Временный путь для вывозки заготовленной древесины с лесосеки со сроком эксплуатации не более года, примыкающий к ветке или магистрали лесовозной дороги и предназначенный для освоения отдельных лесосек. Выбор трасс Л. у. проводится на этапе подготовительных лесосечных работ - комплекса операций по созданию необходимых условий для выполнения основных работ на лесосеке. Л. у. - часть лесотранспортной сети лесозаготовительного предприятия. Расстояние между Л. у., равное двум расстояниям трелевки древесины, устанавливают с учетом наименьших суммарных затрат на их строительство и трелевку древесины к лесопогрузочным пунктам. В зависимости от типа местности и применяемых автопоездов из покрытия Л. у. могут быть на железобетонных плитах, из деревянных щитов на фунтовом или шпальном основании, из бревен на шпальном основании (т. и. лежневые лесовозные дороги), а также гравийными, улучшенными фунтовыми и фунтовыми. Не допускается использование в качестве временных Л. у. русел рек и ручьев. Л. у. после окончания срока вывозки древесины должны быть разобраны, а занимаемые ими земли рекультивированы (см. Рекультивация земель).
1В 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.
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
Подготовительные работы проводят с целью создания необходимых условий для безопасной и высокопроизводительной работы на основных лесосечных работах. Подготовка лесосек к разработке обязательна и должна проводиться до ее начала.
2.1 Состав подготовительных работ
В состав подготовительных работ входят: подготовка лесосырьевого фонда, уборка опасных деревьев, подготовка волоков и лесопогрузочных пунктов, выбор трасс и строительство лесовозных усов; подготовки обслуживающих (вспомогательных) производств (обустройство мастерского участка).
2.2 Отвод лесосек в натуре
Отвод лесосек производят лесхозы, как правило, в весенне-летний период: по главному пользованию и лесовосстановительным рубкам - за 2 года до поступления лесосек в рубку; по рубкам ухода за лесом - за 1 год до рубки; по сплошным санитарным и прочим подобным рубкам - по фактической необходимости. Перед отводом лесосек все лица, привлекаемые к этой работе, должны быть предварительно проинструктированы с проведением тренировки по отводу и таксации лесосек в натуре. Приступая к отводу лесосеки, берут ее выкопировку с плана нарезки лесосек (с подробной привязкой), выписывают таксационную характеристику входящих в нее участков-выделов и подбирают аэроснимки, если они имеются.
Запроектированную к отводу лесосеку предварительно осматривают в натуре. При существенных расхождениях с данными лесоустройства (неспелый лес, неправильное определение преобладающей породы), в результате чего насаждения не могут быть отведены в рубку, эти участки заменяют другими с составлением соответствующего акта. При необходимости лесосеку разбивают на делянки.
2.3 Подготовительные работы по площади делянок
Делянка - участок лесосеки, тяготеющей к одному погрузочному пункту (верхнему складу). Количество делянок на лесосеке зависит от ее размеров и принятого среднего расстояния трелевки. Размеры делянок для каждого конкретного случая различны и зависят в основном от типа применяемых машин на валке и трелевке.
Пасека - это часть делянки, осваиваемая с одного трелевочного волока. Длина пасеки преимущественно равна ширине делянки. Ширину пасеки устанавливают исходя из способа валки и трелевки деревьев (хлыстов), состава и высоты лесонасаждений, рельефа местности, почвенно-грунтовых условий.
Лента (полупасека)- часть делянки, которая разрабатывается за один проход вальщика, ВТМ или ВПМ.
Производится разбивка на пасеки с помощью визиров. Отводится защитная полоса с открытой границей шириной 25-30 м. Прокладывается волок, его граница отмечаются метками на деревьях.
2.4 Выбор схемы транспортного освоения лесосеки
Прокладка волоков должна происходить с максимальным использованием промежутков между оставляемыми деревьями и вырубкой при этом минимального количества деревьев (подроста). Ширина волока должна быть не более 5 м. Длина пасечных волоков в летний период (при непромерзшем грунте) до 250 м в лесах 1 и П группы и 300 - в лесах III группы. В зимний период при промерзшем грунте длина волоков может увеличиваться.
При проведении лесосечных работ в летний период в лесах с влажными и переувлажненными почвами или со свежими суглинистыми почвами трелевка древесины допускается только по волокам, укрепленным порубочными остатками.
