Научная статья на тему 'Обоснование протяженности лесовозного уса'

Обоснование протяженности лесовозного уса Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
174
36
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЛЕСОСЕКА / ЛЕСОВОЗНЫЙ УС / ГРУНТОВЫЙ УЧАСТОК УСА / ПРОТЯЖЕННОСТЬ / ТРЕЛЕВОЧНЫЙ ВОЛОК / CUTTING AREA / STUB SPUR ROAD / GROUND STUB SPUR ROAD / EXTENT / SKIDDING PORTAGE

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Афоничев Д. Н.

Афоничев Д.Н. ОБОСНОВАНИЕ ПРОТЯЖЕННОСТИ ЛЕСОВОЗНОГО УСА. Получены аналитические зависимости для расчета оптимальной протяженности лесовозного уса и оптимальной длины его грунтового участка. Анализ аналитических зависимостей показывает, что экономически оправдано прокладывать ус в лесосеку на некоторую часть ее глубины, величина которой зависит от размеров лесосеки и от соотношения удельных стоимостей строительства, содержания и ликвидации уса, трелевочных волоков, вывозки и трелевки древесины, а также от ликвидного запаса древесины.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по энергетике и рациональному природопользованию , автор научной работы — Афоничев Д. Н.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Afonichev D.N. THE SUBSTANTIATION OF STUB SPUR ROAD EXTEND. Analytical dependences to calculate the optimal extent of stub spur road and optimal length of its earth are obtained. The analysis of analytical dependences shows that laying stub spur road in the cutting area at some depth is economically justified. The dimension of a cutting area depth depends on the cutting area size and specific costs ratio of building, maintenance and liquidation of stub spur road, skidding portage wood, removal and skidding and liquid forest density.

Текст научной работы на тему «Обоснование протяженности лесовозного уса»

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

ОБОСНОВАНИЕ ПРОТЯЖЕННОСТИ ЛЕСОВОЗНОГО УСА

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

dmafonichev@yandex.ru

Правильный выбор конструкции и параметров лесовозного уса обеспечивает повышение эффективности работы лесовозного транспорта, бесперебойность транспортного процесса, снижение себестоимости заготовки древесины. В настоящее время при проектировании внутриплощадочных дорог решается вопрос о целесообразности прокладки уса в лесосеку. Профессор Б.А. Ильин [1, 2] предложил зависимость, по которой можно определить целесообразность постройки уса в лесосеку или прокладки магистрального трелевочного волока

0Л * (Су - Смв) / (Ъмв - К1 С1)

где QЛ - объем древесины, вывозимой из лесосеки, м3;

Су - удельная стоимость строительства уса, руб/км;

СМВ - удельная стоимость прокладки магистрального волока, руб/км;

Ъу - удельная стоимость вывозки древесины по усу, руб/(м3-км);

ЪМВ - удельная стоимость трелевки древесины по магистральному волоку, руб/(м3 • км).

Если условие (1) выполняется, то постройка уса в лесосеку конструкции со стоимостью Су целесообразна, если указанное условие не выполняется, то следует проложить в лесосеку магистральный волок.

Профессор А.И. Иевлев [3] установил целесообразность строительства уса в лесосеку по следующему условию

1д *

C

Т 2

C

v П

Q

с - с

^Д ^ТП

(2)

где l - протяженность намечаемого к строительству уса, км;

CT1, CT2 - себестоимость содержания машиносмены трелевочного средства при трелевке соответственно к усу и к ветке с учетом затрат на содержание транспортных путей, руб.;

Пр П2 - сменная производительность трелевочного средства при трелевке соответственно к усу и к ветке, м3;

СВ - себестоимость вывозки древесины по усу, руб/м3;

Q - ликвидный запас древесины на лесосеке, м3;

Сд - удельная стоимость строительства уса, руб/км;

СТП - удельная стоимость подготовки магистрального трелевочного волока, руб/км.

