CC BY
21
УДК 630*372
ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ТРЕЛЕВОЧНЫХ СРЕДСТВ НА НЕСПЛОШНЫХ ВЫРУБКАХ В.В. Абрамов
ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
Предлагается критерий оценки эффективности выполнения трелевки в задачах оптимизации позволяющий одновременно учитывать прямые производственные затраты, затраты труда, стоимость прокладывания трелевочных волоков и потерь от их изъятия из процесса лесовыращивания, а также повреждений оставляемого древостоя на лесосеке.
Ключевые слова: несплошные вырубки, трелевка, оптимизация, древостой, лесосека, трелевочный волок.
Стремление обеспечить наибольший экономический эффект рубок на лесоис-тощенных территориях не может реализо-вываться за счет снижения лесоводствен-ного результата или роста негативных экологических последствий. В этой связи, при обосновании технологии лесосечных работ с комплектом технических средств для ее реализации необходима многосторонняя оценка проектируемых решений по сле-
дующим противоречивым направлениям: снижение себестоимости работ, сокращение общей доли непродуцирующих технологических площадей и уменьшение негативного воздействия оставляемому древостою. Наиболее существенное воздействие на результат проводимых рубок с обозначенных позиций производит трелевка. Для оценки эффективности ее проведения предлагается следующий критерий:
„М-
С = С + С+ Сл + ЕС = м~см 1 + г ^А Т + 8С + ЕС, (1)
пр к д Т п ср нтек н п.в. ^Т'
где С - общие затраты на выполнение трелевки, р.;
Спр - прямые затраты на выполнение трелевки, р.;
Ск - косвенные затраты на выполнение трелевки, р.;
Сд - дополнительные затраты на выполнения трелевки, р.; См-см - себестоимость содержания ма-шино-смены трелевочного средства, р.;
М - вырубаемый объем древесины на лесосеке в I -й прием рубок; м3;
Псм
сменная
производительность трелевочной техники, м3; 2ср - средняя цена заготавливаемой древесины, р./м3;
- непродуцирующие площади на лесосеке, га;
Атек - годичный прирост древесины, м3/га;
Т - интервал между приемами рубок, лет;
Сп.в. - себестоимость подготовки 1 м2 технологических площадей, р./м3; СТ - балансовая стоимость трелевочного средства, р.
В качестве дополнительных критериев к основному были приняты прямые Спр, косвенные Ск и дополнительные Сд затраты на трелевку, которые входят в основной критерий С в формуле; а также затраты труда
пМ,
с = p 1
rnp п
(2)
где пр - количество задействованных в технологическом процессе рабочих; и показатель повреждаемости оставляемых деревьев
Z p
W = —
повр
m
(3)
где р - вероятность повреждения 1-го количества деревьев;
т - общее количество прогнозируемых повреждений.
Для формирования обобщенного критерия используется способ его выражения в виде дроби, где в числителе будет сумма всех частных критериев, которые надо минимизировать, а в знаменателе -максимизируемых критериев. Необходимым условием свертки критериев в виде дроби является их одинаковая размерность. Предложенные нами критерии С, Ск, Сд, Стр этому условию не соответствуют, поэтому приведем их к безразмерной величине
ql = 1 -
C -C
max min .
C„
q2 =1 -
C -C
пр. max пр. min
C
q3 =1 -
пр. max
C„„„-C„
к. max к. min .
C
q4 =1 -
C -C
д. max д. min .
C '
^ Л mov
q5 =1 -
C -C
тр. max тр. min
C
тр. max
q = 1 - w
4.2 повр.min •
где Cmax5 Cmini Cnp.maXi Cпр.mm, CK.max5 CK-min? cd max, Cd min, Cwp.max, Cwp.min, Wnoep.min
максимальные и минимальные значения результатов оптимизации по каждому критерию в отдельности.
