Effect of vehicle traffic on statistical characteristics of skidding trail microprofile in conditions of altering soil properties

Full Text

Научные работы, посвященные влиянию лесозаготовок на лесные почвы, продолжают занимать заметное место в общем массиве публикаций по лесотехнической тематике. Одним из критериев, с помощью которого, с одной стороны, анализируется деформация почв, вызванная лесозаготовительным процессом, а с другой — оцениваются условия движения техники по лесосеке, выступает глубина колеи, образующаяся в местах проезда тракторов. Например, продавливание почвы в местах многократных проездов лесозаготовительных машин вызывает изменение продольного микропрофиля поверхности волока и тем самым воздействует на скорость и плавность движения трактора [1, 2] или размер колеи оказывает влияние на рейсовую нагрузку трелевочного трактора [3] и силу сопротивления движению [4, 5].

В период с 2020 по 2025 годы разными исследователями были проведены эксперименты и получены сведения, которые дополняют ранее полученный объем информации, описывающий изменения в лесных почвах, вызванные проездами лесозаготовительных машин. Некоторые работы посвящены исследованиям образования колеи в местах движения форвардеров на лесосеках вследствие влияния различных факторов. В частности, в статье [6] определена средняя глубина колеи на опытных участках, не покрытых лесосечными отходами, после четырех, восьми и 10 проездов по одному следу груженого форвардера модели Ponsse Buffalo King. Здесь наряду с определением средних значений, уделяется внимание существованию заметных различий в размерах колеи вдоль опытного участка.

Результаты измерений размера колеи при последовательных проездах по одному следу груженого форвардера модели Valmet 860.4 представлены в работе [7]. Измерения колеи проводились в отдельном сечении волока в течение 39 проходов машины. Как изменяется интенсивность колееобразования в процессе повторяющихся по одному следу движений восьмиколесного форвардера модели Ponsse Buffalo по сравнению с форвардером той же модели, но оборудованного дополнительной задней осью, представлено в работе [8], в которой показаны также изменения средних значений глубины колеи при 25 проездах машин.

В исследовании [9] для моделей форвардеров, оснащенных различными типами гусениц, определены размеры колеи при проходах машин по участкам, которые были расположены на торфяных почвах. Каждая модель машины совершала четыре проезда по одному следу. Размер колеи определялся для прямолинейных и криволинейных опытных участков. Среднее значение для прямолинейных участков определялось по трем сечениям, которые располагались через 1,25 м один от другого. На криволинейных участках фиксировались семь значений, расположенных через 2 м один от другого. Исследования показали заметный разброс в значениях глубины колеи, измеренных в разных сечениях. Так, при среднем значении колеи, подсчитанным на основании данных, полученных на всех участках, в 15,47 см, стандартное отклонение составило 7,59 см.

Средний размер колеи в процессе заготовки древесины с использованием форвардера модели Timberjack 1710B определен в работе [10]. Здесь авторы оперируют медианными значениями, которые определены по измерениям, выполненным по всей длине волока. Значения определялись после каждого проезда форвардера. Общее количество проездов составило 8. При этом также фиксировался размах выборки. Если после первого проезда медианное значение размера колеи лежало внутри диапазона 6…17 см, то после восьмого проезда — уже внутри диапазона 20…65 см.

В работе [11] измерялась глубина колеи при проездах колесных и гусеничных машин по 25-метровым опытным участкам волока, неукрепленным и укрепленным лесосечными отходами. Авторы измеряли глубину колеи на каждом опытном участке в пяти сечениях, а затем определяли среднее, но после первых проездов машин было отмечено, что получаемые значения обладают широким разбросом.

В работе [12] показаны продольные микропрофили волоков длиной 50 м образовавшиеся после трех и 10 проездов форвардера модели Ponsse Elephant 8W. В среднем глубина колеи после трех проездов составила 11 ± 8 см, после 10 проездов — 27 ± 12 см. Отмечается, что в местах с более высокой влажностью почвы глубина колеи была заметно выше по сравнению с остальными участками. Максимальная глубина колеи после 10 проездов в отдельных местах достигала 66 см.

