автореферат диссертации по технологии, машинам и оборудованию лесозаготовок, лесного хозяйства, деревопереработки и химической переработки биомассы дерева, 05.21.01, диссертация на тему:Обоснование превичного транспортного освоения лесосырьевых баз при сплошных рубках

На правах рукописи

ци синь

^Ц Очб

[и

ОБОСНОВАНИЕ ПЕРВИЧНОГО ТРАНСПОРТНОГО ОСВОЕНИЯ ЛЕСОСЫРЬЕВЫХ БАЗ ПРИ СПЛОШНЫХ РУБКАХ

05 2] 01 - Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 200?

Работа выполнена в Воронежской государственной лесотехнической академии (ВГЛТА)

Научный руководитель Заслуженный деятель науки и

техники РФ, доктор технических наук, профессор Петровский Владислав Сергеевич

Официальные оппоненты'

доктор технических наук, профессор Пошарников Феликс Владимирович

доктор технических наук, доцент Сушков Сергей Иванович

Ведущая организация

Санкт-Петербургская лесотехническая академия (СПбЛТА)

Зашита диссертации состоится 29 апреля 2005 г в 10 часов 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 212 034 02 при Воронежской государственной лесотехнической академии (394613. г Воронеж, улица Тимирязева, 8, зал заседания - аудитория 118)

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ВГЛТА

Автореферат разослан 18 марта 2005 г

Ученый секретарь

диссертационного совета ^ ^ Кирьянов В К

ъгчч

теш

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Лесосечные работы являются весьма трудоемкими и затраты на их проведение составляют основную часть себестоимости лесозаготовительной продукции Затраты на проведение лесосечных работ зависят от почвенно-грунтовых условий, от схем расположения усов, магистральных н пасечных трелевочных волоков, от технологии производства лесосечных работ и применяемого валочно-трелевочного и погрузочного оборудования При очередном освоении лесосек необходимо каждый раз удлинять лесовозные усы, готовить магистральные и пасечные волока, погрузочные пункты. При увеличении густоты сети лесовозных усов и трелевочных волоков резко увеличиваются затраты на их строительство, но одновременно значительно снижа- . ется себестоимость трелевки и вывозки лесоматериалов. В этой связи научный и практический интерес представляют исследования и прикладные разработки транспортного освоения лесосек с целью минимизации общей себестоимости лесосечных работ, включающей в себя подготовку усов, магистральных и пасечных волоков, валку, трелевку и погрузку лесоматериалов. Особый научный и практический интерес заслуживают исследования и прикладные научные разработки по решению задач строительства лесовозных усов, размещения погрузочных пунктов, минимизирующих транспортно-технологическую себестоимость вывозки лесоматериалов по лесовозному усу с определением зоны тяготения леса к усу и определению количества погрузочных пунктов по протяженности уса

При ежегодном планировании объемов лесозаготовок стремятся сокращать протяженность магистралей и веток лесовозных дорог, находящихся в постоянной эксплуатации, так как капитальные затраты на строительство этих лесовозных дорог слишком велики Поэтому при транспортном освоении лесосечного фонда уделяется основное внимание строительств)' лесовозных усов и подготовке трелевочных волоков, погрузочных пунктов. Лесовозные усы, магистральные и пасечные волока по своей протяженности являются основными транспортными путями освоения лесосечного фонда В научной, учебной литературе далеко недостаточно проведен научный анализ схем, параметров размещения усов, магистральных и пасечных волоков, погрузочных пунктов. Не разработаны математические модели себестоимости валки, трелевки по волокам, себестоимости вывозки лесоматериалов по усу в зависимости от принятых схем размещения усов, трелевочных волоков и зоны тяготения лесфонда к лесовозному усу. Не решались задачи оптимизации формирования транспортной сети лесосек с помощью уравнений регрессии пля конкретного лесозаготовительного предприятия (ЛЗП). с учетом их технпко экономических показателей. Не разработаны достаточно универсальные алгоритмы проектирования схем лесовозных усов с погрузочными п\ нктами магистральных и пасечных волоков, обеспечивающих целесообразный выбор технологий вальи и трелевки, схем транспортного освоения лесосек Все это определило актуальность избранной темы диссертации

ЮС НАЦИОНАЛЬНА»

БИБЛИОТЕКА

«

Цель работы. Целью диссертационной работы является повышение эффективности лесосечных работ и первичного транспорта леса путем оптимизации сети лесовозных усов, размещения погрузочных пунктов и трелевочных волоков.