В условиях малолесных районов, по мнению большинства экспертов, значимость критерия качества проведения рубок несколько превосходит их экономическую целесообразность и затраты труда. В связи с этим, приняты следующие весовые коэффициенты: Ai=0,1; ¿2=0,1; ¿3=0,1; ¿4=0,1; ¿5=0,1; ¿6=0,5. Учитывая то, что проведенный анализ позволил нам предварительно установить влияние отдельных критериев оптимизации, единый обобщенный критерий в нашем случае можно определить на основании взвешивания каждого отдельного критерия следующим образом:
= + 1g2 + 1зЧз
Q
(4)
где цг, Цз, ц6 - показатели общих,
прямых, косвенных, дополнительных, трудовых затрат на трелевку и повреждаемости древостоя в безразмерном виде.
Для реализации обобщенного критерия в задачах совершенствования выполнения операции разработан математический аппарат чувствительный к следующим параметрам и характеристикам: ширина пасеки; расстояние между технологи-
ческими стоянками; длина оттягивания тя-гово-собирающего троса трелевочной техники на пасечном волоке; угол между визиром (лентой) и пасечным волоком; средний объем заготавливаемого хлыста; запас на гектаре интенсивность рубки ширина волока ширина визира ширина разрабатываемой делянки глубина разрабатываемой делянки доля используемой рейсовой нар/и
грузки техники. Для оценки характера и степени влияния, основных природно-производственных факторов на показатели выполнения трелевки по различным исследуемым технологиям был проведен вычислительный эксперимент на основе разработанных имитационных моделей (рис. 1).
Рис. 1. Гистограммы степени влияния исследуемых факторов на критерии эффективности
выполнения трелевки
Конечной целью анализа характера и степени воздействия, основных наиболее существенных факторов влияния на иссле-
дуемые критерии эффективности выполнения трелевки агрегатом МТЗ-82+ЗТЛ-2 являлось обоснование параметров много-
критериальной оптимизации процесса: х1 -ширина пасеки Ьп; хг - расстояние между технологическими стоянками 1тп .; х3 -длина оттягивания тягово-собирающего троса трелевочной техники на пасечном волоке 1т.о.; х4 - угол укладки дерева относительно трелевочного волока а. Для решения оптимизационной задачи в ходе проведения вычислительного эксперимента происходило варьирование факторов на следующих уровнях: Х1=31,3 м; 41,7 м; 50 м; 62,5 м; 71,4 м; хг= 5 м; 10 м; 15 м; 20 м; 25 м; х3= 10 м; 13 м; 15 м; 17 м; 20 м ; х4=25 град.; 30 град.; 35 град.; 40 град.; 45 град. Факторы состояния фиксировались
следующими значениями: доля трелюемой древесины от рейсовой нагрузки р=1;
3
средний объем хлыста ц=0,25 м ; запас
3
древесины на 1 га цга=110 м /га; интенсивность изреживания насаждения Лр=0,25; ширина пасечного волока Ьп.в=3 м; ширина визира Ьвз=1 м; ширина магистрального волока Ьм.в=5 м; ширина делянки в=500 м; глубина делянки а=250 м.
Графическая иллюстрация результатов вычислительного эксперимента по оптимизации технологических параметров выполнения трелевки представлена на рис. 2.
100 120
Количество ^ вычислений
Рис. 2. Графическая иллюстрация результатов вычислительного эксперимента по оптимизации технологических параметров выполнения трелевки
Реализация результатов научных разработок в условиях ООО «Бутурлиновский лес» позволила определить наиболее предпочтительную технологию трелевки (МТЗ-82 + ЗТЛ-2, хлыстами, без визиров) со следующими технико-технологическими параметрами: Ьп=62,5 м; 1то=13 м; а=30°. Общие затраты на реализацию данной тех-
нологии составляют 70788,6 руб., годовой экономический эффект - 303490,7 р., условно-годовая экономия от снижения эксплуатационных затрат - 306790,7 р., а срок окупаемости дополнительных инвестиций - 0,57 лет.
Библиографический список
1. Абрамов В.В. Имитационное моделирование работы трелевочных средств на выборочных рубках. Воронеж, 2008. 96 с. Деп. в ВИНИТИ 22.07.2008, № 631-В2008.
2. Абрамов В.В. Разработка и обоснование эффективной технологии трелевки в малолесных районах: дис. ... к-та техн. наук: 05.21.01. Воронеж: ВГЛТА, 2009. 288 с.
