Среди всех видов транспорта во многих странах ведущее место занимает железнодорожный транспорт, что объясняется его универсальностью: возможностью обслуживать все отрасли экономики и удовлетворять потребности населения в перевозках практически во всех климатических зонах и в любое время года, высокой провозной способностью и эффективностью перевозок массовых грузов на большие расстояния, сравнительно большими скоростями, надежностью и безопасностью, низкой себестоимостью перевозок, меньшим воздействием на окружающую природную среду, чем другие виды транспорта.

Железнодорожный транспорт связывает в единое целое многочисленные области и районы нашей страны, обеспечивает жизнедеятельность всех отраслей экономики, реализацию социальных программ, экономическую и национальную безопасность государства, активно влияет на развитие межрегиональных и международных связей [1].

На фоне роста спроса на услуги железнодорожного транспорта и еще более значительного его увеличения в прогнозной перспективе в настоящее время сохраняется ряд нерешенных внутренних проблем [2]. Одной из них является: необходимость повышения безопасности функционирования железных дорог. Но, не решив проблему нежелательной растительности на полотне и полосах отчуждения железных дорог, мы не можем говорить о безопасном движении. Так как наличие и произвольное появление травянистой и нежелательной древесно-кустарниковой растительности мешает видимости сигналов и габаритных огней, нормальной эксплуатации различных устройств и обустройств на линии, снижает производительность машин по глубокой очистке щебня и ухудшает дренирующие свойства призмы земляного полотна. Этот далеко не полный перечень отрицательных последствий наличия растительности вызывает необходимость проведения мероприятий по предупреждению появления и искоренению высших растений, с целью обеспечения бесперебойности и безопасности перевозочного процесса в целом.

Для борьбы с растительностью используют как химические, так и механические способы. Широко распространён в настоящее время химический способ, однако для участков пути, проходящих в водоохранных зонах или в населённых пунктах, применение химических способов не допустимо. Кроме того, в мире всё больше поднимается волна недовольства, обусловленная тем, что именно химические способы наносят дополнительный урон окружающей среде.

Власти России не первый год думают, как укрепить производственный потенциал страны. Последние мировые политические события приводят правительство РФ к очевидной мысли: рассчитывать приходится в первую очередь на внутренние резервы. Машиностроение – хребет промышленности любого государства [3]. Интересным видится то развитие машиностроительной промышленности, которое могло бы решить проблему устранения и возобновления произвольного появления нежелательной растительности.

В настоящее время в борьбе с нежелательной древесно-кустарниковой растительностью механическими способами определились два направления: удаление растущей древесно-кустарниковой растительности вместе с корнями и раздельное удаление надземной и корневой частей растений. Для изучения этого вопроса был проведён патентный поиск по базам Федерального института промышленной собственности (ФИПС) и сделаны определенные выводы.

Способы достижения цели

Для скашивания нежелательных трав, срезания грубостебельной и мелкокустарниковой растительности могут быть использованы косилки.

Для скашивания трав и мелкого одиночного кустарника предлагается использовать роторные косилки [4] и [5].
Косилка [4] при движении наклоняет вперед высокую траву и режущими ножами вращающихся дисков скашивает перед собой растительность. Роторная косилка [5] навешивается сбоку на транспортное средство, а ножи роторов, устанавливаемые параллельно окашиваемой поверхности, захватывают растительность. При встрече режущих кромок ножей роторов возникает, так называемый, эффект «ножниц» и происходит срезание попавшей между ними нежелательной растительности. Таким образом, скашиваемая растительность не наклоняется перед срезанием, что позволяет довести до минимума количество оставшейся не срезанной растительности, уменьшить высоту ее среза и обеспечить равную поверхность стерни скошенной растительности, т.е. повысить качество окашиваемой поверхности. (рис.1)

Рисунок 1 – Роторная косилка

Более производительными и приспособленными для удаления нежелательной древесно-кустарниковой растительности по сравнению с косилками являются кусторезы [6]
[7].

Предложенный в [8] кусторез снабжен поворотной рамой, при помощи которой можно изменять сторону обрабатываемого участка, не меняя направления движения трактора, двухпильным дисковым рабочим органом для повышения производительности и телескопической стрелой, которую можно опускать на откос с различным заложением при помощи механизма подъема и опускания, что позволяет расширить область применения кустореза. Телескопическая стрела совершает возвратно-поступательное движение и тем самым увеличивает вылет телескопической стрелы (рис.2). Для окашивания каналов исследователями предлагается полнопрофильная косилка [9], которая содержит базовые машины (тракторы) с навесным рабочим оборудованием. С целью повышения производительности, на рабочее оборудование устанавливаются дополнительные секции, обеспечивающие скашивание растительности обеих откосов дамб за один проход агрегата (рис.3).

Рисунок 2                                                                 Рисунок 3            

Кусторезы для откосов

Предложенный в [10] кусторез позволяет проводить осветление культур как при срезании поросли с двух сторон рядка, так и при срезании поросли в междурядьях при движении агрегата по расчищенным полосам, и не по вырубке. Использование фрезы с четырьмя резцами улучшает равномерность загрузки двигателя, облегчает балансировку и изготовление. Кроме того, при поломке одного из резцов достаточно снять противоположный резец и продолжать работу (рис.4).

Рисунок 4 – Кусторез

Для расчистки просек линии электропередач, линий связи, трасс газопроводов и т.п. от кустарника и мелколесья предлагается кусторезная машина [11] (рис.5). Пригибающе-поддерживающее устройство кусторезной машины выполнено телескопически выдвижным для изгиба древесно-кустарниковой растительности с целью создания изгибающих напряжений в зоне резания нежелательной растительности. Это снижает усилия резания и тем самым повышает эффективность удаления древесно-кустарниковой растительности за счет оптимизации усилия резания.

