Выбор трасс лесовозных усов

Правильное, хорошо организованное выполнение лесосечных работ возможно лишь в том случае, если на лесосеку своевременно, еще до прихода комплексных бригад, подведен лесовозный ус. Направление, протяженность и очередность строительства сети усов на год намечаются после отвода лесосек. При отводе лесосек и трассировании усов учитывают возможность использования существующей сети усов.

Основным требованием при разработке схемы размещения усов является требование наименьших затрат труда и средств на их сооружение и на последующую эксплуатацию с учетом расходов на трелевку. Трассирование уса должно быть всесторонне увязано с технологией разработки лесосеки, что выражается в равномерном размещении погрузочных пунктов, сокращении расстояний трелевки, выборе удобного места для пункта техобслуживания, столовой и т. д.

Направление трассы усов выбирает технорук лесопункта совместно с мастером леса, которому будет поручена разработка данной лесосеки, и дорожным мастером, под руководством которого будет строиться ус. Предварительно трассу уса намечают по абрису, затем ее уточняют на местности и закрепляют в натуре с помощью вешек, затесок на деревьях.

Для прокладки уса разрубают дорожную полосу шириной 8 м. Древесина, которую при этом заготовляют, используется для строительства уса. Оставшиеся хлысты укладывают для отгрузки на нижний склад. Все опасные деревья вдоль лесовозного уса на расстояние 25 м в обе стороны должны быть убраны до начала его строительства. Зону безопасности на территории лесосеки разрубают на полосе шириной 25 м комплексные бригады в начале разработки лесосеки.

При автомобильной вывозке леса прокладывают усы следующих типов: грунтовые (наезженные по естественному грунту), профилированные, улучшенные добавками песка или гравия, снежные, накатанные по уплотненному снегу, и снежно-поливные; лежневые из щитов, бревен или хлыстов; инвентарные ленточные; сборно-разборные из железобетонных плит; засыпные на хворостяной подушке. Тип уса выбирается в зависимости от почвенно-грунтовых условий и типа автомобилей с учетом наличия в леспромхозе дорожно-строительного оборудования и строительных материалов.

Усы узкоколейных дорог строятся, как правило, без балласта, с укладкой рельсовой решетки на спланированное грунтовое основание. В зимнее время в районах с устойчивой продолжительной зимой усы строят на снежном основании.

Усы строят дорожно-строительные бригады под руководством дорожного мастера или мастера подготовительных работ. Численный состав рабочих в бригадах и оснащенность механизмами определяется специальными технологическими картами строительства усов исходя из местных условий и типа уса. Подготовленные к работе усы лесовозных дорог дорожный мастер сдает по акту начальнику дороги или начальнику лесопункта.

Рис 5.5. Схема разработки лесосек на базе валочно-пакетирующих и трелевочных машин: а – с пакетированием деревьев по следу ВПМ (с холостыми ходами ВПМ); б – с пакетированием деревьев под углом к направлению технологического рабочего хода ВПМ: 1 – лесовозный ус; 2 – магистральный волок; 3 – пасечный волок; 4 – лесопогрузочный пункт; 5 – направление рабочих ходов ВПМ; 6 – трелевочная машина; 7

– граница лент; 8 – пачки деревьев, пакетируемые ВПМ; 9 – ВПМ; 10 – объездной волок; 11 – зона безопасности; 12 – насаждение на лесосеке до рубки; 13 – сохраненный подрост; 14 – семенные деревья

Рис. 5.6. Схема разработки лесосек по трехленточной технологии на базе валочно-пакетирующих и трелевочных машин: 1 – лесовозный ус; 2 – магистральный волок; 3 – пасечный трелевочный волок; 4 – погрузочный пункт, 5 – технологические ходы ВПМ; 6 – трелевочный трактор; 7

– пни; 8 – пачки деревьев, уложенные при разработке центральной ленты; 9 – пачки деревьев, уложенные при разработке второй ленты; 10 – сохраненный подрост хвойных пород; 11 – ВПМ; 12 – лесосека (насаждение) до рубки;13 – граница зоны безопасности

Трелюют деревья по волоку, расположенному на средней ленте. Для обеспечения безопасных условий труда на смежных операциях целесообразно вести разработку одновременно трех смежных пасек. Разработку правых лент целесообразно вести после того, как со средней и левой лент деревья стрелеваны. Деревья трелюют вершинами вперед, используя на трелевке тракторы с манипуляторами или с канатно-чокерной оснасткой.

Основной недостаток схемы (рис. 5.6) - многократные проходы на волоке (24…30 рейсов) трелевочной машины и возможность повреждения на нем почвы и холостые пробеги ВПМ, что отрицательно влияет на её производительность. Поэтому предпочтительнее вести разработку лесосеки по двухленточной технологии.

Разработку пасеки по двухленточному способу ведут в два приема, начиная с правой ленты аналогично трехленточной технологии, понимая в этом случае под правой лентой среднюю. Разработка левых лент - идентична. Достоинством этой схемы является то, что её можно приме-

нять на лесосеках и с удовлетворительной несущей способностью грунта, а также большая производительность ВПМ по сравнению с разработкой трехленточной пасеки.

Схема проведения чересполосных постепенных рубок способом двухленточной технологии представлена на рис. 5.7. При разработке центральной ленты, посередине которой прокладывается трелевочный волок, пачки деревьев укладываются строго в след машины; при разработке соседней ленты – под углом до 30° к направлению волока. Затем ВПМ переходит в другую пасеку, оставляя нетронутой одну или две пасеки длиной (n − 1)l n , где n– число приемов рубки. После перехода во

вторую пасеку в первой происходит очистка деревьев от сучьев легкой бензопилой. Сбор и трелевка хлыстов за вершину осуществляются трактором с манипулятором или с канатно-чокерной оснасткой. Это позволяет сохранить подрост.

