Транспортное освоение фрагментированных арендных лесных массивов с учетом влияния климатических факторов Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Практическое применение предложенного метода диагностирования топливной аппаратуры и разработанного алгоритма управления техническим состоянием дизельной топливной аппаратуры лесозаготовительной техники позволило значительно увеличить надежность ее работы, повысить эффективность, уменьшить расход топлива и улучшить экологические показатели.

Библиографический список

1. Сиротов, А.В. К вопросу диагностирования дизелей лесных машин / А.В. Сиротов, К.В. Селиванов // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. - 2012. - № 4 (87). - С. 50-51.

2. Шамарин, Ю.А. Проблемы диагностирования топливной аппаратуры дизелей лесных машин / Ю.А. Шамарин, В.И. Панферов, К.В. Селиванов,

В.М. Корнеев // Вестник МГУЛ - Лесной вестник.

- 2011. - № 3 (79). - С. 107-109.

3. Сиротов, А.В. К вопросу применения нанотехнологий и наноматериалов в лесном машиностроении / А.В. Сиротов, Ю.А. Шамарин, В.И. Панферов, К.В. Селиванов // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. - 2012. - № 7 (90). - С. 147-150.

4. Селиванов, К.В., Шамарин Ю.А., Панферов В.И. Патент на полезную модель № 109506 «Устройство для определения параметров процесса топливоподачи дизельной топливной аппаратуры».

5. Селиванов, К.В. Повышение эффективности эксплуатации лесозаготовительных машин путем совершенствования диагностирования дизельной топливной аппаратуры: дисс.... канд. техн. наук / К.В. Селиванов. - М.: МГУЛ, 2013.

6. Селиванов, К.В. Диагностирование дизелей лесных машин, работающих на биотопливе / К.В. Селиванов // Вестник МГУЛ - Лесной вестник.

- № 1. - 2013. - С. 142-145.

ТРАНСПОРТНОЕ ОСВОЕНИЕ ФРАГМЕНТИРОВАННЫХ АРЕНДНЫХ ЛЕСНЫХ Массивов С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ климатических ФАКТОРОВ

Т.В. КОВАЛЕНКО, доц. каф. СТЛ СПб ГЛТУ имени С.М. Кирова, канд. техн. наук,

С.Ю. КАЛИНИН, каф. колесных и гусеничных машин МГУЛ

Одним из наиболее проблемных и «узких» мест современного отечественного лесного комплекса продолжает оставаться транспорт, в частности недостаточная плотность сети лесных автомобильных дорог. К настоящему времени разработано большое количество методик и математических моделей, позволяющих определить рациональное расстояние между лесными дорогами, их расположение на конкретных площадях, рассчитать потребные дорожные конструкции. Далее возникает проблема выбора очередности транспортного освоения того или иного участка, а также установления рациональных сроков эксплуатации лесотранспортных путей [1-3], однако вопросы учета климатических факторов в них раскрываются недостаточно подробно.

В качестве основных принципов при выделении зон в лесных массивах при их транспортном освоении можно отметить:

- деление лесного массива непреодолимыми препятствиями в виде железнодо-

taras.kovalenko.spb@gmail.com рожных путей, не оборудованных переездами, ниток трубопроводов, водоохранных зон и т.д.;

- выделение территорий безусловной зимней вывозки, возможных только в зимний период. К таковым можно отнести, например, пересекающие лесной массив крупные реки, на которых нет переправ круглогодового действия, протяженные болота и озера;

- выделение территорий сезонной вывозки.

Выделение зон сезонной вывозки целесообразнее всего производить в зависимости от грунтово-гидрологических условий территории, поскольку этот параметр в большей степени, чем другие, подвержен колебаниям в течение года.

Сезонное деление на территории по транспортной доступности следует увязывать с сезонным планированием лесозаготовительных работ [4], тем самым появляется возможность более тесной связи лесосечных и лесотранспортных работ, что позволит обеспечить

ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 2/2014

17

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Ai

более ритмичную поставку заготовленной древесины на нижний склад предприятия и снизить потери от длительного хранения древесины на лесных терминалах [5].

