一种获取露天矿卡车数量的方法

技术领域

本发明属于露天矿设备选型领域，特别涉及一种获取露天矿卡车数量的方法。

背景技术

露天矿设备选型和数量计算是露天矿设计的重要组成部分，设备选型确定后需进行设备数量计算，卡车计算平均行车速度是卡车数量计算的主要参数，目前，露天矿卡车平均行车速度依据不同运距范围进行参数选取，忽略了各露天矿运输平段和上下坡所占比例的不同。现有方法没有考虑各个露天矿情况不同，同一运距条件下的卡车平均行车速度具有的差异性。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种获取露天矿卡车数量的方法。

发明所采用的技术方案是：一种获取露天矿卡车数量的方法，其技术要点是，包括以下步骤：

根据卡车运行中包括驱动力、滚动阻力、空气阻力、惯性力和坡度力的受力情况获取包括重载行驶时的加减速情况、空载行驶时的加减速情况在内的卡车运输变速运动状态；

根据卡车运输变速运动状态计算卡车平均行车速度，包括卡车重载和空载运输时各路段行车距离、行驶时间和平均行车速度；

根据挖掘机勺斗容积、挖掘机满斗系数、物料松散系数、物料实方容重、卡车载重量、卡车堆装容积、挖掘机每斗循环时间、每车等装时间、行车运距、卡车平均行车速度、卡车等调时间、卸车时间、卡车年有效作业时间和年运量计算设计卡车台数。

上述方案中，卡车运行受力包括卡车重载平段时加速行驶的受力情况、卡车重载上坡时减速行驶的受力情况和卡车空载平段时加速行驶的受力情况、卡车空载下坡时加速行驶的受力情况。

上述方案中，计算卡车重载运输时各路段行车距离、行驶时间和平均行车速度具体包括：

卡车重载行车段包括平路加速段、平路匀速段、端帮上坡减速段、端帮平盘加速段和平路减速段；

(1)重载平路加速段

重载平路加速段卡车从装载点以0km/h加速到最高限制行车速度；

重载平路加速段行车距离计算公式如下：

式中，S

重载平路加速段行驶时间计算公式如下：

式中，T重载平路加速段行驶时间，s；

(2)重载平路匀速段

重载平路匀速段包括地面平路匀速段和采坑平路匀速段，卡车行车速度为最高限制行车速度；再由重载平路匀速段行车距离(由总行车距离减去重载平路加速段行车距离、端帮上坡减速段行车距离和端帮平盘加速段行车距离求得)计算行驶时间；

(3)端帮上坡减速段

重载端帮上坡减速段卡车以最高限制行车速度减速到一定速度；

重载端帮上坡减速段行车距离计算公式如下：

式中，S

根据式(3)由重载端帮上坡减速段行车距离(即斜坡道总长度)和最高限制行车速度计算出卡车减速离开速度；

重载端帮上坡减速段行车时间计算公式参照式(3)把12.96修改为3.6；并根据式(3)求得的卡车减速离开速度计算行驶时间；

(4)端帮平盘加速段

重载端帮平盘加速段卡车以一定速度加速到最高限制行车速度；重载端帮平盘加速段包括从端帮出入沟起始的地面加速段；

重载端帮平盘加速段行车距离计算公式为式(1)；重载端帮平盘加速段行驶时间计算公式为式(2)；

(5)重载平路减速段

重载平路减速段卡车以最高限制行车速度减速到0km/h到达卸载点；重载平路减速段行车距离和行驶时间认为接近为0；

由总行车距离与各段求得的行驶时间总和计算重载平均行车速度；

上述方案中，计算卡车空载运输时各路段行车距离、行驶时间和平均行车速度具体包括：

卡车空载行车段包括平路加速段、平路匀速段、端帮下坡匀速段、端帮平盘匀速段和平路减速段；

(1)空载平路加速段

空载平路加速段卡车从卸载点以0km/h加速到最高限制行车速度；空载平路加速段行车距离计算公式参照式(1)把G修改为G’，G’为卡车空载重量，N；空载平路加速段行驶时间计算公式参照式(2)把G修改为G’；

(2)空载平路匀速段

空载平路匀速段包括地面平路匀速段和采坑平路匀速段，卡车行车速度为最高限制行车速度；再由空载平路匀速段行车距离(由总行车距离减去空载平路加速段行车距离、端帮下坡匀速段行车距离和端帮平盘匀速段行车距离求得)计算行驶时间；