Задачи исследований и научных разработок- рассмотреть систему существующих схем размещения усов лесовозных дорог, трелевочных волоков, представить аналитические зависимости расчетов протяженности магистральных, пасечных волоков и объемов грузовой работы,

- предложить математические модели себестоимости работ по валке-трелевке и вывозке леса по усам лесовозных дорог:

- провести исследования зависимости протяженности магистральных, пасечных волоков, усов и грузооборота погрузочных пунктов, грузовой работы трелевочных волоков, усов от схем транспортного освоения лесосек:

- разработать для конкретного ЛЗП регрессионные математические модели себестоимости валки-трелевки по волоками и себестоимости вывозки лесоматериалов по усу и на этой основе решить конкретную численную задачу оптимизации параметров транспортной сети лесосек

- разработать достаточно универсальные алгоритмы проектирования сети магистральных. пасечных волоков и усов лесовозных дорог с погрузочными пунктами, обеспечивающих минимизацию себестоимости освоения лесосек.

Объекты п методы исследованиП. Объектами исследований являются схемы транспортного освоения лесных массивов, размещения путей первичного транспорта лесоматериалов и погрузочных пунктов, лесные грузопотоки и технико-экономические показатели сухопутного транспорта лесоматериалов Методы проводимых исследований' анализ существующих схем транспортного освоения лесосек с разработкой математических моделей затрат и себестоимости по валке-трелевке и вывозке лесоматериалов по \сам. регрессионный анализ и оптимизация технологических процессов, методы разработки оптимизационных алгоритмов дпя минимизации себестоимости лесосечных работ н вывозки леса по усам

Теоретическое значение научных результатов. Установлены закономерности изменения себестоимости работ по валке-трелевке м вывозке лесоматериалов по усам лесовозных дорог в зависимости от схем транспортного освоения лесосек, что позвопяет проводить чиспенные расчеты общей себестоимости прп разных вариантах транспортного освоения лесосек. Разработанные вычислительные процедуры компьютерного проектирования трелевочных волоков и лесовозных \сов паю г возможность пол\чать численные оценки эффективности транспортного освоения лесосек

Практическое значение полученных результатов. ЛЗП получили достаточно универсальные алгоритмы оперативного проектирования сетей магистральных, пасечных волоков и усов лесовозных дорог с погрузочными пунктами, которые учитывают почвенно-грунтовые усповпя лесосек, запасы ликвидной стволовой древесинк!. имеющееся лесосечное и дорожно-строительное

оборудование, а также вариант целесообразных технологий лесосечных работ и прокладки волоков, усов, что позволит существенно снизить себестоимость заготавливаемой древесины. Научная новизна:

- математические зависимости протяженности трелевочных волоков, усов лесовозных дорог, грузооборота погрузочных пунктов, грузовой работы трелевочных волоков и усов отличаются возможностью их использования для существующих в отрасли схем транспортного освоения лесосек;

- математические модели себестоимости работ по валке-трелевке и вывозке лесоматериалов по усам отличаются возможностью учета существующих технологий и оборудования для транспортного освоения лесосек и лесосечных работ;

- предложенные методы разработки регрессионных математических моделей себестоимости валки-трелевки и вывозки лесоматериалов по усу отличаются возможностью учета конкретных производственных и экономических условий ЛЗП для оптимизации параметров транспортной сети лесосек;

- разработанные алгоритмы проектирования параметров сети первичного транспортного освоения лесосырьевых баз отличаются универсальностью, так как учитывают все возможное многообразие производственно-экономических условий ЛЗП. существующего оборудования и технологий лесосечных работ и обеспечивают минимизацию себестоимости освоения лесосек

Достоверность основных положений. Основные результаты исследований и научных разработок базируются на результатах изучения реальной практики транспортного освоения лесфонна при использовании методов получения математических моделей и оптимизации для решения задач формирования схем усов лесовозных дорог, погрузочных пунктов, магистральных и пасечных волоков Разработанные алгоритмы оптимизации транспортного освоения лесосек включают в себя действующие на каждом предприятии технико-экономические показатели, что позволяет находить обоснованные проектные решения по транспортному освоению лесосек

Апробация работы. Полученные результаты исследований докладывались и обсуждались на научных конференциях в ВГЛТА в 2002 г, 2003 г.. 2004 г.; на международной научно-практической конференции «Проблемы функционирования. стабилизации и устойчивости развития предприятий лесопромышленного комплекса в Новом столетии» (Воронеж. 2004 г )

Публикации. По теме тиссертацип опубликовано 7 научных статей. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех разделов, заключения, библиографического списка из 74 наименований и приложений. Основная часть работы изложена на 117 страницах машинописного текста, содержит П. рисунков и 13 таблиц

Основное содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, определены' цель, задачи исследований и научных разработок, показаны: научная новизна, теоретическое и практическое значение полученных результатов.

