捲扬器系统架设文字档
- 1. 台北市政府消防局捲揚器教案
大綱
一、 捲揚系統所需構件介紹
1、繩索
2、鉤環
3、滑輪
4、止滑器材
(1)、布魯治克繩結
(2)、上登器
二、 捲揚系統基本概念
1、捲揚系統物理說明
(1)、定滑輪
(2)、動滑輪
2、 系統比例介紹
三、 捲揚系統架設及應用
1、 架設方式(以三比一為例)
2、 應用情境
(1)、台北市政府消防局訓練中心新進人員
(2)、台北市陽明山仰德大道遊覽車車禍案例
(3)、piggeyback系統
四、 捲揚系統操作注意事項
- 2. 捲揚器系統架設
壹、捲揚系統構件介紹
一、繩索(Rope)
(一)繩索材質特性
1、繩索類型
繩索主要分為 2 大類：彈性繩（Dynamic Rope）和低
彈性繩（Static Rope）。
(1) 彈性繩：國際編碼 EN892，有很好的彈性和延展性，
能伸縮吸收衝力，多用於攀岩、確保繩。
(2) 低彈性繩：國際編碼 EN1891，延展性極低，不能伸
縮吸收衝擊力，多做為下降繩。
2、 繩徑
直徑越大的繩子強度越高，安全性較高，直徑小的繩
子安全性較低，但適合更多樣的救助器材且更便宜。
3、 強度
即最小斷裂荷重，荷重超過此數值，繩索可能斷裂，
而在操作時，為確保安全，一般只使用其一定比例，此比
例稱為安全係數，歐洲規定繩索扁帶類織品的安全係數為
1/10，美國 NFPA 則訂為 1/15。
4、 墜落係數
墜落係數=墜落距離/繩索長度，墜落係數越大，對繩
索產生的瞬間衝擊力越大，繩索可能因而受損或斷裂，且
墜落係數若大於 0.4，則可能傷害人體，因此操作時，需
考量墜落係數不可過大。
(二)救助、登山用繩結材質特性：
1、尼龍纖維
優點為強度與衝擊吸收力均高，但濕繩強度減 15~20%。
(1)尼龍六號纖維：高延展性，為耐衝擊繩，彈性繩材料。
(2)尼龍六支六號纖維：低延展性，但抗磨性較高，用作下
降繩，低彈性繩材料。
- 3. 2、聚酯纤维
耐熱性較尼龍高，但衝擊吸收力較尼龍低。
(三)水難救助用繩結材質特性：
繩索須具備條件為不吸水、濕繩不影響強度且比重比水
輕。
1、聚丙烯纖維：
對酸鹼、油等化學物質有較佳抵抗性，但耐熱性差。
2、聚乙烯纖維：
特性類似聚丙烯纖維，但耐熱性比聚丙烯纖維更差。
3、其他：
特弗勒纖維與史派克纖維等，皆不耐衝擊，不可單獨用
做救助用繩。
(六)扁帶材質特性
1、 材質
有聚酯纖維與尼龍纖維兩種，聚酯纖維強度較高。
2、 編法
(1)、管織扁帶：尼龍纖維製成。
(2)、平織扁帶：聚酯纖維製成，強度較強。
3、 扁帶優點
現今固定點多以扁帶取代繩索架設，有以下原因：
(1)、 攜帶方便
(2)、 強度可視操作強度調整，例如扁帶對半，強度可增
加。
(3)、 收法較繩索快速。
- 4. 二、鉤環
(一)種類：
通常鉤環一般而言可分為 D 型環及 O 型環，其中 D 型環又可
以分為變型 D 環和大頭 D 環
如下圖所示：
D 型環(D 字環) O 型環
D 型環(變形 D 字環)
- 5. (二)安全值：
基本上鉤環皆以千牛頓(KN)單位，以下圖為例，假設一牛頓為
0.1 公斤，故直向拉力可達 3600 公斤，橫向拉力達 800 公斤，而未
鎖保險拉力可達 1300 公斤，所以辨識鉤環所能承受之力可參考表面
所附的數字。
一般購買鉤環皆會參考合格標誌，通常國內消防單位皆會購買
具有 UIAA 標誌，UIAA 為國際登山聯盟標章，若有一項產品印上此
標章，必須經過此機構的相關實驗認證，例如拉力測試檢測構件抗張
能力是否符合所附之數字。
(三)保養需知：
1.台灣氣候潮濕,鉤環通常皆有氧化現象或變色,故清潔保養為必要
的。
2.當鉤環有氧化或保險打不開時,可使用 WD40 噴拭。
3.轉動保險及關節處時 把油質擦掉,若可使用空壓機其較能更佳。
，
4.油質務必擦拭乾淨,否則沾到繩索影響繩索。
- 6. 三、滑輪
（一）滑輪結構：
滑輪的結構救助用滑輪通常具有金屬內輪（Sheave）、高強度
的輪軸的邊盤（ Side 一 Plates ）形狀，其構造下圖
（二）輪徑大小：
輪徑大小由於繩索彎曲時，彎曲程度較明顯的繩端受到較多的
壓力，而靠外側受到較多的強力，與平時正常下拉或平拉狀況的均
勻受力狀況不同，因而使繩索強度受到損耗，如欲減少此一現象損
耗，彎曲的狀況必須減小，其彎曲的直徑必須大於主繩 4 倍以上。
由於滑輪的尺寸決定於內輪輪徑的直徑，而內輪直徑又是避免
繩索強度的損耗的重要因素。通常設計滑輪時，會將內輪實際軌跡
直徑 Tread Diameter ）
（ 設計為繩索直徑約三倍以上 例如直徑 0 .
，
5 英吋 1 2 . 7mm ) 繩索 通常使用內徑 1 . 5 英吋 38 . 1 mm ）
（ ， （
的滑輪；使用直徑 5 /8 英吋（ 15 . 9 mm) 繩索時，通常使用內徑
約 2 英吋（ 50 . 8 mm ）的滑輪。另外，亦有人建議使用繩索直
徑八倍的滑輪 即 1 英吋 12 . 7 mm ）
， （ 的繩索使用 4 英吋 102
（
mm）內徑的滑輪。一般較大內徑的滑輪，在操作時可較省力且磨
擦力較小，但其缺點是重量較重且體積較大，不利於人員攜帶並要
較大的空間來放置。
- 7. (三)種類
1.鋁製、不銹鋼製滑輪：
一般救助用滑輪邊盤可分為不誘鋼製及鋁製。不銹鋼製滑輪
邊盤厚度薄、強度較高、抗磨擦力較高；而鋁製滑輪邊盤較厚，
而邊緣弧度較大，可保護繩索免於磨損。
2.布魯治克繩結用滑輪：
布魯治克繩結用滑輪，除省力系統架設外，亦可連接布魯治
克煞車結，由該滑輪邊盤形狀，使救助繩索於上拉時，可卡住布
魯治克煞車結，確保布魯治克煞車結保持於滑輪的下方。
3.可通過繩索滑輪 :
通常有兩種型式，第一種為尼龍內輪寬 2- l/2 in(63.5mm）、
直徑 3in ( 76 . 2mm）
，強度可達 5000 磅（22.41KN ）
，另一種為
內輪寬 2-1/2 in(63.5mm）、直徑 2-3/4 in ( 69.9mm)，強度為
9000(40.34KN) 磅，這兩種滑輪的內輪使用尼龍材質，以減少滑
輪的重量，並且都有一對快解的內輪固定插銷。
由於可通過繩索滑輪有極寬的內輪（2-1/2 in）及平底的邊盤，
也可充作建築邊緣的滾輪，以保護繩索越過建築邊緣。
4.確保用 540 度滑輪：
確保用 540 度滑輪係使用於雙繩確保作業，當突然受到強力
的下墜力量時，可即時煞車，確保人員不再下墜，就美國救援人
員試驗的結果，當使用 200 公斤荷重時，突然間的下墜力量，除
使用 2 個長短布魯治克繩圈確保與 540 度滑輪以外，目前仍無其
- 8. 他方式足以拉住 200 公斤的突然下墜力量。
下面為 540 度滑輪示意圖：
5.自我省力滑輪 :
係設計使用於侷限空間，向下吊掛人員使用，滑輪中加上一
個凸輪，可使繩索止滑，將力量作用於單一方向，並透過兩個固
定的內輸，使人員操作省力比率為 4 : 1。
6.省力滑輪組：
市面上亦有許多直接由上下雙滑輪組成的省力滑輸組（省力
1/4 或 l/5），制式裝備可節省思考與架設時間。
由於滑輪的種類繁多，且具有不同特點的滑輪，因此於器材
標準化設計時，應考量強度、適用度與價格，不應一味進求新穎、
特殊器材，花費大筆預算，反而實用度不高 。
（四）救助用滑輪的要求
滑輪的主要功能在於改變繩索方向及省力操作，救助用滑輪
的要求如下：
1. 強度
在 NFPA1983 的規定系統使（Ceneral-use）的滑輪的最小斷
裂強度應在 36KN 以上，而個人使用（Light-use）的滑輪的最小
斷裂強度應翅墾挫刀由，市威頂救助隊伍認為救助用滑輪最小斷
裂係數應在 22KN 以上，而歐規救助隊伍認為救助用滑輪最小斷
- 9. 裂強度為 30KN 以上(每一邊至少 15KN )。
依據固定點強度應在 12KN 以上，一邊至少 12KN，滑輪不是
只需要 24KN 以上即可嗎？但是，由於滑輪在拖拉系統使用時，
極易出錯與損耗，因此，必須有較多的餘裕，因此，便要求應達
30KN 以上，依金屬器材安全系數取用 1/5，因此安全工作荷重約
為 300 公斤。
歐洲知名繩索救助器材廠商 Petzl 的相關滑輪器材而言，其強
度與工作荷重如下表 6.2
- 10. 2. 需有較大的鉤環吊掛孔：
由於在許多拖拉救助的系統架設中 必須掛上 2 個鉤環以上，
，
因此必須有較大的鉤環吊掛孔，但滑輪在強度上最弱的地方在於
鉤環孔，在設計上，如果鉤環吊掛孔過大，且鉤環孔週圍材質不
夠厚，也會造成滑輪強度的不足，另外，有人可能會質旋，亦可
以使用 1 個鉤環鉤上滑輪後 再於該鉤環上 鉤其他 2 3 個鉤環，
， ， 、
不過如果以此作法，可能使受力方向發生問題，亦可能造成鉤環
轉向 90 度，造成危險。
3. 密閉的軸承：
由於救助的操作時，可能會遇到下雨、水池與污泥的狀況，因
此，在操作時承軸如果不是密閉的話，很容易淨水或泥砂造成
損耗與磨損，因此，救助用的滑輪的軸承應為密閉的。此外，
雖然滑輪內部軸承是密閉的且無滲水或污垢的可能，但使用後
仍應清洗並以潤滑油保養 。
4. 內輪直徑至少主繩直徑 4 倍以上：
由於主繩通過滑輪時，為改變方向，必須彎曲，由於繩索彎
曲時，因而使繩索強度受倒損耗，因此，救助滑輪內輸直徑不
可少於主繩直徑 4 倍以上，才不會造成繩索強度損耗。
5. 所有的雙滑輪（上下排列與左右排列）都有鉤環吊孔
救助用雙滑輪除上方鉤環吊掛孔外，於下方亦需具備鉤環吊
掛孔，主要係可於該雙滑輪下方再吊掛重物，或於 1/4 與 1/5 省
力系統架設時，可提供固定吊掛位置 。
6. 繩索末端打上止滑結時，止滑結無法通過滑輪：
當繩索末端打上止滑結時，止滑結必須不能通過滑輪，通知
救助人員已使用至繩索末端，防止發生掉落狀況。
- 11. （五）滑轮的损耗
在理論上，如果排除磨擦力計算，力量應不會損耗，但由於
不同的器材具備不同的磨擦力，因此當繩索通過多種轉換方向
器材，其所需的拉力強度皆有所不同，下圖為不同轉換方向器
材的損耗表：
轉變 180 2 1 省力 3：1 省力
：
使用器材 度 系統 系統 4：1 省力系統
理論上拉力 P F=P F=0.5P F=0.3P 0.25
鉤環 2P 0.66P 0.57P 0.937
布魯治單滑輪 1.03P 0.51P 0.34P
0.3P
布魯治雙滑輪 1.03P (1 單 1 雙) 0.27(2 個雙)
救助用滑輪(以
PETZL P50 為例) 1.1P 0.5P 3.7P
山難用固定式滑輪
(以 PETZL P50 為
例) 1.4 0.58 0.45
雖然滑輪於使用時，力量上仍有損耗，但由於其損耗並不大，
尤其使用內輪輪徑越大的滑輪，拉力損失越小，由於通常於救
助滑輪內輪輪徑較大，因此，較少考量磨擦損耗，如果非使用
救助滑輪，甚至於使用鉤環充當方向轉換器材時，就必須考量
拉力的損耗與繩索過度彎曲所造成的危險了。
（六）檢查與保養
滑輪保養注意事項如下：
1. 邊盤必須容易旋轉，不可有歪斜、裂開、彎曲等狀況 ·
2. 邊盤上的鉤環吊掛孔，是否有變形、拉長現象。
3. 內輪是否可以順利轉動。
4. 螺帽是否旋緊。
5. 如發現滑輪及內輪上，有灰塵及砂粒，可使用空壓機高壓空氣
- 12. 吹淨。
6. 滑輪可用肥皂水清洗，但洗淨後，需確定乾燥後才可儲存。
7. 輪軸內部為密閉式，且於製造時已潤滑，因此平時保養時無需
潤滑。
六、固定點分配盤（Anchor Plates)
為了方便架設及快速，又可以同時多方向受力平均。以前最
早是使用○環（強度約 1 0 , 000 磅）或 8 字環進行架設，一側固
定於強力的固定點上，另一側可鉤掛多個勾環，使多個方向受力，
並得以平均分配，發展到後來，由於受限於勾環孔的數量及使用
的方便性，便發明使用具有 3-4 個鉤環孔的小型分配盤，或 7-12
個鉤環孔的大型分配盤，以提昇勾環孔數量及更多個分力的使用
需求。
固定點分配盤材質一般分為不銹鋼製及鋁製，不銹鋼分配盤
較薄、強度較強(約 14 , 000 磅），但容易受力後彎曲，鋁製品分
配盤較厚但強度較弱(約 9000-12000 磅）。
維護檢查時，需注意盤面是否有凹痕、裂開、歪曲或小孔，
鉤環孔是否有裂口、凸起尖銳處（易鉤到繩索）
，不鋸鋼製分盤如
有彎曲，可直接予以拉直，清洗時，可使用肥皂水直接清洗。
O 型環 五孔分配環
- 13. 七、 制煞器材
(一)、布魯治克繩結
布魯治克繩索的規格介於 5~ 6mm 之間(簡稱副繩)，其特性就
是副繩繩圈與主繩磨擦造煞車現象其摩擦力約五百公斤運用範圍
(一般視繩索材質)，上升時可當上登器。
- 14. (二)、上登器
雖然目前有許多的繩索救助隊伍喜愛使用布魯治克繩圈進行
上登、省力系統架設作業，但為求強度一致、架設時問短、操作
方便且安全可靠，因此，可以使用機械式上登器代替布魯治克結。
上登器通常種類計有：美式上登器（Gibbs Ascender）
、歐式上登
器（RescuCender）
、齒型上登器（Handled AsCends）三種上登
器，其中齒型上登器的內輪為鋸齒狀，雖然抓力較強、具有手握
把操作方便，但鋸齒狀內輪有可能損傷繩索；而美式上登器、歐
式上登器的內部凸輪為凹痕狀，不易損傷繩索，且其強度較低，
故亦稱為夾繩器（1 , 900 · 3 , 000 磅）
，於負荷過高時，會先滑
動警告負荷過高，而不是直接造成繩索斷裂，以確保人員安全。
(齒型上登器易造成繩索損害)
- 15. 1. 強度
就 NFPA1983 上登抓繩裝備於個人使用時，其強度應達 1 ,
200 磅（5 . 33KN）以上，而一般系統使用時其強度應達 2 , 400
磅 ( 10 . 67KN）以上。而歐式上登器符合 EN567 標準，使用繩
索應在 9－13mm，開始滑動強度約 4KN。
以齒型上登器（左右手上登器，Handied Ascenders ）而言，
其符合 EN567，及 NFPA1983L 個人用上登器標準，可使用於
11~13ｍｍ直徑的繩索 其最大斷裂承受力約５KN 需注意的是，
， ，
齒型上登器當受到約 4KN 時，繩索將受損，約 5KN 的力量時，
繩索外表將可能脫下，而造成危險。
2. 檢查維護
上登器於架設時必須注意其施力的方向性，並試拉上登器是
否受力，檢查維護時，應觀察凸輸部分有無裂開、歪曲、磨損、
尖角等現象，上登器內部與繩索接觸的部分是否已被磨滑、插銷
是否彎曲、其他配件是否磨損，清潔直接以肥皂水清洗即可。
貳、捲揚系統基本概念
一、捲揚系統物理說明
定滑輪：滑輪的軸固定不動的，稱為「定滑輪」。
(1)定滑輪可視為支點在中間，且兩臂等長的槓桿應用。以定滑
輪吊起重物時，繩上施力與物重相等，即不會省力。
(2)使用定滑輪吊起物體時，只是為了改變力的作用方向，達到
操作方便的目的。
(3)使用定滑輪時，繩子拉力的方向和拉力的大小無關，此因拉
力的方向總是和臂垂直，故物體被拉升的方向與拉繩子的方向無
關。
動滑輪：滑輪的軸可隨物體上下移動，稱為「動滑輪」。
(1)動滑輪可視為抗力點在中間，且施力臂為抗力臂兩倍長的槓
桿的應用。
- 18. 参、捲揚系統架設及應用
一、架設(以 3 比 1 為例):
先將器材構件準備，例如主繩、滑輪、鉤環、上登器或布魯治
克繩以及兩條四米繩 以下為實務上運用 3 比 1 捲揚系統架設步驟
，
說明之：
(一)將構件先放置定位，分別有四米繩兩條、主繩一條、三個滑輪、
三個鉤環及兩個齒型上登器，如下圖所示：
- 24. ? 船型擔架。
? 扁帶 6 米 3 條。
? 編織繩 45 米 1 條。
? 編織繩 4 米至 8 米 2 條。
? 布魯治克繩圈條。
? 鉤環 4-6 個。
扁帶預置
1. 將扁帶對折平鋪於胸部以及腿部位置 。
2. 頭部扁帶轉半圈形成一個圓圈，圓圈的範圍由擔架內橫
跨至擔架外，左右兩端平放於擔架外。
3. 腿部扁帶對折平鋪橫跨至擔架外。
胸部固定
將傷患放置於擔架上後將扁帶的圈套過頭部放至於胸前。
- 31. 尺寸型式：其尺寸型式計有大中小三種如圖 3。
1. 小：長度 150cm（5-ft）的 8mm 編織繩，打上雙圈漁人結，型成
一個長度 41cm（16in）的繩圈。
2. 中：長度 210cm（7-ft）的 8mm 編織繩，打上雙圈漁人結，型成
一個長度 71cm（28in）的繩圈。
3. 大：長度 270cm（9-ft）的 8mm 編織繩，打上雙圈漁人結，型成
一個長度 91cm（36in）的繩圈。
※ 注意：雙圈魚人結打完後繩頭要留下 8cm（3-in）的長度如圖 4。
- 32. 3：1 單向制鎖系統(止滑器) 3：1 單向制鎖系統(布魯治克繩圈)
(三)piggeyback 系統：
piggyback（揹負）系統是將滑輪組系統連結到另一條主繩上的排
列組合系統，利用獨立的滑輪組系統連結所需拉取的繩索而達到拉
上或拉緊之目的。被拉的主繩於固定點上要有單向制鎖裝置(Block
system)，如布魯治克繩圈、止滑器，防止因操作時之疏忽而造成
待救人員二次傷害。piggyeyback 系統為實務上較常應用之方式。
舉例來說，基本 3：1 架設，如果想將 30m 深的待救者拉上來至少
需長約 30*3=90 米主繩才可；而一般外勤單位頂多準備 50 米左右
長度的繩子，故基本之 3:1 架設並不實用。而利用 piggyback（揹
負）系統，則可以運用各種比率的滑輪組應用操作。一方面待救者
由一條獨立的主繩上拉，主繩上方有單向制鎖裝置確保，另一方面
滑輪組用另一條主繩架設好，利用止滑器或布魯治克繩圈連結上拉。
- 33. 主繩使用兩條 3 圈纏繞布魯資克結 滑輪使用 3 圈纏繞布魯資克結
，
當連結。piggyeyback 系統為實務上較常應用之方式，但也有其缺
點，如操作人員需要較多、要尋找較多堅固的固定點、利用較高比
例的滑輪組在進行救援時 要考慮繩子 固定點及金屬器材之荷重、
， 、
斷裂強度等等。以下為滑輪組 piggeyback 系統優缺點：
優點：
piggyback（揹負）系統，可以運用各種比率的滑輪組應用操作，
也是最常使用的橫渡操作方式之一，所以滑輪組不論在水平、垂直
的空間上都有其功能性。
缺點：
1. 操作人員相對上要比基本組合、Z 型系統要多一點。
2. 高的機械效率，使得系統承受過重的負荷而危及到固定點的
安全，所以操作上要特別留意，尤其是橫渡操作時。
（所以在橫渡
操作時另外介紹）
3. 須找尋 2 個堅固的固定點。
滑輪組 z 系統
此系統是一個功能性高（系統轉換、橫渡架設），並且在架設上比
較容易的系統，它需要一條主要的拉力繩和 2 個滑輪，加上 2 個鉤
環附加在主繩上它可設置成 2 個單滑輪成為 3：1 的系統，2 個雙
滑輪成為 5：1 的系統。
以下為 3：1 （圖 1）、5：1（圖 2）Z 系統
- 34. 以 3：1 的 Z 系統來說會比基本 3：1 系統還節省繩索的使用。
例：基本 3：1 架設，想將 10m 深的人拉上來至少需長約 30 米加
上 5m 操作預留長度，所以至少要 35m 的主繩；而 3：1 Z 系統至
少比他省了 15m。
Z 型系統的優缺點：
優點：
1. 它需要有限的裝備。
2. 它需要部多的操作人員。
3. 它以一個簡單的機械原理重複的運作。
4. 它可以發展成其他各類的組合系統（系統轉換、橫渡架設）。
缺點：
1. 小的操作範圍，需要重複的動作才可達到所需要的效果。
2. 高的機械效率，使得系統承受過重的負荷而危及到固定點的
安全，所以操作上要特別留意。
3. 在救援工作上，它必須要有一個單向制鎖系統在固定點上。
4. 如須考慮繩索長度的情況下操作時間會較長。
肆、捲揚系統操作注意事項
一 人員操作時必須穿戴救助裝備 例如救助帽 救助手套、
、 ， 、
救助鞋等其他防護裝備，並且評估 現場環境是否有利於
救災。
- 35. 二、捲揚器系統使用比例能依現場狀況、人數及器材數目
變化使用，只要能把握原則利用，既可變化多種比例捲
揚系統。
三、於操作前應先檢查各器材是否有損壞情形，若發現有
損壞則不可使用以免發生危險。
四、尋找適當的固定點也是非常重要的，假使固定點不安
全或不穩定，現場容易造成救難人員及傷者之意外。
五、架設時注意各器材操作安全範圍，例如主繩長度、鉤
環護套是否旋上以及繩索是否順暢，另外也要注意繩索
若碰到水則其止滑器材的操作限度亦會下降。
六、使用布魯治克繩結時，應使用小於主繩二分之一繩徑
的繩子，其較容易咬繩。
七、若固定點與動滑輪的角度超過 45°以上則其省力會相對
變差，所以其固定點不可差太遠，故可以考慮使用分力
盤。
八、省力比只是理論，因為繩索、鉤環及滑輪都是有重量
的，還要考量繩索方向及滑輪產生的摩擦阻力，所以操
作視時機加以利用。
九、使用雙節梯作固定點必須選擇堅固牢靠的梯子，並以
繩索於梯子左右作後方平衡確保。
十、操作中及操作完畢後，必須將所有器材加以保養及維
護，以免下次出勤時器材無法正常使用。
