圖解：大元山林場集材機具與設施
口述：大元山林場退休監工 游杉期 整理‧撰文‧繪圖：童年生長於大元山林場 陳東元
※有生之年，翠峰湖邊沒有設立永久性的文史館，展示大元山林場暨大元國小的歷史資料，每年擇時祭祀曾經蒙受恩澤的山神、湖神以及往昔獻身林業造成傷亡的英靈，誓不讓羅東林區管理處使用整理修補後的珍貴影像。
集材作業是往昔台灣各林場很重要的一環，然現今即使是林務單位都茫然無知，本文以簡單易懂的圖解方式加以說明，讓瀏覽者能快速明瞭當年山區的集材狀況及設施。
集材作業：
伐木組砍伐林木結束，待搬運出山的木材，堆積佈滿整片山坡，利用人力或各種動力的方式，將滿山遍佈之木材集合在運材路線附近，此項作業稱為集材作業「Skidding yarding」。
集材作業包含的工作很多，如在作業前的集材機安裝，集材柱的架設，鋼索的引伸，搬器、滑車的掛設，鋼索的緊張等。
由於運材路線不可能運行至伐木區每一個角落，因此勢必得借助集材作業。
另一方面若集材作業執行效率良好，可將砍伐區內的木材迅速集中，如此伐木工人便可已轉至別區進行砍伐作業。
台灣山林大部分為峭壁絕谷，唯有使用機械集材機集材，方能克服地形地勢之困難。
集材的目的：
一、在集中原木於木材的運輸道路上，以利搬運。
二、在避免原木遭受山洪沖失，或山崩而被埋沒的損失。
蒸汽集材機七輪捲筒的功能
柴油集材機三輪捲筒的功能
集材機械又分為二種：
一為在運材鐵路邊作業的母機，早期是蒸汽集材機，後來改為柴油機。
另一種為較為輕便在深山裡作業的子機，即為小型汽油集材機。
台灣早期蒸汽集材機使用購自美國之集材機，名為「Lidgerwood skidder」蒸氣集材機，特徵為集材機有配置 7 個捲筒，利用薪材為燃料。
汽油集材機則購自曰本，以汽油為燃料。
蒸汽機因燃燒木材，整曰冒著水蒸氣，所以當時以「水煙」一詞來取代其正名，其作業每段徑距可達500公尺範圍，集材能力每月可達1,000立方公尺為其優點；但配置人員需18至22人，組織龐大為其最大缺點。
蒸汽機以燃燒木材燒水聚汽做為動力，每天要消耗昂貴木材達3─5立方公尺之多，燃燒的木材來自裁斷原木時的樹梢部位，或是樹身中空腐爛無利用價值的原木，可說是取之不盡，用之不竭。
若以經濟觀點，蒸汽機比汽油機節省燃料成本，購買汽油需另一筆數目不小的支出。
汽油機優點；機械精巧，集材能力甚高，移裝方便，配置人員僅10人，等於蒸汽機之一半。但因捲筒較小，集材徑距僅達300─400公尺，每月集材也只能維持500立方公尺，所以在日據時期和民國50年之前還是以蒸汽機為主機作為生產工具 ，息木集材、中繼息木集材則使用小型汽油集材機。
蒸汽機每次作業開始前，機械各部門零件及汽缸等，必須先作檢查，始得燃火開動。氣壓到達70磅度時，即嗚笛通知全組工作人員，注意準備作業。
等集材工將搬器移至適當位置後，傳達信號讓該集材線的木材鉤下降，並迅速將預定集材的原木捆縛妥當，然後再轉告信號手將訊息傳知司機，開始運轉至裝載處卸下原木。每次集材的重量，以不超過該集材機的能力為限度，平常集材量平均1一5立方公尺。
集運原木時先由砍伐區上方開始，順次漸及下方伐區，以防木材有撞擊破損之虞。
機械集材的方法因地形而異，亦須考慮原木之大小、分佈之疏密及其他各項相關條件。
一個蒸汽集材機團隊內分為：
組頭及苦力頭各 1人負責管理集材機所有事務。後期合併組頭及苦力頭為監工。
司機 1 至 2人負責操作與簡易維修集材機。
信號手數人（看集材距離與地形遠近不同），用以傳達捆材、集材、放線、定位、停止等動作。
捆材手四人負責將木材綑綁至掛鉤上。卸材工 1 人負責等木材到達集材場後將木材放下。
裝材工四人，依人負責發號司令，決定每輛車裝載之木頭數量與位置，其餘負責捆材、吊材。