В описанных методах устанавливается целесообразность прокладки лесовозного уса, но не обосновывается его протяженность в пределах лесосеки, а также не предусматривается возможность применения на лесовозном усе различных дорожных конструкций, хотя при значительной длине лесосеки это может быть оправдано [4]. Рассмотрим вариант устройства автомобильного лесовозного уса, состоящего из двух участков: головного протяженностью l имеющего покрытие, и глубинного - без покрытия, имеющего протяженность l Необходимо установить оптимальную длину уса для лесосеки с заданными параметрами и длины участков уса: l и l Очевидно, что оптимальные параметры конструкции лесовозного уса l и lyr должны обеспечить минимум затрат Z (руб.) на вывозку древесины из лесосеки.

Z = 2 Z ^ min, (3)

i=1

где Z1 - затраты на устройство, содержание и ликвидацию лесовозного уса и погрузочных пунктов, руб.;

Z2 - затраты на устройство магистральных трелевочных волоков, руб.;

Z3 - затраты на вывозку древесины по усу, руб.;

Z4 - затраты на трелевку лесоматериалов по магистральным волокам, руб.;

Z5 - затраты на устройство пасечных трелевочных волоков, руб.;

ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 3/2011

85

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Рисунок. Схема лесосеки при размещении пасечных волоков перпендикулярно лесовозному усу: 1 - ветка; 2 - погрузочный пункт; 3 - ус с покрытием; 4 - петлевой разворот; 5 - грунтовый ус; 6 - магистральный волок; 7 - пасечный волок

Z6 - затраты на трелевку древесины по пасечным волокам, руб.

На рисунке представлена схема лесосеки с размещением пасечных волоков перпендикулярно лесовозному усу, которая широко используется как при машинном, так и механизированном способах разработки [3]. Лесовозный ус (рисунок) имеет протяженность меньше, чем длина лесосеки и состоит из двух участков: с покрытием 3 и грунтового 5, а длина (глубина) лесосеки 1Л (км) согласно схеме составляет

1л = 0,Ч - lo = mln + 1к =

= 1УП + 1УГ + 1к + lo = А / 1°Ч, (4)

где dB - ширина зоны тяготения к ветке, км;

l0 - расстояние от оси ветки до границы лесосеки, км;

m - количество пасек, расположенных по одной стороне уса;

1П - расстояние между погрузочными пунктами, км;

1К - протяженность глубинного участка лесосеки, в которую не прокладывают ус, км;

A - площадь лесосеки, га;

dy - ширина зоны тяготения к усу, км.

Из выражения (4) следует зависимость

1УГ = (А / 100dy) + lo - 1УП - 1К. (5)

Для схемы лесосеки, представленной на рисунке, частные составляющие целевой

функции (3) определяются по следующим формулам.

Z1 = кУ(1УПСУП + 1УГСУГ) + ((1УП + 1П - 10)СРП /

/ кПРП) + 1УГСРГ / ^ПРГ + К(кт + ^ (6)

где кУ - коэффициент развития уса;

СУП - удельная стоимость строительства, содержания и ликвидации уса с покрытием, руб/км;

СУГ - удельная стоимость строительства, содержания и ликвидации грунтового уса, руб/км;

СРП - стоимость строительства, содержания и ликвидации одного петлевого разворота с покрытием, руб.;

СПРП - расстояние между петлевыми разворотами в пределах уса с покрытием, км;

СРГ - стоимость строительства, содержания и ликвидации одного грунтового петлевого разворота, руб.;

ЬПРГ - расстояние между петлевыми разворотами в пределах грунтового уса, км;

K - стоимость устройства, содержания и ликвидации одного погрузочного пункта, руб.;

к - коэффициент, зависящий от положения уса на лесосеке, при размещении уса по краю лесосеки к = 1, а при расположении уса по центру лесосеки или со смещением по направлению грузопотока вдоль ветки к = 2.

86

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2011

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Величина (кш + 1) представляет собой количество погрузочных пунктов на лесосеке, определяемое в зависимости от величины 1П равной [4]

L = 0,14.

