После того, как я в курсовой работе установил размеры лесосеки, составляю схему размещения лесовозных усов и лесопогрузочных пунктов.

Размещение усов зависит от размеров лесосеки, стоимости строительства и содержания 1км уса, применяемых типов лесозаготовительных машин и способа разработки делянки.

Размеры делянки и расстояние между погрузочными пунктами определяются на основе заданного в курсовой работе среднего расстояния трелевки.

В моей курсовой работе лесовозные усы размещаются внутри контура лесосеки. Ширина лесосеки 500м,прокладка уса по середине лесосеки.

Зная расстояние между усами и ширину делянки, можно определить длину делянки или расстояние между лесопогрузочными пунктами по следующей формуле:

a=(Lср/K3-b*K2)/K1 a=(290/1.1-250*0.25)/0.5

Где Lср-среднее расстояние трелевки,м.

b-ширина делянки, м

К1 и К2-коэффициенты зависящие от схемы расположения волоков.

К1=0,5 и К2=0,25

К3-коэффициент, учитывающий удлинение волока вследствие особенностей рельефа, почв на лесосеке (К3=1,1-1,25)

Лесоводственные требования к организации и технологии лесосечных работ

Установленные для конкретных участков рубки главного пользования (по 1 системам и видам) должны осуществляться с применением технологий и технических средств лесосечных работ, прошедших в установленном порядке государственную экологическую экспертизу, обеспечивающих эффективное Достижение целей возобновления или восстановления леса, сохранение экологических условий, исключение или соответствующее ограничение отрицательных последствий рубок леса. Лесоводственные требования к организации и технологии лесосечных работ определяется в соответствии с Правилами рубок главного пользования и равнинных лесах Европейской части Российской Федерации, указываются в лесорубочном билете и технологической карты разработки лесосеки.

В лесорубочном билете для каждой лесосеки указываются: вид рубки, способ очистки лесосек, оставление семенников и семенных групп, куртин и полос, площадь и количество на 1 га подлежащего сохранению подроста хозяйственно ценных пород.

К лесорубочному билету прилагается схематический чертеж, на который наносятся семенные группы, куртины, полосы, подлежащие оставлению на корню, участки неспелых древостоев, не подлежащих рубке, а также участки, на которых должен быть сохранен подрост.

На каждую лесосеку до получения разрешения на проведение подготовительных работ и ее разработку в соответствии с Правилами рубок лесозаготовителем составляется технологическая карта, в которой указывается: принятая технология и сроки проведения лесосечных работ; способы очистки от порубочных остатков; схемы размещения лесовозных дорог, усов, волоков, погрузочных пунктов, складов, стоянок механизмов и объектов обслуживания, а также объектов, указанных на чертеже, прилагаемом к лесорубочному билету;площадь,на которой должны быть сохранены подрост и процент его сохранности;мероприятия по предотвращению эрозионных процессов.

Разработка лесосек должна производиться в строгом соответствии с утвержденными технологическими картами.

До начала лесосечных работ должна быть произведена разбивка в натуре лесосек на пасеки, отграничение погрузочных пунктов, складов, трасс магистральных и пасечных волоков, дорог и друг их производственных и бытовых площадок.

Для размещения погрузочных пунктов, других производственных и бытовых площадок, а также технологической сети волоков в первую очередь должны использоваться места с минимальным количеством подроста и деревьев других ярусов, подлежащих сохранению при рубке. Прокладка волоков по руслам постоянных и водотоков не допускается.

При примыкании лесосек не сплошных рубок к вырубкам, пасеки и технологические коридоры (волоки) располагаются обычно параллельно с границей вырубки, а в полосе примыкания (по ширине не меньше, чем высота древостоя) коридоры не прорубаются.

Общая площадь под погрузочными пунктами, производственными и бытовыми объектами должна быть по возможности наименьшей и составлять от общей пощади лесосеки величиной свыше 8 га не более 5% при сплошных рубках с последующим возобновлением, 4% при постепенных и сплошных с сохранением подроста и 3% при выборочных рубках. На небольших лесосеках площадью 8 га и менее погрузочные пункты могут занимать площадь: при сплошных рубках с последующим возобновлением до 0,40 га; с предварительным возобновлением и постепенных рубках - 0,30 га; выборочных рубках - 0,25 га.

До начала основных лесосечных операций на расстоянии не менее 50 м от границ лесопогрузочных пунктов, производственных и бытовых помещений, стооянок машин и механизмов, предназначенных для размещения их в лесных массивах, не подлежащих разработке, или при проведении не сплошных рубок, должны быть убраны опасные деревья, а при проведении сплошных рубок все деревья. При этом подрост хозяйственно ценных пород подлежит сохранению.

Прокладка технологических волоков должна осуществляться по намеченным трассам (визирам) с максимальным использованием промежутков между оставляемыми деревьями (и подростом) при плавном отклонении от прямой и вырубкой минимально необходимого количества деревьев с таким расчетом, чтобы расстояние между растущими деревьями (в том числе, подростом), ограничивающими волок с обеих сторон (ширина волока), составляло 5 м. На косогорах указанное расстояние между деревьями должно составлять 7 м.

