Současná doba se v lesní těžbě vyznačuje paralelní existencí obou technologických kategorií: standardních motomanuálních, založených na použití motorové řetězové pily, a technologií využívajících těžebně-dopravní stroje. Je třeba zdůraznit, že v podmínkách lesního hospodářství České republiky obě tyto technologické kategorie mají, a minimálně v blízké budoucnosti i budou mít, své plnohodnotné opodstatnění. Je proto významným úkolem řídicích pracovníků vybrat pro dané podmínky vhodnou alternativu.

Prof. Ing. Jindřich Neruda, CSc., vede Ústav lesnické a dřevařské techniky na Lesnické a dřevařské fakultě Mendelovy univerzity v Brně.

Ing. Tomáš Zemánek, Ph. D., je odborným asistentem Ústavu lesnické a dřevařské techniky na Lesnické a dřevařské fakultě Mendelovy univerzity v Brně.

Obrat od manuálních postupů nastal v menší míře již v první polovině 20. století:

Vedle tehdy v zásadě jediného mechanizačního prostředku, v širší míře používaného pro dopravu dříví, kterým byla lesní železnice, se začaly objevovat i první traktory či nákladní automobily. Vlastní těžební činnost byla ale v té době stále prováděna ručním nářadím.

K zásadnímu obratu ve stupni mechanizace lesního hospodářství tedy došlo až po druhé světové válce, kdy nastal doslova bouřlivý technický a technologický rozvoj, při kterém byly do lesní výroby zaváděny dnes již zcela běžné prostředky, jakými jsou přenosná motorová řetězová pila, traktor s lanovým navijákem, lesní lanovka, odvozní automobilní souprava s hydraulickým jeřábem aj.

Tato první významná vlna procesu mechanizace lesního hospodářství, jejímž výsledkem bylo uplatňování široké škály pracovních postupů v lesní těžbě (při kterých bylo výchozí operací motomanuální kácení stromů motorovou pilou), s sebou přinesla mj. výrazné zvýšení produktivity práce a snížení její namáhavosti. Bezpečnostní a hygienická pracovní rizika se ovšem příliš nesnížila a v některých případech se dokonce objevila rizika nová (typickým příkladem je vliv vibrací, hluku a zplodin při práci s motorovou řetězovou pilou).

Vymezit konec této první vlny mechanizace lesní těžby jednoznačně nelze, v zásadě se v hlavních rysech zformovala do poloviny 60. let, a vlastně na patřičně vyšší technické i organizační úrovni pokračuje až dodnes.

Nástup víceoperačních strojů

Za druhou, a vpravdě doslova revoluční změnu v těžebních technologiích, je možno považovat nástup používání víceoperačních těžebně-dopravních strojů.

Víceoperačních strojů je používána řada druhů, ovšem především tzv. harvestorové řetězce či uzly přinesly do lesního hospodářství dosud nebývalou dynamiku a změnily organizační systém těžebních technologií i toku dříví z lesa ke spotřebiteli.

Výkonnost, kterou tyto strojní technologie běžně dosahují, je ve srovnání s motomanuálními postupy extrémní - vždyť pokácení a zpracování jednoho stromu o tloušťce cca 40 cm harvestorem trvá řádově minutu, u tlustších stromů se tento pracovní interval prodlužuje přibližně na dobu dvou až tří minut.

Při výkonu prací v lesnictví je vždy nutno plně respektovat zásady správného zacházení s živými rostlinami, ať jsou jimi sazenice k obnově lesa, vychovávané mladé stromy, či stromy dospělé, minimalizovat jejich poškozování např. provozem lesní techniky a dodržovat i další požadavky celostního šetrného přístupu k lesnímu prostředí.

Mechanizace a její význam

Historický proces mechanizace lesního hospodářství způsobil pokles významu ručního nářadí pro výkon pracovních činností v lesním hospodářství.