Рис. 5.7. Схема разработки лесосек при проведении чересполосных постепенных рубок по двухленточной технологии: 1 – лесовозный ус; 2 – лесопогрузочный пункт; 3 – волок; 4 – трелевочный трактор; 5 – сохраненный подрост хвойных пород; 6 – пни; 7 – технологической ход ВПМ; 8 – сохраняемая полоса леса; 9 – обрезчик сучьев; 10 – ВПМ; 11 – пачки

деревьев, уложенные на волок при разработке центральной ленты

Технологии разработки лесосек на базе валочно-пакетирующих и

трелевочных машин с технологическими ходами ВПМ параллельно лесовозному усу или круговыми приемлемы для реализации исключительно

только сплошных рубок с последующим лесовозобновлением в определенных природных условиях.

Рис. 5.8. Схема разработки лесосек ВПМ и трелевочных машин: а – с пакетированием деревьев под углом, близким к прямому к направлению технологического хода ВПМ; б – кольцевая схема: 1 – лесовозный ус; 2 – лесопогрузочный пункт; 3 – штабель хлыстов; 4 – трелевочный трактор; 5 – пни; 6 – граница зоны безопасности; 7 – ВПМ; 8 – направлению технологического хода ВПМ; 9 – семенные деревья; 10 – пачки деревьев, заготовленные ВПМ; 11 – граница лент; 12 – растущий лес

Разработки делянки ходами параллельными лесовозному усу (рис. 5.8, а ), позволяет создавать запас пачек на делянке, что приходится делать при технологическом разрыве между валкой и трелевкой. Её целесообразно использовать в равнинных лесосеках с грунтами повышенной несущей способности. Разработку делянки начинается с дальнего края прямолинейными ходами параллельно усу с разворотами ВПМ по концам лент. По мере разрубки лент валочно-пакетирующая машина приближается к лесовозному усу. Пачки деревьев укладываются перпендикулярно к направлению движения машины комлями в сторону лесовозного уса. На первых двух-трех лентах пачки укладываются под меньшими углами.

Трелевка пачек начинается после разработки всего массива делянки без устройства волоков по кратчайшему расстоянию от места укладки пачек деревьев до погрузочного пункта поперек разработанных лент.

При движении по кругу (рис. 5.8, б ) ВПМ начинает разработку делянки, перемещаясь по лентам на ее границах, с постепенным приближением к центру по мере разработки делянки. Срезаемые деревья ВПМ укладывает пачки под углом за собой или впереди себя в зависимости от направления трелевки. Создаваемый большой фронт работ позволяет обеспечить трелевку пачек с любого места, исключая зону безопасности вблизи ВПМ.

При работе по круговой схеме сводятся к минимуму развороты ВПМ, и тем самым сокращаются потери времени на маневрирование. При строгом выдерживании ширины и параллельности лент и укладке пачек сзади по оси движения машины ВПМ может работать с частичным сохранением подроста. В этом случае все ленты разрабатываются ходами машины только по направлению трелевки. Схема (рис. 5.8, б ) рекомендуется при работе ВПМ на увлажненных грунтах или при наличии внутри массива неэксплуатационных выделов, а также редколесья и болот.

5.3. Технологии разработки лесосек с трелевкой деревьев на базе ва- лочно-трелевочных машин

Технология разработки лесосек зависит от режима работы валоч- но-трелевочной машины (ВТМ), рельефа местности и почвенногрунтовых условий. ВТМ могут работать в технологических режимах: валка-трелевка и валка-пакетирование.

Технологии разработки лесосек ВТМ параллельными ходами вдоль вырубаемых лент древостоя приемлемы для реализации сплошных рубок с последующим возобновлением, а также первых приемов чересполосных постепенных рубок в насаждениях без подроста. При разработке

лесосек по схемам (рис. 5.9, а , б ) устройство пасечных волоков не предусматривается.

Схема разработки делянок лентами, перпендикулярными лесовозному усу (рис. 5.9, а ), является основной технологической схемой. Она применяется на незаболоченных участках лесосеки с равнинным рельефом или пологими склонами в сторону лесовозного уса.

Рис. 5.9. Схемы разработки лесосек валочно-трелевочными машинами при работе в режиме валки-трелевки: а – лентами, перпендикулярными к лесовозному усу; б – лентами, параллельными лесовозному: 1 – лесовозный ус; 2 – ленты; 3 – ВТМ; 4 – пни; 5– растущий лес; 6 – технологические ходы машины; 7 – зона безопасности; 8 –трелевочный волок; 9 − лесопогрузочный пункт, 10 – заездный волок; – ширина разрабатываемой

Разработка основной части делянки начинается с разрубки первой ленты. Для этого ВТМ, маневрируя между деревьями, заходит от уса в глубь делянки на расстояние, обеспечивающее формирование максимально допустимой пачки деревьев, после чего машина разворачивается и, двигаясь по направлению к усу, срезает деревья с левой стороны и формирует из них пачку, которую затем трелюет на лесопогрузочный пункт, расположенный возле уса. Этот прием повторяется до тех пор, пока не будет прорублена лента до конца делянки. Закончив разработку первой ленты, ВТМ приступает к разработке следующей ленты с её дальнего конца. Двигаясь вдоль стены леса, машина срезает и укладыва-

ет на коник все деревья, находящиеся в зоне действия рабочих органов ВТМ слева от нее. Сформировав пачку деревьев, ВТМ трелюет её к лесопогрузочному пункту. Затем машина возвращается к осваиваемой ленте, где было свалено последнее дерево, набирает очередную пачку и трелюет её. Так продолжается до полной разработки ленты. В таком же порядке разрабатываются все последующие на делянке ленты.

При работе по схеме (рис. 5.9, а ) ширина делянки а д должна быть

такой, чтобы машина могла сформировать хотя бы одну пачку. Это возможно, если

где l п – длина ленты для набора одной пачки, м; V п – объем формируемой пачки, м3 ; q – запас на 1 га, м3 /га; bл – ширина ленты, на которой формируется пачка, м; а без – ширина зоны безопасности вдоль лесовозного уса.

Схема разработки делянки лентами, параллельными лесовозному усу (рис. 5.9, б ), применяется для освоения лесосек с равнинным рельефом местности при низкой трудоемкости прокладки лесовозных усов. На плотных грунтах и в зимний период лесовозный ус может смещаться вслед за разработкой делянки, что сводит к минимуму и среднее расстояние трелевки. Усы могут прокладываться через расстояния в пределах 60…100 м. Делянка разрабатывается ходами ВТМ параллельными продольной стороне лесного массива и усу. Технология разработки лент и очередность их освоения аналогичны ранее описанным процессом. Сформированная пачка деревьев на ленте трелюется к лесопогрузочному пункту по кратчайшему пути поперек ранее разработанных лент.

