http://blog.ebook.com.tw/lai/Archives/2006/12/09/1633 为什麽国际标准轨宽是143.5公分？ 我读初高中时，住家离台糖小火车铁道很近，每天看到同学从各乡镇搭火车通学 ，40年後仍历历在目。我对台糖铁路还有一项深刻的记忆。这种火车的主要功能，是把台 糖在各地区契约耕作的甘蔗，采集後运到糖厂加工成各种正产品（各式各样的糖）和副产 品（例如健素糖、蔗板）。这种白色制糖用的甘蔗，和街上或市场看到的黑色甘蔗（口嚼 或榨汁）不同：黑蔗的甜度低、皮薄、肉脆，白蔗相反。 1960年代国际糖价高，那时台湾经济尚未成长，铁路沿途有不少人偷白蔗。我在 小学高年级时，跟同学去看青少年的英勇作为。蔗农把15-20根甘蔗，用蔗叶绑成一大綑 ，放在运货物的平台式车厢上。如果最下层是南北方向置放，上一层就东西方向置放，再 上一层又换成南北向，让甘蔗之间的摩擦力互相牵制，只要火车速度不太快，就不会在运 送途中掉落。 蔗农绑甘蔗时，因为甘蔗的长短不一，有几根会较突出。较有力气的青少年，不 难从慢速行驶的火车抽下甘蔗。一次没抽出来也没关系，他们约间隔15至20公尺站列，前 面没抽下的，下一位继续，经过3至5人一定抽下来。第2种方法更狠：有些空军眷村子弟 ，家里有降落伞用的尼龙绳（这是买不到的高档货），他们在绳头绑上铁?，?向最上层的 甘蔗，整綑拖下来，或吃或送或卖。 台糖受不了这种损失，就在车厢之间不规则地穿插空车，上面坐人，手里拿着催泪枪，朝 这些偷甘蔗的青少年发射。我没有上场的资格，但和其他人被催泪枪射过，还记得泪涕纵 横的滋味。 我那时知道台糖火车的车厢比台铁的小，铁轨也较窄。听人说台糖火车叫做「五 分车」，不明白是什麽意思。1970年到台北读大学，那时以坐平快车为主，知道台湾的纵 贯铁路是日据时期修造的，听人家说这叫做「七分车」，也不明白是什麽意思。後来看电 影《东方快车谋杀案》，看到洋人的火车竟然有包厢，厢外有通道，觉得洋火车比台湾的 火车宽敞。1979年到巴黎第一次坐有包厢的火车，感觉台湾的火车还真窄。1992-3年在美 国，更确定台湾的轨宽有点奇怪。 很惭愧，我一直没去弄清楚五分车、七分车、欧洲车、美国铁轨的宽度有什麽差 别，为什麽会采用这麽不同的规格。这件事拖到2001年初，我读到Douglas Puffert（ 2000）的论文後，才把整个事情弄清楚。1995年夏，我在慕尼黑大学三个月，在经济史研 讨会上认识Puffert，是个温文儒雅的年轻学者，他在史丹佛大学的博士论文（1991）， 就是以北美铁轨的宽度为主题，在主要的经济史期刊上发表好几篇论文。 我从「维基百科」（Wikipedia）查「轨距」，得到许多具体的数字，摘述如下 。维基百科说，1937年制定的国际标准轨（143.5公分＝4英尺8寸半）是英国提出的，这 个说法不够正确，稍後详说。现在欧洲大部份国家都使用标准轨，例外的国家有：爱尔兰 与北爱尔兰（160公分）、西班牙（167.4公分，正在改为标准轨）、葡萄牙（166.5公分 ）。阿根廷与智利的轨距是167.6公分；俄罗斯及邻近国家，以及蒙古、芬兰都是152公分 。 日本的轨距是106.7公分（3尺6寸），日据时期修筑的台湾轨宽也是106.7公分， 这是国际标准轨（143.5公分）的74%，称为「七分车」。台湾的糖业铁路和阿里山的森林 铁路，是76.2公分的窄轨，是143.5公分的53%，简称「五分车」。日本在1960年代修建新 干线（高速铁路）时，采用143.5公分的国际宽轨，提高行驶的稳定性。台湾高铁、台北 和高雄的捷运，都采用143.5公分的标准轨。清朝末年中国的铁道，由英国和比利时承建 ，采用143.5公分标准轨。 我在想：现在以电力带动的火车头，牵引力比20世纪初期的蒸汽机火车头大许多 ，为何不把轨宽扩大为200公分，不是更宽敞又可载更多货物吗？维基百科说：以现代的 角度来看，(1)宽轨不一定可以载更重更多；(2)宽轨车不一定较快；(3)建造标准轨与建 造窄轨的成本相差不大；(4)窄轨也可以达到和标准轨一样的负载量。我觉得奇怪，不明 白为什麽会这样。有兴趣的读者，请在维基百科查「轨距」，内有丰富的资料，文末的「 外部连结」（科普铁路馆），提供丰富的相关讯息。 其实1937年制定的国际标准143.5公分轨宽，是沿用美国1835年就存在的规格。 Puffert（2000）的论文重点，是要分析为什麽143.5公分的轨宽，会在诸多规格的激烈竞 争下脱颖而出。这篇文章的主题，可说是美国轨宽的发展与竞争史。 