東北人工林履帶式和輪式小型拖拉機(jī)集材效率分析1)

林文樹(shù) 楊德嶺 王立海 徐華東

(森林持續(xù)經(jīng)營(yíng)與環(huán)境微生物工程黑龍江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(東北林業(yè)大學(xué))，哈爾濱，150040)

東北人工林履帶式和輪式小型拖拉機(jī)集材效率分析1)

林文樹(shù) 楊德嶺 王立海 徐華東

(森林持續(xù)經(jīng)營(yíng)與環(huán)境微生物工程黑龍江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(東北林業(yè)大學(xué))，哈爾濱，150040)

通過(guò)大量調(diào)查和實(shí)測(cè)資料，定量地研究分析履帶式和輪式小型拖拉機(jī)集材對(duì)人工針闊混交林的集材效率。履帶式小型集材拖拉機(jī)的集材效率和生產(chǎn)率優(yōu)于輪式拖拉機(jī)，其中原條集材優(yōu)于原木?；貧w分析結(jié)果表明：隨著集材時(shí)間和集材距離的增加, 兩種拖拉機(jī)集材效率均降低，但運(yùn)載量與集材效率的關(guān)系不明顯。相關(guān)分析結(jié)果表明：拖拉機(jī)集材效率與集材距離、集材時(shí)間、運(yùn)載量、集材距離與集材時(shí)間相互關(guān)系、運(yùn)載量與集材數(shù)量相互關(guān)系是顯著不同的。無(wú)論是原條還是原木集材，履帶式拖拉機(jī)集材生產(chǎn)率都要高于輪式拖拉機(jī)集材生產(chǎn)率。

人工林；履帶式拖拉機(jī)；輪式拖拉機(jī)；集材作業(yè)；效率

Through lots of survey and testing, we analyzed the efficiencies of tracked tractor and wheeled tractor skidding for northeast mixed broadleaf-conifer forest plantations quantitatively. The efficiency of skidding and productivity of tracked tractor was bigger than wheeled tractor, and the log skidding was better than stem skidding. By the regression, the skidding efficiencies reduced with increasing skidding time and skidding distance. However, the relationships between skidding efficiencies and skidding quantity per skidding circle were not evident. By the correlation analysis, the skidding efficiency was significantly different among skidding distance, skidding time, skidding quantity per skidding circle, interaction between skidding distance and time, interaction between skidding quantity and numbers of stem or log. The production rate of tracked tractor was higher than that of wheeled tractor in both stem and log skidding.

集材作業(yè)是將伐區(qū)跡地的木材集運(yùn)到山上楞場(chǎng)或裝車場(chǎng)的作業(yè)過(guò)程，是伐區(qū)木材生產(chǎn)的重要組成部分，選擇合理的集材作業(yè)方式關(guān)系到伐區(qū)生產(chǎn)效率的高低和木材生產(chǎn)的成本，并影響到森林更新和環(huán)境保護(hù)[1]。對(duì)黑龍江、吉林林區(qū)木材生產(chǎn)實(shí)際狀況的調(diào)研表明，在天然林保護(hù)工程實(shí)施以后，迫于經(jīng)濟(jì)、環(huán)境以及集材量減少等多方面因素的壓力，畜力集材逐漸成為該區(qū)域集材的主要方式。在“天保工程”實(shí)施初期，畜力集材的確發(fā)揮了它應(yīng)有的積極作用。然而，隨著時(shí)間的推移和社會(huì)的發(fā)展，近年來(lái)畜力集材與林區(qū)生產(chǎn)實(shí)際之間的矛盾卻逐漸凸現(xiàn)出來(lái)。由于畜力集材作業(yè)的勞動(dòng)力成本逐年升高，且存在資源利用率、造材率和集材效率較低等缺點(diǎn)，畜力集材作業(yè)已經(jīng)逐漸不適應(yīng)東北林區(qū)木材生產(chǎn)實(shí)際現(xiàn)狀，因此需要采用機(jī)械集材來(lái)替代畜力集材。然而，由于目前山場(chǎng)作業(yè)具有作業(yè)地點(diǎn)分散、坡度大、林木稀疏、單位面積集材量和單株立木出材量均較低等新的特點(diǎn)，并不適宜采用原來(lái)林業(yè)專用的大型集材拖拉機(jī)如J-50、J-80等機(jī)械來(lái)進(jìn)行集材，需要探索新型的更適合林區(qū)生產(chǎn)實(shí)際的小型、靈活、環(huán)保的集材機(jī)械。