К текущему периоду накоплен большой объем теоретических и экспериментальных сведений о процессах образования колеи, позволяющий осуществлять моделирование последствий проездов лесозаготовительных машин по лесным почвам для участков с постоянными характеристиками почвогрунтов. Однако в работе [13] обращается внимание на то, что механические свойства почв и подстилающих грунтов меняются вдоль трелевочного волока. Дополнительное влияние на общую картину изменения размеров колеи вдоль волока и на продольный микропрофиль волока оказывают: пнево-корневая система, камни, неровности различного вида [14], локальные водотоки [15] и рельефные особенности [16]. Необходимо учитывать и неодинаковую плотность произрастания деревьев в границах лесосеки [17], которая также оказывает влияние на образование колеи посредством распределения проездов лесозаготовительных машин по схеме волоков и обуславливает присутствие на лесосеке неразрабатываемых участков [18].

Средние или медианные показатели размера колеи, рассчитанные по нескольким значениям, взятым в разных местах волока, не в полной мере описывают характер ее изменения вдоль волока и не характеризуют изменение продольного микропрофиля всего волока вследствие интенсивного колееобразования. В работе [19] представлены карты лесосек со схемами волоков, которые подтверждают факт изменения глубины колеи по длине волоков, и это изменение связано не только с количеством проездов лесозаготовительных машин, но и с мозаичностью свойств почвогрунтов на лесосеке. В этой работе в качестве параметра изменения свойств рассматривается влажность почвогрунтов, связанная с глубиной залегания грунтовых вод.

В работе [20] рассматривают модели для оценки и прогнозирования глубины колеи на лесных почвах в процессе многократных проездов лесозаготовительных машин. Показаны примеры схем волоков, полученных на лесосеках, где в разных сечениях одного и того же волока с одинаковым количеством проездов лесозаготовительных машин глубина колеи изменяется. В этой работе определяется статистическая связь между глубиной колеи и такими характеристиками почвы, как плотность, текстура, влажность и комплексные характеристики, оцениваемые через сопротивление почвы вдавливанию конусного штампа.

Сопоставление карт свойств почв с глубиной колеи, измеренной в различных местах схемы волоков, выполнено в работе [21]. Среди прочего в этих исследованиях авторы указывают на необходимость принятия во внимание фактора изменения свойств почв на лесосеке для прогнозирования проходимости лесозаготовительных машин, но требуются дополнительные исследования в отношении того, на основе каких характеристик и какого измерительного инструментария проводить картографирование свойств почв лесосек.

В статье [22] представлены результаты исследования систем волоков для 16 лесосек площадью от 1 до 40 га, для которых составлялись карты почв. Почвы на этих картах разделялись на следующие типы: почвы с низкой несущей способностью, почвы со средней и почвы с высокой несущей способностью. Представленный пример карты с обозначением различных участков показывает, что один и тот же волок на лесосеке может проходить по участкам с разной несущей способностью почвы. Доля площадей лесосек, приходящихся на участки с низкой несущей способностью почвы, в этих исследованиях изменялась от 0 до 19 %, а доля волоков с глубокими колеями (глубина колеи больше 10 см) — от 1 до 28 %.

Подтверждение того, что характеристики микропрофиля волока в отдельных условиях будут изменяться по его длине, находим в работе [23], где авторы моделируют микропрофиль поверхности лесосеки как нестационарный процесс. В работах [24, 25] указывается на то, что в общем случае микропрофиль волока является нестационарной случайной функцией, но нестационарность связывается с уклонами, подъемами и волнообразностью поверхности. В более ранней работе [26] приводятся данные о том, что полученные выборки значений микропрофиля вырубки не подчиняются закону нормального распределения случайной величины и авторы в конце этой статьи делают вывод о том, что статистические свойства микронеровностей вырубок изменяются от участка к участку. Здесь в продолжение этих выводов представим следующую гипотезу: при некотором сочетании факторов статистические характеристики микропрофиля волока будут заметно изменяться с каждым новым проездом лесозаготовительной машины.

