Лесовозный ус. Расположение на лесосеке лесопогрузочных пунктов и лесовозных усов. Отвод лесосек в натуре

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

РАЗМЕЩЕНИЕ ЛЕСОВОЗНОГО УСА НА ЛЕСОСЕКЕ

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

[email protected]

Существуют различные варианты размещения лесовозного уса на лесосеке, наиболее распространены две схемы: проложение уса по середине и по краю лесосеки, но не обосновываются условия, при которых следует размещать ус по середине и по краю лесосеки . Очевидно, что размещение уса определяется шириной лесосеки: при относительно небольшой ширине целесообразно ус разместить по краю лесосеки со стороны лесовозной магистрали. Выбор конкретного варианта размещения уса на лесосеке может быть обоснован путем сравнения затрат на устройство трелевочных волоков, погрузочных пунктов и трелевку лесоматериалов к погрузочным пунктам по рассматриваемым вариантам.

Обозначим суммарные затраты на устройство трелевочных волоков, погрузочных пунктов и трелевку лесоматериалов к погрузочным пунктам при размещении уса по краю лесосеки Z1 (руб), а при размещении уса по середине лесосеки - Z2 (руб). Размещение уса по краю лесосеки целесообразно, если выполняется условие

При несоблюдении условия (1) ус необходимо разместить по середине лесосеки.

Каждый из параметров Zx и Z2 включает пять статей затрат: Z3 - затраты на устройство погрузочных пунктов, руб; Z4 - затраты на устройство магистральных трелевочных волоков, руб; Z5 - затраты на трелевку по магистральным волокам, руб; Z6 - затраты на устройство пасечных волоков, руб; Z7 - затраты на трелевку по пасечным волокам, руб. Затраты Z3, Z4, Z5, Z6, Z7 определяются с учетом размеров лесосеки, пасек, расположения погрузочных пунктов и параметров технологического процесса лесосечных работ . Путем алгебраических построений можно получить аналитические зависимости, определяющие указанные затраты

где m - количество погрузочных пунктов, размещаемых по одной стороне уса; k - количество рядов пасек на лесосеке;

K - стоимость устройства одного погрузочного пункта, руб.

Количество рядов пасек k зависит от размещения уса, при расположении уса по середине k = 2, а при расположении уса по краю лесосеки k = 1.

Z4 = mkC1kPT{lII + a - a0), (3)

где CT - стоимость устройства магистрального волока, руб/км;

kPT - коэффициент удлинения магистрального волока;

1п - расстояние между погрузочными пунктами, км;

a - протяженность магистрального волока в пределах погрузочного пункта, км;

a0 - полуширина зоны тяготения к пасечному волоку, км.

Z5 = 1шЯЪГ (4)

где 1Ш - среднее расстояние трелевки по магистральному волоку, км;

q - объем трелюемой древесины, м3;

Ът - стоимость трелевки древесины по магистральным волокам, руб/(м3-км).

7 - mkkpnlnCn (dy z^ (5)

7 - 2ao It - J- (5)

где kpn - коэффициент удлинения пасечного волока;

СП - стоимость устройства пасечного волока, руб/км;

dy - ширина зоны тяготения к усу, км;

z - расстояние от уса до магистрального волока, км.

где lmB - среднее расстояние трелевки по магистральному волоку, км;

Ъп - стоимость трелевки древесины по пасечным волокам, руб/(м3-км).

Если принять, что форма лесосеки в плане прямоугольная, то объем заготавливаемой на лесосеке древесины q можно определить по формуле

q = Х.00^^^., (7)

где у - ликвидных запас древесины на 1 га, м3/га.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2009

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Средние расстояния трелевки по магистральному и пасечному волокам при размещении пасечных волоков перпендикулярно лесовозному усу, а магистральных - параллельно усу составляют

lMB = kPT;

Пв = 0,5kPn((dy / к) - z) (8)

Суммарные затраты Zx при к = 1 составят

Zj = mK + mC1kPT{ln + a - a0) +

100Ydylnmb1kpT +

+ (mkPnlnCn / 2a0)(dy - z) +

50Jdylnmkpnbn(dy - z). (9)

