Моделирование автотранспортных комплексов в компьютерной системе для планирования открытых горных работ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

------------------------------------------- © В.И. Белозеров, 2004

УДК 622.271 В.И. Белозеров

МОДЕЛИРОВАНИЕ АВТОТРАНСПОРТНЫХ КОМПЛЕКСОВ В КОМПЬЮТЕРНОЙ СИСТЕМЕ ДЛЯ ПЛАНИРОВАНИЯ ОТКРЫТЫХ ГОРНЫХ РАБОТ

Семинар № 13

Г ольшая часть компьютерных моделей в области планирования и премирования открытых горных работ создана для формирования геологической модели месторождения и, в меньшей степени, для оценки вариантов порядка его отработки.

Рассматриваемая компьютерная справочноаналитическая система, разработанная под руководством канд.техн.наук Ю.Л. Барона, включает и дальнейшие этапы - вплоть до формирования и выбора вариантов выполнения отдельных процессов: буро-взрывных, экскаваторных и автотранспортных работ (рис. 1).

Справочно-аналитическая система включает следующие функциональные блоки:

- комплекс баз данных, содержащих исходную и получаемую в результате расчетов информацию о горно-геологических, техникоэкономических и технологических характеристиках, необходимых для формирования и оценки альтернативных вариантов ведения работ;

- набор расчетных программ (в данной версии - охватывающих процессы буровзрывных работ, экскавации и транспортирования горной

массы), обеспечивающих оценку техникоэкономических показателей работы отдельных технологических звеньев горно-транспортных комплексов в разных условиях и при различных вариантах их формирования;

- управляющий модуль, обеспечивающий

выполнение типовых цепочек технико-

экономических расчетов по горно-транспортному комплексу в целом (включая режимы оптимизации и имитации процесса);

- модуль инженерно-логического вывода, который может служить для связи компьютера с пользователем;

- модуль интерфейса со средой трехмерного графического моделирования, а именно, с разработанной ЗАО “Росинформуголь” системой ТИГР - Трехмерный ИнженерноГеологический Редактор.

Работа автотранспорта в сочетании с обслуживающим его погрузочным и отвальным оборудованием моделируется на стадии, когда в пределах варианта развития горных работ ус-

Рис. 1. Архитектура системы

Рис. 2. Структура программы для расчета показателей работы дизель-троллейвозов и автосамосвалов

тановлены календарные объемы разработки горных пород и намечена транспортная схема карьера, т.е. известно количество и направление перемещения грузов.

Карьер разделяется на транспортные участки по количеству въездных траншей, или съездов. Соответственно, грузопоток участка идет через одну траншею по определенной трассе, и обслуживается определенным комплексом оборудования.

Трасса движения представляется как совокупность участков, каждый из которых характеризуется длиной, уклоном, сопротивлением движению покрытия дороги и ограничением скорости движения.

Общая компьютерная система позволяет задавать непосредственно на графической модели трассы грузопотоков с автоматической оценкой длины и уклона участков автодорог.

В блоке “Модель работы автотранспорта” устанавливаются технические, экологические и

экономические показатели работы обычных или элктрифицированных автомобилей (дизель-троллейвозов) (рис. 2).

Исходными данными для моделирования являются:

- величина грузопотока;

- тип груза;

- режим работы карьера;

- технические и энергетические показатели оборудования;

- нормативы времени на технологические операции;

- стоимостные показатели.

Первоначально рассчитываются технические показатели автотранспорта.

Входными параметрами являются:

- характеристики участков трассы;

- величина грузопотока по рассматриваемой трассе.

Определяется время движения подвижного состава по расчетным участкам трассы в груженом и порожнем направлениях по динамическим характеристикам машин. Затем устанавливается время движения, погрузки, разгрузки, маневров и ожидания и, наконец, время рейса автомобиля. Рассчитывается число рейсов рабочего автомобиля в сутки, его годовая производительность, рабочий и списочный парк машин, годовой пробег автомобиля. Определяется годовой расход дизельного топлива, а также масел и смазок в следующем порядке.

Устанавливается расход топлива по элементам рейса gey.

Для участков трассы, на которых двигатель работает под нагрузкой, расход топлива gey определяется из зависимости:

Яеу = qy ' Nab ' Kny , кг^

где qy - удельный расход топлива, кг/кВт.ч; NaB

- мощность двигателя внутреннего сгорания, кВт; Кпу - коэффициент использования мощности двигателя.

