Lesnoy Vestnik / Forestry BulletinLesnoy Vestnik / Forestry BulletinЛесной вестник / Forestry Bulletin2542-1468Eco-Vector70634110.18698/2542-1468-2025-4-156-169Forest engineeringЛесоинженерное делоResearch ArticleImproving transport and operational performance of forestry transport infrastructure in winterПовышение транспортно-эксплуатационных показателей лесотранспортной инфраструктуры в зимний периодKruchininIgor N.КручининИгорь Николаевич
Russian Federation

Dr. Sci. (Tech.), Professor

д-р техн. наук, профессор

kinaa.k@yandex.ruNikitinVladimir V.НикитинВладимир Валентинович
Russian Federation

Dr. Sci. (Tech.), Associate Professor

д-р техн. наук, доцент

nikitinvv@bmstu.ruBurmistrovaOlga N.БурмистроваОльга Николаевна
Russian Federation

Dr. Sci. (Tech.), Professor

д-р техн. наук, профессор

oburmistrova@ugtu.netShcherbakovEvgeniy N.ЩербаковЕвгений Николаевич
Russian Federation

Cand. Sci. (Tech.), Associate Professor

канд. техн. наук, доцент

scherbakov@bmstu.ruAkhtyamovEldar R.АхтямовЭльдар Рашидович
Russian Federation

Cand. Sci. (Tech.), Director

канд. техн. наук, директор

ra@7359808.ruOvseychikDarya V.ОвсейчикДарья Васильевна
Russian Federation

Pg.

аспирант

davbondarenko@mail.ruUral State Forestry Engineering UniversityФГБОУ ВО «Уральский государственный лесотехнический университет»BMSTU (Mytishchi Branch)ФГАОУ ВО «Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)» (Мытищинский филиал)Ukhta State Technical UniversityФГБОУ ВО «Ухтинский государственный технический университет»LLC UralNIIstromООО «Уральский научно-исследовательский институт строительных материалов» («УралНИИстром»)150820252941561691704202617042026Copyright ©; 2025, Kruchinin I.N., Nikitin V.V., Burmistrova O.N., Shcherbakov E.N., Akhtyamov E.R., Ovseychik D.V.Copyright ©; 2025, Кручинин И.Н., Никитин В.В., Бурмистрова О.Н., Щербаков Е.Н., Ахтямов Э.Р., Овсейчик Д.В.2025Kruchinin I.N., Nikitin V.V., Burmistrova O.N., Shcherbakov E.N., Akhtyamov E.R., Ovseychik D.V.Кручинин И.Н., Никитин В.В., Бурмистрова О.Н., Щербаков Е.Н., Ахтямов Э.Р., Овсейчик Д.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.eco-vector.com/2542-1468/article/view/706341

The results of improving methods for assessing the transport and operational condition of snow road surfaces on winter forest roads using a generalized complex indicator are presented. As the practice of developing timber resource bases shows, compacted snow cover is most often used as road surfaces in the winter. The use of snow as a road-building material causes significant difficulties in the operation of winter forest roads. The problem will be solved by the first developed methodology for assessing the transport and operational condition of snow road surfaces on winter forest roads using a generalized indicator, which determined the purpose of this work. The purpose of the research was to develop a method for assessing the transport and operational condition of snow road surfaces on winter forest roads based on a generalized complex indicator. The objectives of the research included: assessment of the transport and operational condition of road surfaces on winter forest roads; justification of the criteria for the generalized indicator of snow road surfaces; formation of training samples for setting up a neural network to assess the transport and operational state of snow road surfaces on winter forest roads for various criteria. The criteria for the generalized indicator were: the coefficient of adhesion between the wheels of timber transport vehicles and the snow surface and the strength of the snow road surface, modulo dynamic deflection. A set of studies has shown that the adhesion coefficient and strength of the snow cover will depend on the type of treatment and the distribution density of operating materials. In terms of overall properties, preference should be given to the treatment option with materials of fraction 5–10. In this case, the value of the generalized indicator of transport and operational condition should be at least 0,605, the coefficient of adhesion to the snowy road surface should be at least 0,4, with a dynamic deflection modulus of at least 195 MPa. Considering the sufficient adequacy of the data obtained, they can be recommended for increasing the transport and operational performance of winter forest roads and developing optimal plans for the winter maintenance of forest roads.

