[发明专利]一种货物装载运输卡车调度系统的燃油消耗优化方法

说明书

本发明公开了一种货物装载运输卡车调度系统的燃油消耗优化方法。首先，以卡车数量作为x轴、装载机装满一辆卡车的时间作为y轴、总油耗作为z轴建立三维坐标系，通过获得的不同坐标点绘制三维曲面图像，然后，取三维曲面图像中油耗的最低点所对应的卡车数量以及装载机装载一辆卡车的时间即为卡车调度系统的调度配置。本发明提高了矿山的产量及设备效率，采用了计算机控制的机动配车调动方式，能根据作业系统的动态变化实现灵活调配卡车。

技术领域

本专利涉及了非路面车辆动力学模型、油耗模型、以及车联网在非路面车辆的实际运用，具体涉及了一种货物装载运输卡车调度系统的燃油消耗优化方法。

背景技术

车联网(Internet of Vehicles)是由车辆位置、速度和路线等信息构成的巨大交互网络。通过GPS、RFID、传感器、摄像头图像处理等装置，车辆可以完成自身环境和状态信息的采集；通过互联网技术，所有的车辆可以将自身的各种信息传输汇聚到中央处理器；通过计算机技术，这些大量车辆的信息可以被分析和处理，从而计算出不同车辆的最佳路线、及时汇报路况和安排信号灯周期。目前有关车联网的研究主要着眼于路面车辆在城市道路的行驶的规划，提出了很多数学模型，例如十字路口通行、车道切换等等，而在非路面车辆领域，由于工作情况相较于城市更为复杂和不可预测，车联网应用甚少，缺乏完善的数学模型。

卡车调度系统中的通信技术，以无线电通信为主，局部用红外线通信方式。卡车调度系统由露天矿各种设备上的数字通信装置向调度中心发送的信息，经中继转播塔输送，最终汇入调度中心的计算机系统，由计算机对各种信息自动加工处理，然后将调度指令反馈给露天矿各种设备。采用卡车运输矿岩的露天矿一般都沿用定铲配车制，即在作业班内某台卡车基本固定为某台挖掘机服务。这样做，组织管理比较简单，但往往造成忙闲不均现象，有时挖掘机前卡车排成长队，有时则挖掘机长时欠车。随着通信设备及计算机技术的迅速发展，20世纪70年代开始出现了一些卡车自动调度的露天矿山，采用了计算机控制的机动配车调动方式，根据作业系统的动态变化而灵活调配卡车。80年代以后，卡车自动化调度系统有了更快的发展，全世界已有约50座矿山陆续应用。矿山的卡车调度缺少了有效的调度控制方式以节省燃油消耗，提高效率。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提出了一种货物装载运输卡车调度系统的燃油消耗优化方法，解决忙闲不均问题的同时得到了燃油消耗最优配置。本发明方法实施后能够提高系统效率，能够提高了系统的产量及设备效率，并有利于矿石质量搭配，有利于设备的自动化监控及提高矿山管理水平。

本发明的技术方案如下：

首先，以卡车数量N作为x轴、装载机装满一辆卡车的时间T_ld作为y轴、总油耗Q作为z轴建立三维坐标系，获得不同的坐标点(N，T_ld，Q)绘制三维曲面图像，其中所述总油耗Q采用以下公式的目标函数计算：

其中，M为沙土总量，M’为卡车容量，Q_tr,ld为卡车在满载情况下从装载点到卸载点的油耗，Q_tr,ey为卡车在空载情况下从卸载点到装载点的油耗，Q_ld为装载机在装载过程中的油耗；

并且建立以下约束条件：

其中，T_tr为卡车从装载点前往卸载点或从卸载点前往装载点所需的时间，T_ld(max)为装载机装满一辆卡车所需的最长时间，T_ld(max)需符合现场工况要求，T_ld(min)为装载机装满一辆卡车所需的最短时间，T_ld(min)需根据卡车和装载机的实际功率来决定。