В первом разделе представлен опыт проектирования и строительства лесовозных автомобильных дорог. Проведенный анализ позволил выявить специфические особенности проектирования лесовозных дорог.

Транспортные сети ЛЗП постоянно изменяются в связи с ограниченными сроками действия временных путей (веток, усов, трелевочных волоков), что связано с изменением в течение времени положения лесосек, погрузочных пунктов, промежуточных и верхних складов. Практика проектирования ЛЗП стремится проводить экономическое обоснование расширения сетей лесовозных дорог, с возможной концентрацией вывозки древесины к одному крупному лесному складу При размещении лесосек и планировании объемов заготовок лесоматериалов по годам стремятся сокращать протяженность магистралей и веток лесовозных дорог, находящихся в одновременной эксплуатации. По сроку действия, объемам перевозок лесоматериалов и затратам на строительство, элементы дорожной сети ЛЗП подразделяются: на магистрали, ветки, усы, трелевочные волока. Магистрали обычно составляют 2 .7 %, ветки - 10. .15%, усы - 80 . 85% от общей протяженности сети лесовозных дорог. Временные лесотранспортные пути (ветки, усы, трелевочные волока) примерно в 4 раза превышают учитываемую в статистике протяженность лесовозных дорог. Имеющийся научный задел исследований, проектирования технологий строительства магистралей и веток лесовозных автомобильных дорог (ЛАД) дает возможность создавать эффективные системы автоматизированного проектирования этих транспортных путей. В частности использование программных продуктов «CREDO» дает возможность эффективно проектировать и строить ма1истрали и ветки ЛАД.

В основе современных систем моделирования при проектировании магистралей и веток ЛАД лежит анализ системы «Водитель - автомобиль - дорога - окружающая среда». Совершенствование этих транспортаых сетей должно быть направлено на повышение производительности лесовозного автомобильного транспорта и снижение затрат на вывозку лесоматериалов

Во втором разделе представлены научно-практические результаты существующих систем разработки математических моделей проектирования и размещения путей транспорта в лесных массивах. В настоящее время детально разработаны способы проектирования магистралей, веток, усов, в основе формирования которых лежш принцип разделения, в том числе веерная и вильчатая схемы, система путей «в елочку», имеющие свои преимущества и недостатки Выбор конкретного варианта размещения путей производится по минимуму приведенных денежных затрат, в частности решаются задачи оптимизации ширины зон тяготения территорий лесного фонда к веткам п усам ЛАД Полученные результаты научных исследований в рассматриваемой области

дают возможность эффективно решать задачи- размещение сети лесных дорог на территории лесфонда; выбор принципиальной схемы размещения лесных дорог; размещение на плане лесонасаждений лесовозных магистралей; размещение лесовозных веток на участках спелых и перестойных насаждений на ближайшие 10. .20 лет; размещение магистралей и веток ЛАД на остальной территории лесфонда Разработанные модели дают возможность вычислять: расстояние между усами, протяженность сети лесовозных дорог, зоны тяготения к магистралям и веткам, экологические показатели строительства и эксплуатации магистралей и веток ЛАД. экономические показатели использования разного вида дорожных покрытий магистралей. В научной, учебной литературе далеко недостаточно представлен анализ схем, параметров размещения усов, магистральных, пасечных волоков и погрузочных пунктов. Не разработаны математические модели затрат и себестоимости валки-трелевки по волокам, затрат и себестоимости вывозки лесоматериалов по усу Не решались задачи оптимизации транспортной сети лесосек с помощью уравнений регрессии. Не разработаны универсальные алгоритмы проектирования схем магистральных. пасечных волоков и лесовозных усов с погрузочными пунктами. Все это и определило основные задачи исследований и научных разработок этой диссертации.

В третьем разделе решены научно-практические задачи моделирования и оптимизации параметров первичного транспортного освоения лесосырьевых баз при сплошных рубках.

В диссертационной работе рассмотрены основные схемы размещения лесовозных усов, магистральных и пасечных волоков В лесном комплексе Российской Федерации при сплошных рубках с наземной трелевкой наиболее распространенной является схема пасечных трелевочных волоков расположенных перпендикулярно к лесовозному усу (см рисунок 1).