В случае увлажненных грунтов летом или при глубоком снежном покрове зимой делянку лучше разрабатывать лентами, расположенными под углом 60…70° к лесовозному усу. Такое расположение лент облегчает движение ВТМ в грузовом направлении за счет уменьшения угла поворота при выезде на лесопогрузочный пункт.

Узкопасечная технология на базе валочно-трелевочных машин с трелевкой деревьев за комли приемлема для реализации преимущественно сплошных рубок с предварительным возобновлением (сохранением подроста), а также чересполосных рубок на участках с подростом и без подроста, сплошных рубок с последующим лесовозобновлением.

По данной технологии можно разрабатывать лесосеки с сохранением 40…60% подроста. Для этого на делянках производят наметку трелевочных волоков с расстоянием между ними в пределах 1,5…2 максимальных рабочих вылетов манипулятора Rмax (рис. 5.10).

После валки и трелевки леса из зоны безопасности производят последовательно вырубку леса на волоке шириной до 4 м, а затем разра-

ботку обеих полупасек. Прорубка волоков производится ВТМ обычно при движении задним ходом по намеченному визиру.

Рис.5.10. Схема разработки лесосек по узкопасечной технологии на базе валочно-трелевочных машин с сохранением подроста: 1 – трелевочный волок; 2 – лесовозный ус; 3 – граница зоны безопасности; 4 – пасечный волок; 5 – лесопогрузочный пункт; 6 – деревья, спиленные при разработке волока; 7 – ВТМ; 8 – граница пасек; 9 – сохраненный подрост; 10 – источники обсеменения; 11 – растущий лес

Двигаясь в обратном направлении, ВТМ валит и укладывает в коник деревья, расположенные как слева, так и справа по ходу ее движения в радиусе действия манипулятора. Валку более удаленных от волока деревьев производят вершиной на вершинную часть, уложенных в коник деревьев, и комли манипулятором укладывают в коник, что исключает повреждение подроста. Одновременно подбираются деревья, сваленные в процессе прорубки волока. Сформированная пачка трелюется на лесопогрузочный пункт. После трелевки очередной пачки ВТМ возвращается обратно на пасечный волок и цикл повторяется. После разработки всей ленты машина переходит на следующую ленту.

Технология разработки лесосеки ВТМ в режиме работы валка-

пакетирование и трелевкой пачек деревьев трелевочными машинами по специально прорубленным волокам приемлема для реализации сплошных рубок с последующим возобновлением, а также первых приемов чересполосных постепенных рубок в насаждениях без подроста.

При работе в режиме валка-пакетирование ВТМ должна формировать пачки, объём которых соответствовал бы рейсовой нагрузке для работающего в комплексе трелевочного трактора, как правило, с пачковым захватом. Формирование пачки под тяговую характеристику трелевочного трактора является отличительной особенностью работы ВТМ в режиме валка-пакетирование.

Схема работы ВТМ в режиме валка-пакетирование представлена на рис. 5.11. Здесь в паре с ВТМ работает трелевочная машина. ВТМ двигается по лесосеке по двухсторонне расширяющемуся периметру. Обрабатываемые ленты располагаются параллельно лесовозной дороге. Сваленные деревья укладываются в формировочное устройство и по мере формирования пачки разгружаются у магистрального волока. Их трелевка в штабеля выполняется трелевочной машиной, которая в данном случае не сходит с магистрального волока. Перед началом работы по данной схеме должны быть прорублены магистральные волока, а также технологический коридор посередине лесосеки параллельно лесовозной дороге.

При разработке делянки ходами параллельными лесовозному усу, длину ленты формирования пачки можно определить по формуле:

			qbл
где V –	объем формируемой пачки, м3 ; q – запас леса на 1 га, м3 ; b

ширина ленты, разрабатываемая ВТМ за один проход, м.

В зависимости от вида вывозимой древесины технологии разработки лесосек с применением валочно-пакетирующих и валочнотрелевочных машин (рис. 5.5…5.11) могут быть реализованы в вариантах работ на лесопогрузочном пункте: с погрузкой и вывозкой деревьев; с очисткой деревьев от сучьев и погрузкой и вывозкой хлыстов; с очисткой деревьев от сучьев, раскряжевкой хлыстов на сортименты, погрузкой и вывозкой сортиментов.

Рис. 5.11. Схема разработки лесосек по ВТМ в режиме валкапакетирование: 1 – лесовозный ус; 2 – лесопогрузочный пункт; 3 – растущий лес; 4 – пни; 5 – магистральный волок; 6 – ленты; 7 – граница зоны безопасности; 10 – ВТМ; 8 – трелевочный трактор; 9 – технологические ходы машины; 11 – технологический коридор для заезда машины; 12 – пачки деревьев

5.4. Технологии разработки лесосек на базе харвестера и форвардера

Узкопасечная технология разработки лесосек на базе харвестера и форвардера приемлема для реализации всех видов сплошных рубок, в том числе с предварительным возобновлением, преимущественно в насаждениях с мелким подростом и с низко- и среднепроизводительными древостоями, выборочных рубок (чересполосные, равномернопостепенные и др.) при выполнении лесоводственных требований по ограничению площади волоков за счет придания им извилистой формы, в том числе при проведении рубок зимой без ограничений, летом, исключая переувлажненные почвы.

Разработка лесосек с применением харвестеров предполагает применение двух возможных способов складирования сортиментов относительно направления движения машины: одностороннего и двустороннего. Двусторонний способ укладки сортиментов позволяет снизить объём работ по перетаскиванию деревьев при выполнении технологических

После того, как я в курсовой работе установил размеры лесосеки, составляю схему размещения лесовозных усов и лесопогрузочных пунктов.

Размещение усов зависит от размеров лесосеки, стоимости строительства и содержания 1км уса, применяемых типов лесозаготовительных машин и способа разработки делянки.

Размеры делянки и расстояние между погрузочными пунктами определяются на основе заданного в курсовой работе среднего расстояния трелевки.