1835-90年间，北美（美国与加拿大）至少有9种轨道：3英尺（91.4公分）、3英 尺6寸（106.7公分）、4英尺8寸半（143.5公分）、4英尺9寸（144.8公分）、4英尺10寸 （147.3公分）、5英尺（152.4公分）、5英尺4英寸（162.6公分）、5英尺6寸（167.6公 分）、6英尺（182.9公分）。 为什麽会这麽复杂？因为：(1)各地区修筑铁路时，铁路工程师的技术来源与传承不一， 有些采英国体系，有些则否。(2)故意不相容，阻挡其他地区的农工业产品进入。(3)各地 区的地形地势不一，对轨道的需求自然不同。 为什麽後来会统一使用145.3公分，1937年之後成为国际标准轨宽呢？这就是本文的要点 ：说不出合乎逻辑的道理，这是政治与经济交互角力後，一步步发展的结局，这正是典型 的path dependence问题（依发展途径而异、受到随机性的因素干扰）。市场机能、竞争 、效率、最适化这类的观念，在这个议题上无法发挥功能，因而称为「市场失灵」。 美国最早的铁道，是承袭英国的4英尺8英寸（142.2公分）规格，这是18世纪末 ，在英国矿区发展的原初型铁路，在Newcastle地区最通行。有位叫George Stephenson（ 史蒂文生）的工程师，在Stockton和Darlington之间建造一条运煤铁道。1826-30年间， 他被任命在利物浦和曼彻斯特（Liverpool and Manchester, L&M）之间建造铁路，特点 是用蒸汽机来推动火车头。这是第一条靠蒸汽机推动的铁路，也是第一条完全依靠载运乘 客与货运的铁路，更是第一条与矿冶完全无关的铁路，在铁道史上有显着的开创地位。 不知为什麽原因，Stephenson把铁轨加宽了半英寸（1.3公分），成为4尺8寸半 （143.5公分），这就是日後国际标准轨的规格。1826年，Stephenson在竞争L&M铁路时， 他的对手刻意提出5尺6寸（167.6公分）的宽轨（加大24.1公分），但没被采用。 George Stephenson的儿子Robert，後来在国会的委员会上说：143.5公分轨宽也不是他父 亲订的，而是从家乡地区的系统「承袭」（adopted）来的。Samuel Smiles是Stephenson 的朋友与早期传记的作者，他说143.5公分的轨宽，「没有任何科学理论上的依据，纯粹 是因为已经有人在用了。」（Puffert 2000:939注11）。 美国早期的铁路建造者，参观L&M与其他地区的铁道，认为L&M的规格较适合，就 把整套工程技术搬回美国。另有一批工程师，1829年参观英国铁路，回国後在巴尔的摩（ Baltimore）与俄亥俄（Ohio）之间筑了另一条铁路（B&O），把原本的4尺6寸轨宽改为4 尺8寸半，目的是要和L&M系统的火车「接轨」。 但有几批工程师却另有盘算，有些采用3尺5寸，有些认为5尺较易使用（整数较简洁）， 有些人用4尺9寸（何必用8寸「半」 这麽奇怪的规格呢？），有人坚持4尺10寸也不错。 简言之，在最复杂的时候，美国铁路有过9种轨宽并存。 现在回过头来，看铁道的发源国（英国）。他们在建筑Great Western Railways （GWR）时，把轨宽扩大为7尺（没错！213.4公分），几条较短的路线，用5尺 或5尺6寸。有些美国工程师，看到铁路老大改为宽轨，为了迎头超越，就把纽约与爱力（ Erie）之间的铁路，建为6尺宽（182.9公分），希望能达到三个目的：最高速、最舒适、 最低成本。 但事与愿违，有些人认为5尺6寸就够了。几经实验，19世纪中叶的美国铁道工程师，在考 虑火车头的拉牵力之後，觉得还是以5尺至5尺6寸之间较合适。加拿大的铁路学者也有同 感，而这正是英国当时采用的轨宽。 1860年之後，又有人感觉宽轨太耗动能，对蒸汽机的负担过重，认为还是老规格 （4尺8寸半）较合适。在地势变化较大的地区，其实3尺6寸更合用，因为较容易转弯。在 多山的地区，若用3尺宽的铁轨，就不必挖太宽的隧道，可以省下不少成本：3尺的铁路成 本，比4尺8寸半的建造费用便宜三分之一（枕木、石块、人工、管理都较省）。 建造铁路时，美国政府只负责土地与公共事务，对具体的投资、兴建、技术规范 都不插手。如果你是第一位在某个区域的铁道投资者，只要考虑自己喜欢哪种轨宽；第二 位投资者，或许也可以自由选择轨宽；但第三位投资者，就必须考虑接轨问题，没有多大 选择空间。在这种机制下，美国的铁道系统就出现一项特质：地区性的轨宽整合度很高， 但全国性的相似度很低。 简言之，美国的轨宽是由民间工程师决定，而这又受到他们之前的经验影响：或 是向英国某个地区学来的，或是依所购买的火车头带动力，来决定轨宽。为什麽4尺8寸半 最後会成为主流？因为采用者最多，滚雪球效应最大。换个角度来问：政府为何不居间协 调呢？南北战争之前，有谁能预期日後会建造出全国性的铁路网呢？ 