1 - ус ЛАД: 2 - граница зоны тяготения к погрузочному пункту. 3 - граница пасеки: 4 - магистральный трелевочный волок; 5 - пасечный трелевочный волок: 6 - погрузочный пункт Рисунок 1 - Схема транспортного освоения лесосеки трелевочными волоками перпендикулярными) су ЛАД

Основные затраты на Лесосечные работы - это затраты на валку деревьев и трелевку лесоматериалов, которые определяются следующими факторами: ширина зоны тяготения к погрузочному пункту da (м), длина зоны тяготения к погрузочному пункту /„„ (м), схема размещения трелевочных волоков, ликвидный запас стволовой древесины у t (м5/га), почвенно-грунтовые условия, применяемое валочно-трелевочное оборудование и технологии лесосечных работ. В работе представлены аналитические зависимости для вычисления длины магистральных /<„ и пасечных 1а, волоков и грузовой работы по этим волокам и г„. Для схемы показанной на рисунке 1 эти параметры вычисления по следующим формулам:

L-K^a2(n-l)2+{b-b0)2 , (1)

rv - 0,00005/Г1,оа/( (d0 -b), (2)

C = + 6 + (3)

r„=0,OOOQ5Ktmanr,^(d0-b){d0 - <4>

где K:e„ - коэффициент удлинения магистральных трелевочных волоков; Kw, -коэффициент удлинения пасечных трелевочных волоков; и - количество пасек; а - ширина пасеки, м; bo - расстояние от лесовозного уса до устья магистрального волока, м, b - ширина зоны безопасности, м.

Эти зависимости являются основой разработки математических моделей затрат и себестоимости работ по валке-трелевке, а также вывозке леса по лесовозным усам.

Затраты на устройство и эксплуатацию погрузочного пункта, а так же затраты на погрузку лесоматериалов зависят от грузооборота погрузочного пункта £},„„ который равен

G»,=io"VAL> (5)

Величина затрат на валку-трелевку лесоматериалов 3 определяется по формуле

Зтр = С„„А„ + + Стр„1,т + ' (6)

где Сш/,„. С,„г„ - соответственно стоимость устройства магистральных и пасечных волоков, руб /м; К„. К„ - соответственно стоимость валки и перемещения лесоматериалов по магистральным и пасечным волокам. руб./(м3 • м)

На модель (6) накладываются следующие ограничения: С < С^'™', •

S ' ^ / 1 i' , г' ^ ration JS ^ ту-illHl s~4)tHI . If ООП . IfOtW _

три - три ' и — v ' "л — п " три ' Щрп ' w ' ;>

предельно-допустимые затраты по соответствующим статьям, руб /м и руб./(м\ м)

Из анализа зависимости (6) след\ет, что затраты на валку-трелевку лесоматериалов возрастает с увеличением следующих показателей / , 1кп, ги, г . Себестоимость валки-трелевки С0 составляет

з

с = 10-т.-. (7)

0 гК~ь)1т1

На рисунке 2 представлена расчетная схема размещения погрузочных пунктов вдоль лесовозного уса

□

п

ПЯ

1 - ветка; 2 - ус; 3 - погрузочный пункт, 4 - граница зоны тяготения к усу Рисунок 2 Расчетная схема для определения эксплуатационных параметров

лесовозных усов

Анализ схемы, показанной на рисунке 2 позволяет установить, что длина уса /и связана с шириной зоны тяготения к ветке с1п следующей зависимостью

/„ = 0,5с1к - 1т + /0 . (8)

где /0 - длина одного погрузочного пункта, м.

<=2т1пп. (9)

где т количество погрузочных п\нктов. расположенных по одну сторону от уса, включая тупиковый. Грузовая работа уса

»1-1

Л. =100

(10)

Затраты на вывозку лесоматериалов по усу 3 составляют

1,={Сн1и+КиЯи)Кги. (11)

где Си - стоимость строительства I км уса. р>б./км. К - стоимость пере-

возки лесоматериалов по усу, руб /(м3 • км); К - коэффициент удлинения уса.

Ограничениями функции (11): Си < С""с" ; Ки < К''"", где С'"", К''"" -

предельно-допустимые затраты по соответствующим статьям, руб /км и руб./(мэ- км).

Себестоимость вывозки по усу С, (руб./м3) составит

С|-°'023и (12)

¿.¿Л Г,

Математические модели себестоимости работ по валке-трелевке п вывозке лесоматериалов по усам ЛЛД для конкретных производственных условий дают возможность решать задачи определения протяженности транспортных сетей лесосек и разрабатывать модели оптимизации их транспортного освоения

Для одного из ЛЗП Тверской области проведено исследование зависимости протяженности трелевочных волоков, усов и грузооборота погрузочных пунктов, грузовой работы пасечных, магистральных волоков, усов от схем транспортного освоения лесосек (см. рисунок 3).