Представлены результаты повышения транспортно-эксплуатационного состояния снежных дорожных покрытий зимних лесных дорог. Приведена методика оценки состояния снежных дорожных покрытий зимних лесных дорог с использованием обобщенного комплексного показателя. Установлено, что, что в качестве основных критериев обобщенного показателя необходимо использовать показатель по коэффициенту сцепления колес лесовозного транспорта со снежным покрытием и прочностной показатель покрытия, по модулю динамического прогиба. Рассмотрено влияние на коэффициент сцепления плотности снежного дорожного покрытия и количества распределения различных фрикционных материалов. Установлено влияние размеров зерен фрикционных материалов и их видов на сцепные свойства покрытий. Выявлено, что наибольший коэффициент сцепления достигается при плотности распределения по покрытию от 5,0 до 6,0 кг/м2, для щебня фракции 5–10. Для древесной щепы плотность распределения составила не менее 5 м3 на 100 м2 снежного дорожного покрытия. При этом значении был зафиксирован коэффициент сцепления со снежной дорожной поверхностью не менее 0,4 и модуль динамического прогиба не менее 195 МПа. Показано, что полученные значения снежных покрытий лесных дорог характеризуется неопределенностью в данных, поэтому для анализа обобщенного показателя использовалась адаптивная нейронечеткая сеть типа ANFIS (Adaptive Network-based Fuzzy Inference System). Установлено, что значение обобщенного показателя транспортно-эксплуатационного состояния должно быть не менее 0,605. Рекомендуется, для оценки коэффициента сцепления использовать прибор ППК – МАДИ, а для оценки прочности снежных дорожных покрытий использовать динамический плотномер со свободно падающим грузом типа ZFG-3000 GPS. Соблюдение представленных рекомендаций позволяет оперативно оценивать и влиять на транспортно-эксплуатационные показатели зимних лесных дорог и всей лесотранспортной инфраструктуры.

