11 12 13 - Střední lesnická škola Hranice

Střední lesnická škola, Hranice
_____________________________________________________
Harvesterové technologie v těžbě dříví
Hranice 2009
Ing. Luboš Bartoš, Ph.D.
1
Úvod
Používání těžebně-dopravní techniky při plnění hospodářských úkolů v lesích České
republiky, a platí to pro všechny typy vlastnictví lesů, je v současné době nezbytnou
nutností.
Harvesterové technologie těžby dřeva představují v současné době v těžbě a dopravě
dřeva v lesnictví vrchol moderních technologií. Významným prvkem kombinace
„harvester a forwarder“ je mnohonásobně vyšší výkonnost nad běžně používanou
technologií
„motorová
pila
a
traktor“.
Dalšími
významnými
prvky,
které
u harvesterových technologií převládají, je nezanedbatelný a vysoký stupeň hygieny
práce a také významné snížení environmentální zátěže mající vliv na životní prostředí.
Harvesterové technologie těžby dřeva jsou v současné době neoddělitelnou součásti
trvale udržitelného hospodaření v lesích.
Hlavním požadavkem vlastníka lesa při použití techniky k těžbě a soustřeďování dříví je
zajištění jejího souladu s ekologickými podmínkami, při současném respektování
produkčních a společenských funkcí lesa a příslušných ekonomických aspektů.
S jistotou lze předpokládat, že zůstanou zachovány technologie s využitím RMŘP
a úvazkového soustřeďování. Na druhé straně je ale třeba si uvědomit, jak velké
možnosti nabízí technologie viceoperačních strojů, a to nejen jako samostatné
harvesterové technologie, ale např. i v kombinaci s lesními lanovkami /tzv. horské
procesory/ nebo i RMŘP, kdy je možné nahradit úvazkové soustřeďování dřevní hmoty
jejím vyvážením s využitím forwarderů.
Je třeba zdůraznit, že tyto integrované těžebně-dopravní technologie kladou vysoké
nároky na kvalifikovanou přípravu práce i pracoviště, podrobně rozpracovaný
technologický postup a profesionální manažerskou práci po celou dobu výrobního
procesu.
Nasazení nové těžební techniky, která ovlivňuje vysokou produktivitou příznivě ceny
vyrobených dřevních sortimentů, podporují stoupající mzdy lesních dělníků, téměř
3
stagnující a relativně nízká cena dřeva na trhu, omezené finanční prostředky
podnikajících subjektů a konkurence na trhu se dřevem.
Přes ještě někde stále přetrvávající konzervativní přístup k používání harvesterů
a forwarderů, obzvláště ve výchovných těžbách, dochází k poměrně výraznému nárůstu
počtu těchto strojů na pracovištích lesů České republiky.
Integrované těžebně-dopravní technologie mají své opodstatnění a při použití vhodné
a výkonnostně
přiměřené
těžební
techniky,
řádně
zpracované
technologie,
v odpovídajícím prostředí (únosnost terénu, sklon, překážky,...), s vyškolenou,
zainteresovanou a zodpovědnou obsluhou a při vysokém stupni řízení organizace práce
včetně přípravy porostu pro techniku jsou nezbytností při plnění těžebně dopravních
úkolů lesnického provozu.
4
2 Stručná historie a současný stav vývoje
harvesterových technologií
Harvesterové technologie, víceúčelové a víceoperační stroje, integrované těžebnědopravní stroje a technologie – pojmy, které se stávají v dnešní době při práci v lese
samozřejmostí.
Nové těžebně-dopravní stroje a jimi zabezpečované technologie jsou rychlé, bezpečné,
s vysokou produktivitou práce a nízkou pracností, ekologicky a ekonomicky výhodné.
Jako první byly stroje pro harvesterovou technologii vyrobeny ve Švédsku a Finsku. Na
výrobě harvesterů se podílely např. firmy ÖSA, Makeri, Lokomo, Kockum nebo
kanadská firma Timberjack (od roku 2006 John Deere).
Poměrně vysoké úrovně technického rozvoje bylo dosaženo v roce 1980, kdy v tomto
roce pracovalo v lesích českých zemí např. 211 procesorů a 13 harvesterů. Období let
1980 až 1985 bylo obdobím stagnace a po roce 1985 došlo k poklesu technizace
s výjimkou odvozu dříví (Simanov, 1998).
K značnému rozšíření harvesterů došlo v období let 1990 až 1998, a k prudkému
nárůstu pak po roce 2000. V této době dochází zároveň k výraznému nárůstu techniky
nové nebo téměř nové na úkor strojů již používaných a repasovaných.
Zpráva o stavu lesa a lesního hospodářství České republiky, tzv. „Zelená zpráva za rok
2002 uvádí, že v České republice pracuje 40 harvesterů.
Za pouhé čtyři roky Zelená zpráva za rok 2006 uvádí:......“v současné době je v provozu
celkem 222 těžebních strojů a z toho 201 kolových harvesterů, přičemž 27 je již na
hranici životnosti. Je potěšující, že 131 těžebních strojů bylo zakoupeno po roce 2000.
Další kladné zjištění je, že 74 kolových harvesterů je s kácecí hlavicí s úřezem do
55 cm, což dává předpoklady jejich uplatnění pro práci v probírkových porostech. Další
početnou skupinou s 64 stroji tvoří harvestery s úřezem do 72 cm, a větší úřez do 75 cm
je zastoupen 28 stroji. Pro svažité a méně únosné podloží byly pro zvládnutí kalamit
nasazeny harvestery na pásových podvozcích v počtu 18 strojů, a další 3 stavební stroje
Menzi Muck opatřené kácecí hlavicí.
5
Plynulý provoz v těžební činnosti zajišťují vyvážecí traktory v celkovém počtu 377
strojů a 67 vyvážecích traktorových souprav, tažených univerzálním traktorem
s taženým
poháněným
nebo
nepoháněným
přívěsem
s hydraulickým
jeřábem
umístěným na předním okraji“.
Z předcházejících údajů se dá odvodit, že značný vliv na rozvoj harvesterových
technologií měly větrné kalamity způsobené v minulých letech.
Podobný podnět pro rozvoj harvesterových technologií byl např. i na Slovensku, kde
nasazení harvesterů v širším měřítku proběhlo až po větrné kalamitě ve Vysokých
Tatrách 19. 11. 2004 (Trégr, 2005). Dále uvádí, že tato situace, která bezpodmínečně
vyžadovala nasazení a využití harvesterové techniky v co největší míře, naskytla
příležitost dokázat i široké veřejnosti efektivitu, výkonnost a citlivost této moderní
techniky k životnímu prostředí.
Předcházející uvedená čísla nám jasně naznačují, ať už si to připouštíme nebo
nepřipouštíme, že musíme s harvesterovu technikou počítat při práci v lesích v České
republice jako s běžným pracovním prostředkem se všemi jeho klady i zápory. A jak
budou klady využity a zápory potlačeny a minimalizovány, záleží jenom na
managementu dané firmy nebo vlastníka lesa.
3 Charakteristika, technické řešení a dosahované
parametry současných typů harvesterů
Harvester je samopojízdný víceoperační stroj, který kácí, odvětvuje, rozřezává a ukládá
strom v jednom cyklu. Jednotlivé
výřezy zůstávají v porostu v neurovnaných, či
urovnaných hráních (Ulrich, 2003). Harvester často vyrábí, dle požadavku zadavatele,
více sortimentů. Zde se plně naskýtá možnost využít automatickou optimalizaci, kterou
umožňuje měřící a řídící systém.
Své uplatnění nachází harvester jak v těžbách mýtných tak i při výchově v mladších
porostech, tedy v těžbách probírkových.
Čas zpracování jednoho stromu se pohybuje okolo dvou minut. Pracovní operace od
pokácení přes odvětvování, zkracování – manipulování, měření sortimentů a jejich
6
třídění řídí jeden pracovník. Struktura práce harvesteru je zřejmá z obrázku č.1 (Lukáč,
2004).
Struktura práce harvestoru
19%
16%
11%
11%
43%
Přejezd
Uchopení
Uřezání
Manipulace
Ostatní časy
Obr. 1 Struktura práce harvesteru (Lukáč, 2004).
3.1 Třídění a konstrukce harvesterů
Harvestery lze třídit dle různých hledisek. Třídění harvesterů v této práci je provedeno
na základě následujících kritérií:
- konstrukce podvozku
- způsobu pokácení a zpracování stromu
- základních parametrů harvesteru
3.1.1 Třídění harvesterů dle konstrukce podvozku
Typ podvozku je klíčovým faktorem pro práci v terénu hlavně z hlediska poškození
půdy a jízdních vlastností – zvládnutí sklonu svahu, příčné a podélné stability stroje.
Podle druhu podvozku dělíme harvestery na:
a) kolové (např. Ponsse bear, Logset 8H, John Deere 1270 D, Eco III, HSM
405 H2 8WD, Vimek 404 )
b) pásové (např. Valmet 911.3 X3M Snake, MHT 8002HV)
c) kráčející (např. Plustech )
d) kombinované (např. Menzi Muck )
7
Ze všech technických řešení se nejvíce vyrábí kolové verze harvesterů. Kolový
podvozek je v rámci využití univerzálnější. Může se pohybovat i na takovém podloží,
kde by pásový podvozek způsobil škodu (např. asfalt). Také rychlost kolového
podvozku je řádově vyšší, což je důležité pro přesuny z pracoviště na pracoviště. Podle
velikostní kategorie je harvester vybaven dvěmi nápravami (čtyři kola), třemi
nápravami (šest kol) nebo čtyřmi nápravami (osm kol). Pro minimalizaci škod na
lesních porostech je nejvhodnější podvozek osmikolový.
Pro dosažení vyšší účinnosti (trakce) v terénech podmáčených, na svažitých
stanovištích a na sníh se na kola montují řetězy (Obr. 2), případně na tandemové
(boogie) nápravy různé typy kolopásů (Obr. 3).
Obr. 3 Kolopásy na boogie nápravě
Obr. 2 Kolo s řetězy pro zvýšení trakce
Kolové harvestery mohou zvládnout podle stavu povrchu terény po spádnici (podélný
sklon) do sklonu 25 – 50 %, nad 50 % je nutné použít kolopásy nebo pásovou či
kombinovanou variantu podvozku (Ulrich et al. 2006).
Pásové podvozky se používají převážně do extrémních terénů (0br. 4). Pásy jsou
kovové, pryžové nebo kombinací kovu s gumou. Bezkoncové kovové pásy jsou složeny
z jednotlivých článků, které jsou nejčastěji jednobřité nebo trojbřité. Pohon je zajištěn
od hydraulicky poháněného hnacího kola, jehož trny zapadají do ok na pásu. Gumové
pásy jsou používány u harvesterů nižších hmotnostních kategorií (cca do 11 tun)
(Dvořák, 2007).
8
Obr. 4 Pásový podvozek do extrémních terénů
3.1.2 Třídění harvesterů dle pokácení a zpracování stromu
Na základě tohoto kritéria lze harvestery rozdělit na :
o harvestery kompaktní, které mají kácecí a odvětvovací zařízení nesené na přední
části stroje, což z technologického hlediska znamená, že musejí zajíždět ke
každému stromu na dotyk (např. harvester Makeri).
o harvestery výložníkové, (0br. 5), které se dále mohou dělit na:
-
harvestery jednofázové, které mají harvesterovou jednotku (hlavici) jako
integrované zařízen, kdy po jediném uchopení stromu následuje
jeho pokácení, odvětvení, zkrácení a uložení vedle vyvážecí linky.