Рисунок 3 - Зависимость длины пасечных волоков от количества пасек и от ширины зоны тяготения к погрузочным пунктам

Для проведения исследования и численных расчетов были приняты следующие значения параметров транспортного освоения лесосек' С = 3500

руб/км. /,„,= 50. 75. 100, 125. 150. 175. 200 м; у Г 200 м3/га: Q,,„ = °-35

руб./м, Ки = 0,25 руб./(м' • м). Сшгп = 0.28 руб./м: Кп = 0.35 р>б/(кГ • м).

£,„„ = 1,3; К„и= 1,3; я = 1, 2,.., 10; я = 16 м: К1С=0.14 руб./(м* ■ км):

8

кри =1,2; ¿0= 25 м. А - 50 м. т - 2. 3. . 10. </„- 100, 150, 200, 250, 300, 350,

400, 500, 600; =30 м

В диссертационной работе получена регрессионная математическая модель себестоимости валки-трелевки по пасечным и магистральным волокам Научный и практический интерес представляет ретрессионная модель этой себестоимости, связанная с количеством пасек шириной зоны тяготения и грузооборотом

С0 =-91,48ч 78,9О5//7+О,П24^;+О.1390м-2,763^/о, (13)

при ограничениях 1 < // < 10. 100 < </„ < 600. 400 < £>„„ < 2400

Уравнение регрессии (1?) явпяется лостаючно адекватным по критерию Фишера, ошибки расчетов не превышают + 2% Для пауки и практики представляет интерес математическая мотель определения себестоимости вывозки лесоматериалов по усу в зависимости от расстояния между погрузочными пунктами, ширины зоны тяготения к усу. о? количества погрузочных пунктов, расположенных по одну сторону уса Нл "ЭВМ метолом наименьших квадратов получено уравнение регрессии

С, =0,602-0,0071/,;,, +0.00к/,1, -7.294/;;' 0,0081/т4и +

4 0,7591/,ш/;г - 0,0(Ш„ ;;;, (14)

при ограничениях 50 < 1т < 200. 100 < </и < 600 , 2 < т < 10.

Уравнение (14) явпяется апеквлтным но критерию Фишера в диапазоне изменения переменных и погрешность расчетов пе превышает ±2% . Рассмотренные регрессионные математические мопети (Н) и (14) себестоимости валки-трелевки и вывозки лесома1ернапов по усам даю! возможность найти оптимальные параметры размещения трепевочны\ волоков и погрузочных пунктов для рассматриваемых у словнй Л 1 1 верской области

Представляется интересным дня науки и практики решение задачи оптимизации параметров трапепормюн сети песосек ")та запача может быть решена двумя методами метоп решения экстремальных запач с помощью математических моделей себестоимости ватки-трелевки по волокам и вывозки лесоматериалов по усу Метол диалогового режима выбора огппмальных парамет-% ров транспортного освоения лесосеки и \'еов ЛАД при котором себестоимости лесосечных работ и транспортного освоения не (ту пут превышать допустимой себестоимости Рассмотрим оптимизацию парпмефов транспортной сети лесосек первым методом Этот метоп может бьпь использован когда лесной фонд лесосеки по ликвидному запас\ с головой нревеенны будет однородным и заранее известны стоимости строительства \сов потоков, а также себестоимости валки-трелевки и вывозки Пеобхопимо найти оптимальное количество пасек, оптимальную ширину зоны тяготения к гкчру ючпом\ пункту в зависимости от грузооборота, то есть от запаса ликвидно!! превеенпы

Я

Используя уравнение регрессии (13) и ограничение (метод Гаусса - Зайде-ля) по программе (язык программирования СИ) проведены расчеты оптимального количества пасек и ширины тяготения к усу. Полученные результаты показаны в таблице!.

Таблица 1 - Результаты расчета оптимальных параметров транспортного

освоения лесосек

Количество Ширина зоны Гру- Себестоимость Сниже-

пасек тяготения к погрузочному зообо рот, С0. руб./м} ние себестоимо-

пункту, м м' сти, %

Рас- Опти- Рас- Опти- Расчет- Опти

чет- маль- четное маль- ное маль-

ное ное ное ное

1 5.77 277.4 100 400 7.20 5.76 20%

3 7 429 200 800 31.74 5.76 -

5 10 575 300 1200 65.77 13.56 -

7 10 575 400 1600 102.99 69.16 33%

Таким образом, оптимизация количества пасек и зоны тяготения к погрузочному пункту позволяет снизить себестоимость лесосечных работ как минимум 20...33 %. Задача размещения погрузочных пунктов по длине уса должна обеспечить снижение стоимости перевозки лесоматериалов по усу, то есть необходимо решить задачу минимизации себестоимости вывозки леса по усу с определением оптимальных расстояний между погрузочными пунктами, ширины зоны тяготения к усу, количества погрузочных пунктов, расположенных по одну сторону от уса. Для решения этой задачи используем уравнение регрессии (14). Воспользуемся методом покоординатного спуска и решим эту экстремальную задачу. Полученные оптимальные параметры лесовозного уса представлены в таблице 2.