Опираясь на несущую способность

[4], лесные почво-грунты могут быть разделены на группы [6], на базе которых можно выделить зоны сезонной транспортной доступности:

- только зимняя вывозка лесоматериалов;

- вывозка в зимний и летный период;

- вывозка в зимний и летне-осенний период;

- круглогодичная вывозка.

Деление лесосырьевой базы на фрагменты с учетом сезонной транспортной доступности целесообразнее вести для всей арендной площади.

Таким образом, следует опираться на следующие ключевые моменты при формулировке задачи оптимизации транспортного освоения. Период планирования составляет 10 лет. Этот временной промежуток обусловлен периодом планирования при составлении

лесохозяйственных регламентов, проектов освоения лесов и лесным планом субъекта РФ. Шаг планирования равен 1 месяцу.

Лесной массив рассматривается как фрагментированный. В настоящее время на территории европейской части РФ фактически не осталось лесных площадей, транспортное освоение которых можно вести классическим «пионерным» способом. Это следует особенно учитывать средним и малым предприятиям, лесосырьевые базы которых состоят из множества небольших, расположенных на значительном расстоянии друг от друга лесных участках.

Как уже упоминалось, территория арендных лесных массивов может быть разделена непреодолимыми или сезонно преодолимыми препятствиями. Таковыми могут выступать линии железных дорог с необорудованными автомобильными переездами или крупные реки с отсутствующими переправами и т.п.

За дорожную основу берется проект транспортной сети с нанесенными существующими лесными дорогами.

18

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2014

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Узлами транспортной сети являются лесные терминалы, организуемые у магистралей и веток. В настоящее время существует большое количество методик оптимального размещения транспортных путей на уровне усов и выделов. Лесные терминалы, как правило, размещаются на уровне кварталов.

В качестве неотъемлемой составляющей транспортной сети рассматриваются ветки круглогодового и сезонного действия, магистрали и дороги общего пользования. Учет в расчетной схеме (рисунок) дорог общего пользования вызван, с одной стороны, тем, что они выступают естественной связующей магистралью фрагментированных лесосырьевых баз. С другой стороны, это обусловлено налоговыми сборами с большегрузного автотранспорта, принимаемыми на законодательном уровне в последнее время и с увеличением доли автомобильных перевозок древесины.

Транспортная сеть является «пульсирующей». Так как в состав транспортной сети включены дороги сезонного действия, то в некоторые расчетные месяцы часть лесной площади может быть отрезана от основного массива.

«Вес» дороги определяется затратами на перевозку, учитывающими дорожную, транспортную и климатическую составляющую. Включение климатической составляющей в состав затрат позволит определить эффективные сроки функционирования того или иного участка дорожной сети и тем самым достичь эффективного освоения арендных лесных площадей.

Для математического описания задачи воспользуемся следующими зависимостями.

Общий объем древесины, заготавливаемый во фрагменте лесного массива, определяется как

4=ТА (1)

j=1

где A - объем древесины, заготавливаемый

У

на j-ой лесосеке /-го фрагмента лесного фонда (ЛФ);

A. - объем древесины, заготавливаемый в

/-ом фрагменте ЛФ.

Объем лесоматериалов, отправляемых

с лесосеки на лесной терминал внутри фрагмента лесного массива, определяется по зависимости

( п п \

Z4-2X

\i=\ j=1

A > X,

(2) (3)

где X. = {0, A..} - объем древесины, отправ-

ч ч

ляемой напрямую на нижний склад предприятия;

X - объем древесины, складируемой на терминале при /-ом фрагменте ЛФ.

Объем лесоматериалов, отправляемых с терминала на нижнескладскую площадку предприятия, рассчитывается как

X. = X - X ., (4)

где X - имеющийся объем древесины на /-ом терминале;

Хп. - объем древесины, отправляемой с /-го терминала на нижний склад предприятия.

Потребный объем древесины, хранимой на нижнескладской площадке, обуславливается маркетинговыми исследованиями и отвечает условию

Д„=УУХ+УХ

(5)

,•=1 7=1 /=1

где X - остаток древесины на /-ом терминале;

Вп - требуемый нижнескладской объем древесины.