(3)端帮下坡匀速段

空载端帮下坡匀速段卡车行车速度为最高限制行车速度；再由端帮下坡匀速段行车距离计算行驶行车时间；

(4)端帮平盘匀速段

空载端帮平盘匀速段卡车行车速度为最高限制行车速度；再由端帮平盘匀速段行车距离计算行驶时间；

(5)空载平路减速段

空载平路减速段卡车以最高限制行车速度减速到0km/h到达装载点；空载平路减速段行车距离和行驶时间认为接近为0；

由总行车距离与各段求得的行驶时间总和计算空载平均行车速度；由两倍总行车距离与重载、空载行驶时间总和求得卡车计算平均行车速度。

上述方案中，所述确定卡车数量为：由挖掘机勺斗容积、挖掘机满斗系数和物料松散系数计算挖掘机每斗装载体积；由物料实方容重和挖掘机每斗装载体积计算挖掘机每斗装载重量；由卡车载重量和挖掘机每斗装载重量按重量计算每车可能装载斗数；由卡车堆装容积和挖掘机每斗装载体积按体积计算每车可能装载斗数；由按重量计算的每车可能装载斗数和按体积计算的每车可能装载斗数确定每车设计装载斗数；由挖掘机每斗装载体积和每车设计装载斗数计算每车设计装载体积；由挖掘机每斗循环时间和每车设计装载斗数及每车等装时间计算每车循环时间；由行车运距、卡车平均行车速度计算往返运行时间；由卡车等调时间、卸车时间、每车循环时间和往返运行时间确定卡车运行周期；由卡车年有效作业时间和卡车运行周期计算台年运行次数；由每车设计装载体积和台年运行次数计算台年运输能力；由年运量和台年运输能力确定计算台数，进而确定设计台数。

本发明的有益效果是：该获取露天矿卡车数量的方法，包括卡车运行力学关系分析的步骤，计算卡车平均行车速度的步骤，确定卡车数量的步骤，该方法分析了卡车运输的受力状况和速度变化情况，根据具体情况确定平均行车速度，克服了传统方法依据规范标准进行不同运距条件下的平均行车速度参数选取的局限性，该方法卡车计算平均行车速度参数选取基于路况、运距及卡车牵引特性确定，卡车数量计算结果更准确合理，保证露天矿进行合理投资和生产运营。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种获取露天矿卡车数量的方法流程图。

图2为本发明实施例中卡车重载平段力学关系示意图。

图3为本发明实施例中卡车重载上坡力学关系示意图。

图4为本发明实施例中卡车空载平段力学关系示意图。

图5为本发明实施例中卡车空载下坡力学关系示意图。

具体实施方式

使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图1～图5和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本实施例采用的获取露天矿卡车数量的方法，具体步骤如下：

步骤1：卡车运行力学关系分析。

卡车重载平段时加速行驶，有与行驶方向相同的驱动力F

卡车重载上坡时减速行驶，有与行驶方向相同的驱动力F

卡车空载平段时加速行驶，有与行驶方向相同的驱动力F

卡车空载下坡时加速行驶，有与行驶方向相同的驱动力F

可根据卡车在不同路况受力情况分析，确定卡车具体车速变化情况，为后续确定卡车在不同路段的行驶距离、时间和平均速度做准备。

步骤2：确定重载平均行车速度。

露天矿采用单斗-卡车间断工艺，台阶高度12m，斜坡道坡度8％，斜坡道长度150m，斜坡道个数5个。卡车运行条件见表1。

表1卡车运行条件

卡车重载行车段包括平路加速段、平路匀速段、端帮上坡减速段、端帮平盘加速段和平路减速段。

(1)重载平路加速段

重载平路加速段卡车从装载点以0km/h加速到最高限制行车速度。

重载平路加速段行车距离计算公式如下：

式中，S

重载平路加速段行驶时间计算公式如下：

式中，T重载平路加速段行驶时间，s。

通过MATLAB软件进行积分计算。重载平路加速段，卡车从装载点以0km/h加速到30.00km/h时，行车距离为295.67m，行驶时间为50.22s，平均行车速度为21.19km/h。

(2)重载平路匀速段

重载平路匀速段包括地面平路匀速段和采坑平路匀速段，卡车行车速度为最高限制行车速度。再由重载平路匀速段行车距离(由总行车距离减去重载平路加速段行车距离、端帮上坡减速段行车距离和端帮平盘加速段行车距离求得)计算行驶时间。