В связи с этим актуально проведение экспериментов, направленных на получение дополнительных сведений о том, как изменение размера колеи в условиях изменяющихся свойств почвогрунтов вдоль трелевочных волоков после серии проездов влияет на статистические характеристики микропрофиля поверхности. В качестве основной гипотезы исследования выступает положение о том, что если волок характеризуется неоднородностью свойств почвогрунтов, то в процессе увеличения проездов лесозаготовительных машин интенсивное колееобразование на участках с низкой несущей способностью статистически отразится на увеличении разброса значений высот микропрофиля относительно некоторого среднего значения колеи, образующейся на волоке.

Цель работы

Цель работы — на основе натурных экспериментов выполнение анализа статистических характеристик выборок, составленных из высотных координат микропрофиля трелевочного волока, обладающего участками с разной несущей способностью почвогрунтов, по которому осуществляются многократные проезды лесозаготовительных машин.

Материалы и методы

Полевые эксперименты осуществлялись на лесосеке действующего лесозаготовительного предприятия в безморозный период (измерения проведены с 30 июня по 11 октября). Лесозаготовительные операции выполнены по сортиментной технологии с использованием харвестера модели John Deere 1270D и форвардера John Deere 1110D. Форвардер был оснащен гусеницами на задней тандемной тележке.

После визуального осмотра лесосеки и консультаций с операторами лесозаготовительных машин был подобран экспериментальный волок, который включал в себя продолжительный участок с отличающимися от основной части волока свойствами. Этот участок при визуальном осмотре был охарактеризован как участок с избыточным увлажнением. Волок подбирали таким образом, чтобы участок с низкой несущей способностью был непрерывным и занимал не менее 20 % общей длины волока. Такая постановка исходных данных в дальнейшем облегчала статистическую обработку, особенно в тех случаях, когда была необходимость исключить из выборки значения высот микропрофиля участка с резко отличающимися свойствами. Перед основными лесозаготовительными операциями на пасеке, где проходил экспериментальный волок, определялся рельеф местности (рис. 1).

 

Рис. 1. Профиль рельефа волока

Fig. 1. The terrain characteristic of the skidding trail

 

Общая длина экспериментального пасечного волока составила 80 м. Высота микропрофиля на пасечном волоке измерялась через каждый 1 м в следе лесозаготовительной машины. Рельеф местности и измерения глубины колеи осуществлялись с использованием лазерного нивелира модели Condtrol Neo X200 и измерительной рейки. Измерялись высотные координаты микропрофиля в правой колее по ходу движения.

Всего было сделано четыре серии измерений. Измерения проводились по фактическому состоянию мест на момент измерений. Точки измерений не очищались от лесосечных отходов или от обрушившегося грунта с боковых сторон следа. Допускалось несовпадение мест измерений по сериям, поскольку проведение лесозаготовительных операций изменяет состояние среды и волока, а постоянное отслеживание расположения точек измерений представляется затруднительным вследствие необходимости соблюдения техники безопасности на лесосеке. Там, где продавливания почвы не было или оно было незначительным, измерения фиксировали локальное возвышение уровня волока над неповрежденной поверхностью пасеки по причине наличия в следе лесосечных отходов. В отдельных случаях повышение высоты микропрофиля было связано с попаданием пня в место измерения. Лесозаготовительные операции на волоке до проведения измерений не проводились.

Первую серию замеров выполнили после двух проездов харвестера, который разрабатывал пасечный волок, вторую — после двух проездов форвардера. В одну сторону форвардер собирал сортименты, в обратную сторону двигался в груженом состоянии. Во втором случае форвардер не проехал весь волок, а начал двигаться в обратную сторону после загрузки грузового отсека, поэтому вторая серия измерений завершилась по границе на волоке далее, по которой форвардер не ездил. Третья серия измерений осуществлялась еще после двух проездов харвестера и четырех проездов форвардера. Два проезда были связаны с тем, что форвардер укреплял сырые места лесосечными отходами. Завершающая четвертая серия измерений была выполнена еще после двух проездов харвестера и двух проездов форвардера. Все проезды осуществлялись до конца волока и обратно. После этого движение по пасечному волоку больше не производилось.