火伕一人負責將蒸汽集材機添材火、加水，注意蒸氣集材機之狀況，裝材時當司機。
劈材工數人，因為蒸氣集材機每日需消耗木頭甚多以做為動力使用，故需劈砍木材以備使用。
大小各型蒸汽集材機，其構造皆可分開而獨立負擔集材或裝載之工作，其各重要項目的數字如表所示；
| 各型蒸氣集材機之主要性能 | ||||
| 項目 | 單位 | 大型機 | 中型機 | 小型機 |
| 可能集材之徑間 | 公尺 | 750 | 500 | 350 |
| 轉動1次可能蒐集之材積 | 立方公尺 | 7 | 5 | 4 |
| 集材1次所需時間 | mm | 25 | 20 | l8 |
| 集材用引擎馬力 | HP | 120 | 80 | 40 |
| 集材用汽缸徑X行程 | mm | 305X305 | 254X254 | 200X250 |
| 集材拉上軸軸體上可容納之鋼索量 | 公尺 | 800 | 600 | 400 |
| 可能裝載之木材材積 | 立方公尺 | 7 | 5 | 4 |
| 裝載用引擎馬力 | HP | 80 | 35 | 30 |
| 裝載用汽缸徑X行程 | mm | 254X305 | 228X257 | 180X250 |
| 裝載用軸體上可容之的鋼索量 | m | 120 | 100 | 80 |
| 汽鍋之傳熱面積 | 立方公尺 | 70.0 | 60.0 | 48.0 |
| 機器總重量 | t | 33 | 28 | 12 |
| 資料來源：陳文濤，《臺灣林業季刊》，1966年 | ||||
蒸汽集材機鍋爐（boiler）所需之薪柴，其計算單位為棚。所謂1棚，乃直徑5寸左右之木材，截作1.5尺長後，堆成6尺X6尺的一堆，設其間空隙為35%，則其容積為6尺x6尺x1.5尺／0.35= 35.1立方尺，即約為1立方公尺。放置1棚之薪材，約當於1立方公尺的原料材。1個汽鍋於1日約用薪材7~8棚，設1年之工作日數為320日，則用作薪材之原料材，應為（7~8）X320=2,240~2,560立方公尺，平均為2,400立方公尺。
蒸汽集材機構造簡單，保養容易，能力大，可集較大、較遠之木材，但需要薪材多，移動需時費力，而安置地點亦頗費周章，必須水源充
集材作業機具與裝材作業機具
蒸氣集材機從深山架空索集材的架線圖示。 資料來源：近藤男著‧王長春譯，機械集材法圖解，《林場月刊》 ，1949年
蒸氣集材機從深山架空索集材並同時裝材的架線圖示。 資料來源：近藤男著‧王長春譯，機械集材法圖解，《林場月刊》 ，1949年
茲將主要集材方法圖述於下：
一、單一主機作業
汽油集材機尚未進入山區協助作業前，蒸氣機都是採取單一主機集材作業。
集材機延伸出去的鋼索構成集材區 集材機延伸出去的鋼索構成集材區。
圖片說明：常見有 a 扇形集材區 b 圓形集材區 c 長方形集材區 d 分支集材區。圖中o表示集材機位置 。
資料來源：台灣銀行經濟研究室編，台灣研究叢刊第九十四種，《台灣之木材採運》，1967，頁 105。
二、主機搭配其他小型汽油機作業
息木集材、中繼息木集材只能使用小型汽油集材機。
A、直接集材：即在集材機與集材支柱距離為半徑範圍內集材，此法最大距離為600公尺。
資料來源：陳文濤，《臺灣林業季刊》，1966年
B、息木集材：在直接集材不能到達之區域，裝設息木支柱，分別架線，以2段或3段延伸集轉，謂之息木集材，其集材半徑可倍增。
資料來源：陳文濤，《臺灣林業季刊》，1966年
C、中繼集材：因地形限制或距離過遠，一部集材機之力量不足時，在集材線中途增加一或二部集材機，分成數段以聯絡集材。
資料來源：陳文濤，《臺灣林業季刊》，1966年
