Эффективность применения лесозаготовительных машин с манипулятором на лесосеке
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-120-135Ключевые слова:
рабочая стоянка, валка деревьев, компьютерное моделирование, время цикла, случайная величина, производительность машиныАннотация
Совершенствование методов и моделей предварительного расчета показателей эффективности применения манипуляторных лесозаготовительных машин на лесосечных работах преследует цель улучшить обоснованность использования тех или иных видов машин и технологий для определенных природно-производственных условий. Способом увеличения точности расчетных моделей является более полное и объективное отражение условий производственной среды и протекающих технологических процессов. Рассматривается задача по моделированию передвижения лесозаготовительной машины от одной рабочей стоянки к другой при выборе позиции с наибольшим количеством доступных деревьев. Обсуждается вопрос о распределении деревьев по территории лесосеки, разработан алгоритм и построена имитационная модель поиска мест позиционирования машины на рабочих площадках, выполнена статистическая обработка результатов. Имитационной моделью и ее программной реализацией были сформированы следующие массивы данных, необходимые для оценки эффективности работы машины: расстояние между рабочими стоянками машины с максимальным количеством доступных деревьев, время цикла заготовки и объем деревьев на стоянках. Представлены результаты статистической обработки указанных данных и обоснован выбор теоретических законов распределения вероятностей. Для оценки целесообразности выбора мест для рабочих стоянок машины с учетом расположения деревьев был использован критерий часовой производительности. Он рассчитан для варианта с фиксированным расстоянием передвижения машины, равным разности максимального и минимального вылета манипулятора, и для варианта при поиске мест стоянок с максимальным количеством доступных деревьев. Расчет критерия часовой производительности машины выполнен в виде функции случайных величин, характеризующих условия работы машины на стоянках. Для полученных результатов расчета критерия, который также является случайной величиной, произведена статистическая обработка данных. Сравнение значений критерия по вариантам показало высокую вероятность существенного увеличения производительности манипуляторной лесозаготовительной машины, которое в среднем составляет 8 % при среднем квадратическом отклонении 0,199, при использовании варианта передвижения машины с выбором места рабочей стоянки с максимально возможным количеством доступных деревьев.
Для цитирования: Макаренко А.В. Эффективность применения лесозаготовительных машин с манипулятором на лесосеке // Изв. вузов. Лесн. журн. 2023. № 4. С. 120–135. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2023-4-120-135
Скачивания
Библиографические ссылки
Азарёнок В.А. Экологизированные рубки спелых и перестойных насаждений в реализации концепции сохранения лесорастительной среды (на примере Свердловской области): автореф. дис. … д-ра с.-х. наук. Екатеринбург, 2012. 40 с. Azarenok V.A. Ecologically Harvesting of Mature and Overmature Stands in the Implementation of the Concept of Conservation of Forest Ecosystems (A Case Study of Sverdlovsk Region): Doc. Agric. Sci. Diss. Abs. Yekaterinburg, 2012. 40 p. (In Russ.).
Барановский В.А., Некрасов Р.М. Системы машин для лесозаготовок. М.: Лесн. пром-сть, 1977. 248 с. Baranovskiy V.A., Nekrasov R.M. Machine Systems for Logging. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1977. 248 p. (In Russ.).
Герц Э.Ф. Оценка технологии лесопользования на лесосечных работах. Екатеринбург: УГЛТУ, 2003. 120 с. Gerts E.F. Assessment of Forest Management Technology on Logging Operations. Yekaterinburg, USFEU Publ., 2003. 120 p. (In Russ.).
Григорьев И.В., Редькин А.К., Валяжёнков В.Д., Матросов А.В. Технология и оборудование лесопромышленных производств. Технология и машины лесосечных работ. СПб.: СПбГЛТА, 2010. 331 с. Grigoryev I.V., Redkin A.K., Valyazhenkov V.D., Matrosov A.V. Technology and Equipment of Timber Industries. Technology and Machines of Logging Operations. Saint Petersburg, SPbGLTA Publ., 2010. 331 p. (In Russ.).