-
harvestery dvoufázové, které mají na konci výložníku (jeřábu) jen kácecí
hlavici, procesorovou jednotku nesou na sobě. Kácecí hlavice
zároveň slouží také pro vkládání pokáceného stromu do
procesorové jednotky.
9
Obr. 5 Harvester jednofázový a dvoufázový.
Harvestery výložníkové lze také dělit dle umístění hydraulického jeřábu na harvestery:
-
s hydraulickým jeřábem umístěným před kabinou
-
s hydraulickým jeřábem umístěným za kabinou
-
s hydraulickým jeřábem umístěným vedle kabiny.
Hydraulický jeřáb (výložník)
Podstatnou součásti každého harvesteru je hydraulický jeřáb (výložník), který slouží
k nesení harvesterové hlavice a k vykonávání všech potřebných pohybů při zpracování
stromu.
Podle konstrukce lze jeřáby rozdělit na:
-
jeřáb s hlavním výložníkem, zlamovacím a teleskopickým ramenem
-
jeřáb se zlamovacím a teleskopickým výložníkem
-
jeřáb s paralelně vedenými výložníkovými rameny
Pohyb jeřábu je ovládán hydraulicky pracovním tlakem mezi hodnotami 200 – 280
barů. Nosný sloup jeřábu je uložen otočně, u některých typů dovoluje i vychýlení vpřed
a vzad, což zvyšuje stabilitu harvesteru při manipulaci se stromem. Hydraulické
systémy harvesterů umožňují prostřednictvím hydraulického jeřábu následující
činnosti:
-
zvedání a klesání výložníků
-
pohyb teleskopického ramene
-
pohyb vlevo a vpravo
10
-
pohyb rotátoru s hlavicí
-
vychýlení jeřábu v rámu
-
aktivace a deaktivace odvětvovacího ústrojí
-
aktivace a deaktivace řezacího ústrojí
-
aktivace podávacího ústrojí pro odvětvování.
Podle zdvihového momentu se hydraulické jeřáby rozdělují na“
- malé; zdvihový moment cca 40 kN
- střední; zdvihový moment cca 100 kN
- velké; zdvihový moment cca 160 kN
Harvesterová hlavice
Obr. 6 Harvesterová hlavice H 73 E
Harvesterová hlavice má za úkol strom uříznout, sklopit do pracovní polohy, odvětvit,
zkrátit a uložit (Obr. 6). Existují dva základní typy hlavic:
Hlavice švédského typu mají robustnější konstrukci a delší základní rám. Pro posuv
kmene jsou vybaveny dvěma válci posuvu, které disponují o několik procent větší
protahovací silou. Ve srovnání s finským typem harvesterové hlavice dokáží zpracovat
strom s nižší tloušťkou. Tento typ hlavic je vhodný zejména pro práci s dlouhými
a rovnými stromy s minimálním počtem nerovností.
Hlavice finského typu mají kompaktnější konstrukci a kratší základní rám. Pro posuv
stromu jsou vybaveny čtyřmi válci posuvu. Tento typ hlavic je vhodný pro práci nejen
s rovnými, ale i s křivými stromy; díky kratší délce rámu jsou schopny lépe kopírovat
11
povrch křivých stromů. Nižší hmotnost těchto harvesterových hlavic také umožňuje
jednodušší manipulaci s hydraulickým jeřábem (Ulrych et al., 2006).
Kvalita odvětvení je závislá na přítlačném tlaku odvětvovacích nožů, na jejich
koncovém překrytí a také na ošetření břitů nožů. Při kácení listnáčů nebo překonávání
křivosti je možné nože během protahování otevřít.
Důležitou funkci při zpracování stromu mají podávací válce a jejich konstrukce.
Všeobecně lze uvést, že se používají dva typy válců (Obr. 7 a Obr. 8):
-
ocelové válce, na jejichž povrchu jsou připevněny kónické nebo ploché hroty či
žebra.
-
gumová kola na ocelové obruči s ostrohrannými protiskluzovými řetězy po
obvodu.
Obr. 8 Ocelové válce
Obr. 7 Gumová kola s řetězy
12
Pro snazší rozlišení podobných vyrobených sortimentů může být harvesterová hlavice
vybavena barevným značením (Obr. 9 a 10). Toto barevné rozlišení usnadňuje následně
práci operátorovi vyvážecího traktoru
Obr. 10 Označený vyrobený sortiment
Obr. 9 Zařízení pro barevné značení
13
3.1.3 Třídění harvesterů dle základních parametrů
Většina autorů rozděluje harvestery podle hmotnosti a výkonu motoru, případně dalších
důležitých údajů (Ulrich, et al. 2003, Ulrich, et al. 2006, Slugeň, 2007, Erler a Nimz,
2002). Třídění harvesterů dle výkonu motoru a dalších kritérií jednotlivých tříd je
zpracováno v tab. 1.
Tab. 1 Rozdělení harvesterů dle výkonu motoru
Vybraná technická
data kolových
harvesterů
jednotka
malý
harvester
střední
harvester
velký harvester
kW
do 80
80 - 140
140 +
t
4 až 9
10 až 15
15 až 18 (24)
Šířka stroje
cm
160 - 230
240 - 280
270 - 300
Počet kol
ks
4, 6, 8
6, 8
6, 8
Dosah ramene
výložníku
m
6 až 8
8 až 10
9 až 12,5
Průměrná hmotnatost
zpracovávaných stromů
m
0,10 - 0,20
0,20 - 0,40
0,40 +
Maximální průměr úřezu
mm
200 -400
350 - 500
500 - 700(+)
3
3 až 5
4 až 9
8 až 15
m /rok
12 000
22 000 25 000
30 000 40 000
Výkon motoru
Hmotnost
Průměrná hodinová
výkonnost
Průměrná roční
výkonnost
3
m /h
3
Na obrázku 11 jsou znázorněny třídy harvesterů a v tabulce č. 2 jsou uvedeny příklady
zástupců jednotlivých kategorií harvesterů. Jednotlivé typy strojů jsou vybrány náhodně
tak, aby výrazně reprezentovaly uvedené třídy harvesterů.
Obr. 11 Třída harvesterů: a) malý, b) střední, c) velký.
14
Harvester
Výkon motoru
Hmotnost
Šířka stroje
Počet kol
Dosah výložníku
Maximální úřez
Velký harvester
Střední harvester
Malý harvester
Třída harvesterů
Tab. 2 Příklady harvesterů v jednotlivých výkonových třídách
typ stroje
kW
t
cm
ks
m
mm
Vimek 204 TT
44
4,1
180
4
4,6
300
MHT 8002 HC
44
8,3
215
pásy
9,3
410
Sampo SR 1046 X
73
8,0
210
4
7,1
320
Entracon Apache
86
8,0
230
8
7,2
490
Rottne H 8
104
8,5
205
4
7,0
450
Sogedep SH 10
75
8,0
230
4
7,6
500
Eco Log 550 C
190
15,5
291
4
10,1
500
Logset 4 H
108
11,0
230
4
8,0
450
Sampo SR 1066
129
13,0
300
4
10,5
450
John Deere 1070D ECO III
136
14,1
270
4
9,7
500
Neuson 11002 HVT
74
12,5
240
pásy
9,8
500
Valmet 911.1
140
16,9
290
6
11,0
540
Rottne H 14
168
19,4
289
6
10,3
600
Rottne H 20
187
21,0
300
6
10,0
750
Königstiger
172
28,0
300
pásy
15,0
700
Highlander
170
20,5
290
4
10,0
700
Logset 10 H
220
22,0
304
6
11,0
650
Sogedep SH 25.2
198
19,0
280
8
9,0
700
3.1.3.1 Kabina operátora
Kabina operátora je pracovní prostředí, které musí splňovat podmínky pro přijetí
vysoce kvalifikovaných, rychlých a správných rozhodnutí. Kabina vyžaduje komfortní
vybavení odpovídající jak fyzickému, tak hlavně psychickému zatížení operátora. Je
zvukotěsná, hlučnost nepřesahuje 60 – 70 dB. Sedadlo je vyhřívané, s bezpečnostním
pásem, musí odpovídat moderním ergonomickým požadavkům, musí být vybavené
pneumatickým odpružením s možností nastavení tlumení vibrací podle váhy a výšky
15
operátora. Některé typy harvesterů mají mezi rámem podvozku a kabinou zařízení
(TLC – Total Level Control), které slouží k nivelizaci kabiny s možností jejího
vychýlení do stran a zajišťuje taky její otáčení okolo vlastní osy. Každý pohyb je
možné ovládat ručně nebo automaticky pomocí systému TMC (Total Machine Control).
Vyrovnání (nivelace) kabiny může být provedeno následovně:
-
bez nivelace
-
nivelace sedačky, případně podlahy kabiny
-
kardanové zavěšení střechy kabiny
-
systém ACS (active cab suspension) u harvesteru Ponsse.
Kabiny všech typů harvesterů a forwarderů od předních výrobců vyhovují z hlediska
předpisů OPS – operator protective structure: ochranná konstrukce chránící proti
proniknutí předmětů na místo operátora, ROPS – roll-over protective structure:
ochranná konstrukce chránící při převrácení a FOPS – falling object protective
structure: ochranná konstrukce chránící před padajícími předměty.
3.1.3.2 Měřicí a řídicí systémy harvesterů
V současné době výrobci harvesterů vybavují tyto stroje automatickými systémy
měření délek a tlouštěk opracovávaného kmene. Správné a bezchybné fungování
harvesterové hlavice je založeno na několika senzorech, které monitorují aktuální
situaci. Na hlavici lze nalézt tři typy senzorů (Ulrich et al, 2006):
-
impulzátor – měření délek
-
potenciometr – měření tlouštěk
-
indukční senzory – kontrola polohy pily
Měření délek
Délka zpracovávaného kmene je měřena na základě vyhodnocení informací získaných
z ozubeného měřícího kolečka (nebo válce), na kterém je připojen impulzátor. Ozubené
kolečko je přitlačováno ke kmenu dostatečnou silou (pružinou nebo hydraulickým
válcem), aby nedocházelo k jeho prokluzování na kmenu a digitálně je snímaný počet
jeho otáček a tím je do řídícího počítače přenesen odpovídající počet impulzů. Takto
16
získané impulzy jsou pak v počítači na základě jedné kalibrační hodnoty přepočítávány
na délku. Na přesnost měření má vliv např. povrch kmene, opotřebení zubů měřícího
kolečka, nerovnost kmene, vegetační období (stav mízy), zmrzlé dříví. Je také třeba,
aby se před zahájením vlastní práce stroje, ale dle potřeby i v jejím průběhu, provedla
kalibrace měřícího systému. Při správné kalibraci je možné dosáhnout měření délek
s přesností na +/- 1 cm.
Měření tlouštěk
Měření tlouštěk se vykonává souběžně s měřením délek v intervalu 10 cm. Měření
tlouštěk je ale založeno na jiném principu než měření délky. Je zde využíváno nikoliv
impulzátorů jako u měření délek, ale dvou otočných potenciometrů, které jsou většinou
umístěny na zajišťovacích čepech pro odvětvovací nože a jsou umístěny tak, aby
reagovaly na každé otevření nebo zavření odvětvovacího nože. Také zde je třeba
provádět kontrolní měření přesnosti, a to v tloušťkových pásmech s odstupem cca
50 mm (Ulrich et al, 2006). Z toho plyne, že čím jsou kmeny v porostu hmotnatější, tím
více kontrolních pásem by měla kontrola zahrnovat (0br. 12).
