— 本文係將 羅元佑 所撰《大元山林場的堀田氏索道》依童年經驗整理 —
堀田氏索道在台灣林業開發佔著非常重要的歷史位置,普遍使用於台灣各林場,幾乎全境的林場都仰賴此機構翻山嶺跨溪谷運送超過5公噸的原木卻不需耗費任何燃料或電力的設施,以現代節約能源的角度,不啻是偉大的發明。該設施由曰籍技師堀田蘇邇太氏精心設計改良,故以其名稱之為「堀田氏」索道。堀田氏索道於1930年開始使用,後又推廣達至全島各林場。因反應良好,堀田名聲大噪,曰政府為表場其對林業的貢獻,曾於1933年10月,曰本帝國發明協會第三屆帝國表彰會,特頒予發明有功獎,復於1939年5月,第八屆林業試驗協會大會時,再度頒發發明有功獎。
大元山林場使用堀田氏索道共有四座:古魯索道(大元索道)、暗霧索道(鞍部索道)、翠峰索道(七號坑索道)、晴峰索道。另埤仔索道(翠峰湖索道)則是懸吊式索道。
一、使用索道運材的原因理由
台灣林業使用運材方式可分為卡車運材、鐵路運材、索道運材,綜合鐵路運材與索道運材的斜坡鐵路運材和使用人力的各種運材方式。每種運材方式皆有優缺點,不同的運材方式使用地點不同、使用配置條件也不同。大元山林場內上述運材方式皆有出現,其中最關鍵與最重要的運輸方式為索道運材,堀田式索道首先用於太平山樫木平索道,爾後廣泛使用至全台林場,多當作各林場主力運輸系統。本節著力闡明林場運輸路線上,堀田式索道該項建設之設立目的、作用原理與構成單元。
在林場內配置索道來運材的原因與目的可整理分為兩大部份:
(一)克服地形之困難,增加效率台灣貴重木材生長高度皆在海拔 1000 公尺以上,而檜木原生林更在 1000 公尺至 2000 公尺上下,生長環境地勢陡峭,伐木工人與設備均不易抵達。若使用索道,台車可騰空直線進出山林,是最短的運材路線,非常適應台灣的地形地勢。其縮短的距離拿八仙山十文溪第一索道來比較:
八仙山十文溪第一索道之傾斜度為 27 度(坡度 1/2.2),徑間距為 1150 公尺,索道發送點與索道著點高度差為 523 公尺,索道發送點與索道著點水準直線距離約為 1024 公尺,如果此地形採用鐵路運輸,依設計坡度 1/50 來施工時,鐵路長度需要延伸達 22 公里之遠,但還得依山勢蜿蜒開闢道路,結果勢必加倍於此距離。
堀田式索道和軌道建設不同高低差下長度差異表 |
||||||
高 低 差 | 索道 | 軌道 | 備考 | |||
25 度 傾 斜 | 30 度 傾 斜 | 1/50 | 1/40 | 1/30 | 建設一 公里軌道需 8500元 , 索道需 25000元 | |
200 公尺 | 473 公尺 | 400 公尺 | 10 公里 | 8 公里 | 6 公里 | |
300 公尺 | 710 公尺 | 600 公尺 | 15 公里 | 12 公里 | 9 公里 | |
400 公尺 | 947 公尺 | 800 公尺 | 20 公里 | 16 公里 | 12 公里 | |
500 公尺 | 1183 公尺 | 1000 公尺 | 25 公里 | 25 公里 | 15 公里 | |
資料來源:堀田蘇彌太著,〈堀田式自動索道の特徵に就て〉,《台灣の山林》,1937。 |
以花費時間來看,在八仙山該地段條件下,林內線列車之標準速度為每小時 6公里,通過 22 公里需費時 3 小時多。採用索道運輸,鋼索延伸長度僅需 1 公里左右,一輛台車自發送台至山下著點需時 5 分鐘,若一整列列車連結六輛台車,則 30 分內6 輛臺車所裝載之木材可運下山,若扣除裝載時間,並加上空台車運回時間,一整列列車運輸時間在一小時以內就可完成。