Například dřevorubecké nářadí v těžbě dříví je nyní používáno v omezeném rozsahu a v jiné struktuře, neboť řadu prací konaných dříve s pomocí ručního nářadí, jakožto hlavního pracovního prostředku (přeřezávání stromů a kmenů, odvětvování) nahradila práce motorové pily a křovinořezu, případně jiných strojů (harvestory).

Doposud převládá použití ručního nářadí např. při obnovných pracích - při sázení a ochraně lesních kultur.

Lze tedy konstatovat, že v současných technologiích výrobních činností lesního hospodářství nacházejí své postavení jak technické prostředky nejjednodušší konstrukce (ruční nářadí), tak prostředky pro animální práci, prostředky pro motomanuální práci i prostředky pro sofistikovanou zcela mechanizovanou výrobní činnost.

Na přelomu 60. a 70. let 20. století zavádějí společnosti ÖSA, Lokomo, Kockum nebo Volvo do lesnické praxe ve Finsku a Švédsku první těžebně-dopravní stroje, nejprve káceče, odvětvovače, později harvestory.

První harvestory byly konstrukčně řešeny jako dvouúchopové (byly odděleny fáze kácení a fáze odvětvování -krácení).

Veškeré v té době vyvíjené stroje byly primárně určeny do mýtních nebo kalamitních těžeb.

Na konci 80. let 20. století byly uvedeny do provozu první jednoúchopové harvestory dnešní konstrukce, u nichž kácení, odvětvování a krácení již probíhá v jednom cyklu pomocí harvestorové hlavice zavěšené na konci hydraulického jeřábu.

Tyto stroje dokážou realizovat i výchovné zásahy v předmýtních porostech.

Víceoperační těžebně-dopravní technologie poskytuje ve srovnání s jinými technologiemi řádově vyšší standard bezpečnosti a hygieny práce, stejně jako nejvyšší produktivitu výroby. V současné době je v ČR k dispozici asi 400 kusů harvestorů a přibližně dvojnásobek vyvážecích traktorů.

Přeprava vyrobeného dříví

Říká se, že mnohem větším problémem než vlastní pokácení stromu či jeho odvětvení a rozřezání na výřezy je přeprava vyrobeného dříví z lesního porostu na místo určení.

Pro řešení tohoto úkolu mají lesníci k dispozici celou řadu prostředků a možností jejich nasazení. Přeprava dříví sestává ze dvou hlavních fází: soustřeďování dříví (jeho přemístění od pařezu na tzv. odvozní místo) a odvoz dříví (transport dříví z odvozního místa na místo určení), který je v současnosti řešen především silničními vozidly, méně po železnici. V českém lesním hospodářství má stále svůj význam animální soustřeďování dříví koňskými potahy (viz další příspěvek této rubriky), převážná část soustřeďování dříví je však řešena mechanizačními prostředky, přičemž převažuje úvazkové soustřeďování lanovými navijáky nesenými na univerzálních či speciálních lesních traktorech či tahačích.

Významný podíl dříví (asi 30 %) je soustřeďován vyvážecími traktory či soupravami (zpravidla v návaznosti na těžbu dříví harvestory). Pro soustřeďování dříví v obtížných terénních podmínkách jsou k dispozici dokonalé lesní lanovky, zpravidla tuzemské výroby.

Odvozní automobily jsou vyráběny v několika koncepcích: pro odvoz dlouhého dříví, kráceného dříví, krátkého dříví či lesní štěpky.

Harvestory a vyvážecí traktory

Harvestory a vyvážecí traktory jsou sofistikované stroje s mechanickými, hydraulickými, elektrickými a elektronickými prvky. V nich samých a při jejich technologickém nasazení se široce uplatňují elektronické měřicí a řídicí systémy v úzkém propojení s geografickými informačními systémy.

Informace pro řídicí systém jsou shromažďovány z rozsáhlé soustavy senzorů, které jsou umístěny ve všech funkčních prvcích stroje. Na základě vyhodnocení těchto informací, popř. na pokyn operátora, pak řídicí systém ovládá prostřednictvím elektrických prvků mechanické a hydraulické části stroje.