Суммарные затраты Z2 при к = 2 составят

Z2 = 2mK + 2mCTkPT(ln + a - a0) +

100Ydylnmb1kPT +

+ (mkPnInCn / 2a0)(dy - 2z) +

25JdylnmkPnbn(dy - 2z). (10)

Неравенство (1) легко привести к

Z2 - Zj > 0. (11)

С учетом формул (9) и (10) после преобразований неравенство (11) примет вид

mK + mCTkPT(ln + a - a0) - zmkPn ln CJ2a0 -

25YlnmkPnbn Cpy> °. (12)

Так как m > 0 и a0 > 0, то обе части неравенства (12) без изменения знака можно разделить на m и умножить на a0

2a0K + 2a0C1kPT(ln + a - a0) -

ZkPn lnCn - 50a0YlnkPnbndy2 > 0. (13)

Полученное неравенство легко решается относительно dy

dy < (2a0K + 2a0CTkPT(ln + a - a0) -

ZkPn lnCn) / 50a0YlnkPnbn. (14)

Ширина зоны тяготения к усу dy величина положительная, а поэтому из обеих частей неравенства (14) можно извлечь квадратный корень без изменения знака неравенства

2a0K + 2a0CTkPT х

x(ln + a - a0) - zkpnlnCn (15)

Формулу (15) можно упростить заменой an = 2a0 (an - ширина зоны тяготения к пасечному волоку, км) и выносом числовой константы из-под корня, тогда размещение уса по краю лесосеки целесообразно при соблюдении условия

a^K + anCTkpT х x(ln + a - 0,5an) - zkpnlnCn

Из полученного выражения (16) видно, что на размещение уса влияют три группы факторов: технологические параметры (an, ln, a, z), экономические показатели (K, CT, Cn, bn) и природные условия (kPT, kPn, у). Исследуем влияние ширины пасеки ln и ликвидного запаса древесины у на ширину зоны тяготения к усу dyK, при которой Zj = Z2, а следовательно согласно формулам (11) - (16)

a^K + anCTkpT х x(ln + a - 0,5an) - zkpnlnCn an ylnkpnbn

Следует учесть, что ln = nan, где n - целое число, тогда формула (17) преобразуется к виду

K + CTkpT -

NzkpnCn nanYkpnbn

Примем в соответствии с следующие значения: K = 35 руб, CT = 30 руб/км, Cn = 10 руб/км, bn = 0,55 руб/(м3-км) (экономические показатели приняты в базовом уровне), an = 0,016 км, a = 0,03 км, z = 0,05 км. Для равнинной местности можно принять kPT = 1,15, kPn = 1,2. Ликвидный запас древесины

Y примем в интервале 50-250 м3/га с шагом изменения 50 м3/га, при этом малые значения

Y соответствуют лесосекам при проведении рубок ухода за лесом. Расстояние между погрузочными пунктами ln может изменяться в достаточно широком диапазоне , а поэтому примем значение n = ln / an в интервале от 1 до 12.

На рисунке представлены графики зависимости dyK = fly). Множество значений dy расположенных выше кривых графиков, показанных на рисунке, согласно (16) соответствует условию размещения уса по середине лесосеки, а соответственно множество значений dy расположенных ниже кривых графиков - условию размещения уса по краю лесосеки.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2009

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.

Выбор трасс лесовозных усов

Правильное, хорошо организованное выполнение лесосечных работ возможно лишь в том случае, если на лесосеку своевременно, еще до прихода комплексных бригад, подведен лесовозный ус. Направление, протяженность и очередность строительства сети усов на год намечаются после отвода лесосек. При отводе лесосек и трассировании усов учитывают возможность использования существующей сети усов.

Основным требованием при разработке схемы размещения усов является требование наименьших затрат труда и средств на их сооружение и на последующую эксплуатацию с учетом расходов на трелевку. Трассирование уса должно быть всесторонне увязано с технологией разработки лесосеки, что выражается в равномерном размещении погрузочных пунктов, сокращении расстояний трелевки, выборе удобного места для пункта техобслуживания, столовой и т. д.