Примыкание пасечных волоков (коридоров) к магистральным осуществляется плавно по дуге в соответствии с углом поворота.

Общая площадь волоков при сплошных рубках с последующим постепенным и сплошных с сохранением подроста 15% от площади всей лесосеки. На сплошных рубках, проводимых с применением агрегатной техники, допускается увеличение площади и волоков до 30% общей площади лесосеки.

Древесина вырубаемых на волоках деревьев учитывается при определении общей интенсивности постепенных и выборочных рубок, но указывается отдельно.

При разработке лесосек в летний период в группах типов леса с влажными и переувлажненными почвами любого механического состава, а также свежими суглинистыми почвами трелевка древесины допускается только по волокам, укрепленным порубочными остатками. Длина пасечных волоков (максимальное расстояние трелевки по ним) не должна превышать в лесах первой и второй групп 250 м, в лесах третьей группы 300 м. В зимний период при промерзшем грунте и других условиях длина волока может увеличиваться

При трелевке в летний период (по не промерзшему грунту), с учетом конкретных условий участка леса, лесозаготовители должны принимать меры для предотвращения повреждения почвы с образованием колеи и связанных с этим повреждений корневых систем, оставляемых на выращивание деревьев и подроста, ухудшения возобновления целевых пород и роста древостоев, возникновения и развития эрозионных процессов, снижения защитных, водорегулирующих и других природоохранных функций леса.

На тяжелых глинистых и суглинистых сырых и влажных почвах (сосняки долгомошные, черничные) трелевочные волоки в процессе разработки лесосек необходимо укреплять порубочными остатками. Общий размер повреждения верхнего слоя почвы с минерализацией ее поверхности не должен превышать 20% площади лесосеки.

На сухих песчаных почвах (сосняки лишайниковые), где сдирание подстилки приводит к ветровой эрозии почв и затрудняет лесовосстановительные процессы, размер повреждения верхнего слоя почвы с минерализацией ее поверхности не должен превышать 15% площади. На участках постепенных и выборочных рубок в пасеках (без волоков) должны сохраняться все деревья, подлежащие оставлению на дальнейшее выращивание. Количество поврежденных деревьев не должно превышать: 5% - для равномерно и группово-постепенных рубок; 3% - для выборочных и длительно-постепенных рубок; 1% - для чересполосных постепенных зубок.

Все обсеменители, подлежащие оставлению на лесосеках сплошных рубок (единичные семенники, группы, куртины и полосы), должны быть сохранены в процессе разработки лесосеки.

После окончания лесозаготовительных операций (летом - вслед за их окончанием, а после зимних работ - рано весной) лесозаготовители обязаны одновременно с доочисткой лесосек освободить от порубочных остатков сохранившийся подрост. Сильно поврежденный в процессе лесозаготовок, а также нежизнеспособный подрост должен быть вырублен и убран вместе с порубочными остатками.

Сохранность подлежащего использованию для лесовосстановления подроста хозяйственно ценных пород в технологических полосах (пасеках без волоков) должна составлять от исходного (учтенного до рубки) количества не менее 70% при сплошных и 80% при постепенных и выборочных рубках.

Учет подроста производится в соответствии с действующей инструкцией. Участки с наличием подлежащего сохранению жизнеспособного подроста выделяются при отводе лесосек, отграничиваются в натуре и наносятся на план лесосеки.

42 43 44 45 46 47 48 49 ..

ОСОБЕННОСТИ УСТРОЙСТВА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛЕСОВОЗНЫХ УСОВ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Усы строят в пределах отведенных лесосек главного пользования и на подходах к ним с ответвлением от ближайшей ветки, часто под углом близким к 90°. Трасса уса прокладывается, по возможности, по сухим возвышенным местам (на лесосеках летнего действия) с минимумом закруглений в пределах лесосеки.

Основные нормы проектирования лесовозных усов, согласно ВСН 01-82 Гииролестранса следующие:

Расчетные скорости движения: основная 20 км/ч, в трудных условиях 15 км/ч, в горных- 10 км/ч;

Наименьшие радиусы кривых 30 м (с колейным покрытием не менее 50 м);

Наибольшие продольные уклоны приняты по табл. 5.1; расчетные расстояния видимости поверхности дороги 30 м в трудных условиях 25 м;

Ширина земляного полотна 4,5/4,0 м, в том числе проезжей части 3,5/3 м (в знаменателе в трудных условиях).

На усах используются разнообразные виды дорожных покрытий. К покрытиям на усах предъявляются следующие требования: обеспечение бесперебойной вывозки древесины с лесосеки в течение установленных сроков, достаточная прочность, необходимая для пропуска лесовозных поездов, работающих на постоянных путях в течение периода действия уса, широкое использование местных материалов или инвентарных дорожных элементов при постройке.

Поперечные профили грунтовых усов приведены на рис. 5.27. Сучья и вершинки деревьев укладывают в поперечном направлении на грубо спланированную поверхность (засыпка ям) со спиленными заподлицо пнями без нарушения их корневой системы (рис. 5.27, а) и закрепляют на месте продольными лежнями- двумя или четырьмя, которые на месте закрепляются кольями.