В моей курсовой работе лесовозные усы размещаются внутри контура лесосеки. Ширина лесосеки 500м,прокладка уса по середине лесосеки.

Зная расстояние между усами и ширину делянки, можно определить длину делянки или расстояние между лесопогрузочными пунктами по следующей формуле:

a=(Lср/K3-b*K2)/K1 a=(290/1.1-250*0.25)/0.5

Где Lср-среднее расстояние трелевки,м.

b-ширина делянки, м

К1 и К2-коэффициенты зависящие от схемы расположения волоков.

К1=0,5 и К2=0,25

К3-коэффициент, учитывающий удлинение волока вследствие особенностей рельефа, почв на лесосеке (К3=1,1-1,25)

Лесоводственные требования к организации и технологии лесосечных работ

Установленные для конкретных участков рубки главного пользования (по 1 системам и видам) должны осуществляться с применением технологий и технических средств лесосечных работ, прошедших в установленном порядке государственную экологическую экспертизу, обеспечивающих эффективное Достижение целей возобновления или восстановления леса, сохранение экологических условий, исключение или соответствующее ограничение отрицательных последствий рубок леса. Лесоводственные требования к организации и технологии лесосечных работ определяется в соответствии с Правилами рубок главного пользования и равнинных лесах Европейской части Российской Федерации, указываются в лесорубочном билете и технологической карты разработки лесосеки.

В лесорубочном билете для каждой лесосеки указываются: вид рубки, способ очистки лесосек, оставление семенников и семенных групп, куртин и полос, площадь и количество на 1 га подлежащего сохранению подроста хозяйственно ценных пород.

К лесорубочному билету прилагается схематический чертеж, на который наносятся семенные группы, куртины, полосы, подлежащие оставлению на корню, участки неспелых древостоев, не подлежащих рубке, а также участки, на которых должен быть сохранен подрост.

На каждую лесосеку до получения разрешения на проведение подготовительных работ и ее разработку в соответствии с Правилами рубок лесозаготовителем составляется технологическая карта, в которой указывается: принятая технология и сроки проведения лесосечных работ; способы очистки от порубочных остатков; схемы размещения лесовозных дорог, усов, волоков, погрузочных пунктов, складов, стоянок механизмов и объектов обслуживания, а также объектов, указанных на чертеже, прилагаемом к лесорубочному билету;площадь,на которой должны быть сохранены подрост и процент его сохранности;мероприятия по предотвращению эрозионных процессов.

Разработка лесосек должна производиться в строгом соответствии с утвержденными технологическими картами.

До начала лесосечных работ должна быть произведена разбивка в натуре лесосек на пасеки, отграничение погрузочных пунктов, складов, трасс магистральных и пасечных волоков, дорог и друг их производственных и бытовых площадок.

Для размещения погрузочных пунктов, других производственных и бытовых площадок, а также технологической сети волоков в первую очередь должны использоваться места с минимальным количеством подроста и деревьев других ярусов, подлежащих сохранению при рубке. Прокладка волоков по руслам постоянных и водотоков не допускается.

При примыкании лесосек не сплошных рубок к вырубкам, пасеки и технологические коридоры (волоки) располагаются обычно параллельно с границей вырубки, а в полосе примыкания (по ширине не меньше, чем высота древостоя) коридоры не прорубаются.

Общая площадь под погрузочными пунктами, производственными и бытовыми объектами должна быть по возможности наименьшей и составлять от общей пощади лесосеки величиной свыше 8 га не более 5% при сплошных рубках с последующим возобновлением, 4% при постепенных и сплошных с сохранением подроста и 3% при выборочных рубках. На небольших лесосеках площадью 8 га и менее погрузочные пункты могут занимать площадь: при сплошных рубках с последующим возобновлением до 0,40 га; с предварительным возобновлением и постепенных рубках - 0,30 га; выборочных рубках - 0,25 га.

До начала основных лесосечных операций на расстоянии не менее 50 м от границ лесопогрузочных пунктов, производственных и бытовых помещений, стооянок машин и механизмов, предназначенных для размещения их в лесных массивах, не подлежащих разработке, или при проведении не сплошных рубок, должны быть убраны опасные деревья, а при проведении сплошных рубок все деревья. При этом подрост хозяйственно ценных пород подлежит сохранению.

Прокладка технологических волоков должна осуществляться по намеченным трассам (визирам) с максимальным использованием промежутков между оставляемыми деревьями (и подростом) при плавном отклонении от прямой и вырубкой минимально необходимого количества деревьев с таким расчетом, чтобы расстояние между растущими деревьями (в том числе, подростом), ограничивающими волок с обеих сторон (ширина волока), составляло 5 м. На косогорах указанное расстояние между деревьями должно составлять 7 м.

Примыкание пасечных волоков (коридоров) к магистральным осуществляется плавно по дуге в соответствии с углом поворота.

Общая площадь волоков при сплошных рубках с последующим постепенным и сплошных с сохранением подроста 15% от площади всей лесосеки. На сплошных рубках, проводимых с применением агрегатной техники, допускается увеличение площади и волоков до 30% общей площади лесосеки.

Древесина вырубаемых на волоках деревьев учитывается при определении общей интенсивности постепенных и выборочных рубок, но указывается отдельно.

При разработке лесосек в летний период в группах типов леса с влажными и переувлажненными почвами любого механического состава, а также свежими суглинистыми почвами трелевка древесины допускается только по волокам, укрепленным порубочными остатками. Длина пасечных волоков (максимальное расстояние трелевки по ним) не должна превышать в лесах первой и второй групп 250 м, в лесах третьей группы 300 м. В зимний период при промерзшем грунте и других условиях длина волока может увеличиваться

При трелевке в летний период (по не промерзшему грунту), с учетом конкретных условий участка леса, лесозаготовители должны принимать меры для предотвращения повреждения почвы с образованием колеи и связанных с этим повреждений корневых систем, оставляемых на выращивание деревьев и подроста, ухудшения возобновления целевых пород и роста древостоев, возникновения и развития эрозионных процессов, снижения защитных, водорегулирующих и других природоохранных функций леса.