winter forest roadssnow road surfaceadhesion coefficientdynamic deflection module of snow road surfaceзимние лесные дорогиснежное дорожное покрытиекоэффициент сцеплениямо­дуль динамического прогиба снежного дорожного покрытияAlyab’ev V.I., Il’in B.A., Kuvaldin B.I., Grekhov G.F. Sukhoputnyy transport lesa [Land transport of forests]. Moscow: Lesnaya prom-st’ [Forest industry], 1990, 416 p.Алябьев В.И., Ильин Б.А., Кувалдин Б.И., Грехов Г.Ф. Сухопутный транспорт леса. М.: Лесная промсть, 1990. 416 с.Vyrko N.P. Sukhoputnyy transport lesa [Land transport of forests]. Minsk: Vysshaya shkola [Higher School], 1987, 437 p.Вырко Н.П. Сухопутный транспорт леса. Минск: Высшая школа, 1987. 437 с.Leonovich I.I., Vyrko N.P., Martynikhin V.D., Matveyko A.P. Dorogi i transport lesnoy promyshlennosti [Roads and transport of the forest industry]. Minsk: Vysshaya shkola [Higher. school], 1979, 416 p.Леонович И.И., Вырко Н.П., Мартынихин В.Д., Матвейко А.П. Дороги и транспорт лесной промышленности. Минск: Высшая школа, 1979. 416 с.Kozlov V.G., Skrypnikov A.V., Chernyshova E.V., Chirkov E.V., Postavnichiy S.A., Mogutnov R.V. Teoreticheskie osnovy i metody matematicheskogo modelirovaniya lesovoznykh avtomobil’nykh dorog [Theoretical foundations and methods of mathematical modeling of logging roads]. Lesnoy Zhurnal (Russian Forestry Journal), 2018, no. 6 (366), pp. 117–127.Козлов В.Г., Скрыпников А.В., Чернышова Е.В., Чирков Е.В., Поставничий С.А., Могутнов Р.В. Теоретические основы и методы математического моделирования лесовозных автомобильных дорог // ИзВУЗ Лесной журнал, 2018. № 6 (366). С. 117–127.Morozov S.I., Pavlov F.A., Plaksa L.N., Savel’ev E.N. Zimnie dorogi v lesnoy promyshlennosti [Winter roads in the forestry industry]. Moscow: Lesnaya Promyshlennost′ [Forest industry], 1969, 168 p.Морозов С.И., Павлов Ф.А., Плакса Л.Н., Савельев Э.Н. Зимние дороги в лесной промышленности. М.: Лесная пром-сть, 1969. 168 с.Shapiro L.H., Johnson J.B., Sturm M., Blaisdell G.L. Snow Mechanics Review of the State of Knowledge and Applications. Cold Regions Research and Engineering Laboratory, CRREL, 1997, rep. 97–3, 126 p.Shapiro L.H., Johnson J.B., Sturm M., Blaisdell G.L. Snow Mechanics Review of the State of Knowledge and Applications // Cold Regions Research and Engineering Laboratory, CRREL, 1997, rep. 97–3, 126 p.Dyunin A.K. V tsarstve snega [In the kingdom of snow]. Novosibirsk: Nauka, 1983, 128 p.Дюнин А.К. В царстве снега. Новосибирск: Наука, 1983. 128 с.Sablin S.Yu., Skrypnikov A.V., Vysotskaya I.A., Boltnev D.E., Nikitin V.V., Zhuk A.Yu. Metodika vychisleniya transportno-ekspluatatsionnykh zatrat na soderzhanie lesovoznoy avtomobil’noy dorogi [Methodology for calculating transport and operating costs for the maintenance of a logging road]. Sistemy. Metody. Tekhnologii [Systems. Methods. Technologies], 2021, no. 1 (49), pp. 78–81.Саблин С.Ю., Скрыпников А.В., Высоцкая И.А., Болтнев Д.Е., Никитин В.В., Жук А.Ю. Методика вычисления транспортно-эксплуатационных затрат на содержание лесовозной автомобильной дороги // Системы. Метoды. Технoлогии, 2021. № 1 (49). С. 78–81.Lee J. An improved slip-based model for tire–snow interaction. SAE Int. J. Mater. Manuf., 2011, v. 4(1), pp. 278–288.Lee J. An improved slip-based model for tire–snow interaction // SAE Int. J. Mater. Manuf., 2011, v. 4(1), pp. 278–288.Thompson M.P. Contemporary forest road management with economic and environmental objectives. PhD Dissertation, Oregon State University, Pro Quest Dissertations Publishing, 2009, 284 p.VSN 137–89 Proektirovanie, stroitel’stvo i soderzhanie zimnikh avtomobil’nykh dorog v usloviyakh Sibiri i severovostoka SSSR [VSN 137–89 Design, construction and maintenance of winter roads in Siberia and the north-east of the USSR]. Introduced. 