Na výstupy z měřícího systému harvesteru, vztahující se k množství vytěžené hmoty, se
lze v případě, že oba systémy měření jsou správně zkalibrovány, bez obav spolehnout.
Praxe ale není tak jednotná v přijímání těchto výstupních údajů z harvesteru. Dodavatel
prací harvesterovou technologií preferuje výše uvedené údaje a výstupy, vlastník lesa
se v řadě případů spoléhá na zjišťování množství vytěžené hmoty na odvozním místě
a koncový odběratel dřevní hmoty akceptuje pouze výsledky z elektronické přejímky.
Těmito různými přístupy dochází k určité komplikaci dodavatelsko-odběratelských
vztahů.
Otočný řetízek
Čidlo průměru
(vysílač impulzů)
Pružina
Reakční tyč
Obr. 12 Princip měření tlouštěk u PONSSE agregátů
17
3.2 Technologické postupy při těžbě dřeva harvesterem
V rámci rozvoje používání harvesterových technologií se v posledních letech ustálily
standardní postupy tak, aby se zvýšila účinnost techniky (růst produktivity práce)
a snížil se dopad negativních prvků na lesní prostředí.
Technologické postupy při těžbě surového dříví harvesterem je třeba rozlišit na
pracovní postupy:
-
ve výchovných těžbách
-
v mýtních těžbách.
3.2.1 Technologické postupy ve výchovných těžbách
Použití harvesterové technologie se omezuje na dosah hydraulického jeřábu harvesteru.
Pokud se má harvester pohybovat pouze po vyvážecích linkách a má se při tom
zpracovat 100 % porostu, nesmějí být linky od sebe vzdáleny dále jako dvojnásobek
dosahu jeřábu. Obecně se v odborné literatuře uvádí, že vzdálenost středů dvou
sousedních linek je cca 20 m. Při nasazení většiny harvesterů I.třídy (malých
harvesterů) je ale dodržení této vzdálenosti problematické, neboť dosah hydraulického
jeřábu je v rozmezí
7 – 8 metrů. V rámci pracovních postupů uvádí řada autorů
(Simanov, 1998, Ulrich, 2006, Lukáč, 2005, Dvořák, 2004,...) různé varianty, které lze
ale rozdělit do dvou kategorií, a to:
-
těžba pouze harvesterem (komplexní harvesterová těžba)
-
těžba kombinovanou technologií (harvester a motorová pila).
Těžba pouze harvesterem
Pracovní postupy v probírkách jsou výrazně ovlivněny věkem zpracovávaného porostu.
Toto kritérium sebou nese např. u starších porostů nižší počet jedinců na ploše, jiná
hmotnatost těžených stromů a s tím spojena sortimentace, již dřívější rozčlenění porostu
atd.
V probírkovém porostu, kdy se jedná o první výchovný zásah, probíhá pracovní postup
následovně:
18
a) nejprve se vytěží stromy na lince, odvětvení se provádí před harvesterem na lince
a klestem se pokryje jízdní dráha, případně kořeny a kořenové náběhy, které by se
mohly jízdou stroje poškodit. Zpracované dříví se uloží do porostu vedle linky na
hromádky podle sortimentů. Uložení sortimentů je třeba provést odpovědně (ne
příliš blízko vyvážecí linky, řádně roztřídit,...), neboť je tím velmi ovlivněn výkon
forwarderu.
b) v další fázi jsou stromy v porostu těženy střídavě na pravé a levé straně. Tímto
postupem se zamezí zbytečnému pojíždění harvesteru po lince. (Obr. 13). Tato
metoda je jednoduchá, snadno se organizuje a je ekonomicky výhodná.
V porostu, kde se již provádí druhá a další probírky, se využívá těžební metoda, kdy se
harvester volně pohybuje po porostu, což je umožněno nižším počtem jedinců na ploše
(nižší zakmenění). Pracovní postup je takový, že harvester vjede do mezipásma, kde se
pohybuje po nevyznačené lince, těží a opracovává vyznačené stromy a sortimenty
ukládá kolmo co nejblíže k linkám tak, aby byly ještě v dosahu forwardera.
Obr. 14 Postup při kombinované technologii
(Ulrich, 2006)
Obr. 13 Pracovní postup v probírce (Ulrich,
2006)
19
Těžba kombinovanou technologií
Pracovní postup při této metodě probíhá tak, že harvester nejdříve zpracuje vyznačené
stromy po obou stranách linky v dosahu hydraulického jeřábu. Stromy, které zůstaly
v mezipásmu, jsou káceny motorovou pilou od předělu vrcholovou částí k vyvážecí
lince. Tyto stromy zpracovává harvester při druhém pojezdu vyvážecí linkou. Strom
uchopí nejprve za vrchol, přisune k lince a pak jej zpracuje (Obr. 14).
Tato metoda je náročnější na organizaci práce, zvyšuje se riziko pracovního úrazu a celý
proces se prodražuje (zvyšují se náklady na vyrobenou jednotku – m3).
3.2.2 Technologický postup v mýtní těžbě
Předpokladem úspěšné obnovní těžby je nasazení velkých, případně i středních
harvesterů. Na ploše porostu určeného k těžbě pojíždí harvester po vyvážecí lince a kácí
stromy v pruhu, který je ohraničen dosahem hydraulického jeřábu. Z důvodů
zredukování pohybů hydraulického jeřábu kácí harvester stromy na jedné straně a až po
jejich vytěžení kácí stromy na straně druhé. Při této metodě zůstává odpad na vyvážecí
lince a zlepšuje tak její nosnost. Vyrobené sortimenty musí být roztříděny a uloženy
šikmo ke stroji. Stromy s velkou hmotnatostí na hranici dosahu hydraulického jeřábu se
ponechají pro příští těžbu. U stromů normální velikosti postačuje ke kácení pouze jeden
řez, u větších stromů může být zapotřebí řezů více. Při těžbě ve svahu je vždy nejlépe
začít u paty (na spodní straně) kopce (Obr. 15).
Obr. 15 Mýtní těžba harvesterem PONSSE
20
4 Charakteristika, technické řešení a dosahované
parametry současných typů forwarderů
4.1 Třídění forvarderů
Součásti harvesterových technologií (harvestervých uzlů) jsou také stroje, které
zajišťují dopravu dřeva z porostu na odvozní místo. Jedná se převážně o výřezy
(sortimenty) v délce 2 – 6 m.
Soustřeďovací prostředky, jejichž základním úkolem je doprava dřeva z pracovní linky
(vyvážecí linky) a uložení do hromad připravených k odvozu, můžeme rozdělit do dvou
skupin:
1) Vyvážecí stroj (forwarder, vyvážeč) - kompaktní dvou až čtyřnápravový stroj,
jehož tažná část je pevně spojena kloubovou soustavou s ložnou, klanicovou
plochou (Obr. 16).
2) Vyvážecí souprava – soustřeďovací prostředek tvořen dvěma samostatnými
vozidly, a to tahačem a přívěsem. Součásti přívěsu bývá zpravidla i nakládací
zařízení – hydraulický jeřáb. Tažným prostředkem je zpravidla univerzální
traktor, který se může od přívěsu odpojit a pracovat samostatně. Klanicový přívěs
je rychlospojkami napojen na energetický systém traktoru (Obr. 17).
Obr. 16 Vyvažeč (forwarder) Rottne)
Obr. 17 Vyvážecí souprava
21
Podstatný rozdíl mezi těmito dvěma skupinami strojů je v tom, že forwardery jsou
vysokovýkonné jednoúčelové stroje na vyvážení sortimentů dřeva z lesa, na rozdíl od
vyvážecích souprav, které sice plní stejnou úlohu, ale patří do nižší výkonové kategorie
a jsou svým využitím univerzálnější, hlavně s ohledem na možnost využití traktoru po
odpojení od přívěsu.
4.1.1 Konstrukce forwarderů
Základní konstrukce forwarderu je přizpůsobena jízdě v terénu a operacím souvisejícím
s vyvážením dřeva z porostu (Šajánek, 2007).
Forwarder je složen z těchto hlavních částí:
-
podvozek
-
hydraulický jeřáb s drapákem
-
ložná plocha
-
kabina
Podvozek
Podvozek forwarderu se skládá ze zlamovacího rámu, který dovoluje i vertikální
pootočení přední části rámu proti zadní části rámu.
Podvozky forwarderů jsou převážně kolové, ale mohou být i pásové. Kolový podvozek
stroje je nejčastěji vybaven čtyřmi, šesti nebo osmi koly. Kolový podvozek může být
také vybaven do náročných terénů protismykovými řetězy, případně kolopásy. Do
terénu jsou velmi účinné boogie podvozky, které jsou poháněny buď řetězem nebo
ozubenými koly (Obr. 18), a které pomáhají lépe překonávat překážky, zvyšují
svahovou dostupnost a stabilitu stroje.
22
Obr. 18 Způsob náhonu tandemových kol. Přenos síly je prováděn buď řetězem nebo čelními
ozubenými koly (Ulrich, et. al.,2003)
Všeobecně se forwardery vyznačují menší svahovou dostupností, proto jsou považovány za
limitující prvek při nasazení kompletního harvesterového uzlu.
Kolové podvozky jsou nejčastěji vybaveny široko-profilovými nízkotlakými pneumatikami
o šířce 400 – 700 mm, které mají zhruba o 30 % větší dotykovou plochu, než standardní
pneumatiky a přenášejí lépe tažnou sílu kol na půdu (0br. 19). Příliš nízký tlak v kolech (0,6 –
0,8 bar) může zapříčinit boční proražení pneumatiky a tím její případné poškození. V praxi je
používán provozní tlak v pneumatikách 2 – 2,5 bar. Tento tlak by neměl v širokých
nízkotlakých pneumatikách klesnout pod 1,2 bar.
Výhody širokých nízkotlakých pneumatik: nízký tlak na půdu, nízký valivý odpor, lepší přenos
tažné síly, nízká hladina vibrací, dobré tlumení nárazů, menší opotřebování.
Nevýhody širokých nízkotlakých pneumatik: vysoké pořizovací náklady, riziko bočního
poškození pneumatiky při nízkém tlaku, na jílovitých půdách za mokra jsou nestabilní
(plavou).
Obr. 19 Pneumatiky TRELLEBORG Twin Forestry a řetězy GUNNEBO
23
Obr. 20 Technické komponenty forvarderu PONSSE Buffalo King
1. Motor
2. Rozvaděč hydr. ruky
3. Čerpadlo - hydrostat
4. Čerpadlo – hydr. ruka
5. Čerpadlo – chladící a filtr.okruh
6. Motor - hydrostat
7. Rozvodová skříň
8. Boogie náprava zadní
9. Boogie náprava přední
10. Chladič motoru
11. Výměník klimatizace
12. Chladič hydraulického oleje
Pohonný systém forwarderu je hydrostatický, a to buď od jednoho centrálního
hydromotoru přes rychlostní skříň a přenosové elementy nebo přes hydromotor, který je
umístěný v kolech. Hydrostatický přenos síly při poklesu otáček působí také jako brzda.
Řízení stroje je plně hydraulické zlamováním rámu pomocí přímočarých hydromotorů
(Obr. 20).