Jednotlivé nezávislé řídicí moduly umístěné na stroji spolu vzájemně komunikují. Jedná se například o řídicí jednotku motoru, modul harvestorové hlavice nebo modul hydraulického jeřábu. Změny v nastavení základních parametrů stroje lze uložit pod konkrétním profilem operátora, který je provedl. Pokud tedy na stroji pracuje více operátorů, může mít každý z nich svoje specifické nastavení funkcí stroje.

Dříví zpracovávané harvestory je měřeno pomocí harvestorové hlavice zavěšené na konci hydraulického jeřábu harvestoru.

Měřicí systém harvestoru vyhodnocuje data získaná ze senzorů umístěných na harvestorové hlavici, dále data, která zadá bezprostředně během výroby operátor a data zejména ze speciálního datového souboru „Ceník” uloženého v počítači.

Na základě těchto informací pak systém navrhuje optimální skladbu sortimentů tak, aby dosáhl maximálního zpeněžení pro aktuálně zpracovávaný kmen. Vyvážecí traktor je možné rovněž vybavit měřicím systémem, který v tomto případě registruje jak aktuální hmotnost právě uchopených výřezů, tak celkovou hmotnost dříví v nákladovém prostoru.

Pokud provádí operátor těžbu, je displej počítače harvestoru v tzv. pracovním režimu. V tomto režimu má operátor k dispozici aktuální informace o právě prováděné těžbě, jako jsou např. druh dřeviny, kvalita výřezu, délka, průměr a označení právě zpracovávaného sortimentu, přehled o posledních sortimentech, které již byly zpracovány a o sortimentech, které budou pravděpodobně následovat.

Délka výřezu je měřena na základě odvalování měřicího ozubeného kolečka při posuvu zpracovávaného kmene harvestorovou hlavicí s přesností na 1 cm. Impulzy získané z měřicího kolečka jsou pak v počítači na základě kalibrační hodnoty přepočítávány na délku. Průměr (tloušťka) výřezu je získán na základě míry rozevření horních odvětvovacích nožů nebo ramen válců posuvu s přesností na 1 mm.

Míra rozevření odvětvovacích nožů je odvozena od stavu dvou otočných potenciometrů umístěných na čepech ramen odvětvovacích nožů.

Z velikosti napětí z obou potenciometrů v daném okamžiku pak systém určí tloušťku jako aritmetický průměr z obou zjištěných hodnot.

Na základě změřené délky a průměru spočítá měřicí systém harvestoru celkový objem výřezu. Průměr výřezu je měřen v kůře, do algoritmu výpočtu objemu výřezů je proto vřazen výpočet tzv. srážky na kůru.

Ceník je soubor, ze kterého získává měřicí systém informace o parametrech požadované výroby, např. druh dřeviny, rozměry jednotlivých sortimentů, jejich reálné nebo častěji relativní zpeněžení apod. Informace do souboru ceník zadává operátor nebo majitel stroje.

U měřicího systému harvestoru je vhodné provádět minimálně jedenkrát denně kontrolu přesnosti měření délky a průměru, tzv. kalibraci. Měření délky a průměru přímo ovlivňuje výsledky výpočtu objemu výřezů.

Je proto zcela zásadní, aby byl měřicí systém harvestoru správně nastaven, neboť při vysokých denních výkonech harvestoru a absenci kontroly měření by mohlo dojít při zpeněžení vyrobených výřezů ke značným ekonomickým škodám.

Průběh pracovní doby stroje a informace o jeho využití a dostupnosti jsou pro vytvoření jakýchkoliv kvalitních nákladových kalkulací nutným předpokladem. Pomocí pravidelné kontroly výsledků sledovaných hodnot lze snadno identifikovat změny technického stavu a spotřeby provozních kapalin stroje.

Protože jsou veškeré funkce sledovány průběžně, může provozovatel rychle reagovat na jakékoli změny ve výkonu stroje a udržovat tak vysokou produktivitu a ekonomiku provozu ve všech oblastech činnosti stroje.

