Учет кинематических ограничений и недоступности деревьев в агентной модели валочно-пакетирующей машины для несплошных рубок

Разработана имитационная агентная модель валочно-пакетирующей машины для выборочных и постепенных рубок леса, учитывающая кинематические ограничения поворота платформы и недоступность деревьев из-за оставляемых препятствий. Модель реализована в среде AnyLogic. На этапе инициализации пользователем задаются границы делянки путём ввода координат поворотных точек, что позволяет моделировать участки любой геометрической формы, а также траектория движения машины, включая магистральные и пасечные волоки. Создана многоагентная структура, включающая вырубаемые деревья, оставляемые деревья, подлесок и категорию недоступных деревьев. Пользователь задаёт породный состав, диаметр ствола, численность каждого типа деревьев. Распределение деревьев по площади делянки выполняется случайным образом. Технические характеристики машины, включая вылет захватно-срезающего устройства, скорости перемещения и поворота, также вводятся перед началом имитации. Разработан алгоритм расчистки волока и механизм оценки доступности целевых деревьев с рабочей позиции, предусматривающий перевод недоступных деревьев в отдельную категорию с возможностью их повторной оценки после смены позиции. Учтены кинематические ограничения поворота платформы при наведении захватно-срезающего устройства на растущее дерево и при укладке поваленного дерева в пачку на волоке, включая корректировку рабочей позиции задним ходом с вертикальным выносом дерева при обнаружении препятствий. Модель обеспечивает 2D и 3D визуализацию технологического процесса. Практическая значимость заключается в возможности на этапе проектирования лесосечных работ оценивать реальную доступность запаса древесины с учётом кинематических ограничений и расположения оставляемых деревьев, что позволяет корректировать нормативы выработки до выхода техники на лесосеку. Модель создаёт основу для последующей оценки временных затрат и производительности.

1. Андронов А.В., Зверев И.А. Исследование параметров, определяющих значение сменной производительности валочно-пакетирующих машин // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2020. Выпю 233. С. 126-138. DOI: 10.21266/2079-4304.2020.233.126-138.

2. Андронов А.В., Зверев И.А., Михайлов О.А., Тарадин Г.С. Модель определения времени наведения захватно-срезающего устройства валочно-пакетирующих машин на растущее дерево // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2021. Вып. 237. С. 183-195. DOI: 10.21266/2079-4304.2021.237.183-195.

3. Белов Л.А., Башегуров К.А., Безденежных И.В., Залесов С.В., Итешина Н.М. Лесоводственная эффективность использования валочно-пакетирующей машины ЛП-19 при проведении чересполосных постепенных рубок в производных березняках // Лесной вестник. 2025. Т. 29, №2. С. 18-29.

4. Богданов Е.Н. Повышение производительности валочно-пакетирующей машины типа ЛП-19 за счёт совершенствования траектории движения рабочего органа // Resources and Technology. 2024. Т. 21, №1. С. 26-39. DOI: 10.15393/j2.art.2024.7564.

5. Бурмистрова О.Н., Шоль Н.Р., Травин Н.Н. Методика экспериментальных исследований валочно-пакетирующей машины // Вестник Московского государственного университета леса. 2010. №5. С. 101-102. Гасымов Г.Ш. Оценка возможности применения валочно-пакетирующих машин для ведения постепенных и выборочных рубок леса с позиции нагруженности // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2009. Вып. 188. С. 147-155.

6. Гасымов Г.Ш., Александров В.А. Компоновочно-кинематические схемы валочно-пакетирующих машин для ведения постепенных и выборочных рубок леса // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2008. Вып. 184. С. 71-79.

7. Грязин В.А., Багаутдинов И.Н. Оценка энергоемкости работы валочно-пакетирующих машин // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2008. Вып. 185. С. 109-114.

8. Каляшов В.А., Смирнова А.И. Исследование эффективности технологических процессов лесосечных работ с применением валочно-пакетирующих машин // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2008. Вып. 184. С. 103-111.

9. Мамматов В.О., Мохирев А.П., Медведев С.О., Ившина А.В. Анализ технологических параметров валочно-пакетирующей машины при различных природных условиях // Инженерный вестник Дона. 2018. №2 (49). С. 75.

10. Матвейко А.П. Расчет производительности валочных и валочно-пакетирующих машин // ИВУЗ. Лесной журнал. 1989. №4. С. 36-38.

11. Мохирев А.П., Григорьев И.В., Куницкая О.А., Григорьева О.И., Войнаш С.А. Совершенствование конструкции полноповоротных лесозаготовительных машин на экскаваторных базах // Строительные и дорожные машины. 2018. №6. С. 43-49.

12. Рукомойников К.П., Сергеева Т.В., Гилязова Т.А., Царев Е.М., Комисар В.П. Имитационное моделирование технологических процессов лесозаготовки // ИВУЗ. Лесной журнал. 2025. №1. С. 145-163.

13. Сидыганов Ю.Н., Онучин Е.М., Ласточкин Д.М., Шемякин А.В. Математическое моделирование работы малогабаритной валочно-пакетирующей машины // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2008. Вып. 185. С. 123-133.

14. Соколов А.П. Имитационное моделирование процессов заготовки древесины // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2023. Вып. 245. С. 244-260. DOI: 10.21266/2079-4304.2023.245.244-260.

15. Соколов А.П., Осипов Е.В. Обоснование технологии заготовки древесины с помощью имитационного моделирования на сетях Петри // Лесотехнический журнал. 2018. Т. 8, №1 (29). С. 111-119. DOI: 10.12737/article_5ab0dfc0247508.69266095.

16. Чайка О.Р. Моделирование работы валочно-пакетирующей машины на несплошных рубках леса // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. 2018. Т. 6, №4 (40). С. 223-226.

17. Чайка О.Р., Журавлев В.В. Обоснование параметров валочно-пакетирующих машин для рубок ухода в искусственных лесных насаждениях // Ремонт. Восстановление. Модернизация. 2022. №7. С. 25-29.

18. Sergeeva T., Gilyazova T., Rukomojnikov K. Simulation modeling of time for moving a fallen tree by harvester to the zone of its bucking // European Journal of Forest Engineering. 2024. Vol. 10, no. 2. P. 142-148. DOI: 10.33904/ejfe.1457710.