Общий объем лесоматериалов, заготавливаемых и отправляемых на нижний склад, определяется как

к к п

А.=Ул=УУл, (6)

/=1 /=1 7=1

Aобщ > Вп, (7)

где A - общий объем древесины, заготавливаемой в ЛФ предприятия.

Таким образом, используя в качестве критерия оптимизации минимум затрат, получим вид целевой функции

к п к

C

ш

где C

V

Д=УУ.С,Х,дУАА->тш,

i=l у=1 i=1

C = C . + C + C + C + C ,

- C . + с . + C . + C . + с. + с .,

вл/ вз/ мл/ мз/ х/ допг

(8)

(9)

(10)

- удельные затраты на поставку древесины из лесосеки на нижний склад напрямую;

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2014

19

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

С . - удельные затраты на поставку древесины с терминала на нижний склад;

Сх. - удельные затраты на хранение древесины на терминале и погрузочно-разгрузочные работы;

С - удельные затраты на перевозку древесины по дорогам общего пользования;

Смл. - удельные затраты на перевозку древесины по лесовозным магистралям круглогодового действия;

Смз. - удельные затраты на перевозку древесины по лесовозным магистралям зимнего действия;

Свл. - удельные затраты на перевозку древесины по технологическим путям круглогодового действия;

Свз - удельные затраты на перевозку древесины по технологическим путям зимнего действия.

Удельные затраты на перевозку древесины по дорогам общего пользования

С . = M/П + С . (11)

где Срег - сборы в региональные и федеральные сборы.

Удельные затраты на перевозку древесины по лесовозным магистралям круглогодового действия

С .=”“

■CL-£ Д.-Д.

L+-

М

, (12)

100-0 Q Ц™ ' '

Удельные затраты на перевозку древесины по лесовозным магистралям зимнего действия

С' —.^ам ^мз/

■С L

зм зм

B-L

М

+_л_^м+---, (13)

1000 Q Пзм v ;

Удельные затраты на перевозку древесины по технологическим путям круглогодового действия

с =

к С

УД ш

(14)

юо <0 Q tl

Удельные затраты на перевозку древесины по технологическим путям зимнего действия

' “ Bn-Lw М

с„„,=

к С

УД 31

(15)

1ОО-^зВ0 Q ПзВ

где С , С , С и С , - стоимости строительства 1 км магистрали круглогодового и зимнего действия, а также технологических путей круглогодового и зимнего действия соответственно, руб.;

L , L , L и L - протяженность магист-

лм зм лв зв

ралей круглогодового и зимнего действия, а также технологических путей круглогодового и зимнего действия соответственно, км;

Q - годовой объем вывозки, м3;

В - затраты на содержание 1 км пути, руб.;

П , П , П и П - производительность

лм зм лв зв

лесовозного автопоезда на вывозке древесины на магистралях и технологических путях круглогодового и зимнего действия соответственно, м3; М - стоимость машиносмены, руб.

Производительность лесовозного автопоезда на вывозке древесины может быть определена по формуле [7]

QK аол (16) 120*—+/

где Т - продолжительность рабочей смены, мин;

t - подготовительно-заключительное время, мин;

к- коэффициент использования рабочего времени;

Quon - полезная нагрузка на автопоезд, м3;

l - расстояние вывозки, км;

Уср - средняя скорость движения автопоезда, км/ч;

t - суммарное время на простои автопоезда, мин.

В свою очередь, среднюю скорость движения лесовозного автопоезда по дорогам общего пользования, магистралям и технологическим путям можно связать с основными климатическими факторами, используя базу метеорологических наблюдений и данные мониторинговых систем управления движением лесовозных автопоездов [8]. Как показали исследования, после выбора наиболее значимых климатических факторов [6], для условий Вологодской области данная зависимость для магистральных автопоездов выглядит следующим образом

ГИЛ001/1 ,35,8485, уср=0Д62814-д-1—^---ь

+0,0443855**-0,025966*в2, (17)

Для полноприводных автопоездов

26 5996

Узр =0,192589-Д+ ^ +

+0,0409256*3 -0,0412448*з, (18)

где Уср - средняя скорость движения автопоезда, км/ч;

a - альбедо поверхности, %;

20

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2014

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

k - коэффициент, учитывающий категорию дороги (1,0 - магистрали; 2,0 - ветки летние; 3,0 - ветки зимние); tn - средняя месячная температура почвы, °С;

tB - средняя месячная температура воздуха, °С.

