Обоснование протяженности лесовозного уса

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

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-
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

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой