露天矿运输系统是一个以开采为中心,卡车为运输工具的大规模生产系统。为了生产计划指标与任务目标的实现,生产流程的组织与执行都是借助于对开采设备和运输工具的统一调度来完成的。不合理的车铲配比往往会造成卡车赶堆,增加电铲和卡车的工作等待时间,难以充分发挥采、运设备的效率,限制着露天矿经济效益的提升。如何利用现有的资源条件对电铲与卡车进行合理调度,充分发挥采、运设备的效率,对于提升矿山企业效益具有重要意义。本文首先阐述了露天矿车辆调度系统的基本情况,介绍了露天矿车辆调度中的相关排队理论基础,分析卡车到达间隔与电铲服务时间的规律性分布。根据露天矿运输系统的运营特点和本文研究的内容,确定露天矿排队模型的主要评价指标。运用排队理论构建电铲为采掘中心、卡车为运输工具的露天矿闭合排队网络。将运输系统中的装、运、卸分为四个排队子系统,分析不同排队系统在稳态条件下的基本性能指标。基于等待制与混合制排队模型之间的差异,对ESUM算法进行改进,计算求出系统的班次生产能力与投入车辆数量之间的关系。使用仿真软件建立露天矿固定配车模型对结果进行检验,证明了算法的计算精度和适用性。实际生产中,设备经常发生故障,并具有随机性。为充分发挥设备效率,本文通过DHMM模型对关键设备状态进行监测与分析。由于关键设备的状态不能直接被观测,将设备关键部位的故障数据映射成观测序列值,感知到状态的性质及其特性。应用实例预测电铲设备运行状态,并评估预测结果。最后以安家岭露天矿山为例,以最小化卡车总等待时间、运输成本、总运量为目标函数建立电铲-卡车随机动态规划模型。应用蒙特卡洛法随机模拟关键设备所处状态的实动率数值区间,计算得出最优车铲配比进行车辆调度。在上述分析的基础上,使用仿真模型对结果进行检验,结果验证了该方法对车辆调度优化的有效性。