重载平路匀速段，行车距离为1213.06m，平均行车速度为30.00km/h，行驶时间为145.57s。

(3)端帮上坡减速段

重载端帮上坡减速段卡车以最高限制行车速度减速到一定速度。

重载端帮上坡减速段行车距离计算公式如下：

式中，S

根据式(3)由重载端帮上坡减速段行车距离(即斜坡道总长度)和最高限制行车速度计算出卡车减速离开速度。

重载端帮上坡减速段行车时间计算公式参照式(3)把12.96修改为3.6；并根据式(3)求得的卡车减速离开速度计算行驶时间。

端帮上坡减速段，行车距离为750.00m，单个斜坡道内卡车以30.00km/h减速到17.67km/h，单个斜坡道内行驶时间为23.28s。行驶时间为116.40s，平均行车速度为23.20km/h。

(4)端帮平盘加速段

重载端帮平盘加速段卡车以一定速度(即根据式(3)求得的卡车减速离开速度)加速到最高限制行车速度。重载端帮平盘加速段包括从端帮出入沟起始的地面加速段。

重载端帮平盘加速段行车距离计算公式为式(1)；重载端帮平盘加速段行驶时间计算公式为式(2)。

端帮平盘加速段，单个平盘内卡车以17.67km/h加速到30.00km/h时，单个平盘内行车距离为248.24m，单个平盘内行驶时间为23.28s。行车距离为1241.27m，行驶时间为180.73s，平均行车速度为24.73km/h。

(5)重载平路减速段

重载平路减速段卡车以最高限制行车速度减速到0km/h到达卸载点。重载平路减速段行车距离和行驶时间认为接近为0。

由总行车距离与各段求得的行驶时间总和计算重载平均行车速度。

卡车重载行车距离为3500.00m，重载行车时间为492.92s，重载平均行车速度为25.56km/h。

卡车重载行车情况具体见表2。

表2卡车重载行车情况

步骤3：确定空载平均行车速度。

卡车空载行车段包括平路加速段、平路匀速段、端帮下坡匀速段、端帮平盘匀速段和平路减速段。

(1)空载平路加速段

空载平路加速段卡车从卸载点以0km/h加速到最高限制行车速度。空载平路加速段行车距离计算公式参照式(1)把G修改为G’(卡车空载重量，N)；空载平路加速段行驶时间计算公式参照式(2)把G修改为G’。

空载平路加速段，卡车从卸载点以0km/h加速到30.00km/h时，行车距离为97.29m，行驶时间为17.13s，平均行车速度为20.45km/h。

(2)空载平路匀速段

空载平路匀速段包括地面平路匀速段和采坑平路匀速段，卡车行车速度为最高限制行车速度。再由空载平路匀速段行车距离(由总行车距离减去空载平路加速段行车距离、端帮下坡匀速段行车距离和端帮平盘匀速段行车距离求得)计算行驶时间。

空载平路匀速段，行车距离为1411.44m，平均行车速度为30.00km/h，行驶时间为169.37s。

(3)端帮下坡匀速段

空载端帮下坡匀速段卡车行车速度为最高限制行车速度。再由端帮下坡匀速段行车距离(即斜坡道总长度)计算行驶时间。

端帮下坡匀速段，行车距离为750.00m，平均行车速度为30.00km/h，行驶时间为90.00s。

(4)端帮平盘匀速段

空载端帮平盘匀速段卡车行车速度为最高限制行车速度。再由端帮平盘匀速段行车距离(即根据式(1)求得的重载端帮平盘加速段行车距离)计算行驶时间。

端帮平盘匀速段，行车距离为1241.27m，平均行车速度为30.00km/h，行驶时间为148.95s。

(5)空载平路减速段

空载平路减速段卡车以最高限制行车速度减速到0km/h到达装载点。空载平路减速段行车距离和行驶时间认为接近为0。

由总行车距离与各段求得的行驶时间总和计算空载平均行车速度。由两倍总行车距离与重载、空载行驶时间总和求得卡车平均行车速度。

卡车空载行车距离为3500.00m，空载行驶时间为425.45s，空载平均行车速度为29.62km/h。

卡车空载行车情况具体见表3。

表3卡车空载行车情况

卡车总行车距离为7000.00m，总行驶时间为918.37s，卡车平均行车速度为27.44km/h。

步骤4：确定卡车数量。

由挖掘机勺斗容积35

卡车数量计算的参数具体见表4。

表4卡车数量计算参数

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。