D、中繼息木集材：同一集材線上安置兩部集材機，其間設一息木支柱，當第一部集材機集材至息木支柱時放下原木，再由第二部集運。
資料來源：陳文濤，《臺灣林業季刊》，1966年
E、二段中繼息木集材：同一集材線上安置集材機兩部，而以二段息木集材聯絡之集材方法。
資料來源：陳文濤，《臺灣林業季刊》，1966年
集材機於完成一集材線的集材時，經勘查其集材線上無餘漏原木後，始更換另一集材線集材，直到該區各集材線的原木集運完竣後，始轉移集材機於另一伐區 。
搬移機械時，先將機械分解以利搬運，每次轉移機械，自解體至裝置約需8─10曰，根據立木的疏密集材的地點，每年約搬動1機至2機。
集材機除以機械為重心外，在四周配備鋼索以為主要集材器具。
架空索進行集材作業。
大元山林場集材器具的名稱與功能
現代不銹鋼美製Kagi。
資料來源：近藤男著‧王長春譯，機械集材法圖解，《林場月刊》 ，1949年
大元山林場集材柱導索滑車的排列順序與功能
24英吋導索滑車，使用於nimong吊掛原木的纜線，屬於大型導索滑車，高度約在成人的腰部。
18英吋導索滑車，使用範圍廣泛，使用於andoru牽拉搬器至深山、sulaku牽拉搬器至鐵道旁的集材柱、裝材……。
導索滑車懸掛於集材柱上，正式的集材柱寬度約圖片上集材柱的2至3倍。
往昔鐵製緊張滑車。
現今不銹鋼製緊張滑車。
緊張滑車的裝置。
集材柱的選擇以樹幹粗壯的原生挺立紅檜或扁柏最佳，如樹幹不夠粗大無法承受集材吊掛的重力就必須在樹幹四周綁上多株其他樹幹增加牢固避免腰身斷裂，最壞的情況是集材機周圍找不到可以承受的樹幹時只能挖約2公尺的深坑另樹一株樹幹粗壯的挺立紅檜或扁柏，大元山林場埤仔(翠峰湖)懸吊式索道上端裝車點是典型做法。
集材柱的選擇以樹幹粗壯的原生挺立紅檜或扁柏最佳，如樹幹不夠粗大無法承受集材吊掛的重力就必須在樹幹四周綁上多株其他樹幹增加牢固避免腰身斷裂，最壞的情況是集材機周圍找不到可以承受的樹幹時只能挖約2公尺的深坑另樹一株樹幹粗壯的挺立紅檜或扁柏，大元山林場埤仔(翠峰湖)懸吊式索道上端裝車點是典型做法。
無論原生挺立紅檜或扁柏、樹幹四周綁上多株其他樹幹的細小樹幹、另樹一株樹幹粗壯的挺立紅檜或扁柏，被選為集材柱時都必須在樹幹周圍牽拉數條鐵纜線加以固定，避免過度搖晃演變集材柱攔腰折斷。
集材尾柱上導索滑車的架設方式與功能
andoru牽拉搬器至深山集材尾柱的鐵纜線避免與集材器具的纜線相纏，同時顧慮在集材柱下方工作的員工安全， 從鐵路邊集材主柱牽拉出來的纜線必須先遠繞尾柱附近樹幹的導索滑車再拉到尾柱的導索滑車，然後與搬器連結。
搬器滑走的粗纜線架設方法
1、架纜線的集材工作組攜帶一具輕便型導索滑車，並將兩條3分鐵纜線(約小指頭粗)拉至深山裡的尾柱。
2、掛好輕便型導索滑車，將其中一條3分鐵纜線穿過導索滑車，再將兩條3分鐵纜線連接。
3、另一條3分鐵纜線的另端連接鐵路邊集材主柱附近的5分鐵纜線。
4、蒸汽集材機第6輪捲筒開始捲收5分鐵纜線，將5分鐵纜線拉至深山裡的尾柱。
5、再以相同程序將7分鐵纜線拉至深山裡的尾柱。
6、5分鐵纜線暫時擱置，5分鐵纜線是以後負責拖拉搬器往返鐵路旁集材主柱與深山裡的集材尾柱之間。
7、深山裡的尾柱換上18英吋導索滑車，將7分鐵纜線穿過18英吋導索滑車。
8、7分鐵纜線在鐵路邊集材主柱的一端連接1寸2分粗纜線。
9、蒸汽集材機第6輪捲筒繼續捲收7分鐵纜線，將7分鐵纜線拉至鐵路邊集材主柱並拉至蒸汽集材機第4輪捲筒，並將1寸2分粗纜線拉至深山裡的尾柱。
10、蒸汽集材機第6輪捲筒換上7分鐵纜線並捲收至適度緊度，再以卡榫緊扣。
11、1寸2分粗纜綑綁在尾柱上(不一定是尾柱，足以承受拉力的根株或樹幹都可以。)
12、鐵路邊集材主柱的頂部掛上18英吋導索滑車，蒸汽集材機第4輪捲筒初步將1寸2分粗纜線稍加拉緊。
