一种基于时间窗限制的露天矿卡车调度路径优化方法技术

本发明专利技术一种基于时间窗限制的露天矿卡车调度路径优化方法，在现有卡车调度路径优化的基础上，将卡车在某一卸载点或装载点所用时间视为约束条件，同时考虑不同型号卡车最大载重量的约束，建立以运输所用时间、所用卡车总数和运输总成本最小化为目标的露天矿卡车调度路径优化模型，然后采用基本蚁群算法进行模型的求解。蚁群算法具有求解精度高、收敛速度快等优点，非常适合于解决路径优化问题。在对露天矿卡车调度路径优化模型进行求解过程中，能够快速得到符合实际需要的运输路径。与现有技术相比，本发明专利技术可实现卡车调度路径优化，对于提高矿山运输效率，提升企业经济效益，降低运输成本有着重要的指导意义。

An Optimal Method of Truck Dispatching Route in Open-pit Mine Based on Time Window Limitation

The present invention is based on time window limitation for truck dispatching route optimization in open pit mine. On the basis of existing truck dispatching route optimization, the time spent by trucks at a certain unloading point or loading point is regarded as a constraint condition, and the maximum load of different types of trucks is taken into account to establish a dew with the objective of minimizing the time spent in transportation, the total number of trucks used and the total transport cost. Tiankuang truck dispatching route optimization model, and then the basic ant colony algorithm is used to solve the model. Ant colony algorithm has the advantages of high accuracy and fast convergence, and is very suitable for solving path optimization problems. In the process of solving the optimization model of truck dispatching route in open-pit mine, the transportation route that meets the actual needs can be quickly obtained. Compared with the existing technology, the invention can realize the optimization of truck dispatching path, and has important guiding significance for improving the transportation efficiency of mines, improving the economic benefits of enterprises and reducing the transportation cost.

【技术实现步骤摘要】
一种基于时间窗限制的露天矿卡车调度路径优化方法
本专利技术属于露天矿山作业优化
，同时属于计算机应用领域、复杂约束函数优化
，特别涉及一种基于时间窗限制的露天矿卡车调度路径优化方法。
技术介绍
露天矿是以电铲采掘、卡车运输为主的大型露天生产系统，卡车调度路径优化在矿山经营过程中起着十分重要的作用。目前在露天矿运输系统中普遍运用的是实时调度。实时调度是露天矿路径优化调度的核心,实时调度的好坏将直接影响采掘及运输设备效率的发挥、产量计划的完成以及整个矿山的生产经营情况,是卡车调度系统能否见效的关键所在。然而露天矿生产运输道路网多变，装载、卸载地点位置不固定，卡车的行驶密度大，运输强度高使得原有实时调度在时间的约束上显现出很大缺点，很难适应现有大型露天矿的生产调度。因此为了解决此问题，有必要研究一种有时间窗约束的露天矿卡车调度路径优化方法。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，解决当前露天矿实时调度问题，本专利技术的目的在于提供一种基于时间窗限制的露天矿卡车调度路径优化方法，建立以时间最短、所用卡车数和运输总成本最小为目标的卡车调度模型，并运用基本蚁群优化算法，对卡车调度路径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于时间窗限制的露天矿卡车调度路径优化方法，其特征在于，在现有卡车调度路径优化的基础上，将卡车在某一卸载点或装载点所用时间视为约束条件，同时考虑不同型号卡车最大载重量的约束，建立以运输所用时间、所用卡车总数和运输总成本最小化为目标的露天矿卡车调度路径优化模型，然后采用基本蚁群算法进行模型的求解。