Hydraulický jeřáb
Hlavním pracovním nástrojem forwarderu je hydraulický jeřáb s rotátorem a drapákem
na nakládání a vykládání dřeva. Dosah hydraulického jeřábu je v rozmezí 6 – 10 m.
Umístění jeřábu může být:
a) za kabinou operátora na společném rámu s touto kabinou
b) na rámu nákladového prostoru
Mezi základní prvky hydraulického jeřábu patří: sloup, hlavní, zlamovací
a teleskopické rameno. Jednotlivé konstrukční prvky hydraulického jeřábu jsou
zobrazeny na obr. 21.
24
Obr. 21 Konstrukce hydraulického jeřábu s paralelně vedenými rameny.
Ložná plocha
Ložná plocha nebo také nákladový prostor
je ohraničen rámem podvozku forwarderu,
klanicemi upevněnými na rámu a opěrnou mříží (Obr. 22).
Jednou z hlavních charakteristik forwarderů vztahujících se k nákladovému prostoru je užitečná
hmotnost. Ta se pohybuje dle typu vyvážecího traktoru od 9 do 18 tun. Nákladový prostor je
kromě délkových rozměrů v mm charakterizován také plochou příčného průřezu v m2. Tato
plocha se pohybuje od 3,3 do 8,7 m2 (Ulrich, 2006).
Upravovat ložnou plochu je možno i v provozních podmínkách přímo v porostu např.
vybavením VLS (Variabilní ložná plocha) - umožňuje stranové rozšíření ložné plochy až o
64 cm, nebo ALS (Aktivní ložná plocha) – jedná se o hydraulicky tlumenou, rozšiřitelnou
a sklonitelnou ložnou plochou.
Obr. 22 Ložná plocha forwarderu
25
Kabina
Základní konstrukční prvky kabiny forwarderu jsou totožné jako u harvesteru. Vnitřní
vybavení kabiny forwarderu odpovídá specifickým požadavkům kladeným na funkci
stroje (Ulrich, 2006).
4.1.2 Třídění forwarderů dle základních parametrů
Autoři v odborné literatuře rozdělují forwardery převážně podle nosnosti a výkonu
motoru. Např. Lythi (1997) rozděluje forwardery podle uvedených kritérií do čtyř tříd,
a to třída velmi malá (nosnost 1 – 3 t, výkon motoru 10 – 30 kW), třída malá (nosnost
4 – 6 t, výkon motoru 31 – 60 kW), třída střední (nosnost 8 – 10 t, výkon motoru 61 –
90 kW) a třída velká (nosnost až 18 t, výkon motoru nad 90 kW). Klvač et al. (2002)
třídí forwardery podle užitečné hmotnosti do tří tříd. Třída I (malý) – užitečná hmotnost
do 10 tun, třída II (střední) – užitečná hmotnost od 10 do 12 tun a třída III (velký) –
užitečná hmotnost nad 12 tun. Lukáč (2005) sestavil na základě analýzy více jak 70
typorozměrů forwarderů od různých výrobců kategorizaci znázorněnou v tab. 3.
Tab. 3 Kategorizace forwarderů dle Lukáče, 2005.
Výkon motoru
Nosnost
kW
t
I.
10 - 30.
1 - 3.
velmi malý
II.
31 - 60
3 - 6.
malý
III.
61 - 90
6 - 9.
střední
IV.
91 - 120
9 - 14.
velký
V.
120 +
14 +
velmi velký
Třída
Kategorie
Z pohledu praktického využití rozdělení vyvážecích traktorů se jeví jako nejvhodnější
kategorizace od Ulricha et al. (2006). Autor zde dělí forwardery dle užitečného zatížení
na malé (nosnost 9 – 10 t). střední (nosnost 11 – 13 t) a velké (nosnost 14 - 18 t). V tab.
č. 4 jsou uvedena orientační technická data vyvážecích kolových traktorů podle
aktuálního stavu na trhu.
26
Tab. 4 Orientační technická data kolových forwarderů
Orientační technická data
kolových forwarderů
jednotka
malý
střední
velký
forwarder
forwarder
forwarder
10 - 12.
12 - 15.
15 - 21.
260 - 280
280 - 310
Hmotnost
t
Šířka
cm
250 - 260
Dosah ramene výložníku
m
7 - 10.
7 - 10.
7 - 10.
Užitečná nosnost
t
9 - 10.
11 - 13.
14 - 18.
Průměrná hod. výkonnost
m /h
3
7,5
11
14
Průměrná roční výkonnost
3
m /rok
25 000
35 000
45 000
Výkon motoru
kW
80 - 110
110 - 130
130 - 210
Počet kol
ks
8
6/8.
6/8.
Neustálé zdokonalování a dynamika vývoje vyvážecích kolových traktorů je velká.
Zvyšují se např. nároky na svahovou dostupnost , a to i na úkor nosnosti. Vliv na velký
rozdíl ve výkonnosti může mít vzdálenost a terénní překážky. Přehled forwarderů podle
kategorizace (Ulricha, 2006) je uveden v tab.5.
4.1.3 Faktory rozhodující o využití forwarderů:
-
kvalifikace, zkušenosti a zručnost operátora forwarderu
-
terén a podmínky na pracovní ploše
-
výběr jedné z možných alternativ technologie práce
-
vyvážecí vzdálenost (do 500m)
-
nevhodné načasování s ohledem na povětrnostní vlivy (nadměrné srážky a jejich
vliv na podmáčení půdy).
Forwardery mohou být nasazeny k vyvážení jehličnaté i listnaté hmoty. Výkonnost
forwarderu, na rozdíl od harvesteru, není ovlivňován vytěženou dřevinnou skladbou.
Forwardery mohou být nasazovány na pracovištích od rovin až po svahy se sklonem
35 %, při stabilní půdě (mráz a sucho) až 45 % (Sauter, 1998). Důležitým faktorem pro
nasazení forwarderů je důsledná technologická příprava a plánování.
27
Hmotnost
Šířka stroje
Počet kol
Dosah výložníku
Užitečná nosnost
typ stroje
kW
t
cm
ks
m
t
Rottne Solid F 9-6
104
10,6 - 11,5
253
8
6,9
9
Terri
29,4
2,45
146
Pásy
4,6
3
Novotný LVS 5
52
4,48
186
8
4,2
5
John Deer 810 D Eco III
91
10,5
230-267
8
8,7
9
Rottne Solid F 12 S
137
13,5-14,9
264
8
6,9
12
Sogedep SF 16.2
142
15,5-16,05
266
6 - 8.
7
12
Logset 4 F
108
12
246-266
8
7,2
10
126,5
12,8-14,7
270-311
8 - 6.
7,2-10
12
Rottne Solid F 14
137
13,5-14,9
255
8
7,1
14
Sogedep SF 25.2
198
16,1-17,58
280
6 - 8.
7,2
14
Logset 10 F
108
22
246-266
8
10
18
Felix TWT 145 VS
132
10,5
255
4
9,3
14
Timber Pro TF 830
180
23,55
295
8
7,3
20
John Deer 1710 D Eco III
160
18,1-20,43
295-305
6 - 8.
7,3-8,5
17
Forwarder
Výkon motoru
Velký forwarder
Střední forw. Malý forward. Třída forwarderů
Tab. 5 Příklady forwarderů v jednotlivých výkonnostních kategoriích.
John Deer 1110 D Eco III
4.2 Technologické postupy při soustřeďování dříví
forwarderem
Forwarder je nedílnou součásti harvesterového uzlu. Při nasazení forwarderu je třeba
respektovat prakticky všechny parametry pracoviště jako pro harvester:
-
dovolený podélný sklon (podle stavu půdy do 45 %)
-
dovolený příčný sklon (do 10 %)
-
na linkách použití roštu z klestu (30 – 40 cm)
-
šířka vyvážecí linky (3,5 – 4,5 m)
-
rozšíření linky v ostré zatáčce (1 – 1,5 m)
-
upravené výjezdy z linek a terénní nerovnosti.
28
Z pohledu technologické přípravy porostu pro harvesterový uzel je třeba brát zřetel na
nejslabší
článek
uzlu
z hlediska
dostupnosti, a tím je právě forwarder.
Jeho dovolený příčný sklon je velmi
malý (do 10 %). Nebezpečí převrácení se
ještě
zvyšuje
při
naložení
nákladu
(sortimentů), protože dojde k posunu
těžiště směrem nahoru. Kritický okamžik pro převrácení forwarderu nastává, když
těžnice spuštěná z těžiště stroje (včetně nákladu) se dostává mimo obrys stroje.
Nebezpečí převrácení do boku může ještě zvýšit
tzv. přídavný náklon (prohlubeň po dešti, kámen
nebo kus dřeva v koleji,...). Dovolené podélné
sklony se pohybují na hranici 45 % a blíží se tak
částečně
svahové
dostupnosti
harvesterů.
Zvýšení bezpečnosti pohybu vyvážecího traktoru
v porostu můžeme dosáhnou kvalitní přípravou
vyvážecích
linek,
včetně
terénních
úprav
potřebných např. pro výjezd z porostu, zarovnání
menší terénní nerovnosti atd (Obr. 23). Také
využívání kolopásů zvyšuje výrazně podélnou svahovou dostupnost.
Šířka vyvážecích linek a jejich úprava musí být taková, aby jízda s nákladem i bez
nákladu byla plynulá a bezpečná. Přílišná úzkostlivost při volbě šířky linky vede
k chronickému poškozování okrajových stromů, a to zejména u linek v příčném sklonu,
vyvolávajícím náklon stroje, nebo při najetí jedné strany stroje na překážku.
Omezujícími podmínkami při použití forwarderů jsou tedy strmé svahy a nepříznivé
počasí. Důležitým faktorem při nasazení těchto strojů je dobrá znalost terénních
podmínek, důsledná technologická příprava a plánování.
Nasazení forwarderu není na rozdíl od harvesteru omezené dřevinnou skladbou. Tyto
stroje se mohou využívat na soustřeďování jehličnatých i listnatých sortimentů. Pro
výkon forwarderu je ale důležité, aby operátor harvesteru účelně ukládal sortimenty
v porostu, případně podél linky.
29
Obr. 23 Vyvažování forvarderu výřezem drženým hydraulickým jeřábem proti směru náklonu
(Simanov, 1998)
30
5 Faktory ovlivňující nasazení harvesterové
technologie
Nasazení harvesterové technologie v porostech k těžbám výchovným i obnovním
ovlivňuje řada faktorů, které mají významný vliv na výsledný efekt těžby dřeva, ale
také na environmentální přístup k celému těžebnímu procesu.. Respektování těchto
faktorů a jejich vyhodnocení pro konkrétní pracoviště může zajistit deklarovanou
výkonnost jednotlivých strojů v daných podmínkách a zajistit tak bezproblémové plnění
těžebních úkolů.
Mezi významné faktory ovlivňující nasazení harvesterové technologie lze zařadit:
-
plánování nasazení harvesterové technologie
-
technologická příprava pracoviště
-
terénní klasifikace
-
výkonnost a hospodárnost práce harvesteru a forwarderu
-
kvalifikace operátora
5.1 Plánování nasazení harvesterové technologie
Lesnický naučný slovník definuje plánování jako druh manažerské funkce, jejímž
obsahem je stanovení cílů organizace a postupu jejich dosažení.
