Automatinis žemės ūkio transporto priemonių valdymas ir orientavimo sistemos yra svarbi technologija, skirta ne vien gamybos efektyvumui, bet ir operacijų saugumui didinti. Tyrimais patvirtinta, kad automatinio vairavimo sistemos javų kombainuose leidžia efektyviai naudoti dyzelinius degalus ir mažinti oro taršą.

Mokslininkai tiria automatines žemės ūkio transporto priemonių valdymo sistemas daugybę metų. Tiksliosios žemės ūkio technologijos, pvz., GPS, orientavimo ir automatinio valdymo sistemos, padeda padidinti derliaus dorojimo technikos ir jos įrangos, taip pat traktorių našumą, taupo degalus, darbo ir laiko sąnaudas. Pasaulinės padėties nustatymo sistemos (GPS) imtuvai žemės ūkyje naudojami nuo dešimtojo dešimtmečio pradžios. GPS signalais grįstos orientavimo technologijos buvo tiriamos siekiant automatizuoti daugelį lauko operacijų, tokių kaip žemės dirbimas, sodinimas ir sėja, augalų priežiūra ir derliaus nuėmimas.

Šiuolaikinės technologijos suteikia galimybę automatines vairavimo sistemas įdiegti daugelyje savaeigių žemės ūkio mašinų, taip pat ir javų kombainuose. Darbo tikslumui įtakos turi ir dirvos ar gamtinės sąlygos, taip pat reljefas.

Tikslioji žemdirbystė apima žiniomis pagrįstų techninių valdymo sistemų kūrimą ir naudojimą, siekiant optimizuoti trąšų, chemikalų, sėklų ir drėkinimo išteklių naudojimą, maksimaliai padidinti gamybą ir sumažinti sąnaudas. Naudojant naujausią techniką ūkininkai nori įsitikinti, kad ji ne tik kokybiškai atliks technologinius procesus, bet ir nepakenks aplinkai. Kad mašina susidorotų su skirtingomis dirvožemio, klimato ir pasėlių sąlygomis, svarbu tinkamai pritaikyti ir optimizuoti šių mašinų nustatymus.

Mašinų automatinio vairavimo sistemos leidžia optimaliau išnaudoti techniką ir padargus, mažina valdymo kaštus. Per tą patį laiką įdirbamas arba nuimamas didesnis lauko plotas. Vairuojant automatiniu būdu, vairuotojas daugiau laiko gali skirti padargų nustatymui ir jų reguliavimui. Esant nepalankioms oro sąlygoms, dideliam dulkėtumui, rūkui ar pan., dirbant kalvotose ar miškingose vietovėse, bus išnaudojamas visas padargo darbinis plotis. Rankiniu būdu perėmus vairavimą stulpams, pelkėtoms vietoms ar kitoms kliūtims apvažiuoti, nesunku grįžti į automatinio vairavimo režimą.

Moderniausiuose kombainuose gali būti sumontuotos ir automatinės važiavimo greičio palaikymo sistemos, kurios pagal kontroliuojamus parametrus parenka važiavimo greitį ir jį nuolat reguliuoja. Šios sistemos taip pat leidžia kontroliuoti grūdų nuostolius šiaudų separavimo ir valymo sistemose, kūlimo būgno mechanizmo veiklą, variklio apkrovą ir kitus parametrus. Automatinė greičio palaikymo sistema keičia važiavimo greitį, atsižvelgdama į javų derlingumą, aplinkos sąlygą ir kitus veiksnius, užtikrindama pastovų javų srauto tiekimą į kūlimo aparatą. Ši sistema kombainuose užtikrina visų kombaino mazgų tinkamą veikimą, todėl maksimaliai išnaudojamos kombaino galimybės.