Решение задачи оптимизации параметров лесовозного уса снижает себестоимости вывозки лесоматериалов как минимум в 1,24 раза за счет оптимального размещения погрузочных пунктов и оптимизации ширины зоны тяготения к усу.

Рассмотренные методы и приемы оптимизации параметров транспортной сети лесосек имеют научное и практическое значение. Они показывают, что при решении задач транспортного освоения лесосек имеются значительные резервы снижения себестоимости. Однако для повседневной практики транспортного освоения лесосек, когда запас стволовой древесины меняется, меняются также почвенно-грунтовые и производственные условия, целесообразно использовать процедуры проектирования магистральных, пасечных волоков, пунктов отгрузки лесоматериалов с помощью специальных алгоритмов, основных на сопоставлении проектируемой себестоимости с допустимой себестои-

мостью. Это более универсальный подход, учитывающий изменение параметров лесного фонда лесосек, почвенно-грунтовых условий и характеристик техники и технологии разработки лесосек.

Таблица 2 - Себестоимость вывозки лесоматериалов по усу

№ п/п Расстояние между пунктами погрузки, м Ширина зоны тяготения к усу, м Количество пунктов погрузки т Себестоимость Cj, руб./м3 Повышение себестоимости (раз)

1 50 100 2 1,68 4

2 75 200 4 0,929 2

3 100 300 5 0,669 1,6

4 150 400 7 0,517 1,24

5 175 500 9 0,77 1,84

6 200 600 10 0,87 2,08

Оптимальные 125 246,33 6 0,418

В диссертации разработан алгоритм проектирования транспортного освоения лесосеки с магистральными и пасечными волоками. Алгоритм направлен на создание такой схемы транспортного освоения лесосеки и такой технологии устройства магистральных, пасечных волоков, технологии валки-трелевки лесоматериалов, при которых себестоимость лесосечных работ должна быть меньше допустимой себестоимости.

Механизм алгоритма проектирования транспортного освоения лесосеки представлен на рисунке 4. Для расчета по ЭВМ программе, составляемой по этому алгоритму в блок 1 вводятся исходные данные. В блоке 2 вычисляются:

1т, 1т. В блоке 3 вычисляется грузовая работа г„, г„. В блоке 4 вычисляются затраты на освоение лесосеки Зтр. В блоке 5 вычисляется себестоимость освоения лесосеки С0 . В блоке 6 производится сопоставление себестоимости освоения лесосеки С0 с предельно допустимой себестоимостью . Если С0 < Сд0", то проект транспортного освоения лесосеки является рентабельным и дает определенную прибыль - блок 7. Если С0 > , то начальный

проект транспортного освоения лесосеки нерентабельный и не может быть принятым к исполнению. Для создания рентабельного проекта транспортного освоения лесосеки в блоке 8 предусмотрены изменения ширины и количества пасек, изменение технологий и стоимости устройства магистральных, пасечных волоков, изменение технологий и стоимости валки-трелевки по магист-

рапьным, пасечным волокам. Решение организационно-технологических задач в блоке 8 зависит от конкретных условий, технической оснащенности и технологий лесосечных работ каждого ЛЗП.

В диссертации представлен алгоритм проектирования уса лесовозной дороги. Алгоритм направлен на создание такой схемы лесотранспортного освоения, при которой себестоимость вывозки лесоматериалов должна быть меньше допустимой себестоимости. Механизм алгоритма проектирования позволяет: изменить технологию строительства уса и снизить стоимость строительства усов, изменять количества погрузочных пунктов и расстояние между ними.

С

Кл>

В* од исходных Лрм. Жут. Жп, Дм.

^ 1 Вичпс**яп* в*ягпн 2 | Въппсдпш« |«ЛШН

1

«свсппа рлЗог

Иотюни величин

а,*,

СпфиСщфьКп Хм.

Транспорт« ос*о*шх*

1ГСО(«КН «ОН0МИ1К1.И 01ф»даи9

с

I

Конец

Рисунок 4 - Блок-схема алгоритма проектирования транспортного освоения

лесосеки

Заключение

1. Сети первичного транспортного освоения лесосырьевых баз лесозаготови-

тельных предприятий постоянно изменяются в связи с ограниченными сроками действия веток, усов, трелевочных волоков, что связано с изменением в течение времени положения лесосек, погрузочных пунктов и промежуточных лесных складов. При размещении лесосек и планировании объемов заготовок лесоматериалов по годам стремятся сокращать протяженность магистралей и веток ЛАД, находящихся в одновременной эксплуатации.