Těžba a doprava dřeva na sebe váže přes 60 % finančních nákladů a asi 30 %
odpracované doby, přičemž tržby za dříví představují rozhodující podíl příjmů – přes
85 % všech tržeb (Simanov, 2004). Svým charakterem ale představuje těžební činnost
i největší riziko narušení lesních ekosystémů. Právě proto v těžební činnosti plánování,
příprava výroby a její řízení výrazným způsobem ovlivňují celkové výsledky
hospodaření.
Celý proces výroby surového dříví by měl být realizován způsobem, který optimalizuje
mnohdy i protichůdné požadavky. Celý systém plánování a přípravy výroby by měl
směřovat k tomu, aby byla těžební činnost realizována optimálními technologiemi a ve
vhodný čas (Simanov, 2004). Nasazení víceoperačních strojů musí být provázené
změnou myšlení managementu od obslužného personálu přes provozní pracovníky až
po řídící top management. Každý z těchto pracovníků musí mít na zřeteli to, že jenom
31
dokonalé poznání výrobního procesu, vysoká produktivita práce a maximální flexibilita
umožní optimální využití složitých a drahých strojů. Potřebné časové využití prostředků
se pohybuje v rámci 24 hodinového času v rozpětí 70 – 80 % (Lukáč, 2005). A právě
u nasazení harvesterové techniky je třeba toto vše brát nesmírně vážně, neboť
pořizovací hodnoty harvesterů a forwarderů jdou do milionů korun.
Z časového hlediska rozlišujeme dlouhodobou přípravu výroby (strategické plánování),
což je časový úsek delší než rok a krátkodobou přípravu výroby (taktické plánování,
roční prováděcí plán).
5.1.1 Strategické plánování
Nasazení harvesterů by nemělo být řešením ad hoc, ale naopak mimořádně
promyšleným dlouhodobým organizačním opatřením.
Strategie využití víceoperačních strojů musí vycházet z následujících zásad:
o technologie, stroje a pracovní postupy se musí přizpůsobit požadavkům trvale
udržitelného hospodaření v lesích.
o dlouhodobá technologická příprava pracovišť pro harvestery musí vycházet
z objektivní terénní a technologické typizace.
Situace z hlediska dlouhodobé přípravy využívání harvesterových technologií musí
řešit stav, kde na jedné straně stojí maloplošné hospodaření s holinami do jednoho
hektaru, přirozená obnova lesa, podrostní způsob hospodaření, environmentální přístup
k lesu a krajině, a na straně druhé se pohybuje harvester jako mnohatunový železný,
velmi drahý kolos s výkonností až několika desítek tisíc m3, jehož majitel má snahu
zpracovat co největší množství dřeva na co nejmenší rozloze v co nejkratším čase. Proto
musí být strategie technologické přípravy pracovišť založena na objektivních vědeckých
poznatcích v rámci vztahu člověk – stroj – technologie – příroda.
5.1.2 Taktické plánování (logistické)
Krátkodobé plánování zahrnuje časový úsek zhruba jednoho roku. Pro úspěšné
plánování je třeba zjistit nutné provozní údaje a provést následující opatření:
o je třeba zajistit těžební fond a jeho strukturu, který je určen ke zpracování.
32
o vyhodnocení aktuálního stavu podloží a půdy v době práce harvestera
o výběr nejvhodnějšího typu harvesteru
o stanovit počet sortimentů, které se budou vyrábět. Výhodou je menší počet
sortimentů. Třídění sortimentů na více jak 3 druhy způsobuje v porostu problémy,
snižuje výkonnost stroje
o vykonat instruktáž pro obsluhu harvesteru i forwarderu
o stanovit výkonnost technologie za pracovní směnu (nejčastěji dvousměnný
provoz)
o vyhodnotit stav odvozních cest a přibližovacích cest, realizovat potřebné úpravy
a navrhnout postup pro minimalizaci neproduktivních přesunů strojů. Přesuny
strojů jsou vždy nákladné
o vyhodnotit polohu (směr a rozestup) a kvalitu (šířku a povrch) využitelných
dopravních cest (přibližovacích nebo vyvážecích linek), případně vyznačit
a realizovat nové řešení soustřeďování dřeva
o zajištění vyznačení stromů určených k těžbě (je možné vyznačit tzv. kostru
porostu, která musí být chráněna před poškozením).
V rámci logistického plánování je nutné, aby zadavatel prací v rámci vypsané nabídky
přesně zadal své požadavky směrem k majiteli harvesterové technologie, případně
vyzval jednotlivé zájemce o práci k prohlídce konkrétních pracovišť, čímž se dá velmi
často předejít pozdějším problémům (např. použití nevhodného harvesteru nebo
forwarderu, stanovení ceny za práci, doba započetí práce,...).
5.2 Technologická příprava pracoviště
Zpřístupnění porostů je základním předpokladem managementu lesních porostů.
Technologická příprava práce a pracovišť v lesnictví je soubor rozhodnutí a opatření,
která v daném prostředí a v dané etapě technologického rozvoje zabezpečí realizaci
hospodářských a společenských cílů výroby tak, aby se trvale zachovaly produkční
i mimoprodukční funkce lesa (Lukáč, 2005). Součásti technologické přípravy porostu je
problematika:
-
rozčlenění porostu a vyznačení linek
-
vyznačení stromů k těžbě
33
5.2.1 Rozčlenění porostu a vyznačení linek
Rozčlenění porostu, vyznačení linek a vyznačení stromů určených k těžbě je povinností
majitele lesa! V případě složité terénní situace je možná
spolupráce majitele lesa
s operátorem harvesteru, což by mělo vést ke shodě na optimální variantě.
Jednou ze základních činností technologické přípravy porostu (pracoviště) je jeho
rozčlenění na pracovní pole. Zpřístupnění porostu je předpokladem pro bezeškodné
a ekonomické nasazení harvesterové technologie. Těžební stroje by se měly pohybovat
jenom po linkách. V porostech, kde se provádí výchovná těžba, se musí síť vyvážecích
linek jasně naplánovat a vyznačit. Na plochách určených k mýtní těžbě není třeba
plánovat vývozní linky, protože o jejich umístění rozhodne operátor sám. Při
rozčleňování porostu je vhodné akceptovat následující doporučení a fakta:
-
nejvhodnější je vést vyvážecí linky po spádnici
-
šířka pracovního pole je u malých harvesterů 3,5 m, u velkých strojů jsou to 4 m
-
vyvážecí linky by měly být vedeny kolmo na převládající větry
-
vhodné je, když si harvester zpracovává linku sám a větve ukládá na jízdní dráhu.
Doporučovaná vrstva větví na lince (v kolejích) se pohybuje okolo 40 cm
-
podíl vyvážecích linek by neměl přesáhnout 20 % plochy povrchu
-
při vedení linek je třeba zohledňovat přírodní i technické aspekty
-
porosty s řadovou výsadbou vyžadují šikmé vedení linek. U kolmo vedených linek
na stromovou řadu jsou stromy určené k těžbě špatně viditelné, jsou-li linky
vedeny rovnoběžně s řadou stromů, vytvářejí větve stojících stromů překážku při
zpracování stromů.
Síť vyvážecích linek plní na dobře technologicky připraveném pracovišti tři základní
činnosti v rámci výrobního procesu. Je to:
-
dobrá orientace v porostu
-
plynulý a nepřerušovaný pohyb po pracovišti
-
dodržení stanoveného technologického postupu, čímž dosáhneme maximální
produktivity práce a minimálního zatížení prostředí
34
Simanov (1998) uvádí, že linky pro harvester a následně forwarder musí být vedeny tak,
aby vyloučily nutnost do linky couvat. Pro vyvážecí traktory je ideální takové
zpřístupnění, kdy jsou všechny linky vzájemně propojeny jako průjezdné (Obr.24).
Obr. 24 Modelové zpřístupnění pro forwarder (Simanov, 1998)
Ulrich, et al.(2006) klasifikoval vývozní linky následovně (Obr. 25):
- hlavní vývozní cesta (A, E) - měla by být schopna několikrát unést vyvážecí
traktor s plným nákladem.
- sběrná vývozní cesta (B)
- sběrné vyvážecí linky jsou smyčky vycházející
z hlavní a končící u hlavní vyvážecí linky
- vratná vývozní cesta (C)
- používají se, když vytváření smyčky není vhodné.
- spojovací vývozní cesta (D) - lze použít při spojení dlouhých sběrných vývozních
linek.
Obecně platí, že všude tam, kde je to vhodné, je lépe upustit od používání spojovacích
vývozních linek (D), a raději používat hlavní vyvážecí linku(A), která jako lesní cesta
vede na plochu skládky.
35
Obr. 25 Klasifikace vývozních linek (Ulrich et al, 2006)
Značení linek
Vyvážecí linky se vyznačují v porostu (při ideálním stavu terénu) 20 m od sebe, přičemž tato
vzdálenost je brána od středu linky. K vyznačení linky lze použít dva způsoby:
-
vyznačí se okrajové stromy určující šířku linky (Obr. 26). Toto značení zároveň udává
směr pohybu dříví z porostu vyvážecím traktorem. Stromy se označí žlutými šikmými
čarami, šipkami nebo biodegradovatelnou páskou, kde uzlík vzniklý při uvázání se natočí
do středu linky. Takto se určí místo průběhu linky pro operátora v případě, že pásek na
protější straně se poškodí a zmizí. Označené stromy zůstávají stát a netěží se
-
vyznačí se střed linky. Šířku linky si upravuje operátor sám podle konkrétní potřeby
stroje. Tato varianta klade vysoké nároky na kvalifikaci a zkušenost operátora. Označené
stromy se vytěží.
Obr. 26 Vyznačení vyvážecí linky žlutými pruhy a degradovatelnou bílou páskou
36
Vyvážecí linky se značí od jejich vyústění na odvozní cestu směrem do porostu co
nejpříměji. Vzdálenost linek od sebe je třeba v pravidelných intervalech přeměřovat
a nevyznačovat pouze „od oka“, protože téměř vždy dochází k zúžení rozestupu mezi
linkami. Nepřesnosti se zvyšují s délkou linky (cca po 100 m) případně s nepřehledným
terénem. V případě zúžení vyvážecí linky v důsledku překážky je třeba raději vyjmout
o jeden, případně několik stromů více, než omezit pohyb harvesteru nebo průjezdem ve
zúženém místě výrazně poškodit stojící stromy. Velmi důležité je určení šířky vyvážecí
linky pro forwarder, a to proto, že plně naložený při najetí kolem nebo pásem na
překážku se vychýlí do strany a může poškodit blízko stojící stromy.
5.2.2 Vyznačení stromů k těžbě
Obecně platí, že ve výchovných těžbách stromy určené k těžbě se značí ze směru
postupu dřívírubce. Stejně toto pravidlo platí i pro harvesterové těžby, kdy značení
stromů určených k těžbě se značí ze směru pohybu harvesteru. Dřívírubec se může,
oproti operátorovi harvesteru, přesvědčit velmi jednoduše obejitím stromu o tom, zda je
strom označen k těžbě nebo není. Operátor harvesteru má ztížené podmínky při výhledu
z kabiny harvesteru a ne vždy může nedostatečně označený strom vidět.
Platí, že vyznačení stromů určených k těžbě provádí lesník. V žádném případě tuto
činnost neponecháváme na operátorovi harvesteru.