(二)運輸設備簡單,節省成本索道建置之載具如鋼索、臺車,較鐵道運輸之機關車、卡車運材的卡車構造簡單的多,而且建築一段索道的費用較開闢一段卡車路或者鐵軌路節省。
使用鐵軌與卡車尚須把燃料費計算在內,索道使用時也不需燃料。雖堀田式索道為索道裡較複雜的索道構造,亦比機關車來的容易維修。在操作使用上,操作索道不需困難的學理,普通工人在經過簡單學習,累積實作經驗,即可上手,若遇到故障,較容易自行於山上排除問題。
設備簡單也較能在惡劣的環境下使用,故障機率低能保障運輸線作業不中斷,平日的保養也較蒸氣機關車少。在索道平日維修上,除了著點與發送台木架,僅需注意制動機的潤滑油添加、鋼索的防銹需定時上油問題外,不需其他額外保養費用。因此採用索道運輸能有效節省運輸、維修、保養的成本。是開發台灣高山森林有力設施。日治時期三官營林場也因太平山林場大量採用架空索道運輸,造成收益比最佳的林場。
(三)堀田氏索道大量使用在台灣林業約略在蒸氣機械擔任重要角色時期,但汽油引擎經過改良,馬力大大提昇已經取代蒸氣機械,促使堀田氏索道面臨淘汰的命運。
堀田氏索道必須搭配山地運材鐵路,其缺點是需要大量人力,人事支出龐大。每段山地運材鐵路需有鐵道工負責維修,也需要機關車司機及助手編制,堀田氏索道本身上端流籠頭(發送點)及下端著點均需配置作業員工及監工,這些都是龐大數字。加以上述複雜設施都需維護或更新,再再都得耗費不少款項支應。
反觀卡車道路,大型挖土機及鑽孔機出現,許多巨石及堅硬路段可以輕易克服,開拓容易,道路設施單純,維修容易,人員可以大幅降低,耗費款項可以大量減少。
因此,堀田氏索道及其搭配相關設施逐漸被卡車取代,從此在台灣林業開發失去角色。
二、索道作用基本原理
台灣林業用索道,主要為搬運木材之用,在運輸路線上,多使用重力將木材從高海拔運至低海拔,只有少部分特殊情形;例如大元山林場翠峰湖邊的埤仔索道,藉助柴油集材機把木材從低處運到高處。 埤仔索道在望洋山附近,從埤仔線鐵路運至晴峰線鐵路(蹦蹦車道),是大元山索道依地形與現實狀況發展特例。
除了特例外,均是利用木材自重當作索道動力,堀田式索道也是如此。一邊利用木材自重自然下滑,一邊利用木材下滑之拉力拉上物品上山。此原理運用於任何索道,差別在於堀田式索道在木材下放過程中,增加可以控制下滑力道控制的制動機。堀田式索道利用二胴捲曳式捲筒,補助動力裝置,補足其重力下滑力之不均。
堀田氏索道主要結構有二,分別是上端的流籠頭(發送點)和下端的著點。
在流籠頭(發送點)的工作是將材車的 「車心橫木」以上的原木以7分粗纜索綑綁,然後繫在纜車垂下的粗大鐵鏈上,「車心橫木」以下則以3分細纜索(約小指頭粗)繞過原木繫緊材車(車囝),讓原木堆和材車(車囝)分離方便運送。
另一項工作是將索道牽拉上流籠頭(發送點)的空材車(車囝)解開纜線,然後等機房拉至上方空材車(車囝)停車場,等候機關車拉到鐵路線最前頭的索道「著點」。
索道下端的著點要將滿載原木的材車重新定位調整平穩,以鶴嘴(山區林工稱為拄櫓)操控煞車器往下放送至材車停放專用軌道。然後將索道搬器垂下的鐵纜線繫上空材車(車囝),等候拖拉上流籠頭(發送點),作業時間約20至30分鐘。
堀田式索道制動機在同一軸上放置兩個捲筒,一捲筒上的鋼索連結要運載下山的台車,另一捲筒鋼索連結要自山下拉上山的台車或載人之車廂。要運下山之台車利用自重下滑,下滑之力透過捲筒傳自另一方轉為拉力,方能拉山下臺車上山。
由於鋼索阻路與自重影響,時常發生台車不能順利滑進索道站,此時需要配合「溜水(音譯)」裝置。將「溜水」自索道發送點投下山,在「溜水」下墜力量帶動下使台車進站。此裝置補足堀田式索道的缺點。
收放牽拉的細纜線有長短之分是重力物理學的原理,以下面四圖說明。
由索道「發送點」向下滑走的材車,重達5公噸以上,將滑行的粗纜線繃成兩段接近直線的弧線,牽拉的細纜線也比較容易拉直,因此長度較短。
堀田氏索道的特色就是不需耗費任何燃料就可以啟動機械達到運送作用。原理是運用可以互扣且可以交換運送功能的二座捲筒,將向下滑行裝載原木的材車重量轉換為動能,將向上滑行的空車拉上發送點,所以向下滑行裝載原木的材車與向上滑行的空車二組必須同時作業才可以達到運送作用。二組在粗纜線中點附近交會,可以看出牽拉向上滑行空車的細纜線顯然比較長,而且向上滑行的空車還未到達中點位置,向下滑行裝載原木的材車已經超過中點位置。
每次運送作業都會發生下滑的材車先抵達「著點」,上滑的空車或客車還有一大段距離未到達「發送點」,下滑的牽拉細纜線繼續下放,利用本身的重量還可以讓上滑的空車或客車往上滑走一小段距離,等到細纜線全部垂放至山澗溪底,已經沒有重量可以讓空車或客車繼續往上滑走, 距離定點尚差20─40公尺,此時上滑的空車或客車會停留在空中擺盪,控制「制動機」的司機只能使用「溜水」,藉「溜水」下放的力道將空車或客車拉上「發送點」。
換言之:當控制下滑的捲筒裡的細纜線已經放盡,控制上滑的捲筒尚未收完細纜線,只能藉「溜水」的重力才可以順利完成。
「溜水」的作用:
「溜水」此重物由生鐵或水泥鑄成,重達約500公斤至1噸,山區的林工稱之為「溜水(音譯)」。
由索道「著點」向上滑走的空車,沒有裝載原木,重量很輕,因此牽拉的細纜本身的重量讓低垂弧線弧度增大,長度變得較長, 距離停止定點尚差20─40公尺,此時只能藉下放「溜水」的重量將空車繼續上拉,使之停在理想的停止位置。
下放後的「溜水」,藉下次裝載原木材車的下放重量,拉回原位。
「溜水」有兩組,一次無法將空車或客車拉上「發送點」時,只能再放第二組「溜水」。如果兩次都失敗,最後的辦法是使用運材的機關車將空車或客車拉上「發送點」。直到堀田氏索道配置汽油發動機,上述情況才徹底解決。
索道「發送點」的作業員工將空車換為滿載原木的材車,「著點」的作業員工將滿載原木的材車換為空車,下一次的索道運送作業再次展開。堀田氏索道的作業就是如此重複進行。
三、堀田式索道的設施與構造
昭和年間,營林所任職的堀田蘇彌太,體認到在陡峻山林裡,執行砍伐及運輸作業的困難之處,花費十餘年研究改良舊式索道,命名為堀田式索道,在昭和八年(1933)獲得帝國發明協會第三回合帝國表彰優秀發明獎。又在兩年後的(1935)十二月獲得大日本山林會,林業用器具機械裝置一等賞,以上等等說明該索道是運輸路線上有力可靠的搬運裝置。
堀田式索道較一般集材架空索道多出一條鋼索來承重,採用複軌複線式裝置,此裝置比運量較小的單線索道複雜,台車重量能平均分佈於左右兩條並行鋼索上,運行間也較穩定不易左右搖擺。
堀田式索道的設置條件,通常設置徑間距在一千公尺上下,發送點與著點高度差在五百公尺以內,設計載重在 5 噸左右,每次運材在 5 到 10 立方公尺以內,因為規模較一般索道龐大,是為了大量搬運木材而設計,多建造在永久搬運線上,年搬運量也要達到三萬立方公尺以上,才有需要架設該式索道。
堀田式索道可以分為幾個部份:1.發送點索道架、2.著點索道架、3.制動機與機房、4.補助動力裝置、5.各式鋼索與鋼索固定設備、6.搬運車。以下分項敘述:
(一)流籠頭(發送點)索道架
發送點又稱發送台,由質地良好之木頭組立,一次搬運木材設計載重在五噸左右,加上本身自重,發送點索道架至少要能承受 20 噸以上重量,發送點索道架可以分為前、中、後三座類似鳥居的支架。
(二)著點索道架
著點索道架之設立為穩定索道之高度,並且訂出著點位置與距離。
著點索道架須承受鋼索之壓力使之不至於發生位移,並且承受山上臺車之下墜衝擊力,為力求穩固,除了地平面之著點索道架需用大材,於索道架後方需施作一3至4立方公尺的鋼筋混泥土塊,鋼筋混泥土塊裡並設置一橫木,橫木上纏繞主索四至五圈,鋼筋混泥土塊設置圓木之位置位在著點索道架後方六公尺處。
(三)制動機與機房
機房內放置之制動機與四周牆壁間須留意人行空間,尚需擺設掃除用具與聯絡設備,機房也需要能防雨同時前方需要保持清楚與寬廣之視界。機房內架設之制動機分為捲筒、制動輪、重槌設施、各式齒輪與引導鋼索之引導輪。
制動機高度與索道架發送臺上之鋼索同高或者稍高,機房大小約 14 坪左右,屋頂處需開窗使空氣流通,正面無牆使視野可以望向操作中的索道,機房地坪厚度約10 公分左右。索道通過機械室地面連結制動機,在機房後方設有鋼筋混凝土構造物用以固定鋼索。
制動機為控制曳索之機器,設置於機房裡。
堀田式制動機與機房在發送架索道正後方,依照當地情況與發送點索道架距離 10~40 公尺的高臺上,一般設置於後方自然高坡上,若無高坡則需自行填土城高臺。
(四)補助動力裝置
補助動力裝置即為「溜水」設備,「溜水」設備需要另外架設索道架,由索道架、鋼索、「溜水」和捲筒構成。負責「溜水」索道架形式簡單,類似牌樓,一樣立於土臺上。一般設置於發送點索道架之左方(觀看者往低海拔下望時),但是「溜水」索道架並非負責載運木材與乘客廂,並無發送臺與架空棧道。「溜水」設備用途為補助索道運材、運客。
索道運作時由發送點出發之木材因重量大,高差 500 公尺徑間距 1000 公尺之距離,5 分鐘左右就可送達至著點索道架至定位,但在另一側,由著點運送至發送點之台車,由於(空車或著是運送人員上山)重量輕上許多,此時仍無法到達發送點索道架,於是拋出「溜水」使台車進入發送點索道架。
操作方法為當索道開始運作時,載滿木材之台車會迅速往著點滑去,曳索與捲筒會隨之快速轉動,此時將「溜水」捲筒接合上,使鋼索拉吊起重鎚,當載滿木材之台車到達著點,另一側台車未能進入發送點索道架時,把「溜水」捲筒反方向施放,此時藉助重鎚下降之力量,可以捲起台車之捲筒,使台車順利進站。
(五)各式鋼索與鋼索固定設備
索道使用纜線有下列數種:
1.主索
主索:粗纜線,纜線切斷面直徑約 5-6 CM,索道滑輪滑走用。
堀田式索道上,一側有兩條主索供一輛搬運車運行於上,左右兩側共有四條鋼索稱為主索,此四條鋼索負擔搬運木材之總重。鋼索搭於發送點索道架與著點索道架,並於索道架後方使用混泥土塊固定之另外有重鎚使用的索道與控制重鎚的曳索,重鎚常用水泥製,重量在 500 公斤上下。
2.曳索
曳索:細纜線,纜線切斷面直徑約 3-4 CM,牽拉滿載原木的材車或空材車。
曳索,索道架兩邊各有一條,曳索一端連結於搬運車上,一端繫於制動機捲軸上,該索負責控制搬運車運行速度,並有煞車功能。另外有「溜水」使用的曳索二條。
3.保險索
保險索規格與主索相同,用於載重重量。若兩條主索因意外皆斷裂,還有保險索可以使用,台車或客車廂不致掉落山崖。通常設置於索道架左側,有聯結客車廂載人使用時,必會多架設保險索以防止意外發生。保險索固定方式也與主索相同,架線於索道架上,並用混凝土塊固定。
4.捆材索與吊車索
捆材索 2-3 CM(約7分)為固定搬運車與搭載的木頭,捆材索有兩種共同搭配使用。
吊車索 1-2 CM(約5分)為綑綁空台車之用,將滿載木頭之台車卸下木材後,將空台車彼此堆疊用吊車索綑綁,從著點索道架處運空台車上山。
5.千斤索
在運材路線上,當台車抵達發送點索道架後,排隊等候望山下運送。當該輛臺車要向下運送時,會把台車推至發送點索道架後支架與中支架間,進行捆綁作業。由於索道架下方的軌道稍微向下傾斜,以利載運木材有數公噸的台車向前推動,為了避免台車在還沒捆綁於搬運車上就滑下山谷,在發送點支架後方會有一條千斤索扣住台車當煞車使用,避免台車向山谷墬落。為了索道架員工作業方便,千斤索就近固定於發送點支架後方的千斤柱上,等捆綁作業完成再將千斤索解開等候放送至下端著點。
(六)索道搬器
索道搬器有滾輪連結於鋼索上,承載著台車或者客車廂,可以在主鋼索上來回滾動,並由曳索控制。堀田蘇彌太稱此搬運車為重心移動式搬運器,有八個滑輪並行在兩條鋼索上,每個鋼索上有四個輪子,兩兩成組並前後排列。
四、堀田式索道的驚悚畫面
運材的索道幾乎沒有安全設施,花蓮木瓜山林場在民國六十多年發生載運員工的索道客車因滑行的粗纜線斷掉摔落溪谷,造成客車內的員工體無完膚,破碎屍塊散滿溪谷的慘案。
大元山林場也曾在民國五十五年發生古魯索道上行客車滑行中途發生滑輪出軌的意外,客車吊在空中搖擺,驚險駭人,還好有索道員工冒險使用汽油桶將搭乘客車的員工及眷屬逐一垂吊至地面,因此沒有人員傷亡。
古魯索道脫軌 大難不死── 大元國小第12屆畢業校友 朱秀貞 ── 說起流籠,那幅鮮明的景象立刻浮現腦海,回想起來,餘悸猶存。 記得是我六年級(民國55年)時發生的事吧。那一天,媽媽帶著我們五孩子(當時小弟尚未出生)從山下帶著一袋的蕃石榴和好吃的東西要回山上,小孩都很開心,因為有東西可解饞了,一路上吱吱喳喳說個不停,等到要坐流籠時才稍微安靜下來,好像是放長假的最後一天,流籠內除了媽媽一個大人外,其他都是要返校上課的小朋友。流籠網上拖行了一小段距離,我站在窗口旁,看著流籠逐漸離開古魯站,接著看到了溪谷,聽長輩說這裡是流籠距離地面最深的地方。 突然,流籠一陣抖動,接著就是不停的搖晃,流籠平常在運行時也難免會有所震動,可是這次的抖動很厲害,而且一直搖晃不已,小朋友開始尖叫起來,媽媽安撫著大家,可是流龍怎麼就卡在那裡,好久沒繼續前行呢?小孩開始哭了,媽媽的安撫失效了,媽媽也慌了,口中開始唸著:觀世音菩薩,救苦救難。 就這樣混亂的過了好長的一段時間,我約略知道流籠出狀況了,工作人員正在設法解救我們。終於,他們在纜繩上做了一個滑輪,綁了一個大汽油桶,把我們一個個墜送下來,輪到我時,蹲在油桶內,仰望天空,只覺一陣天旋地轉,好不容易才到地面,大人把我抱起來放下地面時,不覺腳下一軟,竟然兩腿直發抖站不起身,然後看到爸爸正著急的在那邊等候著,我想,他也嚇壞了,從四公里趕著下山來接我們。 古魯索道工作人員爬鐵纜線到達客車脫軌位置,站在搬器上進行搶救。 《圖片來源:老照片說故事鄭仁崇》這是很難忘的記憶。此時回想起來都還記得兩腿發軟的情景,也很感謝當時冒著生命危險爬上纜繩綁滑輪的工作人員,謝謝你救了我們。 |