1990.01.01 Moscow: Transport, 1991, 157 p.ВСН 137–89 Проектирование, строительство и содержание зимних автомобильных дорог в условиях Сибири и северо-востока СССР. Введ. 1990.01.01 М.: Транспорт, 1991. 157 с.LabykinA.A., Kruchinin I.N.,Akhtyamov E.R., GorokhovskiyA.G., Shishkina E.E., Ovseychik D.V. Sovershenstvovanie metodov tekhnologicheskogo kontrolya uplotnennogo snezhnogo pokrova pri stroitel’stve i ekspluatatsii zimney transportnoy infrastruktury lesov [Improving the methods of technological control of compacted snow cover during the construction and operation of winter forest transport infrastructure]. Sistemy Metody Tekhnologii [Systems Methods Technologies], 2023, no. 4 (60), pp. 147–154.Лабыкин А.А., Кручинин И.Н., Ахтямов Э.Р., Гороховский А.Г., Шишкина Е.Е., Овсейчик Д.В. Совершенствование методов технологического контроля уплотненного снежного покрова при строительстве и эксплуатации зимней транспортной инфраструктуры лесов // Системы. Методы. Технологии, 2023. № 4 (60). С. 147–154.Labykin A.A., Kruchinin I.N., Pobedinskiy V.V., Akhtyamov E.R. Otsenka transportno-ekspluatatsionnogo sostoyaniya uplotnennogo snezhnogo pokrova zimnikh lesnykh dorog s ispol’zovaniem neyronnykh setey [Assessment of the transport and operational state of compacted snow cover on winter forest roads using neural networks]. Derevoobrabatyvayushchaya prom-t’ [Woodworking industry], 2023, no. 3, pp. 3–10.Лабыкин А.А., Кручинин И.Н., Побединский В.В., Ахтямов Э.Р. Оценка транспортно-эксплуатационного состояния уплотненного снежного покрова зимних лесных дорог с использованием нейронных сетей // Деревообрабатывающая пром-ть, 2023. № 3. С. 3–10.Korunov M.M. Uskorennyy sposob postroyki zimnikh dorog [Accelerated method for constructing winter roads]. Moscow: Goslestekhizdat, 1946, 34 p.Корунов М.М. Ускоренный способ постройки зимних дорог. М.: Гослестехиздат, 1946. 34 с.Vuori A.F. Mekhanicheskie svoystva snega kak stroitel’nogo materiala [Mechanical properties of snow as a building material]. Fizicheskie metody issledovaniya l’da i snega [Physical methods for studying ice and snow]. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1975, 118 p.Вуори А.Ф. Механические свойства снега как строительного материала // Физические методы исследования льда и снега. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. 118 с.Richmond P.W., Blaisdell G.L., Green C.E. Wheels and tracks in snow: Second validation study of the СRREL shallow snow mobility model. Cold Regions Research and Engineering Laboratory, CRREL, 1997, report 90–13. DOI:10.21236/ada230102Richmond P.W., Blaisdell G.L., Green C.E. Wheels and tracks in snow: Second validation study of the СRREL shallow snow mobility model // Cold Regions Research and Engineering Laboratory, CRREL, 1997, report 90–13. DOI:10.21236/ada230102Kuz’min P.P. Fizicheskie svoystva snezhnogo pokrova [Physical properties of snow cover]. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1957, 178 p.Кузьмин П.П. Физические свойства снежного покрова. Л.: Гидрометеоиздат, 1957. 178 с.Rikhter G.D. Snezhnyy pokrov, ego formirovanie i svoystva [Snow cover, its formation and properties]. Moscow: Izdvo Akademii nauk SSSR [Publishing house of the USSR Academy of Sciences], 1945, 76 p.Рихтер Г.Д. Снежный покров, его формирование и свойства. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1945. 76 с.Galakhov N.N. Snezhnyy pokrov v lesu [Snow cover in the forest]. Meteorologiya i gidrologiya [Meteorology and hydrology], 1940, no. 3, pp. 15–16.Галахов Н.Н. Снежный покров в лесу // Метеорология и гидрология, 1940. № 3. С. 15–16.Voytkovskiy K.F. Mekhanicheskie svoystva snega [Mechanical properties of snow]. Moscow: Nauka, 1977, 158 p.Войтковский К.Ф. Механические свойства снега. М.: Наука, 1977. 