13、所有集材器具及牽拉的纜線都裝置妥當，並將1寸2分粗纜線繫在一具24英吋四輪緊張滑車上。
14、鐵路邊集材主柱的頂部掛上24英吋四輪緊張滑車與另一具繫著1寸2分粗纜線的24英吋四輪緊張滑車相互產生作用，並以7分鐵纜線連接24英吋四輪緊張滑車。
15、7分鐵纜線接上蒸汽集材機第6輪捲筒，負責最後收緊1寸2分粗纜線，再以卡榫緊扣。
16、要放鬆或收回1寸2分粗纜線，只要將蒸汽集材機第6、7輪捲筒的卡榫鬆掉就可以輕易達到。
以上以蒸汽集材機為例，如果是柴油集材機只有三輪或五輪捲筒，負責架纜線的集材工作組會伺機應變架設方法。
連接纜線使用鋼索夾環
輕便型導索滑車
緊張滑車
集材架線中的主索滑車架設。
集材吊掛作業
大元山林場的集材組編制以作業機番號為依據，主要的集材機有二號集材機 、五號集材機、七號集材機、九號集材機，除這些大型集材機組外，還有一些小型汽油發動機作業，編制瑣碎，無法詳述。
集材機無法作業的林區，改用木馬運送，或外包木材商。
大 元 山 林 場 集 材 作 業 機 搬 遷 概 況口述：大元山林場退休監工 游杉期 整理‧撰文‧繪圖：童年生長於大元山林場 陳東元 | ||||
|---|---|---|---|---|
民國四十年以前 作業區在四公里線 伐木工具為人工鐵鋸 |
民國41─48年 作業區在翠峰線 伐木工具為人工鐵鋸 |
民國48─54年 作業區在晴峰線 伐木工具為汽油機器鏈鋸 |
民國55─63年 作業區在翠峰湖埤仔線以及晴峰線 伐木工具為汽油機器鏈鋸 |
|
| 二號集材機 | 作業區在四公里線，集材以人力為主，使用拄櫓(譯音)將砍伐的木材逐步從山頂滾動至鐵道旁，再堆放到材車上，以人力運送。 |
為大型蒸氣集材機，組頭陳聰政，後由張金龍接任，改監工制後仍為監工，作業區沿著翠峰線延伸至望洋山〈整片山崩塌，又稱為大崩山〉。因翠峰線自晴峰索道起有兩處鐵路大崩山，又是單機作業，蘭陽林區管理處為節約修路養路開銷，採取每2-3年集材到達運載程度再進行搶通，利用最短暫的時間將木材迅速運出。因運輸不便，柴油、汽油無法運補，只好以最老舊原始就地取之不盡的木材為燃料的蒸汽機做為集材機。是大元山工作站最後的蒸氣集材機。 |
民國55年移至埤仔線作業，改為柴油發動機後，由歐金水任監工。 大元山工作站裁撤後，轉至和平工作站。 |
|
| 五號集材機 | 為小型蒸氣集材機，組頭施清泉，苦力頭蕭新淵。 |
改為柴油發動機後，由陳拾得任組頭，改監工制後仍為監工。晚二年上晴峰線，作業點在翠峰湖邊。
|
由陳拾得任監工，作業區在晴峰線路尾段直至末端中興崗，民國57年改游杉期任監工線。大元山裁撤後，部分員工轉在太平山三星線作業。 太平山工作站林業砍伐結束後，轉至和平工作站。 |
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| 七號集材機 | 為大型蒸氣集材機，組頭陳色東，苦力頭楊義發。 |
在晴峰線早期仍是大型蒸氣集材機，改為柴油發動機後，由蔡館任組頭，古力頭歐金水。民國51年改監工制後陳其六為監工，作業區晴峰線路尾段，民國55年移至埤仔線。 |
陳其六為監工，作業區在埤仔線。 大元山工作站裁撤後，轉至和平工作站。 |
|
| 九號集材機 | 為大型蒸氣集材機，組頭徐昭文，苦力頭陳拾得。 |
在晴峰線早期仍是大型蒸氣集材機，改為柴油發動機後，組頭徐昭文，古力頭歐金水。民國51年改監工制後游杉期為監工，作業區晴峰線路尾段，民國52年移至埤仔線翠峰湖邊，民國53~55年擴大編制改為雙柴油集材主機作業。 |
民國57年改陳拾得為監工，作業區埤仔線。 太平山工作站林業砍伐結束後，轉至和平工作站。 |