Automatinių sistemų privalumai

Tyrimui atlikti pasirinkti 3 vienodo tipo Lexion 770 TT (Terra Trac) kombainai su vienodo galingumo varikliais, automatinio vairavimo sistemomis ir vienodo 10,8 m pločio pjaunamosiomis. Visi kombainai buvo sukomplektuoti su Mercedes-Benz 585 AG, T4 išmetamųjų dujų reikalavimus atitinkančiais varikliais, S7 automatinio vairavimo sistemos monitoriais su Satcor 15 korekciniu signalu, telemetrine sistema, visiškai automatine kūlimo, šiaudų separavimo ir grūdų valymo Cemos Automatic sistema, grūdų kokybės kamera, 2 separavimo rotoriais, 13 500 l grūdų bunkeriu ir kita įranga.

Tyrimų rezultatai rodo, kad automatinio vairavimo sistemos kombainuose leidžia efektyviai panaudoti dyzelinius degalus, sumažinti oro taršą (vieno kombaino tarša vidutiniškai sumažėja 0,6 t per metus). Nustatant problemas ir priimant sprendimus dėl taršos prevencijos ir kombainų darbo optimizavimo, gali būti efektyviai panaudoti ir telemetrinės sistemos duomenys. 

Panaudojant „Claas“ telemetrinėje sistemoje surinktus ir išsaugotus derliaus nuėmimo duomenis, analizuotas vienų metų žieminių kviečių derliaus nuėmimas. Analizei naudoti duomenys pateikti lentelėje.

Buvo atliekami lyginamieji važiavimai nuimant derlių 3–4 skirtingo dydžio laukuose, naudojant automatinį vairavimą ir vairuojant jį išjungus.

Javų derlius pradėtas imti važiuojant lygiagrečiai padarytomis technologinėmis linijomis. Minimalus atstumas, kurį reikia nuvažiuoti, kad būtų galima pažymėti tiesiaeigio vairavimo (AB linija) tašką B yra ne mažiau negu 20 metrų. Nuvažiavus didesnį atstumą ir pažymėjus tašką B, automatinio vairavimo sistema, pasitelkdama palydovus, lauką išdalija lygiagrečiomis linijomis pagal nustatytą kombaino darbinį plotį. Nuo šio momento kombaino operatorius, aktyvavęs automatinio vairavimo funkciją, kombainui leidžia pačiam vairuoti subraižytų linijų kryptimi. Nuvažiavus daugiau nei 20 m, galimos važiavimo paklaidos (nutolsta nuo technologinės linijos), todėl dažniausiai operatoriai B tašką pasirenka lauko gale. Taip užtikrinamas didesnis kitų važiavimų lygiagrečiomis linijomis tikslumas. Esant tiesialinijiniam automatiniam vairavimui, galulaukėse galimas technikos apsisukimas įvažiuojant į kas antrą, kas trečią liniją ar pan.

Paveiksle pateikta sudėtingos konfigūracijos lauko, kuriame derlius nuimtas naudojant automatinį vairavimą, schema. Taisyklingos formos laukuose automatinio vairavimo linijos yra ilgesnės, o apsisukimų trajektorijų ilgis galulaukėse mažesnis. Palyginus važiavimo linijų ilgį (km) vienam hektarui, nustatyta, kad naudojant automatinį vairavimą vidutinis linijų ilgis buvo 1,21 km trumpesnis.

Netaisyklingos formos laukuose vaira- vimo linijų ilgis skiriasi. Išjungus automatinio vairavimo sistemą, buvo stengiamasi išlaikyti panašų 10,5±0,25 m atstumą, kaip ir automatinio vairavimo atveju. Palyginus važiavimo linijų ilgį (km) vienam hektarui, buvo pastebėta, kad nenaudojant automatinio vairavimo vidutinis linijų ilgis buvo 1,46 km didesnis.