Грушин М.А. Распознавание крон деревьев на снимках высокого разрешения // Вестн. МГУЛ – Лесн. вестн. 2012. № 6. С. 149–154. Grushin M.A. Tree Crown Recognition on High Resolution Images. Lesnoy vestnik = Forest Bulletin, 2012, no. 6, pp. 149–154. (In Russ.).
Захаров В. Системы интеллектуального управления лесных машин // ЛесПромИнформ. 2015. № 6(112). С. 72–78. Zakharov V. Intelligent Control Systems for Forest Machines. LesPromInform, 2015, vol. 6, no. 112, pp. 72–78. (In Russ.).
Ильчуков С.В. Динамика горизонтальной структуры производных лиственных насаждений // Изв. вузов. Лесн. журн. 2003. № 6. С. 29–34. Ilchukov S.V. Dynamics of the Horizontal Structure of Derived Deciduous Plantings. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2003, no. 6, pp. 29–34. (In Russ.). http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/873/873db22985ff48dfbb622e8cb66934e8.pdf
Каляшов В.А. Обоснование рациональной технологии несплошных рубок при заготовке сортиментов многооперационными машинами: автореф. дис. … канд. техн. наук. СПб., 2004. 20 с. Kalyashov V.A. Substantiation of Rational Technology of Non-Continuous Logging when Harvesting Sortings by Multi-Operation Machines: Cand. Eng. Sci. Diss. Abs. Saint Petersburg, 2004. 20 p. (In Russ.).
Капустин В.А. Число деревьев, срезаемых с одной стоянки валочно-пакетирующей машиной // Изв. вузов. Лесн. журн. 1985. № 2. С. 32–36. Kapustin V.A. The Number of Trees Cuttings from one Stand by a Feller-Buncher. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 1985, no. 2, pp. 32–36. (In Russ.). http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/5ae/32_36.pdf
Макаренко А.В., Редькин А.К. Влияние технологических решений на условия и эффективность работы манипуляторных лесозаготовительных машин // Вестн. МГУЛ – Лесн. вестн. 2014. № 2-S. С. 7–11. Makarenko A.V., Redkin A.K. The Influence of Technological Solutions on the Conditions and Efficiency of Harvesters. Lesnoy vestnik = Forest Bulletin, 2014, no. 2-S, pp. 7–11. (In Russ.).
Матвейко А.П. Малоотходные и безотходные технологии в лесном хозяйстве и лесной промышленности. Минск: БГТУ, 1999. 84 с. Matveiko A.P. Low-Waste and Zero-Waste Technologies in Forestry and Timber Industry. Minsk, BSTU Publ., 1999. 84 p. (In Russ.).
Меньшиков В.Н. Основы технологии заготовки леса с сохранением и воспроизводством природной среды. Л.: Ленингр. ун-т, 1987. 220 с. Menshikov V.N. Fundamentals of Forest Harvesting Technology with Preservation and Reproduction of the Natural Environment. Leningrad, Leningrad State University Publ., 1987. 220 p. (In Russ.).
Николенко С., Кадурин А., Архангельская Е. Глубокое обучение. Погружение в мир нейронных сетей. СПб.: Питер, 2019. 480 с. Nikolenko S., Kadurin A., Arkhangelskaya E. Deep Learning. Dipping into the World of Neural Networks. Saint Petersburg, Piter Publ., 2019. 480 p. (In Russ.).
Секретенко О.П., Грабарник П.Я. Анализ горизонтальной структуры древостоев методами случайных точечных полей // Сиб. лесн. журн. 2015. № 3. С. 32–44. Secretenko O.P., Grabarnik P.Ya. Analysis of Tree Stand Horizontal Structure Using Random Point Field Methods. Sibirskij Lesnoj Zurnal = Siberian Journal of Forest Science, 2015, no. 3. pp. 32–44. (In Russ.). https://doi.org/10.15372/SJFS20150304
Сухих В.И. Аэрокосмические методы в лесном хозяйстве и ландшафтном строительстве. Йошкар-Ола: МарГТУ, 2005. 392 с. Sukhikh V.I. Aerospace Methods in Forestry and Landscape Construction. Yoshkar-Ola, MarSTU Publ., 2005. 392 p. (In Russ.).