Толщина слоя порубочных остатков, уплотненных несколькими проходами трактора 20.. .25 см. Их засыпают дренирующим грунтом (песком). На головных участках уса с повышенной грузонапряженностью целесообразно устраивать покрытия из песчано-гравийной смеси толщиной до 15... 20 см. При пересечении пониженных мокрых мест устраивают сплошной поперечный настил из нетоварной древесины.

Для усов с гравийным покрытием или грунтовых (без укрепления проезжей части) особое значение имеет обеспечение водоотвода боковыми канавами с профилировкой земляного полотна, устраиваемого в сухих местах и при легких грунтах (супеси) в нулевых рабочих отметках, а в сырых при наличии суглинистых грунтов - в насыпях 0,3 ... 0,6 м.

На рис. 5.27, б показан традиционный поперечный профиль гравийного покрытия на усах серповидного профиля, а на рис. 5.27, виг поперечные профили, обеспечивающие при постройке экономию гравийного материала до 15...25%. Рациональное размещение материала покрытия с минимумом его толщины на оси пути, надежный водоотвод с поверхности земляного полотна по уклонам, увеличенным до 6 % и с горизонтальной поверхностью покрытия предусмотрено поперечным профилем (рис. 5.27, г).

Рис. 5.27. Поперечные профили усов с грунтовой проезжей частью, укрепленной лесосечными отходами (а), и с гравийным покрытием (б, в, г, д)

Колейное гравийное покрытие целесообразно устраивать в порядке проведения ремонта грунтовой проезжей части, имеющей колеи глубиной до 15 см, путем их засыпки или при повторном использовании уса, например, на головных участках (см. рис. 7.6). Опыт показывает, что грунтовые усы и пути с гравийным покрытием целесообразно применять в основном в сухих местах (1-й тип местности).

В настоящее время наибольшим распространением пользуются деревянные щиты ЛВ-11, разработанные ЦНИИМЭ. Щиты ЛВ-11 размером 6,1X1,0X0,19 м изготовляются из двухкантных брусьев, скрепленных металлическими стяжками-болтами. На торцах щитов укреплены металлические сварные оголовники с устройством шарнирных стыковых соединений щитов в коле-сопроводы. Во многих леспромхозах применяют щиты такого же типа, но без оголовников, с меньшим числом возможных перекладок.

Нагельные щиты, размером 6х 1X0,2 м изготовляются из трехкантных брусьев, соединенных в щит деревянными нагелями шестигранного сечения для круглых отверстий диаметром 8 см. Стыковых соединений щиты не имеют и для обеспечения их устойчивости в колесопроводе щиты укладывают стыками на спаренные шпалы с вырезами. Нагельные щиты рассчитаны для применения на вывозке автомобилей типа МАЗ.

Для изготовления нагельных щитов КомигипроНИИлеспро-мом разработана и применяется в леспромхозах Коми АССР технологическая линия на базе специального сверлильно-за-прессовочного агрегата, обеспечивающего изготовление за смену до 50 щитов пятью рабочими. Для изготовления нагельных щитов металл не требуется - ив этом их основное преимущество. Однако их прочность ниже, чем щитов ЛВ-11.

В СевНИИПе разработаны инвентарные колейные покрытия в виде лент, собранных из коротких брусков (длиной 1,1 м) на металлических шарнирах. Однако широкого распространения они не получили из-за большой потребности в металле (27,5 т/км) и недостаточной собственной жесткости.

В Белорусском технологическом институте разработано ленточное покрытие, собираемое из деревянных брусков размером 2x0,14x0,14 м, соединенных в ленту шириной 1 м стальными шпильками с шагом в 1 м, установленными на расстоянии 0,5 м от торцов брусьев, размещенных вразбежку. При перевозке ленты БТИ складываются. Высота сечения брусков представляется недостаточной. При укладке щитов или лент в колеспро-воды на сырых и мокрых местах необходимо устройство оснований из хлыстов или бревен (рис. 5.28), требующих значительного расхода древесины (до 400 м3/км и более). В ЛТА разработаны инвентарные конструкции щитового "бесколейного покрытия с увеличенной опорной поверхностью шириной 3,5 м, т. е. равную ширине проезжей части уса.

Перспективным является применение на усах в 1-м и 2-м типах местности сборно-разборных колейных покрытий из железобетонных плит марок ПДЗ-З и ПДТЗ-З (см. табл. 5.15), обеспечивающих большую экономию ценной деловой древесины, идущей на изготовление щитов. Плиты нельзя укладывать на поперечный настил.

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.

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.;

1

В 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.

Библиографическая ссылка

Рукомойников К.П. ГРАФОАНАЛИТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ОБОСНОВАНИЮ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ РАЗМЕЩЕНИЯ ЛЕСОВОЗНОГО УСА НА ТЕРРИТОРИИ ЛЕСНОГО КВАРТАЛА // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 6.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=16418 (дата обращения: 01.02.2020). Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»