依據(jù)黑龍江和吉林林區(qū)實(shí)際調(diào)查情況，對(duì)要設(shè)計(jì)的環(huán)境友善型拖拉機(jī)的主參數(shù)進(jìn)行了選取和設(shè)定。依據(jù)主參數(shù)，對(duì)桂林玉柴工程機(jī)械有限公司的yct306s-6帶推土鏟的履帶式小型拖拉機(jī)和山東福爾沃農(nóng)業(yè)裝備有限公司的FB324四驅(qū)小型輪式拖拉機(jī)進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，并加裝專用的絞盤(pán)機(jī)和擋載板等設(shè)備，最后對(duì)絞盤(pán)機(jī)和搭載板與拖拉機(jī)樣機(jī)進(jìn)行聯(lián)結(jié)安裝。樣機(jī)設(shè)計(jì)和改造完畢之后，在吉林省臨江林業(yè)局進(jìn)行了試驗(yàn)。筆者著重研究所設(shè)計(jì)的履帶式和輪式小型拖拉機(jī)集材作業(yè)的生產(chǎn)效率，以便與其它集材作業(yè)方式(J-50集材拖拉機(jī))進(jìn)行比較，從而驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的拖拉機(jī)在我國(guó)東北林區(qū)的集材作業(yè)能夠有效提高東北林區(qū)木材生產(chǎn)效率，解決木材生產(chǎn)實(shí)際難題，促進(jìn)林業(yè)機(jī)械現(xiàn)代化，帶動(dòng)林區(qū)經(jīng)濟(jì)效益增長(zhǎng)，同時(shí)也能夠改善林業(yè)工人作業(yè)條件，保護(hù)林區(qū)生態(tài)環(huán)境。

1 研究區(qū)域與作業(yè)概況

試驗(yàn)樣地選在吉林森工集團(tuán)臨江林業(yè)局大西林場(chǎng)。該區(qū)域?qū)儆跍貛Ъ撅L(fēng)性氣候，冬季干燥嚴(yán)寒多雪，夏季溫暖多雨，年平均降水量為660 mm，年平均氣溫1.3 ℃，無(wú)霜期115 d左右。集材作業(yè)場(chǎng)地為大西林場(chǎng)58林班1小班內(nèi)，設(shè)計(jì)面積10.9 hm2，海拔670 m，坡向西南，坡度6°～8°，土壤為暗棕森林土。平均土層厚度20 cm，土壤潮濕，植被種類為木賊，蓋度為中，灌木叢種類是花楷子，蓋度為密。該樣地為人工林，林分類型為針闊混交林，主要樹(shù)種落葉松、紅松、水曲柳、椴樹(shù)等組成，平均林齡48 a，平均胸徑24 cm，平均樹(shù)高18 m，郁閉度0.9，木材蓄積量244 m3/hm2。

采伐方式選用擇伐作業(yè)，利用研制的履帶式和輪式小型集材拖拉機(jī)于2010年4—5月份在試驗(yàn)樣地進(jìn)行了原條、原木集材作業(yè)。樣機(jī)的主要參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 履帶式和輪式小型拖拉機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

2 研究方法

2.1 集材效率和生產(chǎn)率測(cè)定

結(jié)合臨江林業(yè)局木材生產(chǎn)作業(yè)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)和規(guī)劃。分別采用履帶式集材拖拉機(jī)樣機(jī)和輪式集材拖拉機(jī)樣機(jī)對(duì)不同地點(diǎn)的原條、原木進(jìn)行集材?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)時(shí)，采用秒表和紙作紀(jì)錄。記錄每一次集材所用的總時(shí)間，總集材時(shí)間包括絞集、載運(yùn)、卸木以及回空，即為一個(gè)循環(huán)的總時(shí)間。同時(shí)，記錄集材距離、運(yùn)載量等數(shù)據(jù)，用以分析試驗(yàn)樣機(jī)的集材效率。本研究所指的集材效率為運(yùn)載量與集材時(shí)間之間的比值，單位為m3·h-1·次-1[1-2]。最后，討論集材效率與集材時(shí)間、集材距離及運(yùn)載量之間的關(guān)系，分析影響集材效率的主要因素。此外，記錄工人每天的工作時(shí)間、休息時(shí)間、準(zhǔn)備時(shí)間等，用以計(jì)算集材生產(chǎn)率。

