели распределения самосвалов
Используя данные таблиц (Приложение 7) и формулу (2.17), находится количество самосвалов к каждому экскаватору, необходимое для обеспечения его бесперебойной работы (таблица 3.2).
Данная задача является отрытой, потому что условие (3.2) не выполняется. Поэтому добавляется фиктивный тип самосвала Ам5 в количестве 15 машин (формула (3.4)),так как количество самосвалов в карьере меньше необходимого количества машин а Ь (таблица 3.3).
Решение задач линейного программирования можно выполнять одним из первых специализированных методов оптимизации - симплекс-методом. Он был предложен американцем Г. Данцигом в 1951 г. Симплекс-метод состоит в продвижении по выпуклому многограннику ограничений от вершины к вершине, при котором на каждом шаге значение целевой функции улучшается до тех пор, пока не будет достигнут оптимум. Но поскольку система ограничений рассматриваемой задачи проще, чем система ограничений основной задачи линейного программирования, то это дает возможность вместо объемных симплекс-таблиц применить более удобный метод.
Для решения сформулированной задачи могут быть использованы методы линейного программирования, обеспечивающие различную степень оптимизации плана распределения самосвалов по экскаваторам: метод потенциалов, метод северо-западного угла, метод минимального элемента и другие.
Разработка оптимального планирования работы автомобильно-экскаваторного комплекса осуществляется в два этапа: 1. Составление первоначального (базисного) плана распределения самосвалов к экскаваторам. 2. Последовательные улучшения плана (перераспределение самосвалов) до тех пор, пока план распределения самосвалов не станет оптимальным. Один из способов составления базисного плана - это способ северозападного угла. Сущность его заключается в следующем: распределение груза по экскаваторам начинается с клетки хц (таблицаЗ.З), если предложение больше спроса, то следующая цифра ставится в клетке xJ2 и т.п. Результаты составления базисного плана заносятся в таблицу 3.4.
Базисный план должен быть допустимым, содержать т+п-\ загруженных клеток (где т - число самосвалов, п - число экскаваторов). Таблица 3.4. Составление первоначального (базисного) плана
Необходимоеколичествосамосвалов 50 X / 50 6 5 3 9 8 4 9 Для оценки оптимальности полученного первоначального (базисного) плана наиболее широкое применение получил модифицированный распределительный метод (МОДИ) или метод потенциалов. При использовании данного метода в распределительную таблицу вносятся вспомогательные строки и столбец, в которые помещаются специальные показатели, называемые потенциалами. Основан метод на том, что если к простоям любой строки (столбца) распределительной таблицы прибавить или отнять от них одно и то же произвольное число, то оценка оптимальности относительно не изменится. Принимая для загруженных клеток [/( = 0и используя формулу, определяют потенциалы /,и / по следующему правилу: - потенциал для первой строки таблицы принимается равным нулю; - по простоям загруженных клеток подбираются потенциалы для других строк и столбцов таким образом, чтобы соблюдалось принятое условие: f -JJ -JJ =0, т.е. простой в каждой загруженной клетке должен быть равен сумме потенциалов строки и столбца данной клетки.
Разработка оптимизационной модели распределения самосвалов к экскаваторам
Для расчета автотранспорта на предприятиях горнодобывающей промышленности используются стандартные методики расчета.
Рабочий парк самосвалов определяется по средневзвешенным величинам расстояния транспортировки, уклона трассы, скорости движения и, соответственно, времени оборота. Как уже отмечалось в первой главе, такая методика расчета проста, но дает погрешности при определении потребного количества парка самосвалов.
Трасса движения самосвалов от экскаватора к перегрузочным складам представляет собой участки с различными уклонами, величина которых может изменяться в значительных пределах. Это определяет скорость движения груженного самосвала, а следовательно, влияет на время оборота.
В существующих методиках не учитывается уклон дороги на отдельных участках трассы, так как это приводит к увеличению трудоемкости расчетов.
Разработанная программа оптимизации парка технологического автотранспорта железорудных карьеров позволяет осуществлять выбор оптимального автомобильно-экскаваторного комплекса, производить более точное определение скорости движения самосвалов на отдельных участках трассы с учетом уклона и, в конечном итоге, обеспечить эффективную работу автотранспорта с минимальными простоями и максимальным объемом вывезенной горнорудной массы.