2. Имеющийся научный задел исследований, проектирования технологий строительства магистралей, веток ЛАД дает возможность создавать эффективные системы автоматизированного проектирования этих транспортных путей. В частности использование программных продуктов «CREDO» дает возможность эффективно проектировать и строить магистрали и ветки лесовозных автомобильных дорог.

3. В настоящее время детально разработаны способы проектирования сетей

ЛАД, в основе формирования которых лежит принцип разделения, в том числе веерная и вильчатая схемы, система путей «в елочку», имеющие свои преимущества и недостатки. Выбор конкретного варианта размещения путей производится по минимуму приведенных затрат. Существующие теории обоснования схем транспортного освоения лесных массивов определяют параметры схем, ориентированных на минимизацию затрат с учетом ограничений. В частности решаются задачи оптимизации ширины зон тяготения к веткам, усам. В научной, учебной литературе далеко недостаточно проведен анализ схем и параметров размещения усов, трелевочных волоков и погрузочных пунктов. Не разработаны математические модели затрат на валку-трелевку по пасечным, магистральным волокам, затрат на вывозку лесоматериалов по усу. Не решались задачи оптимизации транспортной сети лесосек с помощью уравнений регрессии. Не разработаны алгоритмы проектирования схем магистральных, пасечных волоков и лесовозных усов с погрузочными пунктами. Все это и определило основные задачи исследований и научных разработок настоящей диссертации.

4. Основные затраты на валку-трелевку лесоматериалов определяются шириной и длиной зоны тяготения к погрузочному пункту, схемой размещения трелевочных волоков, ликвидным запасом стволовой древесины, почвен-но-грунтовыми условиями, применяемым валочно-трелевочным оборудованием и технологией лесосечных работ. В лесном комплексе Российской Федерации при организации сплошных рубок с наземной трелевкой в равнинных условиях применяется ряд типовых схем лесовозных усов, магистральных, пасечных волоков, что позволяет выполнять расчеты грузовой работы и моделирование транспортных операций на лесосечных работах.

5. Рассмотренные в диссертации схемы транспортного освоения лесосырьевых

баз дали возможность определить соответствующие аналитические зависимости для вычисления протяженности пасечных, магистральных волоков и грузовой работы по трелевке древесины по этим волокам. Уравнения грузооборота погрузочных пунктов позволяют проводить расчеты параметров транспортного освоения лесовозного уса. Предлагаемые математические модели себестоимости работ по валке-трелевке и вывозке леса по усу дают возможность проводить численные оценки эффективности различных вариантов транспортного освоения лесосек.

6. Протяженность и грузовая работа пасечных, магистральных волоков, усов и

грузооборота погрузочных пунктов зависят от схем транспортного освоения лесосек. Аналитический аппарат численных расчетов этих параметров включает в себя технико-экономические, производственные показатели лесозаготовительного процесса каждого конкретного ЛЗП, то есть уравнения расчета параметров транспортного освоения лесосек могут быть адаптированы к конкретным условиям каждого ЛЗП. Полученные результаты численных расчетов имитационного моделирования зависимости протяженности, волоков, грузооборота, грузовой работы волоков и погрузочных пунктов определили количественные оценки этих показателей в зависимости от параметров транспортного освоения лесосек.

7. В диссертации разработаны регрессионные математические модели себестоимости валки-трелевки по пасечным, магистральным волокам и себестоимости вывозки лесоматериалов по усу, которые отражают производственные условия одного из ЛЗП Тверской области. Научная и практическая ценность этих уравнений заключается в том, что данная себестоимость связана с параметрами транспортного освоения лесосеки: количество пасек, ширина зоны тяготения к погрузочному пункту, грузооборот, расстояние между погрузочными пунктами, количество погрузочных пунктов, расположенных по одну сторону от уса. Достаточная адекватность этих уравнений дает возможность найти оптимальные параметры размещения трелевочных волоков и погрузочных пунктов по усам для условий ЛЗП Тверской области.