Všeobecně se stromy určené k těžbě motomanuálním způsobem značí barevnými
tečkami o průměru cca 7 cm ze dvou stran. Pro operátora harvesteru je třeba provést
značení až třemi tečkami, případně páskou. Je ale nezbytně nutné rozlišit značení linky
od značení stromů určených k těžbě. Umístění značení se provádí ve výšce 1,20 m až
1,30 m. Z důvodu vícesměnového pracovního režimu (práce za šera případně za tmy) je
třeba ke značení použít reflexní barvy.
Simanov (1998) uvádí, že vyznačení těžebního zásahu obvyklým negativním výběrem
se nejeví vhodné. Způsob pohybu harvesteru porostem totiž neumožňuje operátorovi
stroje bezvýhradně respektovat klasické vyznačení těžebního zásahu v tom smyslu, že
by bezezbytku odstranil všechny stromy vyznačené k těžbě, a současně se ani „nedotkl“
stromů k těžbě neoznačených. Obecně lze předpokládat, že si přechod na harvesterové
těžby pravděpodobně vyžádá přechod na metodu pozitivního výběru i v jehličnatých
porostech, a to vyznačováním kostry budoucího porostu.
37
5.2.3 Těžená dřevina, její věk a dimenze
Konstrukce harvesterových hlavic je určena převážně pro zpracování rovných,
pravidelných kmenů, tedy pro zpracování jehličnatých dřevin. Velmi dobře se
zpracovává smrk, hůře již starší borovice, které mají v korunách tlusté větve.
Obr. 27 Porost břízy vhodný pro zpracování harvesterem
Harvesterová hlavice je schopna zpracovat i relativně rovné, nerozdvojené listnáče,
např. břízu, buk, topol, (Obr. 27). U všech dřevin komplikuje práci rozdvojení kmene
a z tohoto hlediska nejsou pro harvestery vhodné porosty s vyšším zastoupením křivých
a rozdvojených stromů.
Věk dřevin má vliv na jejich dimenzi a také na počet jedinců na 1 ha. V porostech
mladších s vyšším počtem stromů na ploše se harvester pohybuje výhradně po
vyznačených vyvážecích linkách mezi nimiž je pole o šířce 20 m. V porostech starších,
kde počet jedinců klesne pod 1450 stromů na ha (Ulrich, et al. 2006) jsou známy
i postupy s větším rozestupem vyvážecích linek, kdy se harvester pohybuje uvnitř
pracovního pole, přičemž musí zůstat prostor po stranách stroje alespoň 0,5 m od
kmene.
Tabulka 6 znázorňuje závislost mezi průměrem pařezu (úřez hlavice), výčetní tloušťkou
a objemem středního kmene (Ulrich, et al. 2006).
38
Tab. 6 Závislost mezi průměrem pařezu (úřez hlavice), výčetní tloušťkou a objemem středního
kmene (Ulrich, et al. 2006)
3
Úřez
Výčetní tloušťka
Objem středního kmene do (m s k.)
Vzrůstový stupeň 1
Vzrůstový stupeň 2
Vzrůstový stupeň 3
hlavice
(cm)
(cm) SM BO BK DB SM BO BK DB SM BO BK DB SM BO BK DB
35
25
28
27
26
0,6
0,7
0,8
0,7
0,5
0,6
0,7
0,6
0,5
0,5
0,6
0,5
45
31
36
35
33
1,0
1,3
1,5
1,2
0,9
1,1
1,2
1,0
0,8
1,0
1,0
0,9
47
32
38
37
34
1,1
1,4
1,6
1,3
1,0
1,3
1,4
1,1
0,9
1,1
1,1
0,9
54
36
43
42
39
1,5
1,9
2,2
1,7
1,4
1,7
1,9
1,5
1,2
1,5
1,6
1,3
55
37
44
43
39
1,5
2,0
2,3
1,7
1,4
1,8
1,9
1,5
1,2
1,5
1,6
1,3
60
40
48
47
42
1,8
2,4
2,8
2,1
1,7
2,2
2,3
1,8
1,5
1,8
1,9
1,5
62
41
50
48
44
1,9
2,6
3,0
2,2
1,8
2,3
2,5
1,9
1,6
2,0
2,1
1,7
64
43
51
50
45
2,1
2,7
3,2
2,3
1,9
2,5
2,6
2,0
1,7
2,1
2,2
1,8
65
43
52
51
46
2,1
2,8
3,3
2,4
2,0
2,5
2,7
2,1
1,7
2,2
2,3
1,8
70
46
56
55
49
2,4
3,3
3,7
2,8
2,2
2,9
3,1
2,4
2,0
2,5
2,6
2,1
72
47
58
56
50
2,6
3,4
3,9
2,9
2,4
3,1
3,3
2,5
2,1
2,6
2,8
2,2
75
49
60
59
52
2,8
3,7
4,2
3,1
2,5
3,3
3,5
2,7
2,2
2,8
3,0
2,3
5.3 Terénní klasifikace
Terénní klasifikaci můžeme definovat jako jednotný systém popisu terénu, účelově
zaměřenému na vyjádření možností průjezdnosti terénem.
V ČR je od roku 1980 používána ÚHÚL terénní klasifikace sdružující terénní typy na
základě jejich technologické příbuznosti do pěti terénních skupin (A,B,C,D,E).
Za hranici únosnosti a neúnosnosti se v typologické klasifikaci ÚHÚL považuje tlak
50 kPa ve stopě dopravního prostředku (hodnota odpovídající boření člověka při chůzi).
V rámci nasazení harvesterové technologie je z hlediska významu rozhodující tlak
forwarderu, který projíždí linkou několikrát. Snížení tlaku na půdu můžeme dosáhnout
použitím 8 kolového podvozku jak u harvesteru, tak i forwarderu. Za nejoptimálnější
pro harvesterové technologie je považována terénní skupina A dle klasifikace ÚHÚL.
Tato terénní skupina je charakterizována sklonem 0 – 25 %, terénem únosným, bez
překážek (tj. balvany nebo prohlubně do 0,5 m nebo do vzdálenosti 5,0 m). V ostatních
terénních typech je nasazování mechanizačních prostředků obtížnější, vyžaduje dobrou
technologickou přípravu. Únosnost půdy je charakterizována terénním typem, do
kterého lze s jistou nepřesností zahrnout edafické kategorie ze souborů lesních typů.
39
Tyto edafické kategorie je možné orientačně roztřídit do několika skupin podle
únosnosti dané zrnitostním složením půdy a ovlivněním vodou.
Návrh nové terénní klasifikace provedl Simanov – Macků – Popelka (1997). Tato
klasifikace určuje technologie akceptovatelné z hlediska požadavků minimalizace
poškozování lesních ekosystémů. Ke každému sklonu, únosnosti a terénním překážkám
jsou určeny technologické typy, skládající se z vhodných soustřeďovacích prostředků
nebo jejich kombinací.
Možnost nasazení harvesteru i forwarderu velmi ovlivňuje členitost terénu. Důležitá je
velikost překážek (vyvýšeniny a prohlubně) a vzdálenost mezi nimi. Vhodnou
alternativou pro nasazení harvesterové technologie je švédský systém klasifikace terénů.
K výšce vyvýšenin a hloubce prohlubní jsou přiřazeny možné vzdálenosti mezi nimi.
Vyvýšeniny a prohlubně v prvé třídě jsou průjezdné bez snížení rychlosti, při větších
hloubkách již s ohledem na velikost a četnost překážek s přiměřenou opatrností
operátora s ohledem na stabilitu a pevnost konstrukce harvesteru či vyvážecího traktoru.
Se vzrůstajícím sklonem svahu se vliv překážek stává více výrazným (Ulrich,
et al. 2006).
Jedním z rozhodujících faktorů, který významně ovlivňuje možnost nasazení
harvesterové technologie je sklon terénu. Při technologické přípravě porostu je třeba
zvažovat jak sklon příčný, tak i podélný. Obecně platí, že příčný sklon vyvážecí linky
by neměl přesahovat 10 %. Podélný sklon (po spádnici) mohou kolové harvestery
zvládnout do 50 %, pásové, případně kráčející harvestery nad 50 % (např. pásový
harvester Königstiger uvádí svahovou dostupnost 70 % a na krátkých úsecích až
100 %). Dnešní moderní konstrukce harvesterů dovolují u řady typů vyrovnávání
kabiny řidiče i na prudkých svazích do vodorovné polohy, také kola podvozku se
mohou přizpůsobit sklonu svahu, čímž se zvětší příčná stabilita stroje při pojezdu po
vrstevnici. Za „normální“ je možno považovat takové svahy, které harvester vyjede bez
použití uzávěrky diferenciálu a pokud při zabrzdění nesjíždí ze svahu. Je třeba brát
v potaz obecně platné pravidlo, že celá technologie musí být podřízena „nejslabšímu
článku“ v technologickém řetězci, což v tomto případě bude forwarder. Příčný sklon
forwarderu je akceptovatelný do 8 – 10 %. Příčnou stabilitu ovlivňuje také samotný
náklad, neboť po naložení dříví dojde ke změně těžiště stroje, a tím se zvýší nebezpečí
převrácení forwarderu. Toto nebezpečí může být ještě navýšeno tzv. přídavnými
40
náklony (např. balvan, kus dřeva, nebo naopak erozní rýha po dešti). V podélném
sklonu může forwarder pracovat do 35 %, při ideálních terénních a povětrnostních
podmínkách až do sklonu 45 %, vyvážecí linky musí vést po spádnici.
5.4 Výkonnost a hospodárnost práce harvesteru a forwarderu
Lesnický naučný slovník definuje výkonnost jako „v technické praxi míru výsledku
činnosti pracovníka, stroje nebo zařízení pro výrobu, vyjadřovanou počtem produkčních
jednotek vyrobených za časovou jednotku“. Tentýž slovník definuje hospodárnost jako
„metodu hospodaření, která zajišťuje dosažení nejlepších výsledků s nejmenšími
náklady. Režim hospodárnosti se projevuje v takových organizačních a řídících
opatřeních, která vedou k racionálnímu využívání výrobních faktorů. Uplatňuje se tím,
že se zlepšuje využití výrobní kapacity, zvyšuje se kvalita výrobků a snižují se
náklady“.
5.4.1 Výkonnost a hospodárnost harvesterů
V těžebním procesu je výkonnost harvesteru vyjádřen objemem technických jednotek
(m3), které je schopen vytěžit za časovou jednotku (hodina, pracovní směna, rok)
v konkrétním porostu a v požadované kvalitě. Výkonnost harvesteru podle tříd uvádí
tabulka 7.
Tab. 7 Výkonnost harvesteru podle tříd (Lukáč, 2005)
Spodní hodnoty
Střední hodnoty
Horní hodnoty
Třída
harvesterů
m .mth
kmenů.mth
m .mth
kmenů.mth
m .mth
kmenů.mth
I do 70 kW
II 70 - 140 kW
III nad 140 kW
2,2
4,0
7,5
25
59
28
4,2
7,3
11,3
44
48
45
6,2
10,5
15,0
63
67
63
3
-1
-1
3
-1
41
-1
3
-1
-1
Průměrné hodnoty výkonnosti harvesterů podle Forbriga, A. (2001) bez ohledu na druh
dřeviny v závislosti na objemu kmene jsou uvedeny na obr. 28.