2.2 數(shù)據(jù)分析

采用最小二乘法對(duì)集材效率與集材距離、集材時(shí)間、運(yùn)載量的關(guān)系進(jìn)行回歸分析。最小二乘法是一種數(shù)學(xué)優(yōu)化技術(shù)，它通過(guò)最小化誤差的平方和找到一組數(shù)據(jù)的最佳函數(shù)匹配。利用最小二乘法可以求得未知的拖拉機(jī)集材效率數(shù)據(jù)，并使得這些求得的數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)之間誤差的平方和為最小。

另外，本研究還采用R統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及建模，應(yīng)用一般線性模型(GLM)來(lái)決定拖拉機(jī)集材效率與集材距離、集材時(shí)間、運(yùn)載量及集材數(shù)量之間的相關(guān)關(guān)系。GLM模型是線性模型的擴(kuò)展，其特點(diǎn)是不強(qiáng)行改變數(shù)據(jù)的自然度量，數(shù)據(jù)可以具有非線性和非恒定方差結(jié)構(gòu)。為了分析簡(jiǎn)便，將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的劃分。集材方式考慮4種，即履帶式原條、履帶式原木、輪式原條、輪式原木；集材距離分為8組，分別為70、80、90、100、110、120、130、140 m；運(yùn)載量分為5組，分別為0.5、0.6、0.7、0.8、0.9 m3·次-1；集材時(shí)間分為9組，分別為9、10、11、12、13、14、15、16、17 min；集材數(shù)量分為5組，分別為1、2、3、4、5根。

3 結(jié)果與分析

3.1 試驗(yàn)樣機(jī)原木原條集材

3.1.1 履帶式試驗(yàn)樣機(jī)原木原條集材

采用改裝后的小型履帶式集材拖拉機(jī)對(duì)作業(yè)區(qū)內(nèi)的原條和原木進(jìn)行集材，現(xiàn)場(chǎng)記錄其在集材作業(yè)各工序中所花費(fèi)的時(shí)間、集材距離、運(yùn)載量和單次集材數(shù)量等數(shù)據(jù)(表2、表3)。

表2 小型履帶式集材拖拉機(jī)原條集材原始數(shù)據(jù)

從表2和表3可知，采用小型履帶式拖拉機(jī)對(duì)原條進(jìn)行集材時(shí)，載運(yùn)時(shí)間>回空時(shí)間>絞集時(shí)間>卸木時(shí)間；而對(duì)原木進(jìn)行集材時(shí)，載運(yùn)時(shí)間>絞集時(shí)間>回空時(shí)間>卸木時(shí)間。不難發(fā)現(xiàn)，無(wú)論對(duì)原條還是對(duì)原木集材，載運(yùn)時(shí)間均最大，卸木時(shí)間最小，其中原條和原木載運(yùn)平均時(shí)間分別占總平均時(shí)間41%和36%，而卸木時(shí)間僅分別占12%和16%。載運(yùn)時(shí)間比較長(zhǎng)，可能是由于本次試驗(yàn)的林區(qū)為擇伐作業(yè)區(qū)，木材相對(duì)比較分散，而且在拖拉機(jī)集材作業(yè)過(guò)程中，還會(huì)受到林地地勢(shì)不平和保留木阻礙的影響。但是，原木絞集和卸木時(shí)間要明顯大于原條，相差幾乎都在2倍以上，這主要是由于單次所絞集的原木數(shù)量(平均4根)和原條數(shù)量(平均2根)相差較大。雖然原條集材的數(shù)量要小于原木集材，但原條集材的運(yùn)載量(0.77 m3·次-1)要大于原木(0.61 m3·次-1)。

表3 小型履帶式集材拖拉機(jī)原木集材原始數(shù)據(jù)