8. Используя полученные уравнения регрессии с ограничениями методом Га-

усса-Зайделя на ЭВМ, по программе написанной на языке программирования СИ, решена задача оптимизации количества пасек, ширины зоны тяготения к погрузочному пункту в зависимости от грузооборота. При этом себестоимость валки-трелевки снижаются как минимум на 20...33 %. С помощью уравнения регрессии решена также экстремальная задача транспортировки лесоматериалов по усу. Решение этой задачи снижает для ЛЗП Тверской области себестоимость вывозки леса по усу как минимум в 1,24 раза. Рассмотренные методы и приемы оптимизации параметров транспортной сети лесосек по уравнениям регрессии показывают значительные резервы возможного снижения себестоимости при транспортном освоении лесосеки. Однако, для повседневной практики транспортного освоения ле-

сосек, когда меняются запас стволовой древесины и производственные условия, целесообразно использовать алгоритмы проектирования магистральных, пасечных волоков, пунктов отгрузки лесоматериалов с помощью специальных алгоритмов, основанных на сопоставлении проектируемой себестоимости с допустимой себестоимостью. Это более универсальный метод, учитывающий характеристики параметров лесосек, почвенно-грунтовых условий и характеристики оборудования и технологии лесосечных работ.

9. Для практической реализации транспортного освоения лесосек с различным

запасом стволовой древесины и разными производственными, почвенно-грунтовыми условиями разработан алгоритм проектирования сети магистральных и пасечных волоков, который обеспечивает минимизацию себе- • стоимости лесосечных работ относительно допустимой себестоимости. В этом алгоритме предусмотрены возможные изменения ширины и количества пасек, технологий устройства волоков, технологий валки-трелевки.

10. Разработан алгоритм проектирования лесотранспортного освоения уса лесовозной дороги, который обеспечивает наибольшее снижение себестоимости вывозки лесоматериалов по усу. Механизм алгоритма проектирования освоения уса требует изменять технологии строительства уса и снижать себестоимость строительства, изменять количество погрузочных пунктов и расстояние между ними.

Основные результаты диссертационной работы изложены в следующих

публикациях:

1. Ци Синь. Экономические вопросы транспортного освоения лесных массивов [Текст]/ Ци Синь// Проблемы функционирования, стабилизации и устойчивости развития предприятий лесопромышпенного комплекса в Новом столетии: Матер, междунар. научн.-практич конф/ВГЛТА - Воронеж, 2004 -С. 108-109.

2. Ци Синь. Особенности проектирования лесовозных дорог в КНР [Текст]/ Ци Синь// Лесной комплекс состояние и перспективы развития: Сб научн. тр./ БГТУ. - Брянск, 2002. - С. 42-44.

3. Ци Синь. Экономико-математическая модель транспортного освоения лесного фонда [Текст]/ Ци Синь// Лесной комплекс состояние и перспективы развития: Сб. научн. тр./ БГТУ. - Брянск, 2002. - С. 44^17.

4. Ци Синь. Современные этапы развития систем автоматизации проектирования лесовозных автомобильных дорог [Текст]/ Ци Синь// Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления лесного комплекса- Сб. науч. тр./ ВГЛТА. -Воронеж, 2003. - С. 72-76.

5. Ци Синь. Экономико-математические модели компьютеризации проектирования лесовозных дорог [Текст]/ Ци Синь// Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технолог ий, параметров оборудования и систем

управления лесного комплекса: Сб. научн. тр./ ВГЛТА. - Воронеж, 2002. -Вып. 7.-4.1.-С.48-52.

6. Ци Синь. Автоматизированное проектирование лесовозных автомобильных дорог [Текст]/ Проблемы функционирования, стабилизации и устойчивости развития предприятий лесопромышленного комплекса в Новом столетии: Матер, междунар. научн.-практич. конф./ ВГЛТА. - Воронеж, 2004. - С. 361— 363.

7. Петровский B.C. Особенности совершенствования систем автоматизированного проектирования лесовозных дорог [Текст]/ B.C. Петровский, Ци Синь// Вест. ЦЧ per. отд. РАЕН/ ВГЛТА. - Воронеж, 2002. - С. 188-192.

Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписями, заверенными гербовой печатью, просим направлять по адресу: 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева 8, Воронежская государственная лесотехническая академия. Ученому секретарю диссертационного совета Д 212.034.02.

Телефон (8-0732) 53-72-40.

Факс (8-0732) 53-72-40.

Ци Синь

ОБОСНОВАНИЕ ПЕРВИЧНОГО ТРАНСПОРТНОГО ОСВОЕНИЯ ЛЕСОСЫРЬЕВЫХ БАЗ ПРИ СПЛОШНЫХ РУБКАХ

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 12.03.05. Формат 60x84/16. Объем 1,0 п л. Заказ № Уч.-изд.л. 1,0. Усл. п.л. 1,0. Тираж 100 экз.

ВГЛТА. УОП ВГЛТА, 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8.

i-5 3 28

РНБ Русский фонд

2006-4 3247