Рисунок 5 – Кусторезная машина

В кусторезе [12] поворотный одноотвальный рабочий орган с режущим ножом установлен на подвижной по высоте платформе с размещенным на ней устройством импульсного резания, при этом одноотвальный рабочий орган выполнен с возможностью поворота на 90⁰ (рис.6).

Рисунок 6 – Кусторез

Устройство для сводки древесной растительности [13] относится к оборудованию, предназначенному для сплошной вырубки древесной растительности. Поставленные задачи для этой машины достигаются тем, что в ней установлен инерционный механизм, позволяющий многократно уменьшить мощность приводного двигателя. Срезающее устройство выполнено в виде дисковой фрезы и смонтировано на конце стрелы, при этом над фрезой закреплен опорный диск, который позволяет освободить фрезу от нагрузок, создаваемых весом срезанных деревьев (рис.7).

Рисунок 7 – Устройство для сводки древесной растительности

Недостатком вышеуказанных изобретений является то, что рассмотренные машины не утилизируют порубочные остатки (а это негативным образом отражается на экологии) и не позволяют производить удаление нежелательной поросли, растущей в неудобных местах (например, возле столбов линий электропередач).

Для уборки после срезания порубочных остатков предлагается несколько изобретений. В частности, срезанные деревья и кустарники могут быть сожжены, переработаны в щепу, использованы в качестве лесозаготовки и так далее.

Подборщик срезанной древесно-кустарниковой растительности [14] относится к устройствам для сбора, погрузки и транспортировки срезанной древесно-кустарниковой растительности и может быть использован в сельском, лесном хозяйстве и мелиорации при расчистке площадей от кустарника и мелколесья. Отличия предлагаемого рабочего оборудования от прототипов заключается в наличии нескольких уплотняющих гребенок, которые не только удерживают набранную растительность, но и уплотняют ее, способствуя повышению производительности машины. Кроме того, для привода всех уплотнительных гребенок используется лишь один гидроцилиндр с измененной конструкцией штока. Данный рабочий орган может использоваться в качестве сменного оборудования к погрузчикам, экскаваторам (рис.8).

Более производительным является подборщик [15], который собирая порубочные остатки, одновременно выполняет функцию измельчения надземной части пней и движется прямолинейно, не тратя время на огибание пней (рис.14).

Рисунок 8 – Подборщик срезанной древесно-кустарниковой растительности

Рисунок 9 – Подборщик

«Способ механизированной полосной расчистки площади вырубки под лесные культуры» [16] очень трудоемок, неэкономичен и неприемлем в экологических целях. Для осуществления данного способа, необходимо использование 3-х машин: машины для срезания ДКР, подборщика сучьев, корчевателя – собирателя пней. Подборщик сучьев двигаясь по очищаемым полосам, перемещает порубочные остатки поворотами подборщика поочередно вправо и влево на смежные межполосные пространства, формируя кучи порубочных остатков. После очистки очищаемых полос на всей площади вырубки осуществляется сжигание куч. После чего корчеватель-собиратель корчует пни на очищаемых полосах и сдвигает их в места сожженных куч порубочных остатков. Кучи пней оставляются на перегнивание.

В случаях, когда не нужно корчевать пни, чтобы избежать нарушения поверхности берм и обрушения откосов, подойдет подборщик-собиратель срезанной древесно-кустарниковой растительности [17], который содержит захват грейферного типа, монтируемый на рукояти экскаватора, спереди которого установлен фронтальный подборщик.

Машина для переработки порубочных остатков [18] решает задачу переработки порубочных остатков и полного использования древесины. Оставленные на лесосеке порубочные остатки, например, тонкомерная вершина дерева, с помощью гидроманипулятора подбираются за комлевой конец. Затем включаются протаскивающие вальцы, и дерево протаскивается с одновременным обрезанием сучьев ножами. После раскряжевки полученный сортимент-коротье под собственным весом падает в самосвальный кузов. Использование данного изобретения позволяет утилизировать остатки после разработки лесосек и получать дополнительное деловое сырье, например, коротье – для целлюлозно-бумажной промышленности (рис.10).

Рисунок 10 – Машина для переработки порубочных остатков

Устройство для очистки лесосеки от порубочных остатков [19] отличается от вышеуказанного устройства тем, что в нижней части кузова смонтирован узел измельчения порубочных остатков, выполненный в виде барабанной рубительной машины с нижним патрубком отвода щепы. При этом устройство снабжено съемным боковым прицепом с возможностью сбора выброшенной из щепоотвода щепы для дальнейшей ее вывозки с территории лесосеки без остановки работы основного устройства (рис.11).

Рисунок 11 – Устройство для очистки лесосеки от порубочных остатков

В просмотренном нами патентно-информационном фонде не обнаружено ресурсосберегающих компактных технических решений, необходимых для решения проблем с нежелательной растительностью. Каждое из рассмотренных изобретений, не решает поставленную задачу полностью.

Вывод

У всех вышеперечисленных способов есть свои достоинства и недостатки. Так, машины на рельсовом ходу по механическому удалению растительности имеют ограниченную зону обслуживания, от воздействия машин для сжигания травы могут возникать неконтролируемые пожары. С учётом этого в настоящее время всё ещё достаточно велика доля ручного труда по удалению нежелательной растительности в технической полосе отвода (в т.ч. в труднодоступных местах). Поэтому для повышения эффективности удаления древесной и кустарниковой растительности ещё продолжительное время будет актуальным разработка ресурсосберегающих (в т.ч. компактных) средств механизации по удалению нежелательной древесно-кустарниковой растительности.