634.0.365,5 SZÁLLÍTÓJÁRMŰVEK TÍPUSVÁLTOZÁSA ÉS AZ ERDÉSZET! UTAK KOSZTKA MIKLÓS Szakmai körökben újabban vita tárgyát képezi az, hogy milyen típusú tehergépkocsit célszerű a közeli vagy távolabbi jövőben beszerezni. Ezekből a vitákból arra lehet 'következtetni, hogy az erdőgazdaságok keresik a számukra megfelelőbb tehergépkocsitípust, amelynek eredményeként esetleg a mértékadó \szállítójármű típusában változásra kerülhet sor. Alapvető kérdésként merül fel ebben a vitában, hogy mi előnyösebb: a meglévő ZIL típusú tehergépkocsik dízelesítése vagy ezek helyett más típus, pl. KAMAZ-ok beszerzése. Nem célom la ZIL-KAMAZ vitában csúcsosodó típusváltási problémában a döntő szó kimondása, csupán fel szeretném hívni általánosságban a figyelmet egy fontosnak tekinthető értékelési szempontra, amely a típusváltásnak az erdőgazdaságok úthálózatára való hatását vizsgálja. Jelenleg fennálló kereskedelmi viszonyaink és közgazdasági helyzetünk nem ad tág teret a válogatásnak, viszonylag szűk lehetőségek közül kell kiválasztani azokat a szállítójárműveket, amelyekkel a továbbiakban a faanyag szállítását elvégezhetjük. A beszerezhető szállítójárművek közül a válogatás mondhatni kizárólag az üzemóraköltségek alapján történik, ez a szemlélet azonban az ember, jármű, pálya, környezet komplex rendszernek (1. ábra) csak egy elemét, a járművet, ennek is csak egyetlen ismérvét, az üzemóraköltséget veszi vizsgálat alá, a többi elemre gyakorolt hatást figyelmen kívül hagyja. A teljes közlekedési rendszer bonyolult és sokrétű kapcsolatai közül az erdészeti utak körében annak jellegéből fakadóan talán legfontotosabb a jármű- és út-részrendszerek kapcsolata. A kérdés ezzel összefüggésben úgy merül fel, hogy a különböző műszaki jellemzőkkel bíró járművekből álló forgalomnak milyen hatása van a pályaszerkezetre, hogyan befolyásolja és változtatja meg annak tulajdonságait? A feltett kérdésre a választ a következő lépésekben lehet megadni: meg kell határozni a forgalomnak azt a jellemzőjét, amely kifejezi a pályaszerkezet rongálásának hatását; ki kell mutatni, hogy 1 m 3 különböző járművel leszállított faanyag milyen leromlást okoz; 1. ábra. A komplex útrendszer
végül ezek alapján meg kell vizsgálni a típusváltás ' hatását az általános leromlási folyamatra. Az utak forgalmának jellemzése A különböző típusú járművek különböző tengelysúlyokkal rendelkeznek, a pályaszerkezetre gyakorolt hatásuk eltérő. Az AASHO (Állami Útépítő Hivatalok Szövetsége USA) által végzett nagyminta kísérletek kimutatták, hogy a gépjárművek pályaszerkezetre gyakorolt hatása tengelysúlyuk 4-6-ik hatványával arányos. (Ez azt jelenti, hogy ha egy bizonyos tengelysúly rongáló hatását egységnek tekintjük,.akkor a kétszeres tengelysúly rongáló hatása minimum 16-iSzoros lesz.) Ugyancsak bebizonyosodott, hogy a kettős (tandem) elrendezésű tengelyek (amelyek tengelytávja 2,00 m-nél kisebb) kedvezőbbek a solo tengelyeknél. A pályaszerkezetre gyakorolt hatás szempontjából a faanyagszállításnál keletkező forgalmat tehát nem az úton áthaladó járművek darabszámával lehet jellemezni, hanem a keresztmetszeten ezalatt áthaladó tengelyek számától és tömegétől