3.1.2 輪式試驗(yàn)樣機(jī)原木原條集材

采用改裝后的小型輪式集材拖拉機(jī)對(duì)作業(yè)區(qū)內(nèi)的原條和原木進(jìn)行集材，現(xiàn)場(chǎng)記錄其在集材作業(yè)各工序中所花費(fèi)的時(shí)間、集材距離、運(yùn)載量和單次集材數(shù)量等數(shù)據(jù)(表4、表5)。

可知，采用小型輪式拖拉機(jī)對(duì)原條進(jìn)行集材時(shí)，絞集時(shí)間>載運(yùn)時(shí)間>回空時(shí)間>卸木時(shí)間；而對(duì)原木進(jìn)行集材時(shí)，絞集時(shí)間>回空時(shí)間>載運(yùn)時(shí)間>卸木時(shí)間。無(wú)論對(duì)原條還是原木集材，絞集時(shí)間均最大，原條和原木絞集平均時(shí)間分別占總平均時(shí)間33%和43%。因此，提高輪式拖拉機(jī)集材作業(yè)效率的一個(gè)重要舉措就是要縮短絞集時(shí)間。同樣，無(wú)論對(duì)原條還是原木集材，卸木時(shí)間最少。對(duì)于輪式拖拉機(jī)集材，原條和原木卸木平均時(shí)間分別占總平均時(shí)間14%和15%。與履帶式拖拉機(jī)集材相似，輪式拖拉機(jī)原木絞集和卸木時(shí)間要大于原條，尤其是絞集時(shí)間，相差超過(guò)1.5倍；輪式拖拉機(jī)原條集材的運(yùn)載量(0.69 m3·次-1)要大于原木(0.57 m3·次-1)。進(jìn)一步分析可發(fā)現(xiàn)，輪式拖拉機(jī)集材時(shí)，原條集材的載運(yùn)時(shí)間和原木集材的回空時(shí)間都比較長(zhǎng)，載運(yùn)時(shí)間長(zhǎng)是因?yàn)樵瓧l集材時(shí)受到原條自身長(zhǎng)度和保留木的影響；本次試驗(yàn)的集材作業(yè)是順坡集材，逆坡回空，所以盡管是空載，回空的時(shí)間也比較長(zhǎng)。

表4 小型膠輪式集材拖拉機(jī)原條集材原始數(shù)據(jù)

表5 小型膠輪式集材拖拉機(jī)原木集材原始數(shù)據(jù)

本次試驗(yàn)中，履帶式拖拉機(jī)集材的平均集材距離為102 m，輪式拖拉機(jī)集材的集材距離為101 m，相差非常小。履帶式拖拉機(jī)集材的平均運(yùn)載量為0.70 m3·次-1，高于輪式拖拉機(jī)的0.63 m3·次-1。另外，履帶式拖拉機(jī)集材總平均時(shí)間為11.04 min，而輪式拖拉機(jī)集材總平均時(shí)間為12.23 min，很明顯可以看出，輪式拖拉機(jī)集材時(shí)間相對(duì)要長(zhǎng)。因此，在本次試驗(yàn)中，履帶式拖拉機(jī)集材效率大于輪式的集材效率，這是因?yàn)檩喪酵侠瓩C(jī)集材的運(yùn)載量要低于履帶式拖拉機(jī)集材的運(yùn)載量，而且作業(yè)時(shí)間還相對(duì)長(zhǎng)。雖然兩種拖拉機(jī)集材作業(yè)總的集材距離相差不大，但是在載運(yùn)時(shí)間上，履帶式拖拉機(jī)載運(yùn)原條和原木的平均時(shí)間分別為3.77、4.55 min，而輪式拖拉機(jī)分別為3.1、2.6 min，這說(shuō)明輪式集材拖拉機(jī)更為靈活，行駛速度相對(duì)更快。

3.2 集材效率與集材時(shí)間、集材距離和集材運(yùn)載量的回歸分析

為了比較履帶式拖拉機(jī)和輪式拖拉機(jī)在原條和原木集材時(shí)的不同效率，分別對(duì)兩種拖拉機(jī)集材方式下原條和原木集材效率與集材時(shí)間、集材距離和運(yùn)載量進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。

