СПОСОБ ТРАНСПОРТНОГО ОСВОЕНИЯ ЛЕСОСЫРЬЕВЫХ БАЗ
METHOD OF TRANSPORT DEVELOPMENT OF FORESTRY RESOURCE BASES

Изобретение относится к транспорту леса, а именно к способам транспортного освоения лесосырьевых баз.
Известен способ транспортного освоения лесосырьевых баз, включающий прокладку магистрали от лесного склада в лесосырьевую базу, прокладку от магистрали под оптимальными углами веток, размещаемых по середине своих зон тяготения, прокладку от веток под прямым углом усов (см. Сухопутный транспорт леса / Под ред. В.И.Алябьева. М.: Лесн. пром-сть, 1990. С.119, 129-131, 139).
Недостатком данного способа является высокая энергоемкость вывозки древесины.
Известен способ транспортного освоения лесосырьевых баз, включающий прокладку магистрали от лесного склада в лесосырьевую базу, прокладку от магистрали под оптимальными углами веток, размещаемых по середине своих зон тяготения, прокладку от веток под прямым углом усов (см. Ильин Б.А., Кувалдин Б.И. Проектирование, строительство и эксплуатация лесовозных дорог. М.: Лесн. пром-сть, 1982. С.112, 113, 117, 119, 123).
Недостатком данного способа является высокая энергоемкость вывозки древесины.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ транспортного освоения лесосырьевых баз, включающий прокладку магистрали от лесного склада в лесосырьевую базу, прокладку от магистрали под оптимальными углами веток, размещаемых в своих зонах тяготения со смещением от равновесного положения в сторону лесного склада, прокладку от веток под прямым углом усов (см. Заложных В.М. Изыскания лесных дорог. Воронеж: ВГЛТА, 2005. С.29, 33, 35, 36).
Недостатком данного способа является высокая энергоемкость вывозки древесины из частей зон тяготения веток, расположенных с глубинной стороны осваиваемой лесосырьевой базы.
Задача, на решение которой направлено изобретение - снижение энергоемкости вывозки древесины из частей зон тяготения веток, расположенных с глубинной стороны осваиваемой лесосырьевой базы за счет уменьшения пробега транспортных средств по веткам и грузовой работы на ветках.
i
Для решения этой задачи в способе транспортного освоения лесосырьевых баз, включающем прокладку магистрали от лесного склада в лесосырьевую базу, прокладку от магистрали под оптимальными углами веток, размещаемых в своих зонах тяготения со смещением от равновесного положения в сторону лесного склада, прокладку от веток усов, согласно изобретению усы в части зоны тяготения ветки, расположенной с глубинной стороны осваиваемой лесосырьевой базы, прокладывают к ветке под углом, равным оптимальному углу примыкания ветки к магистрали, усы в части зоны тяготения ветки, расположенной со стороны лесного склада, прокладывают к ветке под прямым углом, а каждую ветку смещают от равновесного положения в сторону лесного склада на величину a, км, равную
i
где α - оптимальный угол примыкания i-й ветки к магистрали, град.;
PM
k - коэффициент развития (удлинения) магистрали;
М
3
b - удельная стоимость вывозки древесины по магистрали, руб/(м·км);
Bi
d - ширина зоны тяготения к i-й ветке, км;
РУ
k - коэффициент развития (удлинения) уса;
СР
k - коэффициент, учитывающий долю среднего расстояния вывозки по усу от длины уса;
У
3
b - удельная стоимость вывозки древесины по усу, руб/(м·км);
N - количество веток, необходимых для освоения лесосырьевой базы.
У
У
У
В лесосырьевой базе ветки делят свои зоны тяготения на две части: с глубинной стороны осваиваемой лесосырьевой базы, со стороны лесного склада. При прокладке усов в части зоны тяготения ветки, расположенной с глубинной стороны осваиваемой лесосырьевой базы, под прямым углом к ветке, векторы грузопотоков по усам и магистрали расходятся под углом, равным 90°-α, где α - оптимальный угол примыкания ветки к магистрали, град., в результате чего транспортные средства совершают дополнительный пробег по ветке в одну сторону и за один рейс, равный ltg(90°-α), где l - длина уса, м. При прокладке усов в части зоны тяготения ветки, расположенной с глубинной стороны осваиваемой лесосырьевой базы, под углом, равным оптимальному углу примыкания ветки к магистрали, векторы грузопотоков по усам и магистрали будут параллельны, в результате чего дополнительный пробег по ветке в одну сторону и за один рейс будет равен ltg0°=0.