Gauti matavimo duomenys parodė, kad tyrimui pasirinkti kombainai, atsižvelgiant į pasėlių derlingumą, operatoriaus įgūdžius ir kitus parametrus, vidutiniškai nuvažiuoja, nestabdant mašinos grūdams išpilti, nuo 111, 90 iki 179,81 m atstumą. Kiekvienas kombaino sustojimas grūdams išpilti reiškia darbo efektyvumo mažėjimą. Pasitelkus telemetrinėje sistemoje sukauptus duomenis, nustatyta, kad analizuotų kombainų grūdų bunkerio išpylimo trukmė sudarydavo nuo 1,75 iki 2,25 min. Grūdų išpylimo laiko trukmė ir jos grafinis atvaizdavimas telemetrinėje sistemoje pateiktas paveiksle. Turint telemetrinę sistemą, ūkininkas gali lengvai matyti ne tik grūdų išpylimo skaičių konkrečiame lauke, bet taip pat ir grūdų išpylimo vietas, ar grūdai išpilti važiuojant kombainui, ar ne.

Atliekant tyrimus nustatyta, kad kombainai, nuimdami kviečių derlių, prikūlė nuo 268 iki 448 vnt. grūdų bunkerių. Vadinasi, jei grūdai būtų išpilami sustabdant kombainą, turėtume nuo 536 iki 896 min. (14,78 val.) sustojimų.

Struktūrinė kombaino darbo laiko analizė

Kombaino darbo efektyvumas labai priklauso nuo darbo organizavimo, todėl turint telemetrijos duomenis galima analizuoti kombaino darbo laiko struktūrą. Kombainas dirbo trijuose laukuose su įjungta automatine vairavimo sistema. Šie laukai grafike atitinkamai pažymėti L1, L2, L3. Tris laukus, kur kombainas dirbo su išjungta automatinio vairavimo sistema, pažymėjome L4, L5, L6. Tyrimas parodė, kad kombainai technologiniam procesui sugaišo 35–57 proc. viso kombaino darbo laiko.

Išpilant grūdus ir tuo pat metu tęsiant javų derliaus nuėmimo procesą, tyrime dalyvavę kombainai su 10,8 m pjaunamosiomis per valandą papildomai galėtų nuimti nuo 1,21 iki 1,95 ha pasėlio ploto. Taigi, vadovaujantis pateiktais duomenimis, galima teigti, kad nuimant kviečių derlių ir išpilant grūdus važiuojant, galima papildomai sudoroti atitinkamai nuo 31,45 iki 73,90 ha, o tai sudarytų nuo 9,54 iki 14,92 proc. viso kviečių pasėlio ploto. Vadinasi, dėl sustojimų likusiam nenuimtam plotui tektų paskirti nuo 9,09 iki 17,39 val. papildomo laiko. O tai atitinkamai sudarytų nuo 1 iki 1,5 papildomai derliui nuimti reikalingos dienos.

Išpilant grūdus sustojus patiriamos ne tik laiko, bet ir degalų sąnaudos, nes sunaudojama nuo 682,06 iki 1 235,85 l dyzelinių degalų. Kad grūdai būtų išpilami greičiau, paliekamas maksimalus kombaino variklio sukimosi dažnis, toks pat kaip ir nuimant derlių. Dažniausiai grūdai išpilami sustojus, kai kombainai neturi automatinio vairavimo sistemų. Kombainą vairuojant rankiniu būdu kur kas sunkiau išlaikyti lauko pakraštį pakankamai tiesų. Netolygų lauko kraštą sunkiau sekti ir grūdus nuvežančiai transporto priemonei, todėl kombaino vairuotojas priverstas stabdyti derliaus nuėmimo procesą. Netolygus lauko kraštas ne tik apsunkina grūdų išpylimą važiuojant, bet ir atsiranda transporto priemonės susidūrimo su pjaunamąja ar pačiu kombainu pavojus. Taip pat atsiranda tikimybė patirti ir nemažus grūdų nuostolius, kai iškrovimo sraige grūdai ne visai tiksliai išpilami į grūdų transportavimo priekabą.

Taigi, apibendrinant galima teigti, kad automatinio vairavimo naudojimas sumažina kombaino degalų sąnaudas, dirvožemio sutankinimą ir vairuotojo nuovargį, kartu padidina bendrą gamybos produktyvumą, pagerina konkurencines sąlygas.