Управление процессом транспортирования горной массы

Управление транспортированием полезного ископаемого и пород вскрыши из карьера включает в себя две стадии:

установление объемов перевозок по каждому виду горной массы, для каждого вида транспорта и каждого грузопотока, а также расчет соответствующей необходимой численности транс­портных средств, обеспечивающих эти объемы перевозок на рассматриваемый период;

оперативно-диспетчерское управление транспортным процес­сом, включающее распределение транспортных средств между пунктами погрузки и разгрузки, регулирование движения транс­портных средств, контроль и учет выполненных объемов работы. Первая стадия осуществляется одновременно с текущим и оперативным планированием выемочно-погрузочных работ.

Расчет объемов перевозок и числа единиц подвижного соста­ва выполняют на основе планируемых объемов вскрышных и добычных работ. При этом нередко планы экскавации корректи­руют в зависимости от реального наличия транспортных средств по условию их ритмичного использования и т. д.

В конечном счете цель планирования транспортных работ сводится к определению сменной и суточной потребности в подвижном составе для каждого экскаватора или грузопотока н для всего карьера в целом. Базируясь на установленных плановых показателях, транспортные цехи ежесменно направля­ют в карьер соответствующее число локомотивосоставов и авто­самосвалов, после чего с учетом фактического их наличия в карьере устанавливают окончательные объемы погрузочно-транспортных работ, подлежащих выполнению.

Основу управления карьерным транспортом составляет оперативно-диспетчерское (сменное) управление, сущность и особенности которого рассмотрим для железнодорожного и ав­томобильного транспорта.

Оперативно-диспетчерское управление при железнодорож­ном транспорте. Основной целью оперативного управления ра­ботой карьерного транспорта в течение смены является обеспе­чение выполнения плановых заданий всеми работающими в сме­не экскаваторами при условии наилучшего использования под­вижного состава. Особенности управления транспортным про­цессом зависят от многих факторов: требований к качеству добытого полезного ископаемого, схемы путевого развития, типов, назначения и принадлежности работающего подвижного состава, условий и характеристик погрузки, разгрузки и дви­жения.

В любом случае работа железнодорожного транспорта может осуществляться только при условии постоянного управления, В общем виде управление сводится к выдаче команд машини­стам локомотивов на занятие того или иного участка транспорт­ной сети (перегона, пути на обменном пункте и т.д.), а также команд исполнителям, обеспечивающим транспортный процесс; переключению стрелочных переводов, погрузке и выгрузке ваго­нов, сцепке и расцепке составов и т. д. Как указано выше, мож­но выделить три основных задачи внутрисменного управления железнодорожным транспортом, решаемых карьерной диспет­черской службой; выбор адреса погрузки (и разгрузки) локомотивосоставов, управление движением поездов, учет работы, выполняемой транспортом. Технически управление осуществля­ется в основном с помощью средств СЦБ и поездной радиосвязи. Выбор адреса погрузки для каждого локомотивосостава осуществляется с учетом реальной производственной ситуации в каждый данный момент времени (наличие свободных экскава­торов, находящихся в работе и ожидающих составов, степень выполнения плановых объемов и показатели качества полезного ископаемого, равномерность загрузки оборудования и т. д.) в следующем порядке.

1.Выбирают все готовые к погрузке экскаваторы, а также те, которые будут готовы к погрузке (освободятся) через задан­ный интервал времени .

2.Устанавливают тип и качество горной массы в каждом i-м забое и определяют текущий (на данный момент) коэффи­циент выполнения сменного задания каждым j-м экскавато­ром kj.

3.Среди выбранных пунктов погрузки находят экскаватор с горной массой требуемого сорта и наименьшим значением kij; при наличии нескольких таких экскаваторов, из них выбирают тот, который дольше других находился в простое (в ожидании порожняка, из-за аварии и т.д.).

4.Проверяется условие - соответственно текущее и плановое качество полезного ископае­мого; - допустимые отклонения качества от планового.

В случае, если это условие выдерживается, выбранный забой рассматривают как возможный адрес погрузки, В противном случае последовательно рассматривают другие свободные и освобождающиеся в течение экскаваторы и из них выбирают такой, который характеризуется k_j = min.

5.Если из подлежащих рассмотрению экскаваторов ни один не обеспечивает выполнение, указанного условия, в качестве адреса погрузки выбирают забой, который после очередной по­грузки может обеспечить его выполнение.

Здесь имеется в виду, что адрес погрузки выбирают для каждого состава последовательно, по мере прибытия составов на распределительный пункт, из числа забоев, имеющих транс­портную связь с данным пунктом. В частных случаях «зона поиска» адреса может ограничиваться по условию минимизации порожняковых или общих перегонов составов.

Аналогичным образом осуществляют поиск адреса разгруз­ки составов (при наличии выбора).