Общая доля повреждений почвы путем минерализации ее поверхности на тяжелых глинистых и суглинистых сырых и влажных почвах (долгомошная, черничная и сходные с ними группы типов леса) не должна превышать 20% площади лесосеки в равнинных условиях.
В равнинных условиях повреждение почвы в виде колеи глубиной свыше 10 см и протяженностью более 3% длины пасечного волока и более 5% магистрального не допускается. Для местности, где образование колеи не ведет к резкому снижению защитных, водоохранных функций леса и условий лесовозобновления, ограничения по повреждению почв могут снижаться органами лесного хозяйства.
2.5 Разрубка трасс и строительство лесовозных усов
Транспортная подготовка лесосечного фонда включает изыскание и строительство лесовозных усов и искусственных сооружений. Лесовозные усы, как правило, имеют простое устройство.
До начала разработки на лесосеку подводится ус лесовозной дороги. Для его прокладки выполняют упрощенные изыскание местности. Трассирование уса должно быть увязано с принятой технологией разработки лесосек.
Для прокладки уса разрабатывается полоса шириной 6...8 м. Все опасные деревья вдоль лесовозного уса на расстоянии 25 м в обе стороны убирают до начала его строительства. Тип уса выбирается в зависимости от почвенно-грунтовых условий. Протяженность лесовозных усов зависит от принятого расстояния трелевки и размещения лесосечного фонда, отведенного в рубку на расчетный год. Усы строят дорожно-строительные бригады под руководством мастера.
2.6 Подготовка погрузочных площадок. Расчет необходимого числа погрузочных площадок для складирования заготовленной древесины
Места под погрузочные площадки выбираются по требованиям:
Уклон автопоезда не должен превышать 15%, а сам путь должен быть по возможности прямолинейным;
Под погрузочную площадку желательно использовать территорию, имеющую редину, прогалину, без подроста основной породы;
Размер погрузочной площадки должен быть достаточным для размещения 6-8 сменного запаса леса, заготовленного бригадой.
Места для погрузочных площадок устраивают в соответствии с технологической картой одновременно с разрубкой просеки для дороги. Подготовка погрузочных площадок заключается в следующих работах:
Расчистка площадки от валежника, кустарника, валунов, спиливают пни заподлицо с землей
Разрубка зон безопасности и укладка хлыстов в качестве лежней.
Выбираем погрузочные площадки размером 35х40 м.
2.7 Затраты труда на проведение подготовительных работ
Объем подготовительных работ, и трудозатраты на их выполнение зависят от годового объема производства, почвенно-грунтовых условий и рельефа местности и системы машин на лесосечных работах и т.д.
Воспользуемся следующей формулой для определения трудозатрат:
где Q - годовой объем вывозки леса с каждой лесосеки, м3;
q - запас леса на 1 га, м 3 ;
A - трудозатраты на подготовку 1 га, (0,5-1,5 чел/дней);
B - трудозатраты на подготовку одного погрузочного пункта рабочими,(0,1-2);
K - коэффициент, учитывающий вырубки, гари и т.д., (1,1-1,2);
C - трудозатраты на строительство 1 км уса одним рабочим (10-15);
S - площадь, тяготеющая к одному погрузочному пункту, (5-8га);
b - ширина полосы леса, осваиваемая с одного уса, км.;
Дороги, прокладываемые по лесным массивам и от лесных массивов к дорогам обшей сети, а также к производственным цехам лесозаготовительных предприятий и территориальным лесничествам, называются лесными дорогами.
Лесные дороги относят к дорогам промышленного транспорта и делят на лесовозные и лесохозяйственные. Лесовозные дороги служат для перевозки древесины и других грузов, осуществляемой лесозаготовительными предприятиями при освоении закрепленных за ними на правах аренды лесосырьевых баз. Лесовозные дороги проектируют как технологические пути и подразделяют на магистрали, ветки и усы.
Магистралью называют лесовозную дорогу, эксплуатируемую в течение всего или значительной части срока деятельности предприятия. Она связывает лесосырьевую базу с нижним лесоскла-дом предприятия, пунктом потребления или дорогой общего пользования. Магистраль, как правило, пересекает весь или почти весь лесной массив и объединяет все лесовозные дороги в единую сеть.