На тяжелых глинистых и суглинистых сырых и влажных почвах (сосняки долгомошные, черничные) трелевочные волоки в процессе разработки лесосек необходимо укреплять порубочными остатками. Общий размер повреждения верхнего слоя почвы с минерализацией ее поверхности не должен превышать 20% площади лесосеки.

На сухих песчаных почвах (сосняки лишайниковые), где сдирание подстилки приводит к ветровой эрозии почв и затрудняет лесовосстановительные процессы, размер повреждения верхнего слоя почвы с минерализацией ее поверхности не должен превышать 15% площади. На участках постепенных и выборочных рубок в пасеках (без волоков) должны сохраняться все деревья, подлежащие оставлению на дальнейшее выращивание. Количество поврежденных деревьев не должно превышать: 5% - для равномерно и группово-постепенных рубок; 3% - для выборочных и длительно-постепенных рубок; 1% - для чересполосных постепенных зубок.

Все обсеменители, подлежащие оставлению на лесосеках сплошных рубок (единичные семенники, группы, куртины и полосы), должны быть сохранены в процессе разработки лесосеки.

После окончания лесозаготовительных операций (летом - вслед за их окончанием, а после зимних работ - рано весной) лесозаготовители обязаны одновременно с доочисткой лесосек освободить от порубочных остатков сохранившийся подрост. Сильно поврежденный в процессе лесозаготовок, а также нежизнеспособный подрост должен быть вырублен и убран вместе с порубочными остатками.

Сохранность подлежащего использованию для лесовосстановления подроста хозяйственно ценных пород в технологических полосах (пасеках без волоков) должна составлять от исходного (учтенного до рубки) количества не менее 70% при сплошных и 80% при постепенных и выборочных рубках.

Учет подроста производится в соответствии с действующей инструкцией. Участки с наличием подлежащего сохранению жизнеспособного подроста выделяются при отводе лесосек, отграничиваются в натуре и наносятся на план лесосеки.

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

РАЗМЕЩЕНИЕ ЛЕСОВОЗНОГО УСА НА ЛЕСОСЕКЕ

Д.Н. АФОНИЧЕВ, доц. каф. транспорта леса и инженерной геодезии ВГЛТА, д-р техн. наук

[email protected]

Существуют различные варианты размещения лесовозного уса на лесосеке, наиболее распространены две схемы: проложение уса по середине и по краю лесосеки, но не обосновываются условия, при которых следует размещать ус по середине и по краю лесосеки . Очевидно, что размещение уса определяется шириной лесосеки: при относительно небольшой ширине целесообразно ус разместить по краю лесосеки со стороны лесовозной магистрали. Выбор конкретного варианта размещения уса на лесосеке может быть обоснован путем сравнения затрат на устройство трелевочных волоков, погрузочных пунктов и трелевку лесоматериалов к погрузочным пунктам по рассматриваемым вариантам.

Обозначим суммарные затраты на устройство трелевочных волоков, погрузочных пунктов и трелевку лесоматериалов к погрузочным пунктам при размещении уса по краю лесосеки Z1 (руб), а при размещении уса по середине лесосеки - Z2 (руб). Размещение уса по краю лесосеки целесообразно, если выполняется условие

При несоблюдении условия (1) ус необходимо разместить по середине лесосеки.

Каждый из параметров Zx и Z2 включает пять статей затрат: Z3 - затраты на устройство погрузочных пунктов, руб; Z4 - затраты на устройство магистральных трелевочных волоков, руб; Z5 - затраты на трелевку по магистральным волокам, руб; Z6 - затраты на устройство пасечных волоков, руб; Z7 - затраты на трелевку по пасечным волокам, руб. Затраты Z3, Z4, Z5, Z6, Z7 определяются с учетом размеров лесосеки, пасек, расположения погрузочных пунктов и параметров технологического процесса лесосечных работ . Путем алгебраических построений можно получить аналитические зависимости, определяющие указанные затраты

где m - количество погрузочных пунктов, размещаемых по одной стороне уса; k - количество рядов пасек на лесосеке;

K - стоимость устройства одного погрузочного пункта, руб.

Количество рядов пасек k зависит от размещения уса, при расположении уса по середине k = 2, а при расположении уса по краю лесосеки k = 1.

Z4 = mkC1kPT{lII + a - a0), (3)

где CT - стоимость устройства магистрального волока, руб/км;

kPT - коэффициент удлинения магистрального волока;

1п - расстояние между погрузочными пунктами, км;

a - протяженность магистрального волока в пределах погрузочного пункта, км;

a0 - полуширина зоны тяготения к пасечному волоку, км.

Z5 = 1шЯЪГ (4)

где 1Ш - среднее расстояние трелевки по магистральному волоку, км;

q - объем трелюемой древесины, м3;

Ът - стоимость трелевки древесины по магистральным волокам, руб/(м3-км).

7 - mkkpnlnCn (dy z^ (5)

7 - 2ao It - J- (5)

где kpn - коэффициент удлинения пасечного волока;

СП - стоимость устройства пасечного волока, руб/км;

dy - ширина зоны тяготения к усу, км;

z - расстояние от уса до магистрального волока, км.

где lmB - среднее расстояние трелевки по магистральному волоку, км;

Ъп - стоимость трелевки древесины по пасечным волокам, руб/(м3-км).

Если принять, что форма лесосеки в плане прямоугольная, то объем заготавливаемой на лесосеке древесины q можно определить по формуле

q = Х.00^^^., (7)

где у - ликвидных запас древесины на 1 га, м3/га.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2009

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Средние расстояния трелевки по магистральному и пасечному волокам при размещении пасечных волоков перпендикулярно лесовозному усу, а магистральных - параллельно усу составляют

lMB = kPT;

Пв = 0,5kPn((dy / к) - z) (8)

Суммарные затраты Zx при к = 1 составят

Zj = mK + mC1kPT{ln + a - a0) +

100Ydylnmb1kpT +

+ (mkPnlnCn / 2a0)(dy - z) +

50Jdylnmkpnbn(dy - z). (9)

Суммарные затраты Z2 при к = 2 составят

Z2 = 2mK + 2mCTkPT(ln + a - a0) +

100Ydylnmb1kPT +

+ (mkPnInCn / 2a0)(dy - 2z) +

25JdylnmkPnbn(dy - 2z). (10)

