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2 為什麼國際標準軌寬是 143.5 公分?

在文檔中 西洋經濟史的趣味 (頁 22-27)

我讀初高中時,住家離台糖小火車鐵道很近,每天看到同學從各鄉鎮搭火車通學,

40 年後仍歷歷在目。我對台糖鐵路還有一項深刻的記憶。這種火車的主要功能,是把 台糖在各地區契約耕作的甘蔗,採集後運到糖廠加工成各種正產品(各式各樣的糖)和 副產品(例如健素糖、蔗板)。這種白色製糖用的甘蔗,和街上或市場看到的黑色甘蔗

(口嚼或榨汁)不同:黑蔗的甜度低、皮薄、肉脆,白蔗相反。

1960 年代國際糖價高,那時台灣經濟尚未成長,鐵路沿途有不少人偷白蔗。我在 小學高年級時,跟同學去看青少年的英勇作為。蔗農把 15-20 根甘蔗,用蔗葉綁成一大 綑,放在運貨物的平台式車廂上。如果最下層是南北方向置放,上一層就東西方向置放,

再上一層又換成南北向,讓甘蔗之間的摩擦力互相牽制,只要火車速度不太快,就不會 在運送途中掉落。

蔗農綁甘蔗時,因為甘蔗的長短不一,有幾根會較突出。較有力氣的青少年,不難 從慢速行駛的火車抽下甘蔗。一次沒抽出來也沒關係,他們約間隔 15 至 20 公尺站列,

前面沒抽下的,下一位繼續,經過 3 至 5 人一定抽下來。第 2 種方法更狠:有些空軍眷 村子弟,家裡有降落傘用的尼龍繩(這是買不到的高檔貨),他們在繩頭綁上鐵鈎,抛 向最上層的甘蔗,整綑拖下來,或吃或送或賣。

台糖受不了這種損失,就在車廂之間不規則地穿插空車,上面坐人,手裡拿著催淚 槍,朝這些偷甘蔗的青少年發射。我沒有上場的資格,但和其他人被催淚槍射過,還記 得淚涕縱橫的滋味。

我那時知道台糖火車的車廂比台鐵的小,鐵軌也較窄。聽人說台糖火車叫做「五分 車」,不明白是什麼意思。1970 年到台北讀大學,那時以坐平快車為主,知道台灣的縱 貫鐵路是日據時期修造的,聽人家說這叫做「七分車」,也不明白是什麼意思。後來看

電影《東方快車謀殺案》,看到洋人的火車竟然有包廂,廂外有通道,覺得洋火車比台 灣的火車寬敞。1979 年到巴黎第一次坐有包廂的火車,感覺台灣的火車還真窄。1992-3 年在美國,更確定台灣的軌寬有點奇怪。

很慚愧,我一直沒去弄清楚五分車、七分車、歐洲車、美國鐵軌的寬度有什麼差別,

為什麼會採用這麼不同的規格。這件事拖到 2001 年初,我讀到 Douglas Puffert(2000)

的論文後,才把整個事情弄清楚。1995 年夏,我在慕尼黑大學三個月,在經濟史研討 會上認識 Puffert,是個溫文儒雅的年輕學者,他在史丹佛大學的博士論文(1991),就 是以北美鐵軌的寬度為主題,在主要的經濟史期刊上發表好幾篇論文。

我從「維基百科」(Wikipedia)查「軌距」,得到許多具體的數字,摘述如下。維 基百科說,1937 年制定的國際標準軌(143.5 公分=4 英呎 8 吋半)是英國提出的,這 個說法不夠正確,稍後詳說。現在歐洲大部份國家都使用標準軌,例外的國家有:愛爾 蘭與北愛爾蘭(160 公分)、西班牙(167.4 公分,正在改為標準軌)、葡萄牙(166.5 公 分)。阿根廷與智利的軌距是 167.6 公分;俄羅斯及鄰近國家,以及蒙古、芬蘭都是 152 公分。