 

Рис. 2. Схема отбора проб

Fig. 2. Scheme of sample collection

 

После третьей и четвертой серий измерений, когда уже окончательно оформился след лесозаготовительных машин на волоке, был выполнен отбор проб грунта (рис. 2). Для части волока, приходящегося на сырой участок, количество проб было сокращено вследствие того, что визуальный осмотр состояния этого участка после первых проездов показал, что весь участок находится в условиях заболоченной местности и без дополнительного укрепления выдерживает один — два проезда лесозаготовительной техники. Пробы отобраны из мест, расположенных в следе колес трактора и из неповрежденного проездами трактора массива грунта рядом с волоком. Для каждой пробы определена плотность грунта и после сушки проб — массовая влажность грунта. Пробы грунта отобраны на глубине между 10 и 20 см от поверхности (табл. 1). Пробы 10–12, располагавшиеся на болотистом участке, отобраны только в колее после всех проездов лесозаготовительных машин.

 

Таблица 1

Плотность и массовая влажность проб грунта

Density and moisture content of soil samples

Номер пробы	Расстояние от начала волока до места отбора пробы, м	Третья серия измерений		Четвертая серия измерений		Пасека
		Плотность в колее, г/см3	Массовая влажность, %	Плотность  в колее, г/см3	Массовая влажность, %	Плотность, г/см3	Массовая влажность, %
1	15	1,41	20,8	1,59	19,5	1,87		18,4
2	19	–	–	1,79	18,1	1,49		19,8
3	23	1,68	22,2	1,61	22,1	1,23		15,9
4	28	1,75	19,8	1,71	13,3	1,32		7,4
5	32	1,49	19,5	1,56	17,3	1,34		20,6
6	37	1,87	17,1	1,38	20	1,57		17,9
7	40	–	–	1,66	19,8	–		–
8	42	–	–	1,39	22,8	0,86		34,4
9	46	–	–	1,53	35,1	1,15		31,8
10	62	–	–	0,79	900	–		–
11	65	–	–	0,82	925	–		–
12	69	–	–	0,89	1025	–		–

 

Полученные массивы значений колеи были обработаны методами математической статистики, выборки проверены на соответствие нормальному закону распределения случайной величины. Для каждой выборки были определены средние значения и дисперсии. Далее из выборки исключались значения высоты микропрофиля с участка, приходящегося на почвогрунты с более низкой несущей способностью, и для этих выборок были определены средние значения и дисперсии. Для статистической обработки данных использовались средства пакетов Stadia 8.0 и Microsoft Excel 2010.

Результаты и обсуждение

Измерена высота микропрофиля волока в правой колее для каждой серии измерений (рис. 3). Данные о свойствах почвогрунта и высоты микропрофиля поверхности после проездов машин позволили определить на волоке три характерных участка. Первый участок располагается в первой половине волока и характеризуется почвогрунтами с высокой несущей способностью, выдерживает многократные повторяющиеся проезды лесозаготовительной техники. Второй участок — переходный, находящийся в конце рельефного спуска и начинающийся с отметки 32 м. Этот участок характеризуется тем, что по мере приближения к третьему участку начинает возрастать влажность грунта. Образование колеи на этом участке связано с рельефными особенностями, т. е. микропрофиль волока изменяется в большей степени не вследствие продавливания, а по причине сдвига грунта. Третий участок характеризуется переувлажненными почвогрунтами с низкой несущей способностью и располагается в заболоченном месте. Этот участок начинается с отметки 46 м от начала волока.