függő jellemzővel. Az összehasonlíthatóság érdekében a különböző tengelysúlyok hatását egy 10 t tömegű tengely áthaladási darbszámára kell átszámítani, amit forgalomterhelésnek nevezünk és db 10 t egységtengelyáthaladás" (etá) dimenzióban fejezzük ki. A faanyagszállítás által keltett forgalomban egy gépjárműforduló alatt az úton a gépjármű típusától függő számban üres és rakott tengelyek haladnak át, amelynek egyetlen forduló hatását is kifejezhetjük 10 t etá formában a következőképpen: i i flo= ^T. bj ü + ^ b i r 1 1 ahol fio = 1 forduló forgalomterhelése 10 t etá-ban biü = tengely hatását kifejező érték üresen b: r = tengely hatását kifejező érték rakottan i = a vizsgált szállítójármű vagy szerelvény tengelyeinek száma. A bí tengely hatását kifejező értéket a tengelyek tömegének függvényében az 1. táblázat tartalmazza, míg néhány szállítójárműre és szerelvényre vonatkozó számítást a 2. táblázat mutat be. Egyes tengely Átszámítási adatok egységtengelyre Kettős tengely (két tengely együtt) t b t b 5 0,05 10 0,07 6 0,08 12 0,14 7 0,16 li4 0,29 8 0,30 16 0,57 9 0,53 18 1,20 10 1,00 20 2,40 11 1,80 22 4,70 12 3,20 24 9,20 13 6,20 26 19,50 14 10,70 1. táblázat
Szállítójárművek adatai Szállított Tengelyek töme Se Átszámítás Típus tömeg ü. e. r. e. ü. ti. r. h. ü. e. r. e. ü. h. r. n. fio t t db 10 t etá. db/m 3 ZIL 130 6,0 2,25 2,60 2,25 7,90 0,28 0,31 0,0517 KAMAZ 5320 8,0 2,50 4,43 4,68 + 10,75 + 0,04 + 0,12 + 0,18 0,0225 ZIL 130 + + 5 t ptk 11,0 2,25 1,00 2,60 3,50 2,25 1,00 7,90 3,50 0,00 0,03 0,00 0,28 0,03 0,37 0,0336 Vontató + + 8 t ptk 8,0 1,00 5,00 1,00 5,00 0,00 0,045 0,00 0,045 0,10 25 RP-6 vontató pótkocsi 6,0 2,7 8,7 0,45 SR-8 vontató pótkocsi. 12,0 3,0 + 15,0 + + 0,40 + U = üres e első r = rakott h = hátsó + kettős (tandem) tengely 0,47 0,0783 0,42 0,0350 A forgalom és a faanyagszállítás kapcsolata A különböző gépjárművek egy fordulójának hatását kifejező fio érték csak a rongálás mértékére nyújt felvilágosítást, nem mutatja ki azt, hogy eközben mennyi faanyagot szállítunk le. Ennek jellemzésére és az egyes járművek megítélésére be kell vezetni egy mérőszámot, amely kifejezi, hogy 1 m 3 faanyag leszállítása mekkora forgalomterhelésnek felel meg: ahol T = fajlagos forgalomterhelés (db 10 t etá/m 3 ) fio = í forduló forgalomterhelése (db 10 t etá) q = a szállítójárművel vagy szerelvénnyel leszállítható fatömeg (m 3 ) A fajlagos forgalomterhelés (2. táblázat) alapján azt a szállítójárművet kell kedvezőbbnek ítélni, amelyeknél ez az érték kisebb. A pályaszerkezet pillanatnyi teherbírását az általa elviselt forgalomterheléssel lehet kifejezni. A pályaszerkezet teherbírására jellemző megengedett forgalom (Fio meg) nagysága megadja, hogy a pályaszerkezet élettartamának végéig még hány db 10 t eta tud áthaladni. (A megengedett forgalom nagyságát a mértékadó behajlás alapján, vagy pályaszerkezet feltárás adataira támaszkodva nyerhetjük.) A megengedett forgalom és a fajlagos forgalomterhelés alapján ki lehet számítani az úton az élettartam végéig leszállítható fatömeget: r x Fio meg Ugyanezt grafikusan a 2. ábrán bemutatott diagrammal is ki lehet számítani. Az ábráról szemléletesen kitűnik, hogy ugyanazt a fatömeget különböző típusú szállítójárművel vagy szerelvénnyel szállítva más-más, egymás-