кК

к d

'ТМВ^РМВ^У

(7)

где у - ликвидный запас древесины на 1 га, м3/га;

b - удельная стоимость трелевки древесины по магистральным волокам, руб/(м3-км);

крмв - коэффициент удлинения магистральных волоков.

Для схемы лесосеки, приведенной на рисунке

ш = (1уп + 1уг - 1о) / 1п. (8)

С учетом формулы (5) выражение (8)

примет вид

1

(

ш=

l

У 100dy

- L

(9)

Значения Lnpn и Lnpr можно установить, используя аналитические зависимости, приведенные в работе [5].

Z2 = кРМВСМВ[кш(1П — ао) + 1К — а0] (10)

где СМВ - удельная стоимость устройства и содержания магистрального волока, руб/км;

а0 - расстояние от крайнего пасечного волока до границы пасеки, км.

ЬУП [(1УП — l0 + 1П ) [l0 —

—а1 + 0, 5(lyn - l0 )] +

Z3 = 100ydyky \ +1УП (1УГ - 1П + 1К )] + ^, (11)

+ЬУГ [(1УГ — 1П )(0,51УГ —

—а1 ) + 1К (1УГ - а1 )]

где ЬУП - удельная стоимость перевозки древесины по усу с покрытием, руб/(м3■ км); а1 - расстояние от места погрузки до границы пасеки, км;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ЬУГ - удельная стоимость перевозки древесины по грунтовому усу, руб/(м3 ■ км).

Z4 = ^Му^ТМВ^^РМВ + а)1ПШ +

+ (0,51КкРМВ + a)U (12)

где а - расстояние, проходимое трелевочной машиной в пределах погрузочного пункта, км.

Z5 = (кРПВСПВ / an){lnm[dy - k(z + С) - Sy] +

+ lK(dy - 5МВ - kc)}, (13)

где кРПВ - коэффициент развития пасечного волока;

СПВ - удельные затраты на устройство пасечного волока, руб/км; аП - ширина зоны тяготения к пасечному волоку, км;

z - расстояние от уса до магистрального трелевочного волока, км; c - расстояние от конца пасечного волока до границы лесосеки, км; sy - ширина уса, км;

^МВ - ширина магистрального волока, км.

Z6 = (507кРПВЬТПВ / k)[lnm(dy - kz - sy)2 +

+ lK(dy - (14)

где ЬТПВ - удельная стоимость трелевки древесины по пасечным волокам, руб/(м3-км). Для поиска оптимальных значений параметров лесовозного уса 1УП и lyr найдем производные от целевой функции (3), при этом учтем, что функция (3) - аддитивная, а поэтому достаточно найти производные от ее составляющих Z и сложить их. В зависимостях (6), (10-14) переменными величинами являются: lyn, lyr, 1К, ш, причем lyr и ш в свою очередь зависят от l и 1К, что подтверждают зависимости (5) и (9).

Производные частного порядка от функций (5) и (9) по аргументам l и 1К равны

dlyr / dlyn = dlyr / д1К = -1. (15)

дш / dlyn = 0; дш / д1К = -1 / 1П. (16)

Суммирование производных частного порядка от функций (6), (10-14) позволяет получить следующие уравнения

кк С

П'П'РМВ^МВ_ (l -

V дZi ьг СрГ кК

ЬдГ = -кУСУГ - YPL~ -1--------1 УП

i=1 д1к LПРГ 1П 1П

-а0 ) + 100Ydy (0, 51П — 1К )(кУЬУГ — ЬТМВкРМВ ) +

+ ’крпС-{к + S - s,»} + -50ук‘

а

РПВЬТПВ

X

X[(dy - м )2 - d - ^ - у)2 ] =0. (17)

6 дZ C C

= кУ (Суп - Суг ) + Сж- - C^ + 100YX

i=1 д1УП LPPP LPPr

Х(Луку (Ьур - Ьуг )(1УГ + 1К - 0, 51П - а1 ) = 0 . (18)

Из уравнения (17) получим зависимость для расчета оптимального значения 1К, а из уравнения (18) - l