Использование данной программы позволит получить исходные данные для разработки оптимального плана распределения самосвалов по экскаваторам.
Для решения задачи моделирования разработана программа в среде программирования Delphi. Выбор Delphi обоснован наличием простых механизмов реализации вывода графики на свойствах «Canvas» и широкими возможностями математической библиотеки процедур и функций модуля «Math».
Данная программа позволяет на основании заданных свойств горной породы, расстояния транспортирования определять оптимальный парк автосамосвалов для открытых горных работ. Она обладает удобным интерфейсом пользователя.
Основные возможности программы: автоматизированное вычисление оптимального парка автосамосвалов для карьеров; запись и хранение результатов в архив на жестком диске; быстрота корректировки имеющихся данных при изменении параметров трассы и свойств горной породы (модернизация осуществляется самим пользователем); просмотр, редактирование архивных записей; печать результатов.
Количество автосамосвалов для обслуживания экскаватора Npa6 NR Руководство пользования программой определения оптимального количества самосвалов Программа предназначена для расчета оптимального парка автосамосвалов, доставляющих горную массу от экскаватора в карьере. Место установки программы Программа расположена на диске С в папке С:\ САМОСВАЛ \Projectl. Программа написана в системе Delphi. Для запуска программы необходимо с помощью проводника найти в папке САМОСВАЛ программу Projectl и два раза щелкнуть по ней. Работа программы САМОСВАЛ Рабочее окно выглядит следующим образом (рисунок 4.2). 108 ЭкскаваторЕмкость ковша, м3Производительность, т/смена: 43 СамосвалГрузоподъемность, т:Емкость кузова, м3:Мощность двигателя, кВт:Масса, т: 92 758
На рабочем поле располагается окно, в которое необходимо ввести исходные данные для работы программы. К ним относится заданная емкость ковша экскаватора и его производительность (т/час), технические характеристики автосамосвала: грузоподъёмность, емкость кузова, мощность двигателя и масса автосамосвала и плотность перевозимой горной массы. После этого нужно нажать на кнопку «Рассчитать». В результатах расчета появится количество ковшей загружаемых в автосамосвал (рисунок 4.3).
Для определения скорости движения машины на различных участках трассы необходимо ввести длину участка и его уклон. Количество участков неограниченно и оно добавляется нажатием на клавишу «Enter». Рабочее окно показывается на рисунке 4.4. Для определения времени погрузки в этом же окне необходимо задать нормативное значение времени погрузочно-разгрузочных операций, которое включает в себя время на подъезд под погрузку, время разгрузки и время на маневры.
Если нужно вывести полученную траекторию трассы, то нужно нажать на кнопку «Показать трассу». При этом она выводится на рабочем окне (рисунок 4.5), где по оси абсцисс показывается длина трассы, а по оси ординат суммарный уклон.
После чего программа производит расчет оптимального количества машин и выводит результаты расчета (рисунок 4.6). При желании можно их напечатать, нажав на клавишу «Печать». Программа защищена от неверного ввода исходных данных.
Для того, чтобы выйти из данного вида расчета, нужно нажать на кнопку «Закрыть». Тогда программа заканчивает работу.
Программа предназначена для практического использования на горнорудных предприятиях, эксплуатирующих технологический карьерный автомобильный транспорт.
Данная программа также может использоваться в учебных целях и для решения научно-исследовательских задач. Важной характеристикой программы является ее полезность для пользователей практически любого уровня квалификации.
Экономическая эффективность является результативностью экономической системы, выражающаяся в отношении полезных конечных результатов ее функционирования к затраченным ресурсам. Экономическая эффективность результатов исследований достигается сокращением или исключением простоев автосамосвалов при осуществлении транспортного процесса.
Решение поставленных в работе задач позволило оптимально распределить разнотипные самосвалы по экскаваторам с минимальными простоями в пунктах погрузки горнорудной массы.
Для экономической оценки результатов внедрения разработанной модели рационального распределения подвижного состава необходимо сопоставить прибыль от реализованной продукции до и после использования данной модели, а так же определить снижение годовой стоимости простоя самосвала. Годовая стоимость простоя определяется по формуле 1.11. До применения разработанной модели годовая стоимость простоя составляет:
