MITSATIHDN a saus 6/99 PUUTAVARAAUTON KUORMAUSMENETELMIEN VERTAILUA Esa Korhonen Teppo Oijala Tut:kimuksessa vert:ailt:iin aucokoht:aisen kuormaimen sekii erilliskuorma.ajan ja kahden perävaunun kiiyt:t:öön peruscuvia puucavaran kuormausmenet:elmiä. Lisäksi selvit:et:ciin aucokohtaisen kuormaimen kuljet:camisca mukana ja kiint:eäksi asennet:un kuormaimen kiiytön edullisuutta. Erilliskuormaajan kiiyt:cö on edullisempaa kuin autokohtaisen kuormaimen 7 lan:n kuljet:usetäisyydelle, jos puucavaraa on runsaasti. 5 km:n kuljet:usmatkalla erilliskuorma.ajaa ja kahta perävaunua kiiyttävän yhdistelmän CUottavuus on 2 % suurempi kuin autokohtaisella kuormaimella varustetun yhdistelmän. Kun kuormausolosuht:eet; huononevac, erilliskuormaajan _k iiytöstä saacava hyöt::y kasvaa. Erilliskuormaajaa voi myös kiiyttää erilaisiin puucavaran siirtoon liit:tyviin Cöihin. Aut:okoht:ainen kuormain on edullista kuljettaa mukana, jos kuljetusmatka on alle 5 Jan. Kiinteäksi kuormain kannattaa asentaa alle 6 km :n keskimääräisillä kuljet:usmatkoilla. Käytännössä kuormainta joudutaan kuljeetamaan mukana piteiiiijilläkin matkoilla Imi. siksi, että sopiva kuormaimen jättöpaikka puutcuu tai seuraava kuorma haet:aan eri paikasta. JOHDANTO Puutavaran kuormauksessa autoon käytetään kuormaimen s ij o ituksen mukaan kahta eri mene te l mää: y l e is immin käy t ettävä s sä menetelmässä kuorma i n on a sennettu puu tavara autoon ( autokoh ta i nen kuo rmain) ja t o ise s sa erill isen kuo rma a u t on alus talle ( e ri lli s kuo r maaja). Nykyinen liike nne lup akäytäntö raj o ittaa erilliskuormaaj ien täys i paino ista käyttöä. Kun nykymuoto iset liikenneluvat poistuvat vuonna 993, voidaan eri ll iskuormaajan käyttöä lisätä. Tä s sä tutkimuksessa tarkasteltiin puutavaran kuormaus ta, eri kuormausmenetelmiä ja kalustoa aut okuljetuksessa. Tutkimuksen tavoitt e ena oli selvittää erilliskuormaajan ja kahden perävaunun käytön kannattavuus. Samalla selvitettiin, kuinka pitkillä kuljetusmatkoilla autokohtaista kuormainta kuljetetaan mukana ja missä olosuhteissa kannattaa aut okoh tainen kuormain asentaa kiinteäksi. Tutkimuk s en on tehnyt maat. ja metsät. yo. Esa Korh onen Tehdaspuu Oy: ssä. Tarkemmat tuloks et on esitetty Helsingin yliopiston me ts ä t eknologian laitoksen opinnäytetyönä. Me ts ä t ehon katsauksen ovat laatineet Esa Korh onen ja Teppo Oijala. TUTKIMUSMENETELMÄT J A AINEISTOT Menetelmien kuvaus Autokohtainen kuormain Aut okohtaisen kuormaimen käyttöön perustuvaan yh distelmään kuuluvat vetoauto ja perävaunu sekä autokohtainen kuormain. Kuormain voidaan asentaa joko kiinteäksi tai siten, että se v oidaan irrottaa ajoneuvosta kuljetuksen ajaksi. Autokohtaista kuormainta käytettäess ä tarvitaan yleensä vain yksi kuljettaja, j oka sekä kuormaa puutavaran että kuljettaa puutavar a autoa. Jos kuljetusmatka on pitkä eikä purkamispaikalla tarvita auton kuormaint a, j ätetään kuormain yleensä pois kuljetuks e n ajaksi. Siten voidaan yhdistelmän kantavuutta lisätä kuormaimen painon verran. Kuo rmaimen irrotus ja kytkentä lisäävät kuitenkin ajanmenekkiä, koska mm. perävaunu joudutaan välillä irrottamaan.
Erilliskuormaaja ja vaihtoperävaunu Erilliskuormaajan käyttöön perustuva puutavaran autokuljetuskalusto sisältää vetoauton, kaksi perävaunua ja erilliskuormaajan. Kuljettajia menetelmässä tarvitaan kaksi. Toinen kuljettaa puutavaraautoa ja toinen kuormausautoa (= erilliskuormaaja). Yleisimmin kuormausautona on käytetty kuormaauto. Kun varsinainen yhdistelmä vie kuormaa purkupaikalle, toinen kuljettaja kuormaa erilliskuormaaj alla toisen perävaunun ja valmistelee sen kuljetuskuntoon (kuorman sidonta sekä uittoonajossa pudotusketjujen ja nippusiteiden laitto). Sen jälkeen siirretään kuormattu perävaunu kuormausautolla sopivaan paikkaan odottamaan varsinaista kuljetusta. Kun puutavaraautoyhdistelmä on saapunut tyhjänä kuormauspaikalle, irrotetaan ensin perävaunu odottamaan kuormausta. Sen jälkeen kuormataan vetoauto ja valmistellaan se aj okuntoon. Varaston tyhjennyttyä toinen perävaunu siirretään kuormausautolla seuraavalle varastolle. Erilliskuormaajaa voidaan käyttää myös erilaisiin puutavaran siirtoon liittyviin töihin sekä mm. lumen auraukseen. Tutkiminen Tutkimuksin selvitettiin puutavaraautoyhdistelmän varastollaviipymisen kokonaisaika ja eri työnvaiheiden ajanmenekki kuormausmenetelmittäin sekä purkamisessa veteenajon yhteydessä. Tutkimukset jakautuivat aikatutkimukseen ja ajopiirturiseurantaan. Taloudellisuustarkastelu tehtiin 7 akselisille, kokonaispainoltaan 56 tonnin autoyhdistelmille. Autoyhdistelmi en kuljetuskustannukset laskettiin Metsäalan Kuljetuksenantajien kustannuslaskentamallilla. Laskentaperusteet olivat Metsäalan Kuljetuksenantajien ja Suomen Kuormaautoliitto ry :n kaudelle.. 3.2.99 hyväksymän autokuljetusmaksusopimuksen mukaiset. Erilliskuormaajan kustannus laskentaa varten tämän kustannuslaskentamal lin pohjalta kehitettiin oma laskentamalli. Mallilla voidaan laskea erilliskuormaajan sekä tunti että yksikkökustannukset kuormattavan yhdi stelmän vuotuisen käyttömäärän mukaan. Erilliskuormaaj ien hinnat sekä muut kustannuslaskennassa tarvittavat tiedot perustuvat autoilijoiden haastatteluihin. TUTKIMUSTULOKSET Menetelmien ajankäyttö ja tuottavuus Ajankäyttö Puutavaran ajo ja purkamisajoissa ei yhdistelmätyyppien ja kuormausmenetelmien väli llä ole eroja. Ratkaisevimman eron ajankäytössä kuormausmenetelmien välillä muodostavat varastollaviipymisajat (taulukko). TAULUKKO Aikatutkimusaineisto kerättiin kesäkuussa 989. Tutkimuksen viidestä puutavaraautoyhdistelmä stä kaksi oli Tehdaspuu Oy:n Juvan piiristä, yksi Kangasniemen piiristä ja yksi Pielaveden piiristä sekä yksi Metsähallinnon Jyväskylän hoitoalueesta. Tutkimusaine istoa oli 55 kuormaa. Niistä 32 kuormattiin erilliskuormaajalla, 8 autokohtaisella kuormaimella ja 5 siten, että perävaunu kuormattiin erilliskuormaajalla ja vetoauto autokohtaisella kuormaimella. Kuormauspaikkaluokka oli yhtä poikkeusta lukuun ottamatta l. Puutavaralaji oli pitkää, noin 5 m havukuitupuuta. Kuormista suuntautui uittoon, tehtaalle ja rautatieasemille 7. Varsinaisen aikatutkimuksen lisäksi tulkittiin yhden puutavaraauton ajopiirturikiekot kolmen viikon ajalta 8. 6..7.989. Silloin autolla kuljetettiin yhteensä 8 kuormaa, joista 6 kuljetettiin uittoon j a 6 suoraan tehtaalle. Seurannan aikana erilliskuormaajaa käytettiin jatkuvasti. Kuormaimen mukanakuljettamista tutkittiin Kymmene Oy:n Kuusanniemen tehtaiden puutavaranvastaanottopaikalla. Tutkimusaineistoksi valittiin 2. 27.7.989 tehtaalle saapuneet puutavaraautot, joita kertyi yhteensä 253. 2 Varastoaviipymisajat kuormausmenetemittain Työnvaihe Autokohtainen kuormain minjkuorma (minjm3 ) % Erilliskuormaaja ja vaihtoperävaunu minjkuorma (min/ m3 ) % Kuormaus Vetoauto 2. 3 (.7) 5 Perävaunu 23.8 (.73) 3 7. 2. 9 (.62) 7 (. 77) Vakioajat kuormaimen kytkentä ja irrotus perävaunun irrotus 2. 9 3. 2.2 6.5 2 5.3 23. 5.8 3.2. 7 7 Yhteensä 8. 23. Aj opiirturiseuranta 89 29 Keskimäärin 82 25 ja kytkentä kääntäminen kuormauksen valmistelu ja päättäminen kuormausajo keskeytykset
Varsinainen kuormausaika erilliskuormaajaa käytettäessä oli keskimäärin. 7 minjm3 ja autokohtaista kuormainta käytettäessä. 72 minjm3. Ero johtui siitä, että erilliskuormaajalla oli suurempi koura ja parempi ulottuvuus kuin autokohtaisella kuormaimella. Perävaunun kuormaus oli molemmissa tapauksissa hitaampaa kuin vetoauton kuormaus. Kun k ä ytettiin autokohtaista kuormainta, yhdist e lmän varastollaviipymisen vakioaika oli kaikkiaan 3.9 min/kuorma. Jos kuormainta kuljetettiin yhdistelmän mukana, vakioaika oli 26. 8 min, koska kuormaimen kytkentä ja irrotusaika jäivät pois. Kuormaimen kytkentä ja irrotusajasta lähes puolet kului perävaunun irrotukseen ja kytkentään sekä aj oihin kuormaimen kytkentä ja jättöpaikalle. Noin puolet ajasta kului kuormaimen letkujen irrotukseen ja kiinnitykseen. Kuormauksen valmisteluun ja päättämiseen käytetystä ajasta lähes puolet kului kuorman sidontaan. (kuva ). Tällä kuljetusmatkalla erilliskuormaajan ja vaihtoperävaunun käyttöön perustuvan yhdistelmän vuosituotos 2 8 käyttötunnin mukaan on noin 6 m3 ja autokohtaisella kuormaimella varustetun yhdistelmän puolestaan noin 32 m3. Kun kuljetusolot huonontuvat ja kuljetusmatka lyhenee, tuottavuusero suurenee. Suhteellinen tuottavuus 8 6 ~\ ~aaja vaihto~erävaunu 2 Kun käytetä än erilliskuormaajaa ja vaihtoperävaunua, vakioaikajaottelu poikkeaa edellisestä. Puutavaraauton varastollaviipyminen käsittää ainoastaan vetoauton kuormauksen ja perävaunun vaihdon. Varastollaviipymisen vakioaika oli 2. minjkuorma. Kuormauksen valmistelu ja päättäminen vei eniten aikaa; suurin osa tästä ajasta kului kuorman sidontaan. Kä äntämiseen ja ajoon perävaunun irrotuspaika lta kuormauspaikalle ja takaisin kului keskimäärin 2. 2 minjkuorma. Etäisyys p e räv aunun irrotuspaikalta kuormauspaikalle oli keskimäärin 25 m. Vaihtoperävaunun kuormauksen vakioaika oli 37.2 min/kuorma. Perävaunu kuormattiin keskimäärin. 3 varastomuodostelmasta. Kuormauksen valmisteluun ja päättämiseen kului paljon aikaa, koska siihen sisältyi pudotusketjujen ja nippusiteiden laitto. Kuormausajon osuus nousi nopeasti, kun varastomuodostelmien koko pieneni. Kun käytettiin erilliskuormaaj aa ja vaihtoperävaunua, puutavaraautoyhdistelmä viipyi varastolla noin min/kuorma lyhyemmän ajan kuin autokohtaista kuormainta käytettäessä ja mukana kuljetettaessa. Jos autokohtainen kuormain jätettiin varastolle, varastollaviipymisen kokonaisaika oli noin 57 minjkuorma pitempi kuin erilliskuormainta käytettäessä. Aikatutkimuksin saadut varas tollaviipymisaj at olivat kauttaaltaan ajopiirturikiekoista tulkittuja tuloksia lyhyemmät, koska kuormausolot olivat aikatutkimuksessa keskimääräistä paremmat. 5o 2 25 3 Kuva. Suhteellinen tuottavuus ( = autokohtainen kuormain) Menetelmien kustannukset Autokohtainen kuormain Autokohtainen kuormain on taloudellisesti järkevää kuljettaa mukana, jos kuljetusmatka on alle 5 km (kuva 2). km : n kuljetusmatkalla yksikkökustannukset ilman kuormainta ovat 5 % suuremmat ja km : n matkalla vastaavasti 2 % pienemmät kuin kuormaimen kera. Kuormaimen kuljettaminen yhdistelmän mukana pienentää kantavuutta kuormaimen painon (keskimäärin 2 3 kg) verran. Toisaalta lyhyellä kuljetusmatkalla varastollaviipymisajan muutos vaikuttaa kustannuksiin enemmän kuin kantavuuden muutos. Suhteelliset kuljetuskustannukset 8 6 ~ 2 96 \ j 9 Kuormain mukana ~"""""" """"' 5 92 Kun käytetään erilliskuormaajaa ja kahta perävaunua, yhdistelmän tuottavuus on 5 km : n kuljetusmatkalla 2 % suurempi kuin irrotettavaa autokohtaista kuormainta käytettäessä 5. Kuljetuamatka, km 96 Tuottavuus l 8 Au,okohtainen kuormain 5 5 2 25 3 Kuljetuamatka, km Kuva 2. Suhteelliset kuljetuskustannukset ( mukana) = kuormain 3
Kiinteän kuormaimen käytön taloudellisuutta irrotettavan kuormaimen käyttöön verrattuna tarkasteltiin akselisen vetoauton ja 3akselisen perävaunun muodostaman yhdistelmän osalta. Tällaiseen yhdistelmään autokohtaisen kuormaimen asentaminen kiinteäksi on kannattavaa alle 6 km:n kuljetusmatkoilla. Ero irrotettavan kuormaimen käyttöön on kuitenkin pieni. Kun km:n kuljetusmatkalla käytetään kiinteää kuormainta, kuljetuskustann u kset ovat noin l % pienemmät kuin irrotettavaa kuormainta käytettäessä.. Kiinteän kuormaimen käytön kannattavuus lyhyillä matkoilla perustuu siihen, että se on noin mk halvempi ja noin 3 kg kevyempi kuin irrotettava kuorma in. Suhteelliset kuljetuskustannukset 5.. Erilliskuormaaja + vaihtoperävaunu 5 Autokohtainen kuorma in 95 9 7 85 +,+.,,.~ 5 5 25 2 3 Kulj etusmatka, km Kuva 3. Suhteelliset kuljetuskustannukset ( kuormain) = autokohtainen Erilliskuormaaja Erilliskuormaajanhankintahinnaksioletettiin mk. Siitä kuormaimen osuus oli 23 mk j a käytetyn a lustan 7 mk. Koko erilliskuormaaj an käyttöön perustuvan kaluston (erilliskuormaaja +vetoauto +kaksi perävaunua) hankintahinta oli 35 mk kalliimpi kuin autokohtaisen kuormaimen käyttöön perustuvan yhdistelmän (vetoauto+ perävaunu+ kuormain). Jos mk:n arvoista erilliskuormaajaa käytetään kuormaukseen 2 tuntia vuodessa, sen kokonaiskäyttökustannukset ovat noin 8 mk/tunti ja noin 36 mk/vuosi. Kun erilliskuormaaj an suoriteaika koko yhdistelmän kuormausta kohti t avanomaisin kuormin on. 5 tuntia, voidaan 2 tunnin vuotuisen käytön mukaan kuormata l 38 autokuormaa. Silloin e rilliskuormaajan käytön yksikkökustannuks et ovat 258 mk/kuorma. Tunti ja yksikkökustannukset vaihtelevat sen mukaan, mikä on kaluston hankintahinta ja miten kuormaaja työllistetään. Kun alustan hankintahintaa muutetaan %, muuttuvat tuntikustannukset. 