У
ВДоп
Если принять, что в зоне тяготения некоторой ветки в ее части, расположенной с глубинной стороны осваиваемой лесосырьевой базы, длина усов одинаковая, и при их прокладке под прямым углом к ветке протяженность одного уса составляет l, то дополнительный пробег транспортных средств по ветке L, км, обусловленный расхождением грузопотоков по усам и магистрали, составит
РВ
где k - коэффициент развития (удлинения) ветки;
Г
3
Q - объем вывозки древесины из части зоны тяготения ветки, расположенной с глубинной стороны осваиваемой лесосырьевой базы, м;
ИП
k - коэффициент использования полезной нагрузки транспортными средствами;
П
3
Q - полезная нагрузка на транспортное средство (на один рейс), м.
ВДoп
3
При этом транспортными средствами при проходе по ветке выполняется дополнительная грузовая работа R, м·км, равная
.
ВДoп
ВДoп
У
У
У
УДoп
Если в зоне тяготения ветки в ее части, расположенной с глубинной стороны осваиваемой лесосырьевой базы, усы прокладываются под углом, равным оптимальному углу примыкания ветки к магистрали, то L=0, R=0 между направлениями грузопотоков по усам и магистрали равен 0°. Но протяженность одного уса увеличивается на (l/sinα-l) или на l(1/sinα-1), что обуславливает дополнительный пробег по усам L, км, равный
СР
где k - коэффициент, учитывающий долю среднего расстояния вывозки по усу от длины уса;
РУ
k - коэффициент развития (удлинения) уса.
УДoп
3
При этом транспортными средствами при проходе по усам выполняется дополнительная грузовая работа R, м·км, равная
ВДоп
УДоп
ВДoп
УДоп
Найдем отношения L/L и R/R:
Полученные уравнения показывают, что
РВ
СР
РУ
Оптимальный угол примыкания ветки к магистрали α составляет 50…60°, примем α=55°, коэффициенты k, k, k равны соответственно 1,15; 0,6; 1,2, тогда
Таким образом, при прокладке усов под прямым углом к ветке в части зоны ее тяготения, расположенной с глубинной стороны осваиваемой лесосырьевой базы, дополнительный пробег транспортных средств по ветке и дополнительная грузовая работа по ветке будут в пять раз больше, чем дополнительный пробег транспортных средств по усам и дополнительная грузовая работа по усам при прокладке усов к ветке под углом, равным оптимальному углу примыкания ветки к магистрали. Энергозатраты на вывозку древесины (расход топлива) прямопропорциональны пробегу и грузовой работе, удельный расход топлива на единицу пробега и единицу грузовой работы для усов выше, чем для веток, в 1,5…2 раза, а поэтому предлагаемый способ транспортного освоения лесосырьевых баз обеспечивает снижение энергозатрат на вывозку древесины в 2,5…3 раза из частей зон тяготения веток, расположенных с глубинной стороны осваиваемой лесосырьевой базы.
3
a
a
a
B
B
B
B
B
Оптимальное смещение ветки от равновесного положения в сторону лесного склада соответствует минимальным затратам на вывозку древесины по усам, ветке и магистрали. Изменение положения ветки приводит к изменению протяженности усов в частях ее зоны тяготения, а следовательно, и среднего расстояния вывозки по усам. Если ликвидный запас древесины в зоне тяготения ветки составляет Q, то при равновесном положении ветки в каждой части зоны тяготения сосредоточено 0,5Q м древесины, подлежащей вывозке. После смещения ветки ширина части зоны тяготения ветки, расположенной с глубинной стороны осваиваемой лесосырьевой базы, увеличится на величину sinα, а части, расположенной со стороны лесного склада, наоборот, сократится на эту же величину, а соответственно запасы древесины в частях зоны тяготения ветки будут: в части, расположенной с глубинной стороны осваиваемой лесосырьевой базы, Q(0,5d+sinα)/d, в части, расположенной со стороны лесного склада, Q(0,5d-sinα)/d, где d - ширина зоны тяготения ветки, км; α - угол примыкания ветки к магистрали.