 

Рис. 3. Продольный микропрофиль волока после проездов лесозаготовительных машин

Fig. 3. Longitudinal microprofile of the skidding trail after logging machines transit

 

Первые два участка волока в данном эксперименте рассматриваются как участки с характеристиками микропрофиля, мало изменяющимися при проездах машин. Высота микропрофиля поверхности волока на этих участках изменяется главным образом в связи с неоднородностью покрытия из сучьев. Интенсивность образования колеи в ходе проездов техники по этим участкам рассматривается как незначительная по сравнению с третьим участком, на котором даже при целенаправленном формировании покрытия из лесосечных отходов наблюдается глубокая колея.

По результатам каждой серии измерений высоты микропрофиля составлялись выборки. Было получено четыре выборки, которые показывали изменение микропрофиля по длине волока после проездов техники. Для каждой полной выборки определялись среднее значение и дисперсия. Также осуществлялась проверка гипотезы о принадлежности выборки нормальному закону распределения случайной величины по критерию согласия Пирсона при уровне значимости 0,05. Аналогичные расчеты выполнялись для неполных выборок, из которых были исключены значения высоты микропрофиля, полученные на третьем участке волока, характеризующимся переувлажненным почвогрунтом (табл. 2).

 

Таблица 2

Статистические характеристики микропрофиля волока

Statistical characteristics of the skidding trail microprofile

Статистическая характеристика	Полная выборка			Неполная выборка
	Первая серия	Третья серия	Четвертая серия	Первая серия	Третья серия	Четвертая серия
Среднее значение, см	–13	–1	–11	–3	5	–4
Дисперсия, см2	288	321	340	92	181	100
Эмпирическое значение критерия Пирсона	20,08	83,89	222,66	2,55	2,45	1,59
Критическое значение критерия Пирсона (0,05)	Число степеней свободы 5			Число степеней свободы 3
	11,07			7,81

 

В табл. 2 не представлены результаты по выборке, составленной на основании второй серии измерений, вследствие того, что эти измерения проводились после проездов форвардера только по самому прочному участку, когда форвардер не заезжал на остальную часть волока с более низкой несущей способностью почвогрунта. Для второй серии измерений микропрофиль волока на слабом почвогрунте это, по сути, микропрофиль, полученный в первой серии измерений. Расчет по критерию Пирсона показал, что полные выборки не подчиняются нормальному закону распределения, в то время как неполные выборки, из которых исключены значения высоты микропрофиля, измеренные на участках со слабонесущим почвогрунтом, подчиняются закону нормального распределения.

Анализ статистических характеристик, полученных для полных и неполных выборок значений высот микропрофиля волока, обнаруживает следующие закономерности. После каждой новой серии проездов дисперсия выборочных данных увеличивается, поскольку происходит увеличение глубины колеи с каждым новым проходом трактора на слабом участке, в то время как участки с грунтами, обладающими большей несущей способностью, которые и формируют в условиях данного эксперимента в большей степени в выборочных данных, средние значения, не подвержены сильному колееобразованию. По мере увеличения проездов интенсивность образования колеи становится меньше. В статистических данных это обнаруживается в изменении интенсивности увеличения дисперсии. По мере увеличения проездов тенденция увеличения дисперсии сохраняется, но интенсивность ее роста снижается, так как по мере увеличения проездов общая деформация поверхности волока, если на ней преобладают деформации уплотнения, стремится к некоторому пределу [27, 28]. В данном эксперименте изменение дисперсии по всей выборке с каждой новой серией проездов описывает логарифмический закон (рис. 4).

 

Рис. 4. Изменение дисперсии высот микропрофиля волока в зависимости от числа проездов техники

Fig. 4. Varying in the height dispersion of the skidding trail microprofile depending on the number of logging machines passes

 

Однако следует признать, что для того чтобы делать окончательные выводы, требуется проведение дополнительных экспериментов в других разнообразных условиях. Тем не менее, результаты эксперимента указывают на некоторую общую тенденцию.