Неравенство (1) легко привести к

Z2 - Zj > 0. (11)

С учетом формул (9) и (10) после преобразований неравенство (11) примет вид

mK + mCTkPT(ln + a - a0) - zmkPn ln CJ2a0 -

25YlnmkPnbn Cpy> °. (12)

Так как m > 0 и a0 > 0, то обе части неравенства (12) без изменения знака можно разделить на m и умножить на a0

2a0K + 2a0C1kPT(ln + a - a0) -

ZkPn lnCn - 50a0YlnkPnbndy2 > 0. (13)

Полученное неравенство легко решается относительно dy

dy < (2a0K + 2a0CTkPT(ln + a - a0) -

ZkPn lnCn) / 50a0YlnkPnbn. (14)

Ширина зоны тяготения к усу dy величина положительная, а поэтому из обеих частей неравенства (14) можно извлечь квадратный корень без изменения знака неравенства

2a0K + 2a0CTkPT х

x(ln + a - a0) - zkpnlnCn (15)

Формулу (15) можно упростить заменой an = 2a0 (an - ширина зоны тяготения к пасечному волоку, км) и выносом числовой константы из-под корня, тогда размещение уса по краю лесосеки целесообразно при соблюдении условия

a^K + anCTkpT х x(ln + a - 0,5an) - zkpnlnCn

Из полученного выражения (16) видно, что на размещение уса влияют три группы факторов: технологические параметры (an, ln, a, z), экономические показатели (K, CT, Cn, bn) и природные условия (kPT, kPn, у). Исследуем влияние ширины пасеки ln и ликвидного запаса древесины у на ширину зоны тяготения к усу dyK, при которой Zj = Z2, а следовательно согласно формулам (11) - (16)

a^K + anCTkpT х x(ln + a - 0,5an) - zkpnlnCn an ylnkpnbn

Следует учесть, что ln = nan, где n - целое число, тогда формула (17) преобразуется к виду

K + CTkpT -

NzkpnCn nanYkpnbn

Примем в соответствии с следующие значения: K = 35 руб, CT = 30 руб/км, Cn = 10 руб/км, bn = 0,55 руб/(м3-км) (экономические показатели приняты в базовом уровне), an = 0,016 км, a = 0,03 км, z = 0,05 км. Для равнинной местности можно принять kPT = 1,15, kPn = 1,2. Ликвидный запас древесины

Y примем в интервале 50-250 м3/га с шагом изменения 50 м3/га, при этом малые значения

Y соответствуют лесосекам при проведении рубок ухода за лесом. Расстояние между погрузочными пунктами ln может изменяться в достаточно широком диапазоне , а поэтому примем значение n = ln / an в интервале от 1 до 12.

На рисунке представлены графики зависимости dyK = fly). Множество значений dy расположенных выше кривых графиков, показанных на рисунке, согласно (16) соответствует условию размещения уса по середине лесосеки, а соответственно множество значений dy расположенных ниже кривых графиков - условию размещения уса по краю лесосеки.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2009

1

В статье предложены математическая модель и методика, позволяющие осуществить выбор рациональной схемы транспортно-технологического освоения лесного квартала с учетом сокращения затрат при выполнении комплекса операций подготовительных и основных работ по освоению разрозненных лесосек и отличающиеся возможностью комплексного решения задач выполнения основных переместительных операций трелевки и вывозки древесины с анализом размещения на территории лесного квартала, помимо ограничивающих его периметр квартальных просек, дополнительных временных лесовозных усов. Обоснование путей с минимальными затратами на прокладку волоков и трелевку лесоматериалов между всеми парами анализируемых участков на территории лесного квартала, базируется на последовательности из k преобразований первоначальной матрицы и делении основной задачи на подзадачи меньшего размера, что позволяет исключить повторный учет затрат на прокладку магистральных волоков при анализе сети трелевочных путей, соединяющих лесосеки с погрузочными пунктами при поквартальном освоении участков лесного фонда.

лесовозный ус.

теория графов

погрузочный пункт

вывозка лесоматериалов

трелевка

лесозаготовка

лесной квартал

1. Алябьев В.И. Оптимизация производственных процессов на лесозаготовках- М.: Лесн. пром-сть.-1977.-232 с.

2. Кочегаров В.Г., Бит Ю.А., Меньшиков В.Н. Технология и машины лесосечных работ- М.: Лесн. пром-сть.-1990.-392 с.

3. Рукомойников К. П. Графоалгоритмический подход к обоснованию рациональной тех-нологии поквартального освоения участков лесного фонда // Вестник Московского государ-ственного университета леса - Лесной вестник.-2014.-№ S2.-С. 96-103.

4. Рукомойников К.П. Обоснование методики расчета основных технологических параметров освоения квартала // Лесной вестник. 2007.–№4(53)- – С.96-102.

5. Рукомойников К.П. Развитие инфраструктуры поквартального освоения участков лесно-го фонда // Лесной журнал. - 2008.- №2 – С.36-41.

6. Скрыпник В.И., Кузнецов А.В. Обоснование целесообразности строительства временных лесовозных дорог (усов) // Актуальные проблемы лесного комплекса: Сб. науч. тр. по итогам междунар. науч.-техн. конф. Вып. 30. Брянск: БГИТА,-2011.-C. 168–171.

7. Скрыпник В.И., Кузнецов А.В., Ратманова Ю.А.Способы минимизации затрат на пер-вичный транспорт леса// Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Серия: Естественные и технические науки. Петрозаводск: ПетрГУ, -2012.-№4,-С. 98-101.

8. Шегельман И.Р., Скрыпник В.И., Галактионов О.Н. Техническое оснащение современ-ных лесозаготовок- СПб.: Профи-информ-2005. -337 с.

9. Шегельман И.Р., Скрыпник В.И., Кузнецов А.В. Анализ показателей работы и оценка эффективности лесозаготовительных машин в различных природно-производственных условиях // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Сер. «Естественные и технические науки»-2010. -№ 4 (109).-C. 66–75.