B
К
К
B
К
a
При условии, что усы в части зоны тяготения ветки, расположенной с глубинной стороны осваиваемой лесосырьевой базы, примыкают к ней под углом α (расположены параллельно направлению грузопотока по магистрали), длина уса в этой части зоны тяготения ветки составит a+0,5d/sinα-l, где l - протяженность глубинного участка лесосеки, в которую ус не прокладывается, км. В части, расположенной со стороны пункта примыкания магистрали, ус примыкает к ветке под углом, равным 90°, а следовательно, имеет длину 0,5d-sinα-l.
Смещение ветки не изменяет ее параметров (длина, среднее расстояние вывозки, тип покрытия) и параметров зоны тяготения (запас древесины, ширина зоны тяготения), а следовательно, величина затрат на вывозку древесины по ветке не изменяется в зависимости от величины ее смещения.
а
a
а
а
а
М
РМ
B
М
РМ
Положение магистрали не изменяется при принятых условиях размещения ветки, а следовательно, затраты на строительство, ремонт и содержание магистрали остаются прежними, а вот расстояние вывозки по магистрали от рассматриваемой ветки зависит от параметра размещения ветки  и составляет l+k(0,5d-), где l - расстояние по магистрали от ее пункта примыкания до ближней границы зоны тяготения ветки, км; k - коэффициент развития (удлинения) магистрали. Таким образом, на основе изложенного можно утверждать, что оптимальное значение параметра смещения ветки  следует обосновывать по минимуму затрат на вывозку по усам и магистрали, выраженных как функция параметра размещения ветки . Минимум данной функции определяется приравниванием ее производной к нулю и соответствует значению , км, равному
М
3
где b - удельная стоимость вывозки древесины по магистрали, руб/(м·км);
У
3
b - удельная стоимость вывозки древесины по усу, руб/(м·км).
На чертеже изображена схема прокладки веток и усов в зонах тяготения веток.
i
i
Способ транспортного освоения лесосырьевых баз осуществляется следующим образом. Прокладывают магистраль 1 от лесного склада 2 в осваиваемую лесосырьевую базу. Ветки 3 прокладывают в границах своих зон тяготения 4 под оптимальными углами α к магистрали 1 и со смещением a, км, от равновесного положения 5 в сторону лесного склада 2, определяемым по формулам:
Bi
3
где b - удельная стоимость вывозки древесины по i-й ветке, руб/(м·км);
РМ
k - коэффициент развития (удлинения) магистрали;
М
3
b - удельная стоимость вывозки древесины по магистрали, руб/(м·км);
Bi
d - ширина зоны тяготения к i-й ветке, км;
РУ
k - коэффициент развития (удлинения) уса;
СР
k - коэффициент, учитывающий долю среднего расстояния вывозки по усу от длины уса;
У
3
b - удельная стоимость вывозки древесины по усу, руб/(м·км);
N - количество веток, необходимых для освоения лесосырьевой базы.
i
Усы 6 в части 7 зоны тяготения i-й ветки, расположенной с глубинной стороны осваиваемой лесосырьевой базы, прокладывают к i-й ветке 3 под углом, равным оптимальному углу примыкания ветки к магистрали α, а усы 8 в части 9 зоны тяготения i-й ветки, расположенной со стороны лесного склада 2, прокладывают к i-й ветке 3 под прямым углом.
Предлагаемый способ транспортного освоения лесосырьевых баз обеспечивает снижение энергоемкости вывозки древесины, он может быть реализован при схемах транспортного освоения лесосырьевых баз: глубинной, с последовательным продвижением в лес, при схемах размещения путей в лесосырьевых базах: вильчатой, в елочку, комбинированной, с двумя расходящимися магистралями.