Если рассматривать неполные выборки, когда из выборок исключены данные, полученные на слабом участке, то можно отметить, что дисперсия не получает заметного роста. Существует увеличение разброса данных для третьей серии измерений, однако это рассеяние связано с лесосечными отходами. Покрытие из лесосечных отходов на этом участке было уложено не равномерно, с наличием крупных скоплений отходов и свободных от отходов мест волока. Также отходы были еще не уплотнены проездами машин, поэтому наблюдались чередующиеся возвышения отходов над поверхностью. К четвертой серии измерений, когда проезды машин заметно уплотнили покрытие, рассеяние значений высот микропрофиля снизилось.

Подчинение неполных выборок нормальному закону распределения подтверждает то, что на слабодеформируемых участках с однородными свойствами, различные факторы в равной степени влияют на характеристики микропрофиля волока. Это согласуется с данными, принятыми при рассмотрении движения транспортных систем общего назначения по различным дорогам и путям [29]. Включение в общую выборку значений высоты микропрофиля, полученных на сильно деформируемом его участке, обнаруживает несоответствие полной выборки нормальному закону, что свидетельствует о более сильном влиянии на характеристики микропрофиля всего волока отдельного фактора или группы факторов, связанных со свойствами почвогрунта слабых участков.

В работе [30] представлены гистограммы распределения высоты неровностей микропрофиля пасечного и магистрального волоков. Авторы показывают, что значения высоты распределены по логарифмически нормальному закону распределения, а это является признаком существования неоднородности в данных, т. е. встречаются заметно отличающиеся значения, что соответствует условиям лесосек.

Эксперимент показал, что при прокладывании волоков через участки, которые характеризуются разными сильно отличающимися свойствами почвогрунтов, микропрофиль волока следует представлять как нестационарный процесс. В работе [31] нестационарный микропрофиль предлагается рассматривать как процесс, собранный из некоторого числа стационарных процессов. В данном эксперименте отдельно определим средние значения и дисперсии для трех участков, которые были выделены на волоке. Введем положение, что имеет место нестационарность процесса по дисперсии и построим сглаживающие кривые, показывающие, как изменяется дисперсия по длине волока с увеличением количества проездов лесозаготовительных машин.

Выполнены расчеты статистических характеристик выборок для отдельных участков (табл. 3) и построены сглаживающие кривые (рис. 5). Эти кривые имеют экспоненциальный вид, но не универсальный, так как продолжительный участок со слабыми почвогрунтами располагался в данном эксперименте в конце волока и свойства слабого участка очень сильно отличались от доминирующих свойств почвогрунтов по длине всего волока. Наличие таких участков в середине волока или периодическая их встречаемость в разных частях волока изменяет вид кривых. Почвогрунты со слабой несущей способностью оказывают существенно большее влияние в рассеяние значений высоты микропрофиля. Экспонента в данном эксперименте показывает разницу в увеличении разброса значений высоты микропрофиля относительно некоторого среднего значения для участков с разными свойствами почвогрунта в процессе повторяющихся проездов.

 

Таблица 3

Статистические характеристики отдельных участков волока

Statistical characteristics of skidding trail parts

Участок волока	Первая серия измерений		Третья серия измерений		Четвертая серия измерений
	Среднее значение высоты, см	Дисперсия, см2	Среднее значение высоты, см	Дисперсия, см2	Среднее значение высоты, см	Дисперсия, см2
Первый	2,8	17	11,6	120	–5,4	48
Второй	–12,3	35	–7,9	50	–0,9	187
Третий	–25,7	257	–9,5	403	–20,4	505

 

Рис. 5. Изменение дисперсии по длине волока: 1 — первая серия измерений; 2 — третья серия измерений; 3 — четвертая серия измерений

Fig. 5. Modifying of the dispersion along the length of the skidding trail: 1 — the first series of measurements; 2 — the third series of measurements; 3 — the fourth series of measurements

 

Участки, отличающиеся по своим свойствам, обнаруживаются в статистической обработке по изменению дисперсии выборок, составленных из значений высоты микропрофиля. Наличие участков с низкой несущей способностью показывает увеличение дисперсии с увеличением глубины колеи на этих участках для всего массива данных. Рост дисперсии замедляется с увеличением количества проходов, что объясняется снижением интенсивности деформации поверхности, вследствие стабилизации микропрофиля поверхности волока, поскольку на слабых грунтах основные деформационные процессы происходят на первых проездах тракторов [32]. Изменение дисперсии рассматривается как критерий, с помощью которого осуществляется анализ состояния волоков, проложенных по участкам, на которых свойства почвогрунтов не однородны, а изменяются в широких пределах.