10. Шегельман И.Р., Скрыпник В.И., Кузнецов А.В., Пладов А.В. Вывозка леса автопоезда-ми. Техника. Технология. Организация- СПб.: ПРОФИКС- 2008.- 304 c.

Проблеме повышения эффективности функционирования первичной лесотранспортной сети лесных предприятий уделено внимание в исследованиях ученых ПетрГУ , ВГЛТА, СПбЛТА, МГУЛ, ЦНИИМЭ, ГНЦ ЛПК , ПГТУ и др.

Задачи обоснования целесообразности строительства временных лесовозных усов при освоении небольших лесосек анализировались в работах . В работе предложены зависимости для составления программы определения критического значения объема вывозки леса с лесосеки, при котором целесообразно размещение временного лесовозного уса, примыкающего непосредственно к лесосеке, построены номограммы для упрощения расчетов в реальных производственных условиях. Даны рекомендации к осуществлению трелевки лесоматериалов тракторами по магистральным волокам за пределы лесосеки к погрузочному пункту, примыкающему к лесовозной дороге или поквартальной просеке на границе лесного квартала, в случае если планируемый объем вывозки леса меньше обоснованного критического значения.

Однако данные исследования не предполагают эффективного анализа возможности размещения временных лесовозных дорог в пределах квартала при наличии и совместном учете возможности трелевки лесоматериалов к ограничивающим периметр лесного квартала квартальным просекам в условиях хорошо развитой, действующей квартальной сети на арендуемой площади и одновременном освоении нескольких, расположенных на территории квартала лесных участков с различными объемами лесозаготовительных работ на их территории.

Цель исследования.Обоснованиерациональной технологической схемы размещения временных лесовозных усов и сети погрузочных пунктов при поквартальном освоении участков лесного фонда с учетомограничивающих периметр лесного квартала действующих квартальных просек.

Материал и методы исследования.Предлагаемая методика основана на реализации метода решения задачи о p-медиане в терминах целочисленного программирования.Последовательность расчетов предусматривает сопоставление анализируемых участков с вершинами графа. При этом количество вершин графа зависит от числа разрабатываемых лесосек и может быть увеличено в зависимости от природных условий и необходимой степени детализации результатов расчета путем разделения крупных лесосек на части и отображения их на графе в качестве его новых вершин. Одновременно с вершинами графа, характеризующими разрабатываемые лесосеки в пределах лесного квартала, на графе отмечаются вершины, характеризующие возможные места размещения погрузочных пунктов вблизи, ограничивающих квартал поквартальных просек. В качестве ребер графа отмечаются возможные варианты прокладки магистральных волоков на его территории, фиксируются их длины и прогнозируемые затраты на их размещение.

Вершины полученного графа нумеруются в следующей последовательности: первоначально нумеруются вершины графа, соответствующие участкам, отмеченным вблизи поквартальных просек, а затем все анализируемые лесосеки на территории квартала.

Прогнозируются затраты на обустройство погрузочных пунктов на каждом из анализируемых участков. Если же в виду каких либо причин размещение погрузочного пункта на территории лесосеки невозможно, то затраты на его обустройство приравниваются к . Прогнозируются объемы заготавливаемой древесины на каждой из лесосек.

Примем - матрицей распределения, в которой

Примем, если вершина является медианной вершиной (т.е. на данном участке лесного квартала расположен погрузочный пункт и есть подъездные пути, обеспечивающие возможность вывозки древесины с использованием лесовозного автотранспорта на лесопромышленный склад) и , в том случае, когда на анализируемом участке не предполагается размещение погрузочного пункта и обустройство лесотранспортных путей.

Предлагаемая методика предусматривает сокращение суммарных затрат на поддержание в действующем состоянии существующих поквартальных просек, размещение на территории лесного квартала дополнительных лесовозных дорог, магистральных волоков, обустройство заданного числа погрузочных пунктов, трелевку к ним древесины и учитывает затраты на вывозку древесины к лесопромышленному складу. Использование методики предусматривает минимизацию целевой функции:

Физический смысл учитываемых в целевой функции слагаемых следующий:

· первое слагаемое характеризует суммарные затраты на прокладку всех магистральных волоков, связывающих между собой осваиваемые участки в лесном квартале, и трелевку по ним лесоматериалов к погрузочным пунктам:

где - минимальные суммарные затраты на прокладку магистральных волоков, связывающих между собой участки i и j, и на трелевку древесины между обозначенными участками, д.е.;

· второе слагаемое учитывает суммарную стоимость обустройства погрузочных пунктов:

где - стоимость размещения погрузочного пункта на - участке, д.е.;

· третье слагаемое учитывает возможные затраты на прокладку лесовозной дороги:

где различные варианты прокладки транспортных путей от анализируемого участка до участков, расположенных у поквартальных просек, соответствующие минимальным затратам на прокладку магистральных волоков (временных лесовозных дорог), м; - число участков, примыкающих к поквартальным просекам, шт; - дополнительные затраты, связанные с превращением 1 п.м. магистрального волока в лесовозную дорогу, д.е.;

· четвертое слагаемое учитывает дополнительные затраты на перемещение лесовозного автотранспорта по дополнительным лесовозным дорогам, анализ целесообразности размещения которых в лесном квартале является составной частью данной методики:

где - стоимость машино-смены лесовозного автотранспорта, задействованного на вывозке древесины, д.е.; - вырубаемый запас древесины на каждом из анализируемых участков, м3; - средняя скорость движения лесовозного автотранспорта в холостом и грузовом направлениях по дополнительным лесовозным дорогам, прокладываемым в лесном квартале, м/с; - средняя нагрузка на рейс лесовозного автотранспорта, м3; - число часов работы лесовозного автотранспорта в смену, ч.; - коэффициент использования времени смены лесовозного автотранспорта; - минимальные расстояния от анализируемого участка, расположенного у поквартальной просеки до угла лесного квартала в направлении которого осуществляется вывозка лесоматериалов на лесопромышленный склад.

Ограничения, накладываемые на целевую функцию:

Для всех анализируемых участков должно выполняться условие, гарантирующее, что любая анализируемая вершина прикреплена к одной и только одной медианной вершине (т.е. любой анализируемый участок (лесосека) на территории лесного квартала связан посредством магистрального волока только с одним погрузочным пунктом).

