Воронова А. М.

ФГОУ ВПО Петрозаводский государственный университет, Россия

Программный комплекс для проектирования системы транспортных путей на лесосеке

Одним из факторов, влияющих на трелёвочные операции при проведении лесозаготовительных работ, являются исходные почвенно-грунтовые условия на лесосеке. На каждой лесосеке существуют зоны с низкой несущей способностью грунтов и зоны с более высокой несущей способностью грунтов, то есть зоны с разной степенью интенсивности образования колеи от многократных проходов трелевочного трактора. При проведении подготовительных работ на лесосеке необходимо проектировать систему транспортных путей так, чтобы при многократных проходах по одному следу не возникало интенсивного образования колеи. При этом количество волоков, на которых образуется глубокая колея, стремилось бы к минимуму. В связи с этим, задача автоматического построения системы транспортных путей на лесосеке на основе особенностей грунта и рельефа конкретной лесосеки и параметров трелевочного оборудования является актуальной [1]. Задача включает в себя две связанные подзадачи: выбор места размещения погрузочного пункта и построение связанной с ним схемы волоков.

Для решения задачи предложена математическая модель лесосеки в виде гиперсети, которая позволяет учитывать категории грунта, неравномерность произрастания леса на лесосеке, перепады высот вдоль линии движения трелевочного трактора, углы наклона при перемещении нагруженного трелевочного трактора, объем пачки древесины. Математическая модель позволяет регулировать количество поворотов трелевочного трактора и вводить запрещенные углы поворота при движении от места погрузки до погрузочного пункта.

Результатом моделирования является покрытая сетью транспортных путей территория лесосеки, для которой в зависимости от почвенно-грунтовых условий и других показателей, просчитана для каждого участка пути категория образуемой колеи: недопустимо глубокая, критическая, глубокая, рекомендуемая. Проектируемая система транспортных путей на лесосеке строится по критерию минимизации количества волоков с недопустимо глубокой, критической и глубокой колеей, которая образуется после трелевочных работ на лесосеке. Для построения системы транспортных путей на лесосеке разработан комплекс алгоритмов, позволяющий находить место размещения погрузочного пункта на лесосеке и строить схему транспортных путей, покрывающую всю территорию лесосеки и учитывающую основные ограничения модели. Апробация моделей и алгоритмов проводилась на данных, собранных в реальных условиях на территории Пряжинского района Республики Карелия, на данных из открытых публикационных источников.

Предложенные в работе математические модели и методы моделирования схемы освоения лесосек реализованы в программном комплексе, который предназначен для проведения комплексного проектирования размещения погрузочного пункта и связанной с ним временной транспортной сети, по которой осуществляется трелевка древесины с учетом основных показателей лесосеки и технических характеристик трелевочного оборудования.

Данный программный комплекс позволяет решать следующие задачи:

1. Поиск места размещения погрузочного пункта на территории лесосеки с учетом не только свойств грунта в непосредственном месте размещения склада, но и с учетом области прилегающей к территории склада, на которую осуществляется наибольшая нагрузка за счет большего числа проездов техники. Поиск осуществляется с возможностью выбора по всей территории лесосеки, так и выбора из нескольких возможных мест размещения, указанных мастером после осмотра лесосеки.

2. Проектирование схемы первичных транспортных путей на территории лесосеки с учетом консистенции грунта, запаса леса, рельефа, грузоподъемности и маневренности техники.

3. Визуализация получаемых схем размещения погрузочно-транспортных объектов на лесосеке: создание алгоритмов вывода территории лесосеки в виде участков, раскрашенных разными оттенками цвета, оттенки цвета характеризуют категории свойств грунта. Создание алгоритмов вывода получаемых схем волоков разной толщины, толщина волока характеризует получаемую глубину колеи после проезда трактора.

4. Расчет основных параметров получаемой схемы освоения лесосеки: средней длины трелевочных путей от места погрузки до места выгрузки; общей длины трелевочных путей; отношения площади территории лесосеки, занимаемой волоками к общей территории лесосеки; количество волоков по категориям глубины колеи: рекомендуемой, глубокой, недопустимо глубокой и критической.

Все программы реализованы на высокоуровневом языке программирования С# в среде Microsoft Visual Studio .NET 2008.

Программный комплекс пригоден для моделирования схемы волоков с указанием типа образуемой после проезда техники колеи на разных участках этой схемы. Эта информация может быть использована для распознавания наиболее проблемных зон, которые требуют укрепления порубочными остатками для предотвращения образования недопустимо глубокой колеи.

Использование комплекса позволяет до начала лесозаготовительных работ моделировать ожидаемое повреждение почвы, вызванное трелевочными работами на лесосеке.

Литература:

1. Григорьев И. В., Жукова А. И. Пути совершенствования технологических процессов лесосечных работ на северо-западе Российской Федерации. Актуальные проблемы развития лесного комплекса: материалы международной научно-технической конференции. Вологда: ВоГТУ, 2009. С. 19.