При рассмотрении микронеровностей волока значимым фактором выступает присутствие покрытия из лесосечных отходов. Прежде чем покрытие деформируется от многократных проездов лесозаготовительных машин, наблюдаются выбросы значений микропрофиля вследствие локальных больших скоплений отходов и не однородностью их распределения вдоль волока. По мере деформации отходов разброс значений высоты микропрофиля снижается. Покрытие из отходов не влияет на общую тенденцию изменения высотных координат микропрофиля на слабых грунтах. В этом случае интенсивность разброса значений снижается, однако общая тенденция на увеличение разброса сохраняется.

Накопление статистических данных об изменении глубины колеи вдоль волоков при проездах машин представляется актуальным для моделирования и прогнозирования процессов на волоках, проходящих через участки с разными свойствами грунта. В качестве дополнительного фактора, подкрепляющего актуальность данных исследований, выступает получающая в последние годы тенденция на разработку технологических машин, способных работать в автономном режиме, для которых алгоритмы распознавания процессов являются основой для алгоритмов управления движением. В связи с этим, рассмотрение волоков, проходящих в местах с изменяющимися свойствами почвогрунтов, в отдельной классификационной группе транспортных путей в процессе решения отраслевых задач, представляется целесообразным.

Выводы

Представлены результаты эксперимента по измерениям микропрофиля волока, проходящего через участки лесосеки с разной несущей способностью почвогрунтов. Экспериментальный волок был проложен таким образом, чтобы часть волока попадала на заболоченный участок с низкой несущей способностью грунта.

Измерения высотных координат микропрофиля проводились на одном и том же волоке в точках, расположенных на расстоянии один метр друг от друга. Было сделано четыре серии измерений. Каждая последующая серия измерений осуществлялась после того, как харвестер и форвардер осуществляли очередные проезды по волоку. Таким образом, были получены выборки, составленные из значений высот микропрофиля одного и того же волока, но после разного количества проездов техники.

Статистическая обработка полных выборок показала, что с увеличением количества проездов лесозаготовительных машин увеличивается дисперсия выборки, полученная после очередной серии проездов. При этом полные выборки не подчиняются закону нормального распределения. Наличие на волоке участков с низкой несущей способностью почвогрунтов, на которых после каждого проезда харвестера или форвардера значительно увеличивается глубина колеи, и показывает увеличение дисперсии в каждой выборке. По мере увеличения проездов интенсивность образования колеи на слабых участках снижается. Это проявляется и в изменениях значений дисперсии, её значение также увеличивается, но менее интенсивно.

Анализ неполных выборок, из которых были исключены значения высот микропрофиля, относящиеся к участкам со слабой несущей способностью почовгрунта, показал, что такие выборки подчиняются закону нормального распределения независимо от количества проездов. Разброс данных здесь в большей степени связан с неоднородностью покрытия из лесосечных отходов, а не с глубиной колеи, так как на таких участках образование колеи менее интенсивное. При моделировании движения лесозаготовительных машин по волокам, проходящим через участки с разной несущей способностью, рекомендуется рассматривать каждый следующий проезд лесозаготовительной машины, как движение по транспортному пути с изменившимися статистическими характеристиками поверхности по сравнению с предыдущим проездом и, одновременно, с изменяющимися характеристиками поверхности по длине пути.

About the authors

Maksim A. Piskunov

Petrozavodsk State University

Author for correspondence.
Email: piskunov_mp@list.ru

Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor

Russian Federation, 33, Lenin av., 185910, Petrozavodsk, Republic of Karelia

References

Supplementary files