Сетевое издание
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

ОПТИМИЗАЦИЯ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПЕРВИЧНОЙ ТРАНСПОРТИРОВКИ ДРЕВЕСИНЫ НА ВЫБОРОЧНЫХ РУБКАХ

Абрамов В.В. 1 Пошарников Ф.В. 1 Бондаренко А.В. 1 Гудков А.Ю. 1
1 Воронежская государственная лесотехническая академия (ВГЛТА), Лесопромышленный факультет, кафедра технологии и оборудования лесопромышленного производства
В статье предлагается обобщенный критерий оценки эффективности выполнения первичной транспортировки древесины, отличающийся одновременным учетом прямых производственных затрат, затрат труда, стоимости прокладывания трелевочных волоков и потерь от их изъятия из процесса лесовыращивания, а также повреждений оставляемого древостоя на лесосеке. На его основе разработано программное обеспечение по расчету на ПЭВМ оптимальных технико-технологических параметров процесса первичного транспорта леса различными вариантами, отличающееся возможностью технико-экономического и лесоводственно-экологического совершенствования операции на стадии проектирования с последующим выбором наиболее эффективной технологии в конкретных условиях производства и природной среды. Полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований расширяют и уточняют чувствительность моделей для прогнозирования показателей первичной транспортировки древесины к основным факторам влияния и позволяют получить математический аппарат для оптимизации процесса в широко меняющихся природно-производственных условиях.
первичный транспорт леса
трелевка древесины
технология лесосечных работ.
1. Абрамов В.В. Разработка и обоснование эффективной технологии трелевки в малолесных районах: Автореф. дис. канд. техн. наук. - Воронеж, 2009. - 16 с.
2. Абрамов В. В. Имитационное моделирование работы трелевочных средств на выборочных рубках: деп. рукопись / Воронеж. гос. лесотехн. акад. - Воронеж, 2008. - 96 с.
3. Абрамов В. В. Трелевка леса в малолесных районах России: деп. рукопись / Воронеж. гос. лесотехн. акад. - Воронеж, 2005. - 63 с.
4. Пошарников Ф.В., Абрамов В.В. Выполнение трелевки в условиях постоянного и непрерывного лесопользования // Вестник Московского государственного университета леса - Лесной вестник. - 2008. - №6. - С. 108-111.
5. Пошарников Ф.В., Абрамов В.В., Бондаренко А.В. Обоснование оптимальных параметров работы трелевочных средств на несплошных рубках // Лесотехнический журнал. - 2011. - № 1. - С. 76-80.
6. Пошарников Ф.В., Абрамов В.В., Бондаренко А.В. Моделирование природных условий горной местности при исследовании первичного транспорта леса // Лесотехнический журнал. - 2011. - № 2. - С. 25-29.
В настоящее время лесным комплексом России решаются задачи, направленные на широкое применение ресурсосберегающих технологий, увеличение объема несплошных рубок, повышение экологической совместимости лесных машин с окружающей средой. В таких условиях на лесоистощенных территориях, где основной объем древесины заготавливается от рубок ухода, стремление обеспечить наибольший производственно-экономический эффект должно реализовываться без снижения лесоводственного результата или роста негативных экологических последствий. В этой связи особое значение приобретает эффективность выполнения первичной транспортировки древесины, как самой затратной операции в технологическом процессе лесосечных работ, определяющей в наибольшей степени лесоводственно-экологические последствия выборочных рубок [1, 3, 5]. Для реализации такого подхода на стадии технологического проектирования предлагается использовать обобщенный показатель качества  с помощью процедур принятия многокритериальных решений путем свертывания целей:

 (1)

где C1 - общие затраты на выполнение первичного транспорта леса, руб;

 - себестоимость содержания машино-смены i-го технического средства, руб;

M- объем древесины заготавливаемый на лесосеке для последующей транспортировки; м3;

 - сменная производительность i-го транспортного средства, м3;

Li - протяженность i-го типа транспортных путей, м;

- стоимость подготовки (волок) или строительства (ус) 1 км i-го типа транспортных путей, руб;

C2 - показатель повреждаемости стволовой части оставляемых деревьев;

S2 - количество деревьев, с повреждением ствола после выполнения лесосечных работ, шт.;

Sn2 - количество оставленных деревьев для последующего лесовыращивания, шт.;

C3 - показатель повреждаемости тонкомера на лесосеке;

T3 - количество поврежденного тонкомера в процессе выполнения лесосечных работ, шт.;

Tn3 - количество тонкомера до выполнения лесосечных работ, шт.;

C4 - показатель повреждаемости подроста на лесосеке;

P4 - количество подроста после выполнения рубки, шт.;

Pn4 - количество подроста до выполнения рубки, шт.;

C5 - показатель повреждаемости травяного покрова лесосеки;

Tp5- протяженность траекторий подтрелевки всех лесоматериалов с пасеки до трелевочного волока, м;

Tpn - общая протяженность траекторий перемещения всех лесоматериалов с пасеки до погрузочного пункта, м;

C6 - показатель повреждаемости почвогрунта лесосеки;

Pg6 - протяженность траекторий перемещения всех лесоматериалов по трелевочным волокам, м;

Tpn - общая протяженность траекторий перемещения всех лесоматериалов с пасеки до погрузочного пункта, м.