9 %. Vastaavasti, kun kuorma ime n h a nkintahintaa muute taan %, muuttuvat tuntikustannukset 2.2 %. Autokohtaisen kuormaimen kuljettaminen mukana Kuormain oli yhdistelmän mukana 53 %:ssa kuormista. Niissä yhdistelmiss ä, j oi d e n vetoauto oli akselinen ( 7 kuormaa), kuormain oli mukana 87 %: ss a k uormista. Vastaa vasti 3akseliseen vetoautoon p erustuvissa yhdistelmissä (26 kuormaa) kuormaime n mukanakulj ettamis e n osuus ol i 6 %. Kaikki en kuormi e n keskimääräinen kulj etusmat ka oli km. Lyhin kuljetusmatka ol i 5 km ja pisin 25 km. akse l isell a ve toauto lla varustettujen yhdistelmien keskikuljetusmatka oli 27 % lyhyempi kuin 3 akselisella ve toautolla varustettuj en yhd iste lmien. Pisin kuljetusmatka kuorma in mukana oli 2 km j a lyhin kuljetusmatka ilman kuormainta 5 k m. % Menetelmien vertailua Menetelmie n yksikkökusta nnukset ovat samat silloin, kun kuormat ovat tavanomaisia (telaus ja keräilykuormia n. % kuormista) ja kuljetusmatka 7 km (kuva 3). km:n kuljetusmatkalla er illiskuormaaj an ja vaihtoper ävaunun käy ttö on noin 3 % e dullisempaa j a 6 km:n matkalla 5 % kalliimpaa kuin a u to kohta i sen kuormaime n käyt tö. Erilliskuormaa j a n k äytöstä saatava h yö ty k a svaa, kun kuor mausolosuhteet huonontuvat. Kun kuormat ovat telaus ja keräilykuormia, menetelmien yksikkökustannukset ovat samat 5 km:n kuljetusmatkalla. Silloin km:n matkalla erilliskuormaaj an ja vaihtoperävaunun käyttö on noin 8 % edullisempaa kuin autokohtaisen kuorma ime n käyt tö..~~~. 75 5 Kuormain ei mukana 25 5 5 2 25 Kuljetusmatka, km c:::j c:::j Lyhyt matka g Kiinteä asennus Jättöpaikan puute B Seuraava kuorm a Kuva. Kuormaimen kuljettaminen mukana ja sen syyt
Kuormaimen kuljettamiseen auton mukana oli autoilijoiden mukaan neljä syytä: lyhyt kuljetusmatka, kuormaimen kiinteä asennus, ei sopivaa kuormaimen jättöpaikkaa tai seuraava kuorma kuormataan eri paikasta (kuva ). Lyhyt kuljetusmatka oli yleisin syy kuormaimen kuljettamiseen mukana, jos matka oli alle 5 km. Tapauksista %:ssa kuormain olisi jätetty pois, jos sopiva kuormaimen jättöpaikka olisi löytynyt vaivattomasti. Niissä kuljetusmatka oli 5 km eikä sopivan jättöpaikan etsimiseen katsottu olleen aihetta. Mutta kun matka piteni, kuormaimen jättöpaikkaan kiinnitettiin enemmän huomiota. Kuormain oli asennettu kiinteäksi 7 %: iin yhdistelmistä. Suurin syy kuormaimen kuljettamiseen mukana oli kuitenkin se, että seuraava kuorma oli haettava eri paikasta kuin edellinen. verrattuna eivät ole suuret. Lisäksi kiinteästä asennuksesta seuraa tilanpuutetta varsinkin 3 m kuitupuun kuormauksessa. Parhaiten kiinteästi asennettu kuormain soveltuu akseliseen vetoautoon. Yleisin kuormaimen jättöpaikka oli kuormausalue (38 % tapauksista). Silloin kuormain oli irrotettu heti kuormauksen jälkeen. Jos kuormainta ei ollut mahdollista jättää kuormausalueelle, se jätettiin mielellään tien levikkeelle (36 %). 