【技术特征摘要】
1.一种基于时间窗限制的露天矿卡车调度路径优化方法，其特征在于，在现有卡车调度路径优化的基础上，将卡车在某一卸载点或装载点所用时间视为约束条件，同时考虑不同型号卡车最大载重量的约束，建立以运输所用时间、所用卡车总数和运输总成本最小化为目标的露天矿卡车调度路径优化模型，然后采用基本蚁群算法进行模型的求解。2.根据权利要求1所述基于时间窗限制的露天矿卡车调度路径优化方法，其特征在于，所述露天矿卡车调度路径优化模型的目标函数如下：该目标函数表示最小化配送总成本，其中，表示车辆行驶距离成本，表示车辆启用数目成本，表示时间延误的惩罚成本；惩罚成本函数的定义如下：假设每辆卡车都有一个指定的卸载时间窗口(ei,li)，当卡车在该时间窗内卸载，则不须支付任何惩罚成本，车辆如果早到或晚到，随着早到或晚到时间长度的增加，惩罚成本呈直线增加；惩罚成本函数的表达式如下：式中参数定义如下：ei：卡车到i卸载点的时间限制窗的始点；li：卡车到i卸载点的时间限制窗的终点；si：卡车到i卸载点的时间；q：卡车晚于时间窗到达卸载点处的单位时间惩罚值，q的值根据现场实际情况来取值p：卡车提前到达卸载点处发生的等待单位时间的机会成本；所述目标函数的约束条件如下：xijk∈{0,1}i,j∈{1,2,…N},k∈{1,2,…,K}(7)Pi(si)＝pmax(ei-si,0)+qmax(si-li,0)(8)以上约束条件中：约束(1)表示运载卡车数量不超过总卡车数量K；约束(2)表示每辆车均从装载点出发并最终返回此装载点；约束(3)表示每辆卡车所装载的量不超过车量的载重量限制；约束(4)表示流守恒条件，即运载卡车到达某卸载点后，必须离开该卸载点；约束(5)表示卡车出发时间和返回时间均在规定的时间窗内；约束(6)表示卡车从卸载点i到达卸载点j的时间约束；约束(7)表示整数化约束，限制xijk只能取0或1，即表示运载或不运载；约束(8)表示惩罚成本函数表达式；各公式中变量和参数符号定义：N:露天矿卸载点总数目；i,j:单个卸载点,i,j∈{0,1,2,…N},i,j＝0代表装载点；k:各运载卡车编号,k∈{1,2,…,K}；cij:从卸载点i到卸载点j的运输成本，这里考虑距离，其中i≠j；Q:卡车的最大载重量；di:每辆卡车的装载量；tij:卡车从卸载点i行驶到卸载点j的时间，其中i≠j；fi:卡车在卸载点i卸载所需的时间，即停留时间；wi:若车辆提前到达卸载点i则必须的等待时间，其中w0＝0卡车k的出发时间；卡车k的要求离开时间；当xijk＝1时，表示卡车从i点行驶到了j点，已经启用了一辆卡车，此时目标函数中的卡车启用成本会发生变化；当xijk＝0时，表示卡车没有行驶，没有启用卡车，即无卡车启用成本。3.根据权利要求2所述基于时间窗限制的露天矿卡车调度路径优化方法，其特征在于，利用基本蚁群算法求解所述露天矿卡车调度路径优化模型的目标函数，包括如下步骤：(1)计算蚂蚁状态转移概率引入如下标记：其中n是城市个数，在这里表示卸载点个数，m表示蚂蚁数量，(dij)n×n表示城市i和城市j之间的距离；为了使蚁群在寻优的过程中适应带时间窗的路径问题，将蚂蚁视为运载矿物的卡车，卡车从当前的节点出发，依据路径选择规则决定下个到达的节点；节点i处的蚂蚁k在t时刻以概率转移至下一个节点j，蚂蚁的状态转移概率计算公式如下：公式中allowedk是蚂蚁尚未访问过的卸载点集合，公式中的每一项的含义为：1)信息素浓度τij初始信息素τ0设为0，当一轮算法迭代完成之后，所有蚂蚁都找到了一...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾清华，张媛，阮顺领，卢才武，汪朝，陈露，刘迪，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61