158 с.Kozhevnikov A.N., Belyakov V.V., Malygin V.A. Uravneniya svyazi parametrov sostoyaniya snega i zavisimosti ikh ot deformatsii snezhnogo pokrova [Equations for the relationship between snow state parameters and their dependence on snow cover deformation]. Proektirovanie, ispytaniya, ekspluatatsiya i marketing avtotraktornoy tekhniki [Design, testing, operation and marketing of automotive equipment]. N. Novgorod: NSTU, 1997, pp. 121–129.Кожевников А.Н., Беляков В.В., Малыгин В.А. Уравнения связи параметров состояния снега и зависимости их от деформации снежного покрова // Проектирование, испытания, эксплуатация и маркетинг автотракторной техники. Н. Новгорол: Издво НГТУ, 1997. С. 121–129.Yong R.N., Fukue M. Performance of snow under confined compression. J. of Terramechanics, 1977, v. 14 (1), pp. 37–49.Yong R.N., Fukue M. Performance of snow under confined compression // J. of Terramechanics, 1977, v. 14 (1), pp. 37–49.Kragel’skiy I.V., Shakhov A.A. Izmenenie mekhanicheskikh svoystv snezhnogo pokrova vo vremeni (zatverdenie) [Changes in the mechanical properties of snow cover over time (hardening)]. Fiziko-mekhanicheskie svoystva snega i ikh ispol’zovanie v aerodromnom stroitel’stve [Physical and mechanical properties of snow and their use in airfield construction]. Moscow: Publ. USSR Academy of Sciences, 1945, pp. 10–13.Крагельский И.В., Шахов А.А. Изменение механических свойств снежного покрова во времени (затвердение) // Физико-механические свойства снега и их использование в аэродромном строительстве. М.: Изд-во АН СССР, 1945. С. 10–13.Soustova L.I., Chuyko I.Yu. Opredelenie koeffitsienta stsepleniya kolesa s dorogoy raschetno-eksperimental’nym putem [Determination of the coefficient of adhesion of a wheel to the road by calculation and experiment]. Sovremennye tekhnologii. Sistemnyy analiz. Modelirovanie [Modern technologies. Systems analysis. Modeling], 2019, v. 62, no. 2, pp. 68–77. DOI: 10.26731/1813-9108.2019.2(62).68–77Соустова Л.И., Чуйко И.Ю. Определение коэффициента сцепления колеса с дорогой расчетно-экспериментальным путем // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование, 2019. Т. 62. № 2. С. 68–77. DOI: 10.26731/1813-9108.2019.2(62).68–77Yushkov V.S. Diagnostika i otsenka sostoyaniya avtomobil’nykh dorog [Diagnostics and assessment of the condition of highways]. Molodoy uchenyy [Young scientist], 2011, no. 12 (35), t. 1, pp. 67–69.Юшков В.С. Диагностика и оценка состояния автомобильных дорог // Молодой ученый, 2011. № 12 (35). Т. 1. С. 67–69.SP 288.1328000.2016 Dorogi lesnye. Pravila proektirovaniya i stroitel’stva [SP 288.1328000.2016 Forest roads. Design and construction rules.]. Moscow: Standartinform, 2017, 66 p.СП 288.1328000.2016 Дороги лесные. Правила проектирования и строительства. М.: Стандартинформ, 2017. 66 с.Rukovodstvo po otsenke urovnya soderzhaniya avtomobil’nykh dorog (vremennoe). ODM 218.0.000-2003 Utverzhdeno rasporyazheniem Gosudarstvennoy sluzhby dorozhnogo khozyaystva Ministerstva transporta Rossiyskoy Federatsii ot 19.12.2003 № IS-28/8938-is Rosavtodor [Guidelines for assessing the level of maintenance of roads (temporary). ODM 218.0.000-2003 Approved by the order of the State Road Service of the Ministry of Transport of the Russian Federation dated 19.12.2003 No. IS-28/8938-is Rosavtodor]. Moscow: Informavtodor, 2003, 57 p.Руководство по оценке уровня содержания автомобильных дорог (временное). ОДМ 218.0.000-2003 Утверждено распоряжением Государственной службы дорожного хозяйства Министерства транспорта Российской Федерации от 19.12.2003 № ИС-28/8938ис Росавтодор. М.: Информавтодор, 2003. 57 с.Labykin A.A., Kruchinin I.N., Akhtyamov E.R. Razrabotka trebovaniy k uplotnennomu snezhnomu pokrovu zimnikh lesnykh dorog [Development of requirements for compacted snow cover of winter forest roads]. Derevoobrabatyvayushchaya prom-st’ [Woodworking industry], 2023, no. 2, pp. 10–19.