Оперативное управление работой автомобильного транспор­та. Процесс работы карьерного автомобильного транспорта отличается от транспортирования железнодорожным транспор­том значительно большей интенсивностью движения и числом работающих транспортных единиц, динамичностью (частой сме­ной направлений) грузопотоков, простотой организации движе­ния.

До настоящего времени на большинстве карьеров работа автотранспорта в течение смены является либо вообще неуправ­ляемым процессом (движение по закрытому циклу), либо управ­ляющие воздействия в виде перераспределения автомашин осуществляются периодически, в связи с выбытием из работы отдельных экскаваторов, уменьшением числа работающих авто­машин и другими нарушениями процесса. Однако задача повы­шения эффективности производства требует разработки и внед­рения методов и средств постоянного оперативного управления процессом, что возможно при переходе на организацию движе­ния автомашин по открытому циклу.

При такой организации автосамосвалы закрепляют не за отдельными, а за группой экскаваторов и управление процессом заключается в выборе адреса погрузки и выдаче соответствую­щей команды каждому следующему в карьер порожнему само­свалу. Аналогичное управление возможно и для потока груже­ных самосвалов.

Цель оперативного управления автотранспортом та же, что и при использовании железнодорожного транспорта: выполнение сменного планового задания каждым экскаватором и в целом по карьеру, как по объемам полезного ископаемого и вскрыши. так н по качеству выдаваемой горной массы. При этом возмож­но несколько постановок задачи оперативного управления, в зависимости от конкретных условий и требований к результатам процесса.

1.Минимизация простоев выемочного и транспортного обо­рудования обеспечивается при выборе адреса погрузки по мак­симальному времени ожидания экскаваторов или самосвалов:

(4)

где А - адрес (номер экскаватора), по которому направляется очередной прибывший на распределительный пункт автосамо­свал; i - номер свободного экскаватора (из N работающих), простаивающего в течение времени .

В случае отсутствия простоев экскаваторов автосамосвалы адресуют к экскаваторам, освобождающимся в ближайшее вре­мя, на основе выбора минимального времени оставшейся рабо­ты, например:

(5)

где j - номер экскаватора с минимальным временем, оставшим­ся до освобождения от работы ; - интервал между данным моментом и отправкой к соответствующему экскаватору послед­ней автомашины; t_n - время погрузки (имеется в виду, что t_п>t_ин для всех j).

2.Соблюдение заданной пропорциональности в использова­нии экскаваторов, например, для приоритетного подвигания того или иного забоя. Принцип выбора адреса погрузки тот же, однако при сравнении времени ожидания различных экскавато­ров вводят коэффициенты приоритета, устанавливаемые на ос­нове экономической оценки или задаваемые в соответствии с необходимыми пропорциями подвигания фронта работ.

3.Поддержание заданного качества полезного ископаемого в грузопотоке обеспечивается с помощью различных моделей, в частности, возможно управление по критерию минимизации отклонении качества полезного ископаемого в потоке груженых автомашин от заданного содержания полезного компонента :

(6)

где - число самосвалов, погруженных i-м и j-м экскава­торами к моменту времени ; - отклонение качества полез­ного ископаемого в i-м забое от заданного ; ; - аналогичная величина для j-го забоя; i= 1, 2, .... k – 1-номера экскаваторов, ведущих погрузку полезного ископае­мого с содержанием - номера экскавато­ров, ведущих погрузку полезного ископаемого с содержанием .

Для выполнения данного критерия при выработке адреса каждому самосвалу в момент рассчитывают величину и зависимости от знака отклонения выбирают забой, поз­воляющий после очередной погрузки максимально улучшить этот показатель: .

Рис. 3. Алгоритм опера­тивного управления работой карьерного транспорта:

1-поступление запроса на вы­работку адреса; 2 - проверка наличия свободных экскавато­ров; 3 - ранжирование свобод­ных экскаваторов по приорите­ту; 4 - проверка числа экскава­торов с первым приоритетом; 5- выбор адреса по максималь­ному времени простоя: f_пр=max; 6 - выбор адреса по приорите­ту; 7-выбор адреса по минимуму времени оставшейся работы:t_ос=min; 8 - расчет текуще­го отклонения качества ; 9 - проверка улучшения величины при реализации выбранного адреса; 10- проверка, все ли экскаваторы просмотрены; 11 - исключение выбранного экска­ватора из рассмотрения; 12 - выбор адреса по условию ; 13 - выдача выбранного адреса погрузки.

Наиболее полно могут быть решены задачи оптимального опе­ративного управления при использовании нескольких критериев, иерархически взаимосвязанных в единой модели. В настоящее время для этой цели разработано несколько алгоритмов. Один из возможных вариантов алгоритма оперативного управления, использующий рассмотренные постановки задачи, приведен на рис.3.

Для успешной реализации изложенных методов и моделей оперативного управления карьерным транспортом, в особенно­сти автомобильным, создают автоматизированные системы уп­равления, которые могут обеспечивать решение задач оператив­ного планирования, регулирования, контроля и учета с доста­точной полнотой, оперативностью и точностью.