3.2.1 集材效率與集材時(shí)間的回歸分析

通過(guò)對(duì)比指數(shù)、線性、對(duì)數(shù)、多項(xiàng)式、幕這幾類主要的回歸模型，本研究設(shè)計(jì)的履帶式和輪式拖拉機(jī)原條與原木集材效率與集材時(shí)間的模型都適合多項(xiàng)式模型。該模型下的決定系數(shù)R2最大，即為回歸平方和與總離差平方和之比值最大的模型。根據(jù)最小二乘法，得出履帶式拖拉機(jī)原條集材效率與集材時(shí)間的擬合方程E履=-0.029 9T2+0.360 5T+4.381 1，相關(guān)系數(shù)為R2=0.51；而履帶式拖拉機(jī)原木集材效率與集材時(shí)間的擬合方程E原=0.010 4T2-0.358 3T+5.702 8，相關(guān)系數(shù)為R2=0.56。輪式拖拉機(jī)原條集材效率與集材時(shí)間的擬合方程E輪=-0.037 1T2-1.167 7T+11.934，相關(guān)系數(shù)為R2=0.51；而輪式拖拉機(jī)原木集材效率與集材時(shí)間的擬合方程E輪=0.014 5T2-0.595 5T+7.907 8，相關(guān)系數(shù)為R2=0.58。兩種集材方式的集材效率隨集材時(shí)間變化關(guān)系的散點(diǎn)圖與擬合方程曲線如圖1所示?？梢钥闯?，對(duì)于履帶式和輪式拖拉機(jī)集材，從總的趨勢(shì)來(lái)看，集材效率均隨著集材時(shí)間的增長(zhǎng)而降低，但兩種拖拉機(jī)集材方式的差別不是十分明顯。

圖1 集材效率與集材時(shí)間的關(guān)系

3.2.2 集材效率與集材距離之間的回歸分析

根據(jù)最小二乘法，得出履帶式拖拉機(jī)原條集材效率與集材距離的擬合方程為E履=0.000 5D2-0.122 1D+11.973，相關(guān)系數(shù)為R2=0.56；而履帶式拖拉機(jī)原木集材效率與集材距離的擬合方程E原=0.000 1D2-0.045D+5.991，相關(guān)系數(shù)為R2=0.51。輪式拖拉機(jī)原條集材效率與集材距離的擬合方程為E輪=8.598 3e-0.008 2D，相關(guān)系數(shù)為R2=0.57；而輪式拖拉機(jī)原木集材效率與集材距離的擬合方程E輪=-7E-5D2-0.015 4D+4.920 5，相關(guān)系數(shù)為R2=0.50。

兩種集材方式的集材效率隨集材距離的變化關(guān)系的散點(diǎn)圖與擬合方程曲線如圖2所示?？梢钥闯?，對(duì)于履帶式和輪式拖拉機(jī)集材，集材效率隨著集材距離的增長(zhǎng)在逐漸降低，因?yàn)閮煞N集材方式的運(yùn)載量波動(dòng)不大，隨著集材距離增加，集材時(shí)間也隨著增加，因此集材效率越來(lái)越低。但兩種集材方式的變化趨勢(shì)并不十分明顯。

圖2 集材效率與集材距離的關(guān)系

3.2.3 集材效率與運(yùn)載量之間的回歸分析

根據(jù)最小二乘法，得出兩種拖拉機(jī)原條和原木集材效率與運(yùn)載量的相關(guān)系數(shù)R2都小于0.5。兩種集材作業(yè)的集材效率隨運(yùn)載量的變化關(guān)系的散點(diǎn)圖如圖3所示?？梢钥闯觯\(yùn)載量與集材效率的關(guān)系不太明顯，且隨機(jī)性比較大。

圖3 集材效率與運(yùn)載量的關(guān)系

3.2.4 集材效率與集材時(shí)間、距離、運(yùn)載量以及數(shù)量之間的相關(guān)分析

在本試驗(yàn)測(cè)定的數(shù)值中，由于要處理多指標(biāo)變量(履帶式與輪式拖拉機(jī)、原條與原木、集材距離、運(yùn)載量、集材時(shí)間、數(shù)量)與集材效率之間的關(guān)系，而且集材效率與上述變量之間具有一定的相關(guān)性。如果采用簡(jiǎn)單的回歸方法或單獨(dú)用其中的某一變量來(lái)解釋某種拖拉機(jī)集材效率問(wèn)題時(shí)，上述變量之間會(huì)產(chǎn)生一定的干擾，而導(dǎo)致所預(yù)測(cè)值缺乏精確性。因此，本研究將采用一般線性模型來(lái)分析集材效率與上述指標(biāo)變量之間的關(guān)系：