Веткой называют лесовозную дорогу, примыкающую к магистрали и предназначенную для освоения части лесного массива. В отдельных случаях ветки могут примыкать к дорогам общего пользования. Срок службы веток составляет 5-10 лет.
Ус - это временная лесовозная дорога, служащая для освоения конкретной лесосеки. Усы, как правило, примыкают к веткам, но иногда и к магистрали. Срок службы уса соответствует продолжительности разработки лесосеки и равен обычно 2 - 3 мес, реже - 1 году.
В настоящее время на трелевке заготовленной древесины применяют колесные факторы, которые позволяют значительно увеличить расстояние трелевки в сухой местности и в зимнее время.
В этом случае лесовозные усы, как правило, не строят, а древесину трелюют непосредственно к веткам лесовозной дороги.
Лесохозяйственные дороги строят для выполнения работ по эксплуатации, уходу, восстановлению и охране лесов. Сеть лесохо-зяйственных дорог должна обеспечивать постоянный доступ в любую часть лесного массива, поэтому постоянным является и срок службы таких дорог. Основой для сети дорог лесничеств является сеть квартальных просек, выполняющих роль дорог низшего, III типа, обеспечивающих проезд единичных автомобилей. Эти дороги представляют собой противопожарные, осушительные, а также предоставляют доступ к лесным кордонам, лесосеменным и егерским участкам. Наряду с ними в лесном фонде строятся дороги II типа. Роль главного транспортного пути выполняет лесохозяйственная дорога I типа.
Учитывая, что согласно новому Лесному кодексу Российской Федерации (2007) все лесохозяйственные мероприятия в арендуемом лесном фонде должны выполнять арендаторы (лесозаготовители), сеть лесовозных и лесохозяйственных дорог целесообразно строить как единую и согласованную с общей сетью дорог местного значения.
Технологическая и организационная структура процесса транспорта древесины
Транспорт древесины представляет собой технологическую фазу лесозаготовительного производства, связующую две другие фазы - лесосечные работы и операции по первичной переработке древесины на нижних лесопромышленных складах.
Древесину из лесосек могут вывозить в виде деревьев, хлыстов, сортиментов и технологической шепы. Вид вывозимой древесины определяет технологическую структуру процесса транспорта леса.
На погрузочном пункте формируют межоперационный запас древесины. Наличие этого запаса чрезвычайно важно для обеспечения ритмичной работы лесовозного транспорта. Размер межоперационного запаса определяют расчетом.
Запас древесины на погрузочном пункте требуется в тех случаях, когда фактическое поступление будет меньше сменного задания на погрузку. Причиной, вызывающей создание запасов, являются случайные отклонения фактической производительности (уменьшение поступления) древесины или увеличение интенсивности ее вывозки.
Грузят деревья или хлысты на подвижной состав челюстными погрузчиками перекидного типа. Возможно также применение крупнопакстного метода погрузки с использованием лебедок.
Погруженную древесину вывозят автопоездами либо подвижным железнодорожным составом узкой колеи на нижний лесопромышленный склад.
При вывозке сортиментов использовать высокопроизводительные и дорогостоящие челюстные погрузчики становится невыгодным, поэтому для погрузки используют передвижные гидроманипуляторы или вывозку осуществляют подвижным составом, имеющим гидроманипулятор для самопогрузки.
Технологическую щепу вывозят автомобилями-щеповозами, оборудованными саморазгружающимся контейнером. Щепу в контейнер грузят непосредственно из передвижной рубительной машины. Как правило, щепу вывозят непосредственно ее потребителю.
Организационная структура лесотранспортного процесса в различных предприятиях может быть различной. Наиболее распространенной является такая структура, при которой лесотранспорт-ные работы в лесозаготовительном предприятии выполняет лесо-транспортный цех, конкретный состав которого определяется объемом транспортных работ и местными условиями.
Подразделениями лесотранспортного цеха, обеспечивающими вывозку древесины, являются:
службы содержания и ремонта лесовозных дорог и дорожных сооружений (дорожная служба);
техническая служба содержания и ремонта подвижного состава, дорожной и погрузочно-разгрузочной техники, обеспечения горючим, смазочными материалами и запасными частями;
диспетчерская служба, задачей которой является оперативное планирование и управление лесотранспортным процессом, обеспечение выполнения плана вывозки и учет выполненной транспортной работы.