Для реализации предлагаемого обобщенного критерия разработан математический аппарат, чувствительный к следующим параметрам и характеристикам: ширина пасеки; расстояние между технологическими позициями; длина оттягивания собирающего троса; ширина ленты; угол укладки дерева относительно трелевочного волока; средний объем предмета труда; запас на гектаре; интенсивность рубки; ширина волока; ширина и глубина разрабатываемой делянки; доля используемой рейсовой нагрузки; перепад высот; вид склона (конусообразный, веерообразный, прямой); средняя длина предмета труда; расстояние между погрузочной и перегрузочной площадками [2, 6]. Достоверность полученных моделей подтвердилась серией производственных экспериментов с расхождением - 5 %. После этого создано программное обеспечение для расчета на ПЭВМ оптимальных параметров первичной транспортировки древесины с позиций технико-экономического и лесоводственно-экологического совершенствования процесса, рекомендуемое к использованию в лесозаготовительных предприятиях малолесных районов на стадии технологического проектирования лесосечных работ.

Пример успешного использования обозначенных научно-исследовательских разработок можно наблюдать в условиях ООО «Бутурлиновский лес», где для оценки характера и степени влияния, основных природно-производственных факторов по каждому составляющему обобщенного показателя качества проводился предварительный вычислительный эксперимент [5]. На рисунке 1 показаны результаты такого эксперимента по критерию общих производственных затрат.


Рисунок 1.  Графики зависимости общих затрат на первичный транспорт от исследуемых факторов влияния  при работе агрегата МТЗ-82 + ЗТЛ-2

 

На основе анализа результатов предварительной серии экспериментов для выполнения многокритериальной оптимизации первичной транспортировки древесины были выбраны следующие транспортно-технологические параметры процесса: x1 - ширина пасеки bn; x2 -  расстояние между технологическими стоянками l m.n; x3 - длина оттягивания тягово-собирающего троса трелевочной техники на пасечном волоке l m.o; x4 - угол укладки дерева относительно трелевочного волока α. Для решения оптимизационной задачи варьирование производилось на следующих уровнях:   x1 =31,3 м; 41,7 м; 50 м; 62,5 м; 71,4 м; x2= 5 м; 10 м; 15 м; 20 м; 25 м; x3= 10 м; 13 м; 15 м; 17 м; 20 м ; x4= 25 град.; 30 град.; 35 град.; 40 град.; 45 град. Факторы состояния фиксировались следующими значениями: доля трелюемой древесины от рейсовой нагрузки p=1; средний объем хлыста q=0,25 м3; запас древесины на 1 га qга = 110 м3/га; интенсивность изреживания насаждения kp=0,25 ; ширина пасечного волока b n.в =3 м; ширина визира b вз =1 м; ширина магистрального волока b м.в. =5 м; ширина делянки в = 500 м; глубина делянки а=250 м. Результаты вычислительного эксперимента по оптимизации технологических параметров выполнения первичного транспорта представлены на рисунке 2.

Рисунок 2. Графическая иллюстрация результатов вычислительного эксперимента по оптимизации технологических параметров выполнения первичной транспортировки древесины

 

Реализация результатов научных разработок в условиях ООО «Бутурлиновский лес» позволила определить наиболее предпочтительную технологию первичной транспортировки древесины (МТЗ-82 + ЗТЛ-2, хлыстами, без визиров) со следующими технико-технологическими параметрами: bn=62,5 м; l m.o=13 м; α=30°. Общие затраты на реализацию данной технологии составляют 70788,6 руб., годовой экономический эффект - 303490,7 руб., условно-годовая экономия от снижения эксплуатационных затрат - 306790,7 руб., а   срок окупаемости дополнительных инвестиций - 0,57 лет.

Рецензенты:

  • Никулин С.С., д.т.н., профессор, профессор кафедры инженерной экологии и техногенной безопасности ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий», г. Воронеж.
  • Казаров К.Р., д.т.н., профессор, профессор кафедры сельскохозяйственных машин ФГОУ ВПО «Воронежский ГАУ», г. Воронеж.

Библиографическая ссылка

Абрамов В.В., Пошарников Ф.В., Бондаренко А.В., Гудков А.Ю. ОПТИМИЗАЦИЯ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПЕРВИЧНОЙ ТРАНСПОРТИРОВКИ ДРЕВЕСИНЫ НА ВЫБОРОЧНЫХ РУБКАХ // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 1. ;
URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=5486 (дата обращения: 17.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074