2. ábra. A leszállítandó fatömeg átszámítása forgalomterhelésre. 100 i 200 i 300 Leszállítandó fatömeg tói merőben eltérő forgalomterhelés keletkezik. Amennyiben ismert az úton évenként leszállítandó fatömegnek a nagysága, az élettartam végét években is kifejezhetjük: Q ahol: n = az élettartam években Q = az úton leszállítható fatömeg QE = az évenként leszállításra kerülő fatömeg. Az élettartam ebben az esetben azt jelenti, hogy a pályaszerkezet erre az időpontra veszíti el hátralévő teherbírását, tehát a pályaszerkezetet kell megerősíteni. A keletkező szállítási költségek figyelembevételére további érdekes mutatót kapunk, ha a fajlagos forgalomterhelés (T) és az 1 m 3 faanyag szállítására jellemző költségeket (k) összeszorozzuk: M = k-t A vizsgált járművek szempontjából azt kell kedvezőbbnek tekinteni ennek alapján, amelynél ez az érték alacsonyabb. A két mutató arányából azt is meg lehet állapítani, hogy milyen fajlagos szállítási költséghatároknál egyenlítődnek ki az előnyök és hátrányok. Ehhez képezzük az M nagyobb Mkisebb arányt, majd ezzel a nagyobb fajlagos költséget szorozva megkapjuk, hogy mekkora az a felső fajlagos költség, amelynél a 'kisebb fajlagos forgalmú, de nagyobb fajlagos költségű járművet előnyösnek Ítélhetjük: illetve a kisebb fajlagos költséget elosztva megkapjuk, hogy mekkora az a maximális fajlagos költség, amely mellett kedvezőtlenebb fajlagos terhelést mutató jármű használata kedvezőbb. (Természetesen a mindkét szempontból előnyös vagy hátrányos eset egyértelmű, azokra nem kell ezeket a vizsgálatokat elvégezni.) Az elmondottakat a 3. táblázatban közölt példa illusztrálja. Látható, hogy az M mutató alapján a 2. jelű jármű kedvezőbb az adott viszonyok között egészen addig, amíg a fajlagos költsége 75 Ft/m 3 fölé nem emelkedik, vagy az
Típus jele 1. 2. Példa a fajlagos adatok összehasonlítására Faji. forg Fajlagos terhelés (T) költség (k) Mutató (M) db 10 t eta/m 3 Ft/m 3 0,05 0,02 30 ' 50 1,5 1,0 Faji. költs, határ Ft 20 75 1. jelű jármű hasonló költsége 30 Ft/m 3 alá nem süllyed. A leromlás folyamata és a típusváltás Az utak leromlási folyamata és a forgalom között exponenciális kapcsolat áll fenn, tehát a leromlás folyamata gyorsuló ütemben játszódik le (3.ábra). Tekintsük normálisnak a leromlás folyamatát abban az esetben, ha az út élettartama végéig egy bizonyos meglévő szálmtójármű forgalmával számolhatunk (az ábrán folyamatos vonallal jelzett függvény). Ez a jármű legyen, amelyre mint mértékadó járműre a pályaszerkezetet méreteztük. Amenynyiben az út élettartama alatt megváltozik a jellemző szállítójármű típusa, változatlan szállítási feladatok mellett az út forgalomterhelése is meg fog változni. A forgalomterhelés növekedésekor a leromlás folyamata felgyorsul, míg csökkenéskor lelassul. in -O 3. ábra Az út állapotváltozásának modellje változó forgalom hatására Az utak állapotának jellemzésére használt állapotjelző paraméterek időbeni változását a leromlási modellek mutatják meg. Nem minden állapotjelző paraméter változását sikerült