Резюмируя, следует отметить, что сезонное планирование лесосечных работ следует тесно согласовывать с сезонным зонированием транспортной доступности фрагментированных арендных лесных площадей. При создании систем оптимизации транспортного освоения появляется возможность учитывать влияние климатических факторов через среднюю скорость движения лесовозных автопоездов.

Библиографический список

1. Салминен, Э.О. Логистико-математическое моделирование транспортно-технологического процесса лесопромышленного комплекса / Э.О. Салминен, А.А. Борозна // Вестник МГУЛ - Лесной вестник. - 2013. - № 1. - С. 132-137.

2. Болотов, О.В. Методологические основы планирования экономически эффективного освоения лесов

/ О.В. Болотов // Вестник МГУЛ - Лесной вестник.

- 2013. - № 1. - С. 12-16.

3. Громская, Л.Я. Автомобильные дороги лесозаготовительных предприятий. Структура и методика размещения / Л.Я. Громская, Н.А. Тюрин. - LAP LAMBERT Academic Publishing. 2012. - 175 с.

4. Засухин, Д.П. Рекомендации по защите лесных почв от повреждения при проведении лесозаготовительных работ в Республике Коми / Д.П. Засухин, В.С. Серый, Н.С. Минин - Сыктывкар, 2004.

- 26 с.

5. Григорьев, И.В. Средощадящие технологии разработки лесосек в условиях Северо-Западного региона Российской Федерации / И.В. Григорьев, А.И. Жукова, О.И. Григорьева, А.В. Иванов - Санкт-Петербург, 2008. - 176 с.

6. Ключевая роль транспорта в современном мире: монография / А.Л. Блохин, К.Ф. Боряк, ТВ. Коваленко и др. - Одесса: КУПРИЕНКО СВ, 2013 - 163 с.

7. Салминен, Э.О. Транспорт леса. Сухопутный транспорт: учебник для студ. высш. учеб. заведений: в 2 т. / Э.О. Салминен, Г.Ф Грехов, Н.А. Тюрин и др. / под ред. Э.О. Салминена. - М.: Издательский центр «Академия», 2009. - Т. 1. - 368 с.

8. Коваленко, Т.В. К вопросу об использовании данных телеметрических систем для планирования транспортного освоения лесных массивов / Т.В. Коваленко // Естественные и технические науки.

- 2011. - № 6. - С. 582-585.

РЕСУРСНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССА

строительства, ремонта и содержания участков лесных автомобильных дорог

A. А. КАМУСИН, проф. каф. транспорта леса МГУЛ, д-р техн. наук,

Е.В. КОНДРАШОВА, доц. Воронежский ГАУ, д-р техн. наук,

Д.М. ЛЕВУШКИН, ст. преп. каф. транспорта леса МГУЛ, канд. техн. наук,

B. А. БУРМИСТРОВ, асп. каф. лесных и д/о машин и материаловедения УГТУ

levushkin@mgul.ac.ru, rivelenasoul@mail.ru

В этой связи эффективная организация процесса ресурсного обеспечения строящейся ЛАД в условиях ограниченных ресурсов, выбор его рациональных форм, которые должны учитывать вероятностный характер строительства, а в современных неустойчивых производственно-экономических условиях дорожно-строительного производства приобретают первостепенное значение.

На сегодняшний день все более важной функцией большинства строительных компаний становится анализ эффективности

В настоящее время вопросы определения и оптимизации форм организации ресурсного обеспечения строящейся лесной автомобильной дороги (ЛАД) на уровне подрядной организации требуют особого внимания. Это вызвано тем, что необходимо совмещать требования по строительству ЛАД с иногда противоречащим ей требованиям эффективного использования материально-технических и финансовых ресурсов по организации в целом для получения высоких оценочных результатов.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 2/2014

21