|
除這些大型集材機組外，還有一些小型柴油或汽油發動機作業，編制瑣碎，無法詳述。如王瑞東(綽號：土牛)、何川、施堅城擔任監工的集材機組，作業區在晴峰線。 集材機無法作業的林區，改用木馬運送，或外包木材商。 蒸氣集材機，山上的人稱為“水煙” |
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每一集材機組各有其員工的工寮，山區林場工寮依工作地點改變而遷移，通常每年需遷一次，砍伐集材地點每搬遷一次，海拔也越高，天氣越寒冷。這些工寮都是暫時住處，設備非常簡陋。筆者自嘲：這是台灣僅見的遊牧民族，居無定所，工寮沒有住址、門牌號碼。
若有書信來往，只能以作業機番號為住址，如“宜蘭縣大元山工作站二號蒸氣機”。
裝材作業：
裝材作業就是將已集材後成堆於集材柱下、軌道旁的原木，吊裝於台車或卡車上的工作。
大元山生產材都利用集材主機就地裝材任務，古魯卸材場及羅東貯木場則利用吊材機裝材，分敘如下：
必須一根根原木進行裝車。
山地裝材的台車與平地運材的卡車不同，由木質堅硬且密度高的木材組裝，小巧牢靠，整個車長1.8公尺，寬1.1公尺。
在台車上擺一根長寬各約20公分的角材，稱為「天振」長度略寬於台車寬度，所有木材都安放在此一角材「天振」上。
「天振」承受才車上所有原木的重量，木料要求比台車更高，而且必須平整。
而「天振」則嵌座在台車正中央的鐵製凸盤心棒上，隨著行車擺動，防止木材滑落。
裝材工將台車「天振」調整妥當，準備裝載木材。 《大元山工作站退休退休員工 蔡坤煌提供圖片》
裝材工利用集材機的動力將原木裝載於台車上。 圖片來源 林清池，《太平山開發史》
另外台車下方輪旁都設有煞車板，隨著列車之停擺發生煞車作用，即使是在下坡時亦可產生煞車效果。
裝材作業將這些集中在集材柱周圍的原木吊起固定於台車「天振」上。
裝材作業需要經驗的工作，裝材直接影響運材，必須考慮原木與原木之間的疊層結構，如此才能在作業上將層層原木固定牢靠。
在吊材時，具有豐富經驗的集材工對每根材的形狀，重量加以觀察估計，然後決定其下放的位置，使得整台聯車能穩住重心，以免在長途運材路途上碰到鐵路過於彎曲而失去平衡，造成翻車或木材翻落的情形。
裝材作業在裝材過程，先將空台車以2台為1組稱為“聯車”拖運至裝材線上，然後將等待裝運的原木以長度與直徑較大者選放為底層材，一根根裝滿台車天振上後，用 ㄇ型騎馬釘釘牢以防滑落。
再依次裝上短尺材，每聯車載運高度不得高於索道著點笠木（橫樑木）之高度3.6公尺，底層不得突出天振兩端1.5公尺範圍 。
裝載妥當後再用ㄇ型騎馬釘或廢棄的小鋼索緊縛以待拖運。
每聯車可載運原木30─50立方公尺，每天裝載量視堆集材量及台車調配情形而定，通常以集材支柱下的原木裝運清理完畢為止。
每一集材組設有檢尺。
檢尺的工作是測量木材的長度、直徑、寬度、厚度等等，以計算其材積的工作，然後填表並用刳刻刀將材積刳刻在原木之側面或鋸口斷面明白標示。
每一台材車的總量必須造冊，用複寫紙填表，一份留組頭或監工，一份用細鐵絲縛於材車的ㄇ型騎馬釘上隨該材車送至山下。
檢尺的工作及原木分等請詳閱《台灣省林務局木材檢尺及分等》
集材工將木材裝載至聯車上，用大鐵鎚敲打ㄇ型騎馬釘將木材釘牢並調整妥當。《大元山林場退休退休員工 蔡坤煌提供圖片》
裝材工利用「株櫓」將台車上原木的重心調整至適當位置。 圖片來源 林清池，《太平山開發史》
埤仔(翠峰湖)索道，最早期運用首尾兩根集材柱，架以單條纜線，以集材機作業方式將整台載運木材的的材車吊起，送至晴峰線鐵路上。材車上的木材，樹幹中空的是紅檜，完整的是扁柏。《大元國小校友陳麗鳳提供圖片》
大元山林場裝材器具的名稱與功能