Systém je schopen identifikovat v celkové pracovní době stroje jednotlivé pracovní fáze, jako jsou např. transport stroje, manipulace s hydraulickým jeřábem, kácení, posuv harvestorové hlavice, pracovní přestávky operátora, servis apod.

V případě činnosti harvestorové hlavice je k těmto časovým veličinám schopen přiřadit i spotřebu PHM nebo je rozdělit podle zpracovávaných hmotnatostí kmenů. Změna v grafech trendů produktivity nebo spotřeby je prvním příznakem problémů s technickým stavem stroje.

Principy telematiky

V harvestorové technice se začínají uplatňovat i principy telematiky, které umožňují na dálku přes vlastní komunikační zařízení posílat nebo získávat informace vztahující se k provozním charakteristikám harvestoru nebo vyvážecího traktoru.

Jde např. o aktuální polohu stroje nebo o jeho pohyb v terénu v určitém časovém období, informace vztahující se k diagnostice servisních parametrů a k chybovým hlášením harvestoru, či informace o spotřebě paliva, informace k parametrům provedené těžby, její poloze v terénu apod.

Systém také umožňuje detailně sledovat činnost operátora během jeho pracovní doby.

Systém telematiky u harvestorů a vyvážecích traktorů kombinuje možnosti systému sledování výkonu stroje a globálního systému pro mobilní komunikaci - GSM (Groupe Spécial Mobile), popř. družicového polohového systému pro odlehlejší lokality bez signálu GSM.

Na závěr

Technika v lesním hospodářství je tématem velmi pestrým a rozsáhlým, proto předložený příspěvek o ní zdaleka nemohl poskytnout vyčerpávající informaci.

Zájemcům o hlubší poznání této oblasti lidské činnosti je však k dispozici řada informačních zdrojů, včetně seznamu literatury u autorů tohoto příspěvku.

***

Historický vývoj mechanizace těžby a dopravy dříví v ČR lze rámcově rozlišit do několika etap:

Etapa Časové vymezení Charakteristické rysy etapy

I. od nejstarší doby značný podíl manuální práce, těžba ručním nářadím, přibližování i odvoz dříví

do období animálními potahy (výjimečně mechanizovaný odvoz např. lesní železnicí),

po 2. sv. válce sortimentní těžební metoda

II. 50. léta motomanuální kácení motorovou pilou, odvětvování sekerou, přibližování dříví

20. století potahy, odvoz traktory, sortimentní těžební metoda

III. 60. léta motomanuální kácení a odvětvování motorovou pilou, soustřeďování dříví

20. století univerzálními traktory, odvoz nákladními automobily s nakládacími navijáky, sortimentní těžební metoda, nárůst významu kmenové těžební metody

IV. 70. léta motomanuální kácení a odvětvování motorovou pilou, soustřeďování dříví

20. století univerzálními i speciálními lesními kolovými traktory, dálkové ovládání navijáků, rozvoj lanovek, význam těžební metody kmenové, odvoz nákladními automobily s hydraulickými jeřáby, první těžebně-dopravní stroje, významné postavení manipulačně-expedičních skladů dříví

V. 90. léta dtto + v polovině 90. let těžební stroje nové generace, vyvážecí traktory pro 20. století přibližování dříví, velkokapacitní odvozní soupravy sortimentů dříví, nárůst do současnosti významu sortimentní těžební metody, pokles významu manipulačně-expedičních skladů dříví

Klíčové informace

Mechanizace snížila namáhavost prací, zvýšila její výkonnost a mnohdy i kvalitu.

Prudký rozvoj mechanizace lesní těžby a dopravy dříví (zavedení motorových pil, soustřeďovacích mechanizačních prostředků a odvozních souprav) způsobil v ČR výrazné snížení pracnosti výroby surového dříví - z původních více než 6 h/m³ na 4,8 h/ m³ v roce 1970 a 2,2 h/m³ po roce 1985.

Pracnost výroby dříví realizované soudobými moderními těžebně-dopravními stroji přitom dosahuje ještě výrazně nižších hodnot, klesajících značně pod 1 h/m³.