Направление трассы усов выбирает технорук лесопункта совместно с мастером леса, которому будет поручена разработка данной лесосеки, и дорожным мастером, под руководством которого будет строиться ус. Предварительно трассу уса намечают по абрису, затем ее уточняют на местности и закрепляют в натуре с помощью вешек, затесок на деревьях.

Для прокладки уса разрубают дорожную полосу шириной 8 м. Древесина, которую при этом заготовляют, используется для строительства уса. Оставшиеся хлысты укладывают для отгрузки на нижний склад. Все опасные деревья вдоль лесовозного уса на расстояние 25 м в обе стороны должны быть убраны до начала его строительства. Зону безопасности на территории лесосеки разрубают на полосе шириной 25 м комплексные бригады в начале разработки лесосеки.

При автомобильной вывозке леса прокладывают усы следующих типов: грунтовые (наезженные по естественному грунту), профилированные, улучшенные добавками песка или гравия, снежные, накатанные по уплотненному снегу, и снежно-поливные; лежневые из щитов, бревен или хлыстов; инвентарные ленточные; сборно-разборные из железобетонных плит; засыпные на хворостяной подушке. Тип уса выбирается в зависимости от почвенно-грунтовых условий и типа автомобилей с учетом наличия в леспромхозе дорожно-строительного оборудования и строительных материалов.

Усы узкоколейных дорог строятся, как правило, без балласта, с укладкой рельсовой решетки на спланированное грунтовое основание. В зимнее время в районах с устойчивой продолжительной зимой усы строят на снежном основании.

Усы строят дорожно-строительные бригады под руководством дорожного мастера или мастера подготовительных работ. Численный состав рабочих в бригадах и оснащенность механизмами определяется специальными технологическими картами строительства усов исходя из местных условий и типа уса. Подготовленные к работе усы лесовозных дорог дорожный мастер сдает по акту начальнику дороги или начальнику лесопункта.

Лесовозный ус

"...Лесовозный ус - временный лесовозный путь со сроком эксплуатации не более года, примыкающий к ветке или магистрали лесовозной дороги и предназначенный для освоения отдельных лесосек..."

Источник:

" СНиП 2.05.07-91*. Промышленный транспорт"

(утв. Постановлением Госстроя СССР от 28.11.1991 N 18)

Официальная терминология . Академик.ру . 2012 .

Смотреть что такое "Лесовозный ус" в других словарях:

лесовозный - лесовозный … Орфографический словарь-справочник

лесовозный ус - Временный лесовозный путь со сроком эксплуатации не более года, примыкающий к ветке или магистрали лесовозной дороги и предназначенный для освоения отдельных лесосек. [ГОСТ 17461 84] Тематики технология лесозаготовительной промышленности… … Справочник технического переводчика

ЛЕСОВОЗНЫЙ - ЛЕСОВОЗНЫЙ, лесовозная, лесовозное (спец.). Служащий для перевозки лесных материалов. Лесовозная железнодорожная ветка. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова

лесовозный - ЛЕСОВОЗ, а, м. Судно или грузовой автомобиль для перевозки леса. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Толковый словарь Ожегова

Лесовозный ус - 114. Лесовозный ус D. Abfuhrweg E. Haulroad feeder Временный лесовозный путь со сроком эксплуатации не более года, примыкающий к ветке или магистрали лесовозной дороги и предназначенный для освоения отдельных лесосек Источник: ГОСТ 17461 84:… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Лесовозный - прил. Предназначенный для перевозки лесоматериалов. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

лесовозный - лесовозный, лесовозная, лесовозное, лесовозные, лесовозного, лесовозной, лесовозного, лесовозных, лесовозному, лесовозной, лесовозному, лесовозным, лесовозный, лесовозную, лесовозное, лесовозные, лесовозного, лесовозную, лесовозное, лесовозных,… … Формы слов

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»