那时投资铁路的人，只想载运货物和非乘客的人员，从河运抢些生意做，占住某个地区的 地盘。他们甚至不想和其他区域的铁路接轨，基本的心态是互不侵扰地盘。加拿大也不希 望美国的火车驶入，铁道的规格因而形成割据。现在美加两国的铁路、电话号码、电压、 影印纸规格都已统一化，那是很後来的事了。 其实加拿大的国会，很早就知道轨宽标准化的重要性：1851年主张采用5尺6寸（ 167.6公分），他们的GWR在1854年营运时，就是依这个规格。美国国会把横跨大陆的轨宽 选择权，授给林肯总统，他决定用采用5尺宽（152.4公分）。但是中西部的铁道业者不愿 接受，就和东部的同行结盟，游说国会采用最老式的英国轨宽（4尺8寸半，143.5公分） 。 某些较贫困的地区，资本不够，希望采用窄轨，就在1872年另组一个「国家窄轨联盟」（ National Narrow-Gauge Railway Convention）：之後全国各地的窄轨，95%采用3尺（ 91.4公分）的规格。在这种「地区性整合度高、全国性整合度低」的结构下，美国的铁道 系统，怎麽可能在20年内（1866-86），就完成规格统一呢？4尺8寸半的规格获胜，是因 为它有特殊的优越性吗？ 其实在1860年代时，谁也不知道4尺8寸半会成为日後的国际标准，当时存在9种 规格，工程师并无明显的偏好。为何会有统一化的认知呢？主要是各地区的经济发展後， 运输量大幅增加，东西两岸的产品与人员相互运送，无法透过较受地域性限制的水运。当 时东西横向的铁路，大都采用4尺8寸半，产生大者恒大的雪球效应，市场占有率愈来愈高 。各地区的铁路公司，在利益的考量下愈来愈合作：发展跨区的铁道系统，共同管理相互 协助，这是推动铁道标准化的重要因素。 大家会问：把原来不是4尺8寸半的轨宽，不论是拉宽或缩窄，转换的成本不是很 高昂吗？是的，费用看起来是不小，但相对於铁道的总价值，百分比并不高。主要的花费 是整修路基，尤其是在扩宽轨道时。如果只是把轨道稍微拉宽或缩小，这属於「移轨」的 问题，成本并不高。较贵的部份，是更换为4尺8寸半的车厢和火车头（机头）。 1871年时，把Ohio和Mississippi铁路，从6尺缩为4尺8寸半的平均成本，是每英 哩1,066美金，再加上价值5,060美金的新车头。到了1885-6年间，这些成本更低了：更动 南方轨道与设备的成本，每英哩约只需150美金。把窄轨拉宽的成本，每英哩约7,500美金 。 对那些和4尺8寸半较接近的轨道（例如4尺10寸），就建造可以调整轮子宽度的车体，来 相互通车。一旦整合的意愿明确化，确知每英哩的更动成本，占铁道总价值的百分比不高 後，20年内很快地就整合完成了。4尺8寸半成为美加的标准规格，1937年成为国际标准， 沿用到今日。 美国轨宽的故事告诉我们：(1)市场的需求，是规格统一化的重要推手。(2) 1880年代统一的4尺8寸半，以今日的车头牵动能力而言，并不是最具能源效率的规格；但 这已是国际标准，改动不了了。(3) 4尺8寸半能一统天下，并不在於规格上的优越性，而 是历史的偶然造成。(4)并不是最有效率、最具优势的东西，就能存活得最好。(5)这种 path dependence（历史的偶然）的现象，在度量衡上最常见。听说1英尺的定义，就是某 位国王鼻尖和手指之间的距离。 对美国标准轨宽问题有兴趣的读者，请进一步参阅Puffert (2003) “Path dependence” (http://eh.net/encyclopedia/ ) 16页的长文，与2大页的参考书目。 参考文献 Puffert, Douglas (2000): “The standardization of track gauge on North American railways, 1830-1890”, Journal of Economic History, 60(4):933-60. Puffert, Douglas (2003): “Path dependence” (http://eh.net/encyclopedia/ ). -- Sincerely, 2003, 2005 日本自助旅行纪录 http://mstar.myweb.hinet.net/JPtour Wayne Su 2004 台湾东部铁路旅行 2006 欧亚大陆铁路纵贯旅行 港 中 蒙 俄 白俄 波兰 德 瑞 法 义 英 http://www.pixnet.net/mstar http://blog.pixnet.net/mstar next will be...? --

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