2 %: ssa tapauksista kuormain jätettiin jonnekin muualle, esim. huoltoasemien pihaalueelle. Ilman kuormainta olleista yhdistelmistä 3 % oli kuormattu erilliskuormaajalla. Jotta erilliskuormaajaa voidaan hyödyntää täysipainoisesti, on sillä voitava siirtää puutavaraa sekä sen vetämässä perävaunussa että varsinaisen kuormausauton kuormatilassa. Jotta se onnistuisi, nykyinen lainsäädäntö kuitenkin vaatii kuormausautolle oman liikenneluvan. Kun liikennelupakäytäntö muuttuu vuonna 993, erilliskuormaajan käyttö helpottunee. Jos erilliskuormaajan ja kahden perävaunun käyttöön perustuva kuljetusmenetelmä voi toimia raj oi tuksetta, menetelmä toimii hyvin. PÄÄTELMÄT Erilliskuormaajakalustolla voidaan helpottaa puutavarankuljetusten kuljetushuippuja ja siten kuljetusten suunnittelua. Myös vakinaisten autoilijoiden mahdollisuus sopeutua erilaisiin kuljetusoloihin paranee ja tilapäisten autoyrittäjien tarve vähenee. Autokohtainen irrotettava kuormain soveltuu kaikkiin kuljetusoloihin monikäyttöisyytensä vuoksi. Lyhyillä kuljetusmatkoilla se kannattaa kuljettaa mukana, mutta pitkillä se on edullisempaa irrottaa kuljetuksen ajaksi. Autokohtainen kuormain voidaan asentaa kiinteäksi, mutta edut irrotettavaan kuormaimeen Erilliskuormaaj an ja kahden perävaunun käyttö on taloudellisesti kannattavaa, kun puutavaraa kuljetetaan lyhyitä matkoja. Pitkillä kuljetusmatkoilla ja hyvissä olosuhteissa irrotettavan autokohtaisen kuormaimen käyttö on edullisempaa kuin erilliskuormaajan käyttö. Lisäksi erilliskuormaajan käytön edellytyksenä on, että puutavaraa on enemmän kuin yksi autokohtaisella kuormaimella varustettu yhdistelmä pystyy tiettynä aikana kuljettamaan. Jos erilliskuormaajakalusto. on uutta, suuret pääomakustannukset huonontavat menetelmän kannattavuutta. Asiasanat: autokuljetus, kuormaus 5
Metsäteho Review 6/99 COMPARISONS OF TIMBER TRUCK LOADING METHODS The aim of the study was to compare oading methods based on the use of a truckmounted oader and a separate oader with two fu trailers. The most common combination used for hauage of timber in Finland consists of a truck with a detachabe truckmounted loader and a futraier. Comparisons were also made between the reative costs of carrying a detachable truck loader with the truck or not and between the use of an undetachable or detachable oader. The use of a separate loader is more economica than of a truckmounted loader at hau ing distances of 7 km if the timber voumes are large. The productivi ty of the system with a truck and two futraiers oaded by a separate loader is 2 per cent greater than of a trucktraier combination with a truckmounted loader at hauing distances of 5 km. As the oading conditions deteriorate, the advantages of a separate oader improve. A separate oader may aso be utilized for other work involving moving of timber. It is economicaly advantageous not to detach the truck oader if the hauing distance is under 5 km, and to insta an undetachabe loader is advantageous when the hauing distance is less than 6 km on average. In practice, a loader must be carried along even for onger distances for instance because there is no suitable place to leave the oader, or because the next oad wi be fetched from another pace. Key words: truck hauling, loading SUOMEN METSÄTEOLLISUUDEN KESKUSLIITIO RY:N PUUNHANKINNAN JA TUOTTAMISEN METSÄTEHO TUTKIMUS JA KEHITYSYKSIKKÖ PL 9 (Fabianinkatu 9 B) 3 HELSINKI Puhelin (9) 658 922 ISSN 357326 HELSINKI 99 PAINOVALMISTE