eddig pontos matematikai formulával leírni, de az út teherbírásának változása a forgalom hatására jól leírható. Ennek az öszefüggésnek az alapján állítottuk össze a 4. ábrát, amely segítségével megpróbáljuk nyomon követni a típusváltás hatását. Az út teherbírását a megengedett forgalom (Fio meg) mellett a mértékadó behajlás (sm) is jellemzi ( a két érték között összefüggés áll fenn). Vizsgáljuk meg a pályaszerkezet élettartamának változását a következő feltételek szerint: a pályaszerkezet mértékadó behajlása a vizsgálat kezdetének idején: S, = 1,28 mm az évi átlagos szállítási kötelezettség és a jellemző szállítójármű alapján kiszámított évi forgalomterhelés F ioe = 6000 db 10 t etá/év a vizsgálat kezdete után 5 évvel változzon meg a szállítójárművek típusa úgy, hogy az utak évi forgalomterhelése I. esetben FÍbé = 10 000 db 10 t etá/év
4. ábra Az út teherbírá- Éhttortarfi (év) II. esetben FJJ = 4 000 db 10 t etá/év legyen. Az elemzés lépései a következők: 1. A függőleges tengelyen felkeressük az sm = 1.28 mm mértékadó behajlást és ezt rávetítjük az F'ioe = 6000 jelű görbére, majd a metszésponthoz tartozó értéket a vízszintes tengelyen leolvasva megkapjuk a pályaszerkezet hátralévő élettartamát, ami esetünkben tíz év. 2. Tételezzük fel,hogy az élettartam első öt évében ez a forgalom halad az úton. A pályaszerkezet leromlása tehát a kiválasztott görbe szerint változik, öt év múlva elérve az 1. jelű pontot. 3. Az ötödik évben változzon a szállítójármű típusa, változatlan szállítási feladat mellett. 3.1 Az első esetben vizsgáljuk azt a helyzetet, amikor FÍo é = 10 000 db 10 t etá/év forgalmat kelt a típusváltozás. Ennek a forgalomnak a hatását a pályaszerkezet hátralévő élettartamával jellemezzük, amit úgy kapunk meg, hogy az 1. jelű pontot vízszintesen rávetítjük a Fjoé = 10 000 jelű görbére, majd a metszésponhoz tartozó értéket a vízszintes tengelyről leolvassuk. Azt tapasztaljuk, hogy az eredeti forgalom mellett még hátralévő öt éves élettartam három évre csökken, vagyis a pályaszerkezetet két évvel korábban kell megerősíteni. 3.2 Ezután nézzük meg, hogy mi történik akkor, ha a típusváltozás hatására FÍoé = 4000 db 10 t etá/év keletkezik. A korábban kijelölt l-es pontot most vízszintesen az F^o é = 4000 jelű görbére vetítjük és a kimetszett ponthoz tartozó évek számát olvassuk le. A hátralévő élettartam hét és fél év lesz, ami azt jelenti,hogy az eredetileg kimutatott tíz éves élettartam 12,5 évre nő. Az elmondottakból látható, hogy a típusváltozásban szereplő járművek a pályaszerkezet élettartamában négy és fél év különbséget jelentenek. Ezeknek a vizsgálatoknak az elvégzéséhez szükséges, a forgalomra és.útállapotra jellemző adatok (pl.: utak teherbírása stb.) az erdőgazdaságoknál nem állnak rendelkezésre. Ebből a tényből pedig arra a megállapításra juthatunk, hogy ha az erdészeti utakkal valóban ésszerűen szeretnénk gazdálkodni, akkor annak előfeltételeként minden erdőgazdaságnál létre kell hozni egy adatbankot kiegészítve az erdészeti utak nyilvántartási rendszerét és annak tartalmát folyamatosan karbantartva megteremteni a friss adatokra támaszkodó elemzés és tervezés lehetőségét.