劉澤山 技師

移動式吊車的使用時，風力無疑是風險的主要來源之一。根據起重升降機具安全規則[1]第40條之四：「因強風、大雨、大雪等惡劣氣候，致作業有危險之虞時，應禁止工作。」而所謂強風，一般現場均以行政院勞工委員會（89）台勞安二字第 0042784號函指：「十分鐘的平均風速達每秒十公尺以上者為強風」來認定。但簡單的以此來認定移動式吊車抗風的安全性，是否真的一定足夠？雖然日本的移動式吊車(如KATO、TADANO)採用10m/s作為吊車能使用之最大風速。但其他地區並不一定如此，如查閱歐洲系列移動式吊車的規格(如Liebheer)，其運轉建議的風速則僅為9m/s。

基本上風力分為平均風速(mean wind speed)與最大陣風(wind gust)。所謂平均風速係指高度10m處，10分鐘的最大平均風速而言。最大陣風(gust)則指歷時3秒鐘的最大平均風速。基本上歐洲吊車依循EN13000[2]的規定。由於風速是隨著地面的高度而增加，EN13000保守的以吊車最高點的最大陣風，來計算全部吊車所需承受的風力，或至少以每10m間隔精確計算吊臂所承受之風力。

如果沒有最大陣風的資料，可以平均風速來推估，其公式為:

v(z)=[(z/10)^0.14+0.4]×    (公式1)

所以由公式1，當z=10m時，v(z)=1.4 ，其中是平均風速，v(z)是最大陣風。由於氣象預報風速為10m高的風速，因此由公式1計算設計風速與預報風速的係數計算如表1。例如預報平均風速為10m/sec時，100m高之設計風速為17.8m/sec；而預報最大陣風風速為10m/sec時，100m高之設計風速為12.7m/sec。

另外，設計的風力等於風壓力乘以受風面積，風壓力等於q=1/2×ρ×v²，ρ是空氣密度=1.25kg/m³，所以q=0.625×v(z)²，受風面積(Aw)則等於吊車含吊荷物投影於風力方向的面積(Ap)乘以阻力(抗)係數c_w。阻力係數(wind resistance factor)又稱風阻(drag coefficient)，與物件的外型有關，一般取1.2作為風阻值。

檢查吊車所能承受之風荷重時，有一個很重要的先決條件因素是，受風面積與吊荷總重量(m_h)的比值，基本上不能超過 1.2 m²/t，超過時應按比例折減其運轉允許之風速，才算正確[3]。

舉例來說，一吊荷物重85t，阻力係數1.2，吊車之受風投影面積50m²，所以其受風面積為50×1.2=60m²，所以其受風重量比為60/85=0.7 m²/t這值小於1.2，因此查吊車型錄[4]，其最大運轉之風力為9m/s，因此可以在9m/s以下之風速吊運。

另外，假設吊荷物重65 t，阻力係數1.4，吊車之受風投影面積200m²，所以其受風面積為200×1.4=280m²，所以其受風重量比為280/65=4.31 m²/t這值大於1.2，因此必須比例折減其所允許之風速。其計算方式有查表的方式[3]或按比例直接加以計算。其計算方式如下：

假設原廠建議之風速為11.1m/s，根據EN13000風壓力P=0.625×v(z)²

按比值1.2來說，為方便了解，用120m²面積，吊荷100t來做比例換算

∴ (280/65)× 0.625×v(z)²=(120/100)×0.625×(11.1)²

v(z)=5.86 m/s

整理以上結果可得v(z)=Vmax×√(1.2 m_h /Aw)=11.1×√(1.2×65/280)

有鑑於風力發電等的需求，越來越多時候必須在較大風速時，吊裝風機的各相關部件。因此像德國Liebheer公司在自家吊車控制軟體上，開發了不同風速下，吊車的吊荷能量能即時用軟體計算後，在控制螢幕上顯示。同時也詳細提供了吊臂各階段要求最大風速，於使用手冊中，可供使用時翻閱確認。但對於面積重量比，則必須要求由操作人員於吊荷前，人工加以確認。

所謂各階段風速，德國Liebheer公司在操作手冊上，分為三個階段：安裝階段、旋轉以及使用階段。以該公司750t級吊車為例，安裝59.5m副吊臂，這三階段的最大陣風速依序為8.9、13.3及16.8m/s。使用時均須隨時注意，才能保障其安全性。

參考文獻

1.「起重升降機具安全規則」。勞動部，民國109年8月。

2.「Cranes-Mobile cranes」BS EN13000,2004.

3.「Influence of wind on crane operation」Training documents, Liebheer-Werk Ehingen Gmbh company,2017.

4.吊車型錄「liebherr-technical-data-sheet-mobile-crane-178-ltm-11200-9-1-t-178-05-defisr」, Liebheer-Werk Ehingen Gmbh company,2011.

5.吊車型錄KATO SR-700L等。 

表1 設計風速與預報風速的係數