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2011

87

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

К =

1

100Ydy {kybyr bTMBkPMB )

{kz + Sy - Smb } +

ar

+

50укрпвЬт

к

-\{dy smb )

(dy kz sy ) ] kyCyr

C

РГ

L

km

kK_

L

ккРМВСМВ (] _ a )

УП uo)

lr

[■ + 0,5ln. (19)

1

ky (СУП

100Jdyky (Ъуп Ъуг ) Lnpr

C

_Cyr)_Czl-]_lK + 0,5ln + a . (20)

Lnpn

Анализ зависимостей (19) и (20) показывает, что протяженность лесовозного уса в пределах лесосеки, определяемая величиной lK, зависит от размеров лесосеки и от соотношения удельных стоимостей строительства, содержания и ликвидации уса, магистрального волока, вывозки и трелевки древесины. Экономически целесообразно устраивать ус на протяжении 50-70 % от длины (глубины) лесосеки в зависимости от вышеперечисленных параметров. Целесообразность устройства головного участка уса более совершенной конструкции определяется соотношением удельных стоимостей строительства, содержания и ликвидации участков уса различной конструкции и вывозки древесины по ним, а также от протяженности уса.

При ограниченной протяженности уса устройство головного участка более совершенной конструкции может быть нецелесообразным, но зависимости (19) и (20) не учитывают потери от простоя транспорта в периоды, когда грунтовые дороги становятся непроезжими, а также увеличение затрат на вывозку по причине ухудшения состояния грунтовых дорог. Для устранения возможных потерь необходимо при организации вывозки древесины в неморозный период рассмотреть следующие варианты:

- устройство в отдельные лесосеки усов с покрытиями, которые можно эксплуатировать после затяжных дождей;

- устройство головных участков всех усов с покрытиями;

х

- устройство в отдельные лесосеки головных участков усов с покрытиями.

Выбор конкретного варианта представляет собой комплексную технико-экономическую задачу, решение которой невозможно без аналитических зависимостей, представленных в настоящей работе. Объемы строительства усов различных конструкций определяются в зависимости от климатических условий района и типа местности по степени и характеру увлажнения.

Выводы

1. Анализ представленных аналитических зависимостей показывает, что экономически оправдано прокладывать ус в лесосеку на некоторую часть ее глубины, величина которой зависит от размеров лесосеки и от соотношения удельных стоимостей строительства, содержания и ликвидации уса, магистрального волока, вывозки и трелевки древесины, а также от ликвидного запаса древесины.

2. Выделение по протяженности уса участков различной конструкции, причем на головном участке устройство более совершенной дорожной конструкции обосновывается с учетом климатических условий района и типа местности по степени и характеру увлажнения, а также размеров лесосеки и сроков ее транспортного освоения.

Библиографический список

1. Сухопутный транспорт леса / В.И. Алябьев, Б.А. Ильин, Б.И. Кувалдин и др. - М.: Лесная пром-сть, 1990. - 416 с.

2. Ильин, Б.А. Основы размещения лесовозных дорог в сырьевых базах лесозаготовительных предприятий / Б.А. Ильин. - Л.: ЛТА, 1987. - 63 с.

3. Иевлев, А.И. Моделирование и оптимизация лесопромышленных процессов. - в 2-х ч. Ч. 2. / А.И. Иевлев, И.А. Сидельников. - Воронеж: ВГЛ-ТА, 1997. - 76 с.

4. Афоничев, Д.Н. Оптимизация размещения внутриплощадочных дорог в сырьевых базах лесозаготовительных предприятий / Д.Н. Афоничев // Природопользование: ресурсы, техническое обеспечение: межвуз. сб. научн. тр. ВГЛТА. - Воронеж, 2007. - Вып. 3. - С. 36-42.

5. Афоничев, Д.Н. Размещение петлевых разворотов на лесовозных усах / Д.Н. Афоничев // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. - 2010. - № 6. - С. 93-97.

88

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2011

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.