Затем рассчитывается расход топлива по участкам трассы отдельно в груженом и порожнем направлении, при ожидании, погрузке и разгрузке, устанавливается расход топлива за рейс и годовой расход. Расход масел и смазок рассчитывается как доля расхода горючего.

Удельный расход электроэнергии а ут на участке при движении с грузом с питанием от контактной сети определяется из зависимости: а ут = 0,00272 (1+ кт) (wy + iy) / кпд, кВт/ткм, где кт - коэффициент тары дизель-троллейвоза; кпд - к.п.д. дизель-троллейвоза в режиме элек-

тротяги; wy, iy - удельное сопротивление движению и уклон на участке.

Аналогично находится расход электроэнергии в порожнем направлении а уп.

Общий расход электроэнергии а у на участке равен:

а у = & уг + &уп

Для всей трассы расход электроэнергии устанавливается суммированием расхода по участкам с учетом потерь в системе энергоснабжения. Определяются показатели системы энергоснабжения. По потребляемой силе тока устанавливается количество выпрямительных агрегатов и мощность тяговой подстанции. Сила тока устанавливается в зависимости от количества потребляющих ток дизель-троллейвозов и их мощности.

Определяется ущерб, наносимый окружающей среде.

Входными параметрами являются:

- количество оборудования;

- время работы оборудования в год;

- удельные показатели выброса вредных веществ по каждому

рассматриваемому процессу.

Масса выбрасываемых вредных веществ устанавливается в зависимости от режима работы двигателя внутреннего сгорания.

Различаются три режима: холостой ход, частичное и полное использование мощности двигателя. Режим работы устанавливается в зависимости от характеристик участка трассы. При движении на подъем, а также с грузом по дорогам забоев и отвалов дизель-троллейвоз движется с полным использованием мощности двигателя, при питании от контактной сети и движении на спуск - в режиме холостого хода, на остальных участках - с частичным использованием мощности.

Масса выброса пыли с поверхности дороги и транспортируемого материала, а также выброса вредных веществ от гаражного хозяйства пропорциональна списочному парку машин.

В итоге устанавливается приведенная масса годового выброса вредных веществ с учетом относительной агрессивности примеси определенного вида.

Входными параметрами для расчета экономических показателей являются:

- количество горного и транспортного оборудования системы;

- стоимостные показатели оборудования;

- капитальные затраты на строительство автодорог;

- данные для определения расходов на содержание автодорог

в зависимости от типа автомобиля;

- данные для расчета затрат на электроэнергию;

- данные для расчета затрат на горючесмазочные материалы и др.

Устанавливаются капитальные затраты на приобретение парка подвижного состава. Затраты на гаражное хозяйство устанавливаются пропорционально парку подвижного состава, на сооружение тяговых подстанций - по количеству выпрямительных агрегатов, на сооружение контактной сети и питающих линий - по их протяженности.

Текущие расходы определяются по статьям затрат.

Амортизационные отчисления на подвижной состав рассчитываются по нормативам в зависимости от пробега автомобиля за год.

Расходы на горюче-смазочные материалы определяются в зависимости от их расхода, на шины - в зависимости от их ходимости. Расходы на электроэнергию рассчитываются по двухставочному тарифу - по заявленной мощности тяговой подстанции и по израсходованной электроэнергии. Расходы на техническое обслуживание и ремонт определяются по нормативам в зависимости от пробега автомобиля за год, на зарплату водителей и накладные расходы

- в зависимости от рабочего парка и грузоподъемности автомобиля.

Суммарная величина текущих расходов устанавливается с учетом ущерба окружающей среде от вредных выбросов автомобилей.

Результаты расчетов представляются в системе одним из двух способов - в виде итоговой таблицы или в виде показа результатов имитационного эксперимента, т.е. набора “моментальных” ситуаций в процессе работы горнотранспортных комплексов, возникающих через заданные промежутки времени. В настоящее время блок “Модель работы автотранспорта” доведен до уровня практического применения и работает самостоятельно.

Другие блоки и их совокупность опробованы. Вся система, предназначенная для планирования горно-транспортных работ, может быть окончательно отработана применительно к требованиям заказчика.

— Коротко об авторах ---------------------------

Белозеров Виктор Иванович - кандидат технических наук.