На территории лесного квартала для обеспечения выполнения всех операций лесосечных работ должно быть расположено один или более погрузочных пунктов (т.е. в графе, характеризующем участки на территории лесного квартала должно быть не менее p медианных вершин). Выполнение этого условия обеспечивается вводимым ограничением на количество погрузочных пунктов в лесном квартале.

Число используемых в анализе вариантов размещения погрузочных пунктов вблизи поквартальной просеки должно соответствовать условию:

Для всех анализируемых участков должно выполняться условие, гарантирующее, что любая анализируемая вершина может быть прикреплена только к вершине входящей в медианное множество (т.е. если , то , т.к. присоединение любого анализируемого участка (лесосеки) на территории лесного квартала посредством магистрального волока или сети магистральных волоков ко второму участку, может быть оправдано, только в том случае, если на втором участке расположен погрузочный пункт).

Значения являются целочисленными и могут находиться в пределах . Аналогично методу решения задачи о p-медиане в терминах целочисленного программирования, целесообразно преобразовать данное условие в выражение:

Каждый участок (лесосека), принимаемый в качестве медианной вершины должен быть связан магистральным волоком или сетью магистральных волоков и поквартальных просек с одним или несколькими участками, расположенными на границе лесного квартала.

Обоснование минимальных затрат на прокладку волоков и трелевку между всеми
парами анализируемых участков лесного квартала

Для решения поставленной задачи необходимо обоснование методики расчета минимальных суммарных затрат на прокладку магистральных волоков и трелевку древесины между всеми парами анализируемых участков и .

Для реализации этой задачи выведены математические зависимости, учитывающие особенности технологического процесса лесосечных работ в условиях поквартального освоения участков лесного фонда и разнообразие природно-производственных условий анализируемых участков, позволяющие заполнять и преобразовывать все последовательные матрицы, промежуточных значений обоснования минимальных затрат на прокладку волоков и трелевку между всеми парами анализируемых участков лесного квартала.

Для заполнения первоначальной матрицы, охватывающей значения минимальных суммарных затрат на прокладку магистральных волоков и трелевку древесины лишь между ближайшими парами анализируемых участков и , напрямую связанных между собой магистральным волоком, без реализации возможности его прокладки через территорию другой лесосеки, предложена математическая зависимость:

где - затраты на прокладку магистрального волока между участками и , расположенными на территории лесного квартала, д.е.; - расстояние между участками и , м; - стоимость машино-смены техники, задействованной на трелевке лесоматериалов, д.е.; - средний объем трелюемой пачки лесоматериалов, м3; - число часов работы машины, задействованной на трелевке, в смену, ч.; - коэффициент использования времени смены при трелевке древесины; - средняя скорость движения машины, задействованной на трелевке в холостом и грузовом направлениях по магистральным волокам, м/с.

В случае, если магистрального волока, напрямую соединяющего между собой анализируемые участки и , не существует, элементу первоначальной матрицы присваивается значение +∞. Элементам первоначальной матрицы присваивается значение +∞.

Предлагаемая методика базируется на последовательности из преобразований первоначальной матрицы. Задача разбивается на подзадачи меньшего размера. Применяется принцип динамического программирования, где оптимальное решение задачи меньшего размера может быть использовано для решения исходной задачи. При этом, согласно алгоритму Флойда , на каждой последующей - итерации новая матрица представляет собой минимальные суммарные затраты на прокладку магистральных волоков и трелевку древесины между парами анализируемых участков и с ограничением в том, что путь между всеми парами участков и в качестве промежуточных участков содержит только участки из множества .

Для вычисления элементов всех последующих матриц рекомендуется использование рекуррентного соотношения:

где - номер анализируемой матрицы значений (номер итерации); , - соответственно, расстояния между участками и , полученные по результатам матриц и , м; , - соответственно, затраты на прокладку магистрального волока до первого ближайшего участка на пути между участками и , полученные по результатам матриц и , д.е.

Элементам , , последней матрицы результатов присваивается значение 0.

Результаты последней итерации подставляются в предложенную ранее целевую функцию. Поиск решения может быть осуществлен с использованием методов линейного программирования.

Результаты исследования и их обсуждение.Предложенная методика обоснования минимальных затрат на прокладку волоков и трелевку между всеми парами анализируемых участков лесного квартала позволяет исключить повторный учет затрат на прокладку магистральных волоков при анализе сети магистральных волоков, соединяющих лесосеки с погрузочными пунктами на территории лесного квартала.При практическом использовании результатов возможно смещение погрузочных пунктов на некоторое расстояние от заложенных в расчеты значений, либо размещение лесоматериалов вдоль временного лесовозного уса, но следует учесть, что перемещение погрузочных пунктов в направлении вывозки древесины приведет к увеличению затрат на транспортно-технологическое освоение лесного квартала в соответствии со следующей зависимостью:

где - величина, соответствующая изменению суммарных затрат на освоение лесного квартала, д.е.; - отклонение от расчетного положения -погрузочного пункта в направлении трелевки (вывозки древесины), м; - объемы работ по трелевке древесины с лесосек, соединенных магистральными волоками с -погрузочным пунктом, м3; , соответственно, затраты на прокладку 1 п.м. магистрального волока и 1 п.м. лесовозного уса.

Выводы. Предложенные математические зависимости и методика позволяютобеспечить возможностькомплексногоучета основных переместительных операций трелевки и вывозки древесины и анализа размещения на территории лесного квартала, помимо ограничивающих его периметр квартальных просек, дополнительных временных лесовозных усов.

Рецензенты:

Ширнин Ю.А., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой ТОЛП, ФГБОУ ВПО Поволжский государственный технологический университет, г. Йошкар-Ола;

Царев Е.М., д.т.н., доцент, профессор, ФГБОУ ВПО Поволжский государственный технологический университет, г. Йошкар-Ола.

Библиографическая ссылка

Рукомойников К.П. ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ОБОСНОВАНИЮ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ РАЗМЕЩЕНИЯ ЛЕСОВОЗНОГО УСА НА ТЕРРИТОРИИ ЛЕСНОГО КВАРТАЛА // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 6.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=16418 (дата обращения: 01.02.2020). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»