Obr. 28 Produktivita harvesterů (třída 1,2,3) v závislosti na objemu kmene u všech druhů dřevin
(Forbrig A, 2001 in Ulrich, 2003)
Lukáč (2005) uvádí, jaký je významný rozdíl v produktivitě práce při těžbě
a opracování stromů různých objemů harvesterem a motorovou pilou. Při těžbě
harvesterem je rozdíl produktivity práce při těžbě a opracování tenkého a tlustého
stromu v poměru 1 : 2-3, u motomanuální práce je tento poměr 1 : 4-5.
Výkonnost harvesteru je za porovnatelných podmínek asi sedmkrát vyšší oproti
motomanuálnímu způsobu těžby dříví (Dolejský, 2000).
Na základě dostupných informací z odborné literatury je možné uvést, že:
-
většina autorů považuje za významný vliv na výkonnost harvesteru typ stroje,
průměrný objem těžených stromů a dřevinu
-
za další významné faktory lze považovat sklon svahu, intenzitu zásahu, hustotu
porostu, únosnost podloží, tvar kmene, přítomnost zlomů, druh vyráběných
sortimentů a počet stromů vytěžených na jedno zastavení stroje, šířka pracovního
pole a práce v noci.
42
5.4.2 Výkonnost a hospodárnost forwarderů
Výkonnost forwarderu je ovlivňována velkým počtem nezávislých faktorů, ale také
organizačními a technologickými okolnostmi. Základními parametry, které ovlivňují
tvorbu ceníků prakticky u všech firem jsou:
-
průměrný objem těženého stromu
-
vývozní vzdálenost (uváděna ve stovkách metrů)
-
počet sortimentů, na které se třídí
Přehled dalších faktorů majících vliv na výkonnost forwarderů je přehledně uveden na
konci kapitoly.
Na základě dostupných materiálů v odborné literatuře lze konstatovat, že:
-
soubor faktorů ovlivňujících výkonnost forwarderů není shodný s faktory
ovlivňujícími výkonnost harvesterů
-
u forwarderů je k dispozici celkově menší množství údajů.
Hospodárnost provozu harvesteré techniky závisí na intenzitě jejího využívání. Čím víc
technických jednotek stroj vyrobí nebo zpracuje, tím se přímé i celkové náklady na
výrobu technické jednotky snižují. Se zvyšujícími se náklady na stroj (pořizovací,
materiálové, mzdové, servisní,...) je třeba zabezpečit důslednější a zodpovědnější
organizaci (logistiku) práce stroje. U harvesterové technologie není možné zabezpečit
hospodárnost při jednosměnném provozu. Až dvousměnný, případně trojsměnný provoz
se jeví jako hospodárný. Pro hospodárné využití víceoperačních strojů je nutná co
nejpřesnější kalkulace nákladů na konkrétní stroj, vycházející z objektivních a reálných
vstupních údajů. Nejpřesnějším ukazatelem pro který se kalkulují provozní náklady je
provozní (pracovní) hodina. Provozní hodinu stroje ale nelze ztotožňovat s tzv.
motohodinou, protože stroj, přestože je motor v chodu, nemusí ještě pracovat (např.
oprava stroje,...). Součásti provozní hodiny je také čas neproduktivní – do 15 minut.
Znamená to tedy, že stroj v rámci provozní hodiny může pracovat v rozsahu 45 až 60
minut. Takováto provozní (pracovní) hodina se v mezinárodní praxi označuje jako
PSH15.
43
Je třeba uvést, že každá firma provozující služby v těžební činnosti používá vlastní
systém kalkulace pro jednotlivé stroje.
Hospodárnost harvesterové techniky nemusí vždy korespondovat s objektivními
ukazateli, ale je relativně silně ovlivňována ekonomickým prostředím, a někdy
i společensko-politickými vlivy ve společnosti (přetlak nabídky služeb klasickými
technologiemi, dumpingové ceny, existenční otázka malých (rodinných) firem, u větších
firem snížení ceny z důvodů překlenutí kritického období,...).
Přehled faktorů, které mají největší vliv na výkonnost harvesterů a forwarderů sestavil
přehledně Slugeň (2007):
Faktory ovlivňující výkonnost harvesterů:
Terénní a klimatické poměry:
-
průchodnost terénu (sklon, překážky,členitost) a stav půdního povrchu
-
klimatické podmínky (déšť, sníh, mráz)
-
roční období (vegetační klid, doba mízy)
Charakteristika porostu:
-
věk porostu
-
druhové složení
-
zavětvení
-
horizontální a vertikální struktura porostu
-
druh, hustota a výška podrostu
Fytotechnika a její cíle:
-
výchovné těžby (intenzita zásahu, metoda výběru)
-
obnovní těžby (způsob obnovy, tvar obnovního prvku, intenzita zásahu)
-
nahodilé těžby
Provozní podmínky:
-
stav dopravního zpřístupnění
-
technologická příprava výroby a pracoviště
-
rozestup vyvážecích linek (šířka pracovních polí)
-
šířka a směrové vedení vyvážecích linek
Technologický a pracovní postup:
-
těžební metoda, hospodářský způsob
44
-
směr a způsob kácení a vyklizování dřeva (hydraulický jeřáb harvesteru, jiný
prostředek)
-
způsob vyznačení těžby (jen stromy určené k těžbě,...)
Dodavatelsko-odběratelské vztahy
Technicko-technologické parametry mechanizačních prostředků:
-
konstrukční princip stroje
-
výkonová a hmotnostní kategorie
-
terénní a svahová dostupnost
-
druh a typ podvozku
-
rychlost pracovních uzlů
-
dru pohonu a převodu hnací síly
-
ergonomické parametry stroje
-
dosah hydraulického jeřábu
Lidský faktor:
-
kvalita technologické přípravy výroby
-
kvalifikace, zapracovanost a pracovní motivace operátora.
Faktory ovlivňující výkonnost forwarderů:
-
koncentrace dřeva na 1 běžný metr vyvážecí linky
-
průměrná hmotnatost vyráběných sortimentů
-
počet vyráběných sortimentů
-
počet jednorázově vyvážených sortimentů
-
hromádkování a třídění dřeva (ano, ne)
-
průchodnost terénem (členitost, vyústění na cestu, příkopy, překážky, sklon)
a stav půdního povrchu (sníh, mráz, suchý, mokrý terén),
-
vyvážecí vzdálenost po cestě a po vyvážecí lince
-
výkonnostní třída (nosnost) forwardera a využití jeho nosnosti
-
dosah hydraulického jeřábu
-
zapracovanost a motivace operátora
-
práce ve dne a v noci.
45
5.5 Kvalifikace operátora
Důležitým faktorem, který vstupuje do procesu harvesterové technologie je lidský faktor
– operátor harvesteru a forwarderu. Kvalifikační požadavky na tuto profesi nejsou
jednoznačně celostátně stanoveny. V České republice nemusí mít operátor těžebnědopravního stroje pro svou práci žádnou kvalifikaci ani oprávnění. Jedinou kvalifikační
podmínkou je řidičské oprávnění skupiny C nebo T, dle současné legislativy nemusí
operátor splňovat ani základní vzdělání, o odborném vzdělání nemluvě. V ČR jsou
v současné době tři vzdělávací instituce pro profesi operátora harvesteru. Jako první se
výukou a výcvikem operátorů zabývalo lesnické učiliště ve Svobodě nad Úpou, které
v tom i nadále pokračuje. Další možností školení operátorů harvesterů je od roku 2007
školící centrum firmy Merimex, s.r.o. a také firma PONSSE proškoluje operátory svým
zákazníkům ve svém školícím středisku.
Mezi předpokládané požadavky na operátora harvesteru lze zařadit:
-
základní kvalifikaci strojníka
-
minimálně vstupní školení poskytované prodejcem stroje
-
kvalifikaci pro obsluhu hydraulického jeřábu
-
požadavky na technické znalosti a dovednosti (pro seřizování, údržbu, opravy)
-
určitý stupeň lesnického vzdělání.
Pro práci operátora jsou velmi důležité jeho fyziologické a psychologické předpoklady.
Z hlediska psychologie práce je třeba zmínit požadavky na distributivní pozornost
(schopnost současného sledování více míst), předvídavost, fyziologické předpoklady
(dobrá vizuálně – motorická koordinace, hloubkové vidění – odhad vzdálenosti), rychlé
reakce a schopnost správného rozhodování.
Simanov (1998) uvádí, že zapracování operátora harvesteru je relativně dlouhodobé.
Úplný nováček dosahuje v prvních dnech práce jen cca 35 % výkonnosti, ale hned
v prvních 40 dnech následuje nejprudší nárůst výkonnosti, a to až na 75-80 %. Poté již
výkonnost stoupá jen mírně a na 90 % se ustaluje po cca 120 odpracovaných směnách.
Skutečně vysokou zručnost a vyrovnanou 100 % výkonnost však operátor získá až po
350-390 směnách. Odvodit lze, že pokud nový operátor nedosáhne po dvou měsících
46
práce výkonnosti v úrovni nejméně 80 %, nemá zřejmě pro výkon této profese potřebné
předpoklady a jeho další zapracování bude neúčelné.
Operátor harvesterové techniky by měl mít patřičný vztah k technice a technologii,
kterou obsluhuje. Nejdůležitější předpoklady je možno shrnout do těchto bodů (Kajzar,
2008):
-
samostatnost při řešení problémů (často bývá v lese odkázán sám na sebe)
-
rozvážnost, ale ne pomalost
-
manuální zdatnost (jak při ovládání stroje, tak při servisních pracích)
-
aktivní přístup
-
kladný vztah k informačním technologiím (komunikace s měřicím a třídicím
systémem harvesteru)
-
ochota operátora snášet pobyt mimo domov (přesun technologií jak po celé ČR,
tak i do zahraničí).
47
6 Environmentální aspekty těžebně-dopravních
technologií
6.1 Negativní účinky na geobiocenózu
Hlavní důvody pro využití harvesterových technologií jsou zvyšování produktivity
práce, vynechání dílčích činností při opracování dříví, zmenšení poškození lesních cest
a samotného dříví, rychlý přehled a evidence o vyrobeném dříví, rychlý přenos dat,
jemnější způsob těžby. Nevýhodou jsou vysoké vstupní náklady na nákup technologie,
drahý servis, nedostatek kvalifikované obsluhy, vysoké nároky na technologickou
přípravu.
V těžebně – dopravním procesu v lesním hospodářství se nemůžeme vyhnout určitým
negativním následkům aplikované technologie na podrost, porost a půdu. Je třeba
podporovat snahu o minimalizaci škod. Za horní hranici míry poškození lze považovat
takové narušení prostředí, kdy je ještě možná návratnost (reverzibilita) do původního
stavu.
Významným faktorem je také skutečnost, že absolutně bezeškodné technologie těžby
a soustřeďování dříví neexistují!
6.1.1 Vliv těžebně-dopravních technologií na podrost
Určujícím faktorem pro volbu technických a technologických opatření je existence
podrostu
–
přirozené
obnovy
na
ploše
porostu.
Z pohledu
technického
a technologického obhospodařování ale podrostní způsob hospodaření vyžaduje
náročný, odborný a ze všech hospodářských způsobů nejsložitější rozhodovací proces.
Základním požadavkem je chránit existující podrost vůči jakýmkoliv účinkům
mechanického působení.
Důležité zásady pro zachování nepoškozeného přirozeného zmlazení:
a) všechny těžební zásahy a dopravní technologie by se v porostech s přirozeným
zmlazením měly vykonat do doby, kdy porost je nižší jak 0,5 m
b) dopravní dráhy je třeba vést a pohyb dřeva usměrňovat mimo plochy
s přirozeným zmlazením
48
c) těžební práce vykonávat v zimním období
d) při zpracování stromu harvesterem je třeba vést pohyb kmene směrem od středu
plochy s přirozenou obnovou
e) v případě potřeby je možné kombinovat motomanuální technologii těžby s další
prací harvesteru.