日本的軌距是 106.7 公分(3 呎 6 吋),日據時期修築的台灣軌寬也是 106.7 公分,

這是國際標準軌(143.5 公分)的 74%,稱為「七分車」。台灣的糖業鐵路和阿里山的森 林鐵路,是 76.2 公分的窄軌,是 143.5 公分的 53%,簡稱「五分車」。日本在 1960 年代 修建新幹線(高速鐵路)時,採用 143.5 公分的國際寬軌,提高行駛的穩定性。台灣高 鐵、台北和高雄的捷運,都採用 143.5 公分的標準軌。清朝末年中國的鐵道,由英國和 比利時承建,採用 143.5 公分標準軌。

我在想:現在以電力帶動的火車頭,牽引力比 20 世紀初期的蒸汽機火車頭大許多,

為何不把軌寬擴大為 200 公分,不是更寬敞又可載更多貨物嗎?維基百科說:以現代的 角度來看,(1)寬軌不一定可以載更重更多;(2)寬軌車不一定較快;(3)建造標準軌與建 造窄軌的成本相差不大;(4)窄軌也可以達到和標準軌一樣的負載量。我覺得奇怪,不 明白為什麼會這樣。有興趣的讀者,請在維基百科查「軌距」,內有豐富的資料,文末 的「外部連結」(科普鐵路館),提供豐富的相關訊息。

其實 1937 年制定的國際標準 143.5 公分軌寬,是沿用美國 1835 年就存在的規格。

Puffert(2000)的論文重點,是要分析為什麼 143.5 公分的軌寬,會在諸多規格的激烈

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在英國礦區發展的原初型鐵路,在 Newcastle 地區最通行。有位叫 George Stephenson(史 蒂文生)的工程師,在 Stockton 和 Darlington 之間建造一條運煤鐵道。1826-30 年間,

他被任命在利物浦和曼徹斯特(Liverpool and Manchester, L&M)之間建造鐵路,特點 是用蒸汽機來推動火車頭。這是第一條靠蒸汽機推動的鐵路,也是第一條完全依靠載運 乘客與貨運的鐵路,更是第一條與礦冶完全無關的鐵路,在鐵道史上有顯著的開創地位。

不知為什麼原因,Stephenson 把鐵軌加寬了半英吋(1.3 公分),成為 4 呎 8 吋半(143.5 公分),這就是日後國際標準軌的規格。1826 年,Stephenson 在競爭 L&M 鐵路時,他 的對手刻意提出 5 呎 6 吋(167.6 公分)的寬軌(加大 24.1 公分),但沒被採用。

George Stephenson 的兒子 Robert,後來在國會的委員會上說:143.5 公分軌寬也不 是他父親訂的,而是從家鄉地區的系統「承襲」(adopted)來的。Samuel Smiles 是 Stephenson 的朋友與早期傳記的作者,他說 143.5 公分的軌寬,「沒有任何科學理論上的 依據,純粹是因為已經有人在用了。」(Puffert 2000:939 注 11)。

美國早期的鐵路建造者,參觀 L&M 與其他地區的鐵道,認為 L&M 的規格較適合,

就把整套工程技術搬回美國。另有一批工程師,1829 年參觀英國鐵路,回國後在巴爾

的摩(Baltimore)與俄亥俄(Ohio)之間築了另一條鐵路(B&O),把原本的 4 呎 6 吋 軌寬改為 4 呎 8 吋半,目的是要和 L&M 系統的火車「接軌」。

但有幾批工程師卻另有盤算,有些採用 3 呎 5 吋,有些認為 5 呎較易使用(整數較 簡潔),有些人用 4 呎 9 吋(何必用 8 吋「半」 這麼奇怪的規格呢?),有人堅持 4 呎 10 吋也不錯。簡言之,在最複雜的時候,美國鐵路有過 9 種軌寬並存。

現在回過頭來,看鐵道的發源國(英國)。他們在建築 Great Western Railways

(GWR)時,把軌寬擴大為 7 呎(沒錯!213.4 公分),幾條較短的路線,用 5 呎或 5 呎 6 吋。有些美國工程師,看到鐵路老大改為寬軌,為了迎頭超越,就把紐約與愛力(Erie)

之間的鐵路,建為 6 呎寬(182.9 公分),希望能達到三個目的:最高速、最舒適、最低 成本。

但事與願違,有些人認為 5 呎 6 吋就夠了。幾經實驗,19 世紀中葉的美國鐵道工 程師,在考慮火車頭的拉牽力之後,覺得還是以 5 呎至 5 呎 6 吋之間較合適。加拿大的 鐵路學者也有同感,而這正是英國當時採用的軌寬。

1860 年之後,又有人感覺寬軌太耗動能,對蒸汽機的負擔過重,認為還是老規格

(4 呎 8 吋半)較合適。在地勢變化較大的地區,其實 3 呎 6 吋更合用,因為較容易轉 彎。在多山的地區,若用 3 呎寬的鐵軌,就不必挖太寬的隧道,可以省下不少成本:3 呎的鐵路成本,比 4 呎 8 吋半的建造費用便宜三分之一(枕木、石塊、人工、管理都較 省)。

建造鐵路時,美國政府只負責土地與公共事務,對具體的投資、興建、技術規範都 不插手。如果你是第一位在某個區域的鐵道投資者,只要考慮自己喜歡哪種軌寬;第二 位投資者,或許也可以自由選擇軌寬;但第三位投資者,就必須考慮接軌問題,沒有多 大選擇空間。在這種機制下,美國的鐵道系統就出現一項特質:地區性的軌寬整合度很 高,但全國性的相似度很低。

簡言之,美國的軌寬是由民間工程師決定,而這又受到他們之前的經驗影響:或是 向英國某個地區學來的,或是依所購買的火車頭帶動力,來決定軌寬。為什麼 4 呎 8 吋半最後會成為主流?因為採用者最多,滾雪球效應最大。換個角度來問:政府為何不 居間協調呢?南北戰爭之前,有誰能預期日後會建造出全國性的鐵路網呢?

那時投資鐵路的人,只想載運貨物和非乘客的人員,從河運搶些生意做,佔住某個

26 聯盟」(National Narrow-Gauge Railway Convention):之後全國各地的窄軌,95%採用 3 呎(91.4 公分)的規格。在這種「地區性整合度高、全國性整合度低」的結構下,美國

車體,來相互通車。一旦整合的意願明確化,確知每英哩的更動成本,佔鐵道總價值的 百分比不高後,20 年內很快地就整合完成了。4 呎 8 吋半成為美加的標準規格,1937 年成為國際標準,沿用到今日。

美國軌寬的故事告訴我們:(1)市場的需求,是規格統一化的重要推手。(2) 1880 年 代統一的 4 呎 8 吋半,以今日的車頭牽動能力而言,並不是最具能源效率的規格;但這 已是國際標準,改動不了了。(3) 4 呎 8 吋半能一統天下,並不在於規格上的優越性,

而是歷史的偶然造成。(4)並不是最有效率、最具優勢的東西,就能存活得最好。(5)這 種 path dependence(歷史的偶然)的現象,在度量衡上最常見。聽說 1 英呎的定義,就 是某位國王鼻尖和手指之間的距離。

對美國標準軌寬問題有興趣的讀者,請進一步參閱Puffert(2003)“Path dependence” (http://eh.net/encyclopedia/) 16 頁的長文,與 2 大頁的參考書目。

參考文獻

Puffert,Douglas(2000):“Thestandardization oftrack gaugeon North American railways, 1830-1890”,Journal of Economic History, 60(4):933-60.

Puffert,Douglas(2003):“Path dependence”(http://eh.net/encyclopedia/).

在文檔中 西洋經濟史的趣味 (頁 22-27)