Лабыкин А.А., Кручинин И.Н., Ахтямов Э.Р. Разработка требований к уплотненному снежному покрову зимних лесных дорог // Деревooбрабатывающая пром-сть, 2023. № 2. С. 10–19.Kruchinin I.N., Labykin A.A., Ovseychik D.V., Pobedinskiy V.V., Burmistrova O.N., Avdeeva V.S. Ustroystvo dlya formirovaniya uplotnennogo snezhnogo pokrytiya [Device for forming compacted snow cover]. Patent for utility model No. 219114.; applicant and patent holder FSBEI HE USLTU, RU. No. 2023112508 declared 16.05.2023 published 28.06.2023, 3 p.Кручинин И.Н., Лабыкин А.А., Овсейчик Д.В., Побединский В.В., Бурмистрова О.Н., Авдеева В.С. Устройство для формирования уплотненного снежного покрытия. Патент на полезную модель № 219114.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО УГЛТУ, RU. № 2023112508 заявл. 16.05.2023 г. опубл. 28.06.2023 г. 3 с.Kandaurov I.I. Mekhanika zernistykh sred i ee primenenie v stroitel’stve [Mechanics of granular media and its application in construction]. Leningrad: Stroyizdat, Leningrad Branch, 1988, 281 p.Кандауров И.И. Механика зернистых сред и ее применение в строительстве. Л.: Стройиздат, Ленинградское отделение, 1988. 281 с.Garus I.A., Ogar P.M., Runova E.M. Analiz usloviy ekspluatatsii i obosnovanie transportnykh skhem v usloviyakh stroitel’stva lesovoznykh avtomobil’nykh dorog [Analysis of operating conditions and substantiation of transport schemes in the conditions of construction of logging roads]. Sistemy. Metody. Tekhnologii [Systems. Methods. Technologies], 2020, no. 3 (47), pp. 81–87.Гарус И.А., Огар П.М., Рунова Е.М. Анализ условий эксплуатации и обоснование транспортных схем в условиях строительства лесовозных автомобильных дорог // Системы. Метoды. Технолoгии, 2020. № 3 (47). С. 81–87.Provatorova G.V. Zimnee soderzhanie avtomobil’nykh dorog [Winter maintenance of roads]. Vladimir: VlSU Publishing House, 2021, 67 p.Проваторова Г.В. Зимнее содержание автомобильных дорог. Владимир: Изд-во ВлГУ, 2021. 67 с.Geles I.S., Korzhitskaya Z.A. Biomassa dereva i ee ispol’zovanie [Wood biomass and its use]. Petrozavodsk: KSC RAS, 1992, 230 p.Гелес И.С., Коржицкая З.А. Биомасса дерева и ее использование. Петрозаводск: Изд-во КНЦ РАН, 1992. 230 с.Cherkasova N.G. Problemy obrashcheniya s drevesnymi otkhodami, obrazuyushchimisya v protsesse lesozagotovok [Problems of handling wood waste generated during logging]. Lesnoy i khimicheskiy kompleksy – problemy i resheniya: sb. mater. po itogam Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii [Forestry and chemical complexes — problems and solutions: collection of materials based on the results of the All-Russian scientific and practical conference], Krasnoyarsk, October 29, 2021. Krasnoyarsk: Sibirskiy gosudarstvennyy universitet nauki i tekhnologiy imeni akademika M.F. Reshetneva [Siberian State University of Science and Technology named after Academician M.F. Reshetnev], 2022, pp. 319–321.Черкасова Н.Г. Проблемы обращения с древесными отходами, образующимися в процессе лесозаготовок // Лесной и химический комплексы — проблемы и решения: сб. материалов по итогам Всерос. науч.-практ. конф., Красноярск, 29 октября 2021 года. Красноярск: Изд-во Сибирского государственного университета науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева, 2022. С. 319–321.Izmailov A.F., Solodov M.V. Chislennye metody optimizatsii [Numerical optimization methods]. Moscow: Fizmatlit, 2008, 320 p.Измаилов А.Ф., Солодов М.В. Численные методы оптимизации. М.: Физматлит, 2008. 320 c.Piegat A. Fuzzy Modeling and Control: with 96 tables. Andrzej Piegat. Heidelberg; New York: Physic-Verl, 2001, 760 с.Piegat A. Fuzzy Modeling and Control: with 96 tables // Andrzej Piegat. Heidelberg; New York: Physic-Verl, 2001, 760 с.