Eijklm=u+Ji+Dj*Tk+Ql*Gm+eijklm。

(1)

式中：i=1，2，…，4；j=1，2，…，8；k=1，2，…，9；l=1，2，…，5；m=1，2，…，5；n=1，2，…，p；Eijklm表示第n個(gè)觀測(cè)的履帶式或輪式拖拉機(jī)集材效率；u表示相應(yīng)變量的均值；i表示第i個(gè)履帶式或輪式拖拉機(jī)原條和原木集材方式影響；j表示第j個(gè)集材距離的影響；k表示第k個(gè)集材時(shí)間的影響；l表示第l個(gè)運(yùn)載量的影響；m表示第m個(gè)集材數(shù)量的影響；eijklmn表示不可控制的因素影響；p表示有多少個(gè)觀測(cè)值需要處理。同時(shí)，集材距離與集材時(shí)間，以及運(yùn)載量與集材數(shù)量的相互影響因素也在模型的考慮范圍之內(nèi)。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果可知，拖拉機(jī)集材效率在集材距離(P<0.001)、集材時(shí)間(P<0.001)、運(yùn)載量(P<0.001)、集材距離與集材時(shí)間相互關(guān)系(P<0.001)，以及運(yùn)載量與集材數(shù)量相互關(guān)系(P<0.05)中是顯著不同的。但集材效率與集材方式(P=0.684)，集材效率和集材數(shù)量(P=0.326)不存在顯著的不同。由于集材方式、集材數(shù)量和拖拉機(jī)集材效率之間沒(méi)有明顯的顯著不同，將這兩個(gè)變量從模型當(dāng)中去掉后，新的拖拉機(jī)集材效率與集材距離、集材時(shí)間及運(yùn)載量的一般線性模型為：E=8.15-0.04D-0.6T+4.21Q，R2=0.88。從該模型中可發(fā)現(xiàn)，集材效率隨集材距離和集材時(shí)間的增加而降低，隨著運(yùn)載量的增加，集材效率增大。

3.3 集材生產(chǎn)率分析

影響集材生產(chǎn)率的因素很多，、地形條件、氣象等自然因素，同時(shí)也受機(jī)械設(shè)備、勞動(dòng)者、生產(chǎn)組織等社會(huì)技術(shù)因素影響[3]。本研究的履帶式集材拖拉機(jī)和小型輪式拖拉機(jī)的集材生產(chǎn)率可由下式進(jìn)行計(jì)算：

(2)

式中：p為集材生產(chǎn)率(m3·臺(tái)班-1)；t為每班總工作時(shí)間(min)；t′為班前準(zhǔn)備和班后結(jié)束時(shí)間(min)；φ為工作時(shí)間利用系數(shù)，考慮到休息和個(gè)人需要等，一般取0.8～0.95；M為平均每次集材量(m3)；t1為絞集時(shí)間(min)；L為平均集材距離(km)；t2為卸木時(shí)間(min)；V1為拖拉機(jī)平均集運(yùn)速度(km·h-1)。V2為拖拉機(jī)平均回空速度(km·h-1)。

在試驗(yàn)過(guò)程中，每班平均每天工作時(shí)間6h，班前準(zhǔn)備和班后結(jié)束時(shí)間按30min計(jì)算，工作時(shí)間利用系數(shù)取0.9。依據(jù)表2—表5中數(shù)據(jù)，采用式(2)分別對(duì)履帶式拖拉機(jī)和輪式拖拉機(jī)原條和原木集材的生產(chǎn)率進(jìn)行計(jì)算。履帶原條、履帶原木、輪式原條、輪式原木的生產(chǎn)率分別為24.62、14.21、18.50、12.64m3·臺(tái)班-1。可以看出，無(wú)論是原條還是原木集材，履帶式拖拉機(jī)集材生產(chǎn)率都要高于輪式拖拉機(jī)集材生產(chǎn)率。盡管履帶式拖拉機(jī)集材生產(chǎn)率高，但對(duì)于集材機(jī)械的選擇還取決于其它的因素，如集材機(jī)械是否適用于該林地，對(duì)林地的破壞程度如何，以及集材作業(yè)成本等。