Шегельман И.Р., Будник П.В., Баклагин В.Н. Методика компьютерного эксперимента при определении грузоподъемности и размеров грузового отсека лесной транспортной машины // Изв. вузов. Лесн. журн. 2019. № 6. С. 160–173. Shegelman I.R., Budnik P.V., Baklagin V.N. Computer Experiment Technique for Determining the Load Capacity and Dimensions of the Carrying Compartment of a Forest Vehicle. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2019, no. 6, pp. 160–173. (In Russ.). https://doi.org/10.17238/issn0536-1036.2019.6.160
Ширнин Ю.А. Моделирование и разработка оптимальных технологических процессов лесосечных работ (для условий Волго-Вятского лесоэкономического района): автореф. дис. … д-ра техн. наук. М., 1993. 42 с. Shirnin Yu.A. Modelling and Development of Optimal Technological Processes of Logging Operations (for Conditions of Volgo-Vyatsky Forest-Economic Region): Dr. Eng. Sci. Diss. Abs. Moscow, 1993. 42 p. (In Russ.).
Ширнин Ю.А., Онучин Е.М. Имитационное моделирование движения многооперационной лесной машины // Изв. вузов. Лесн. журн. 2003. № 4. С. 66–72. Shirnin Yu.A., Onuchin E. M. Simulation of Movement of Multi-Function Logging Machine. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 2003, no. 4, pp. 66–72. (In Russ.). http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/a6c/a6c9e8eb8c696f395f0f44a8cf739672.pdf
Ackerman S.A., Talbot B., Astrup R. The Effect of Tree and Harvester Size on Productivity and Harvester Investment Decisions. International Journal of Forest Engineering, 2021, vol. 33, no. 1, pp. 22–32. https://doi.org/10.1080/14942119.2021.1981046
Bilici E. Investigation of Feller-Buncher Performance Using Weibull Distribution. Forests, 2021, vol. 12, iss. 3, pp. 284. https://doi.org/10.3390/f12030284
Liski E., Jounela P., Korpunen H., Sosa A., Lindroos O., Jylhä P. Modeling the Productivity of Mechanized CTL Harvesting with Statistical Machine Learning Methods. International Journal of Forest Engineering, 2020, vol. 31, iss. 3, pp. 253–262. https://doi.org/10.1080/14942119.2020.1820750
Makarenko A.V., Redkin A.K., Bykovsky M.A., Shadrin A.A. Using Space Images of Forest Territories for Their Statistical Analysis. Proceedings of the AIP Conference Dedicated to the Memory of Academician S.P. Korolev and Other Outstanding Russian Scientists – Pioneers of Space Exploration. AIP Publishing Publ., 2019, vol. 2171, iss. 1, pp. 158–169. https://doi.org/10.1063/1.5133252
Miyajima R.H., Fenner P.T., Batistela G.C., Simões D. Technical-Economic Analysis of Grapple Saw: A Stochastic Approach. Croatian Journal of Forest Engineering, 2020, vol. 41, iss. 2, pp. 219–229. https://doi.org/10.5552/crojfe.2020.681
Noordermeer L., Sørngård E., Astrup R., Næsset E., Gobakken T. Coupling a Differential Global Navigation Satellite System to a Cut-To-Length Harvester Operating System Enables Precise Positioning of Harvested Trees. International Journal of Forest Engineering, 2021, vol. 32, no. 2, pp. 119–127. https://doi.org/10.1080/14942119.2021.1899686
Wang J., LeDoux C.B., Li Y. Simulating Cut-to-Length Harvesting Operations in Appalachian Hardwoods. International Journal of Forest Engineering, 2005, vol. 16, no. 2, pp. 11–27. https://doi.org/10.1080/14942119.2005.10702510
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