6.1.2 Vliv těžebně-dopravních technologií na stromy v porostu
Jedním z principů využívání víceoperačních strojů je nepoškodit stromy, které zůstanou
jako základ objemové a hodnotové produkce, tedy stromy hlavního porostu.
Mechanické poranění stromů je způsobeno nejčastěji hydromanipulátorem harvesteru
nebo forwarderu, harvesterovou hlavicí, pohybujícím se uřezaným stromem a také
neopatrnou jízdou stroje. Nezanedbatelné škody vznikají také na kořenovém systému
stromů, kdy je poškozen zejména důležitý vlásečnicový systém kořenů, který přenáší
živiny z půdy do stromu. Tomu se dá zabránit jen přiměřeným rozložením tlaku kol,
případně dostatečně silnou vrstvou (30 – 40 cm) větví pod kola stroje a také dostatečně
širokými linkami v porostu.
6.1.3 Vliv těžebně-dopravních technologií na půdu
Pohyb těžebně – dopravní techniky v lesnictví není omezen jen na dopravní dráhy
s pevným povrchem, ale spíše naopak, na dopravní dráhy (cesty, linky), které nemají
zpevněný povrch a vozidla se pohybují přímo po minerální vrstvě podloží, případně po
humusové vrstvě, která tvoří povrch lesních půd.
Těžebně – dopravní eroze jako projev negativních účinků strojů a prvků technologií se
projevuje zejména změnou struktury půdy, přemísťováním a promícháváním vrstev
a odnášením půdy, vznikem kolejí.
6.2 Vliv na humanizaci práce a bezpečnost práce
Těžba a soustřeďování dříví ve složitém přírodním prostředí je jedním z nejnáročnějších
pracovních ergonomických systémů. Aktivním prvkem ve výrobním procesu je člověk,
reprezentující pracovní sílu, která je dána jeho duševními a tělesnými schopnostmi.
Technika
v mnohých
případech
ulehčuje
49
a
zjednodušuje
fyzicky
náročné
a komplikované pracovní operace a zrychluje práci, přesto jsou pracovníci lesního
hospodářství vystaveni mnohým rizikům poškození zdraví.
Při mechanizované práci tělesné zatížení ustupuje a do popředí se dostává zatížení
nervové soustavy a smyslových orgánů.
Jedním z možných řešení je nasazení harvesterové technologie. Tyto stroje pracují
s vysokou produktivitou, nízkými náklady na vyrobený sortiment, velmi šetrně
s ohledem na půdu a stromy v porostu, ergonomicky příznivě a s nízkou úrazovostí. Na
druhé straně ale kladou vysoké nároky na operátora stroje (neuropsychické zatížení,
vibrace a hlučnost).
Zajistit vysokou profesionální odbornost operátora harvesterové technologie lze pouze
v akreditovaných vzdělávacích střediscích.
6.3 Metody používané k hodnocení míry environmentální
šetrnosti lesnických technologií
6.3.1 Metody k hodnocení poškození stromů
Poranění stromu je způsobeno nejčastěji interakcí hydraulického jeřábu jak harvesteru,
tak forwarderu, či kácecí hlavicí a také některou částí projíždějících strojů, případně
manipulovaným stromem. Dalšími činiteli ovlivňujícími poškození stojících stromů
jsou: členitost terénu, počet překážek, doba těžby, druh dřeviny, zakmenění, příprava
pracoviště a lidský faktor.
Řada autorů uvádí, že při soustřeďování metodou stromovou nebo kmenovou bylo
v porostech poškozeno 22 % až 25 % stojících stromů, ale při metodě sortimentní, která
je považována za nejšetrnější, to bylo maximálně 5 % stojících stromů.
Je úlohou technologů a vedoucích pracovišť, aby se netolerovaly přestupky vůči
stanoveným technologickým pravidlům. Vhodným řešením by bylo vytvoření
jednoduché provozní metodiky hodnocení nedovoleného poškozování stromů.
50
(Lukáč, 2005) uvádí řadu zásad vhodných pro tento cíl, např.
-
identifikace, lokalizace a rozsah poranění (poloha poraněného stromu,
míst poranění na stromě, velikost ran, intenzita poranění)
-
vzdálenost poraněného stromu od osy přibližovací linky (do 1 m, 1-5 m, nad 5 m)
-
evidence místa poranění na stromu (kořen, pařez, kmen)
Ústavem lesnické a dřevařské techniky LDF MZLU Brno byly vylišeny následující
stupně poškození:
1. Mechanické poškození kořenových náběhů a kmene stromu (odření, odloupnutí
kůry,...), označuje drobná poškození povrchu stromu s plochou do 10 cm2
2. Větší poškození stromu s plochou do 100 cm2 (Obr. č. 29)
3. Poškození nad 100 cm2
Obr. 29 Poškození kořenových náběhů do 100 cm2
Je-li na stromu více poškození, eviduje se každé samostatně.
Velikost poranění má význam pouze pro zvýšení pravděpodobnosti napadení houbami.
6.3.2 Metody k hodnocení poškození půdy
Při průjezdu techniky, tzn. při interakci podvozku s povrchem jízdní dráhy působí na
půdu tlakové síly, které ji zhutňují, a síly smykového zatížení, které způsobují zejména
51
přemisťování a tvarové změny povrchových vrstev lesní půdy, dochází k tzv. těžebnědopravní erozi. K jejím projevům patří zejména změna struktury půdy, přemisťování
a promíchávání vrstev půdy a její odnášení. Negativním dopadem je vznik kolejí
(Obr. č. 30), ale také odstranění humusové vrstvy a obnažení minerální půdy, zejména
ve svažitých terénech.
Obr. 30 Přibližovací linka – VLS Lipník – správa Potštát
Pro minimalizaci škod platí (Ulrich, 2002):
-
poloměry předního a zadního kola trakčního ústrojí volit co největší
-
šířky pneumatik na předním i zadním kole volit co největší
-
tlaky v pneumatikách s ohledem na jejich konstrukci a počet pláten volit co
nejnižší
-
těžební stroje provozovat v porostech při optimálních vlhkostech půdy
Na obr. č. 31 je vidět kvalitní vyklizovací (vyvážecí) linka s velmi dobře zpevněným
povrchem.
52
Obr. 31 Kvalitně připravena vyvážecí linka
V průběhu několika posledních roků se vyprofilovaly tři základní metody zjišťování
škod způsobených lesnickými technologiemi na lesní půdě:
-
Německá metoda
-
Metoda Mc Mahona
-
Finská metoda
Všechny tři metody jsou použitelné, ale časově náročné.
K těmto třem metodám je možné také přiřadit „Návrh kontroly kvality těžebních prací
s ohledem na poškození půdy“ (Schlaghamerský A., Ulrich R., 2001). Návrh je založen
na kontrole kolejí, kdy je měřena jejich délka a hloubka. Dále je posuzován průsak
vody, tj. stojí-li voda v kolejích, nebezpečí eroze, druh půdy, její vlhkost, odhadnutí
počtu jízd s nákladem na lince. Vyhodnocování se provádí asi jeden týden po skončení
těžebních prací.
Je třeba mít na paměti, že hloubku koleje vytvořené pojezdem lesní techniky více
ovlivňuje četnost jednotlivých pojezdů než hmotnost nákladu či technické parametry
pneumatiky stroje.
53
Pro přírodní podmínky na Slovensku vhodnou klasifikaci vypracoval Koreň (2004).
Tato metoda je také založena na vizuálním zjišťování stavu doplněném o měření
hloubky kolejí. Koresponduje s podobnými klasifikačními stupnicemi ve Střední
Evropě, má jasné číselné a slovní vyjádření. Stupnice je odvozena z parametrů a metod
práce v horských podmínkách (Tab. č. 8).
Tab. 8 Klasifikace intenzity mechanického poškození půdy (Koreň, 2004 – nepublikované)
Stupeň
porušení půdy
Hloubka
kolejí /cm/
1 Nepoškozená
Charakteristika porušení
Půda s neporušeným přízemním vegetačním krytem
0
a nadložním humusem
Velmi slabě
2 poškozená
Nadložní humus odstraněn do 50 %, půda bez vnějčích znaků
0
stlačení, přízemní půdní kryt poškozený
Nadložní humus odstraněn a 50 % humózního horizontu, půda
Slabě
3 poškozená
do 7
stlačená přejezdem strojů v době mimo zvýšené vlhkosti.
Nesnížená únosnost
Odstraněný /až 80 %/ vrchní půdní horizont. Půda stlačená
Středně
4 poškozená
8 až 15
přejezdy strojů - značně snížená propustnost pro vodu.
Je vidět boční vytlačení půdy vedle kolejí a rýh.
Odstraněna i část minerální půdy. Půda stlačená až destruovaná
5 Silně poškozená
16 až 25
tlakem kol bočně vytlačena z kolejí. Propustnost až velmi nízká.
V kolejích zůstává stát voda.
Obnažený minerální horizont půdy. Vytvořeny velmi hluboké koleje,
Velmi silně
6 poškozená
nad 26
ve kterých je půda nepropustná pro vodu.
Voda zůstává stát v rozbahněných kolejích.
6.4 Vyhodnocení pořadí jednotlivých technologií z pohledu
environmentální šetrnosti
Vyhodnocení
pořadí
jednotlivých
těžebně-dopravních
technologií
z hlediska
environmentálního je velmi složité, neboť každá technologie má svá specifika a je
ovlivňována celou řadou činitelů, z nichž část jde ovlivnit, ale další část ne.
Z pohledu možností využití dopravních cest jsou to:
-
pozemní doprava
-
vodní doprava
-
vzdušná doprava
V této práci se jedná o těžebně-dopravní technologie spojené s pozemní dopravou
vytěžené dřevní hmoty.
54
Je třeba znovu připomenout, že bezeškodná technologie těžby dříví a soustřeďování
dříví neexistuje. Každá z technologií má svá úskalí a je jen na managementu firmy, do
jaké míry se poškození porostu a půdy dostane. Důležitým prvkem celého problému
šetrných technologií je vysoká náročnost na disciplinu a technologickou kázeň, a to jak
ze strany řídících pracovníků (příprava výroby, vhodnost nasazení prostředku, kontrolní
činnost, přebírání pracovišť atd.), tak i ze strany jednotlivých pracovníků dělnických
profesí (dřívírubec, kočí, operátor harvesterové technologie,...).
Nelze jednoznačně stanovit, zda ta či ona těžebně-dopravní technologie je více nebo
méně šetrná. Navržení těžební metody, kombinované s optimálním prostředkem pro
soustřeďování, a to vše ve vhodnou roční dobu, na základě důsledného a odborného
plánování nám může zajistit u všech technologií minimální poškození půdy, porostu,
případně i dřevní hmoty. A je tedy na člověku samotném, na jeho uvědomění,
odpovědnosti, odbornosti, do jaké míry bude ta či ona technologie ekologicky vhodná
do daných přírodních podmínek.
Zásadní problém tkví ale v tom, že téměř při všech výběrových řízeních je jako první
ukazatel nejnižší cena za vyrobenou jednotku a nikoliv např. šetrnost k prostředí.
55
56