4 結(jié)論與建議

采用履帶式和輪式小型拖拉機(jī)試驗(yàn)樣機(jī)在吉林省臨江林業(yè)局進(jìn)行了集材作業(yè)試驗(yàn)，定量分析了我國(guó)東北林區(qū)拖拉機(jī)集材的集材效率和集材生產(chǎn)率。履帶式拖拉機(jī)原條和原木的集材效率分別為5.07、2.93m3·h-1·次-1，而輪式拖拉機(jī)原條和原木的集材效率分別為3.7、2.64m3·h-1·次-1，履帶式拖拉機(jī)原條和原木的集材生產(chǎn)率分別為24.62、14.21m3·臺(tái)班-1，而輪式拖拉機(jī)原條和原木的集材生產(chǎn)率分別為18.5、12.64m3·臺(tái)班-1，其中原條集材優(yōu)于原木集材。通過(guò)時(shí)間對(duì)比研究得出履帶式小型集材拖拉機(jī)的集材率優(yōu)于輪式拖拉機(jī)?；貧w分析結(jié)果表明：不論是采用哪種集材拖拉機(jī)，其集材效率均隨集材距離和集材時(shí)間的增加而降低，隨著運(yùn)載量的增加，集材效率的變化不明顯。另外，由于收集的數(shù)據(jù)樣本量和影響變量相對(duì)較少，在進(jìn)行回歸分析時(shí)，可能會(huì)降低對(duì)預(yù)測(cè)估計(jì)的精確性，所以為了更好地預(yù)測(cè)拖拉機(jī)集材效率，需要考慮大樣本量及更多的影響變量。相關(guān)性分析表明，拖拉機(jī)集材效率與集材距離、集材時(shí)間、運(yùn)載量、集材距離與集材時(shí)間相互關(guān)系、運(yùn)載量與集材數(shù)量相互關(guān)系是顯著不同的。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，本研究所設(shè)計(jì)的兩種環(huán)境友善型小型集材拖拉機(jī)能夠較好地適應(yīng)東北林區(qū)復(fù)雜多變的木材生產(chǎn)作業(yè)條件，集材效率與集材生產(chǎn)率較高，能夠滿足林區(qū)作業(yè)要求。提高拖拉機(jī)集材效率可以從縮短集材總時(shí)間、縮短集材距離及合理確定運(yùn)載量等幾個(gè)方面入手。本研究只是在兩種拖拉機(jī)集材的集材效率方面進(jìn)行了分析，今后的研究工作則需要對(duì)兩種集材拖拉機(jī)對(duì)林地生態(tài)環(huán)境影響方面進(jìn)行相應(yīng)的研究和比較分析。

[1] 董希斌,付俊卿,孫劍鋒,等.人工林拖拉機(jī)集材與畜力集材效率的比較[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2005,33(6):116-117.

[2] 徐茂坤,董希斌,齊永峰,等.人工林滑道接運(yùn)與畜力集材效率的比較[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2005,33(6):120-121.

[3] 張文琪,曹玉昆,蔣敏元.淺析影響拖拉機(jī)集材效率的因素[J].森林采運(yùn)科學(xué),1990(3):15-18.

Efficiencies of Tracked Tractor and Wheeled Tractor Skidding for Northeast Forest Plantations/

Lin Wenshu, Yang Deling, Wang Lihai, Xu Huadong

(Key Laboratory of Forest Sustainable Management and Environmental Microorganism Engineering of Heilongjiang Province, Northeast Forestry University, Harbin 150040, P. R. China)//Journal of Northeast Forestry University.-2014,42(8).-99～103

Forest plantation; Tracked tractor; Wheeled tractor; Skidding operation; Efficiency

林文樹(shù)，男，1980年5月生，森林持續(xù)經(jīng)營(yíng)與環(huán)境微生物工程黑龍江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(東北林業(yè)大學(xué))，副教授。

王立海，森林持續(xù)經(jīng)營(yíng)與環(huán)境微生物工程黑龍江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(東北林業(yè)大學(xué))，教授。E-mail:lihaiwang@yahoo.com。

2013年9月4日。

S782.25

1) 林業(yè)公益性行業(yè)科研重大專項(xiàng)(201104007)。

責(zé)任編輯：戴芳天。