各国铁路的轨距
軌距 (英語:track gauge )亦即軌道距離 ,是鐵路軌道 兩條鋼軌 之間的距離,以鋼軌的內距為準。國際鐵路聯盟 在1937年制定的1,435mm(4呎8½吋)為標準軌距 ,又稱國際軌距 ,約佔世界上鐵路 里數大約59%。標準軌基於早期蒸汽機車設計與實際應用反復修改得出,兼顧實用性(適配大多數隧道)與舒適性(減少路軌摩擦)。在早期鐵路擴張時期有效降低成本並獲得商業成功,遂成爲鐵路發源地的軌距標準。
比標準軌 寬的軌距稱為寬軌 ,佔全球鐵路23%。主要实际应用的有俄羅斯 使用的5呎(1,520mm),及印度 使用的5呎6吋(1,676mm)軌距。此外德意志第三帝国 亦曾推出3米超宽轨 方案,以便在计划战争结束后的超級高鐵大开发中,加强來往欧洲与北亚地区的陆上运输系統。但该计划由于帝国於第二次世界大戰 的戰敗,最终仅停留在纸面上不了了之。
比標準軌窄的稱為窄軌 ,佔全球鐵路16%。主要实际应用的有英国 在如工厂、矿区推广使用的3呎6吋(1,067mm)軌距,及法国 在主导制定国际单位制 后推出的米軌 (1,000mm)。日本 在不同时期、不同地区师从英法,在中國東北 曾一度将南满铁路 改为当时其国内城市公交广泛使用的英制窄轨,以避免与中、苏铁路网互通;而在占领法属南亚殖民地期间,则推广当地的法国米制窄轨以便与当地铁路联通,如电影桂河大桥 描述的即为日本在占领东南亚 期间,强迫英国战俘修筑泰缅铁路 之事,整段铁路包括大桥采用的都是米轨。
一般窄軌鐵路適用於山路,而寬軌鐵路則有更好的高速穩定性。雙軌距 或多軌距鐵路舖有三或四條鋼軌,讓使用不同軌距的列車 都可行駛。日本和西班牙 則採用了軌距可變列車 ,讓列車在不同軌距的路線間直通運轉 。
標準軌歷史
標準軌 由最先使用鐵路 的英國 提出。設計及建造史托頓-達靈頓鐵路 的英國 工程師喬治·史提芬遜 提出4呎8½吋的軌距,並成功說服火車 製造商生產4呎8½吋(即1,435毫米)軌距的機車 及車輛。由於史提芬遜成功設計的鐵路 是眾人模仿的對像,亦使這軌距變得流行。[ 1] 1845年英國 皇家專員建議用4呎8½吋(1,435mm)作為標準軌距。1846年英國國會通過法案,要求將來所有的鐵路都使用標準軌。除了英國的大西部鐵路(Great Western Railway)是使用寬軌之外,英國的主要鐵路都是標準軌。大西部鐵路亦於1892年改成標準軌。
有關4呎8½吋的軌距的來源,有人認為是古羅馬的戰車輪距。[ 1] 但知名謠言破解網站snopes則宣稱戰車輪距之說為假,然而這不能作實。[ 2] 但亦有人指出可能是因為早期鐵路的軌道 外側距離為5英呎 ,而鐵軌 頂寬為1¾英吋,故內側軌距為4呎8½吋。
實際上,標準軌距 的確定僅僅是設計和實踐綜合考量得出的結果。喬治·史蒂芬生 的火箭號 是採用5呎4¾吋長的車軸(採取這個長度的車軸 是因為車寬不能超過當時貨運 馬車 的7呎寬度,以便兼容現成的隧道 ),以及厚度為8¼吋的動輪。除去1吋的輪緣寬度,理論最小軌距為4呎7¾吋。[ 3] 最早期設計的軌距維持在4呎8吋,其中史蒂芬生 預留出了¾吋寬度來避免車輪 和軌道 卡死。但早期火車並沒有差速裝置和轉向架 ,實際運行中出現了噪音過大和輪軌磨損的問題,隨後史蒂芬生將軌距拓寬了½吋(相較重新設計機車 ,改變軌距相對簡單的多),解決了問題。鑑於史蒂芬生的成功,以及該軌距的高度兼容性,皇家計量局決定將4呎8½吋作為標準軌距 。至于要与馬車 相容的原因是鐵軌 出現其實比火車 早了近一百年,而當時的貨卡是用兩匹馬 來拉的。
各地軌距
軌距對照圖
亞洲
中国大陆
火車在中蒙邊境更換轉向架
中國大陸 現在的鐵路 系統大部分使用標準軌 ,寬軌 和窄軌 僅有極少量運用。
中國 早期的鐵路 由英國 及比利時 工程師承建,因此中國 境內大部分鐵路 之軌距沿用英國 標準,為標準軌 。但在民國時期 由於未能推行統一標準,出現了各種軌距的鐵路 。
俄国始建的中東鐵路 曾經使用過1,524毫米的寬軌。在滿州國 時期,中東鐵路部分路段(南滿洲鐵道 )被改造為與朝鮮總督府 軌距兼容的標準軌。與此同時,日本 亦在東北 建設了不少使用窄軌 的拓展線路。山西 的同蒲鐵路 和正太鐵路 曾用過米軌 。上述鐵路如今已改造至標準軌。
中國大陸 現在使用的是軌距為1,435毫米標準軌,並逐漸將其他軌距的鐵路轉換為標準軌,至2003年,中國大陸境內正式營業的鐵路中,尚存寬軌9.4公里,窄軌600多公里。[ 5]
现在仍在使用的窄軌包括:雲南 连接越南 的昆河鐵路 仍為米軌 。南京 六合區冶山鐵路 、河南 許昌-周口鄲城許鄲鐵路 、以及四川犍為縣 嘉陽礦區的嘉陽小火車及芭石窄軌鐵路 鐵路為762毫米。
香港
另外香港電車 使用1,067毫米窄軌 ,而山頂纜車 則採用1,520毫米的寬軌 。
日本
日本 的鐵路軌距主要為1,067毫米(3呎6吋)。但也有部份鐵道使用762毫米、983毫米(箱根登山鐵道鋼索線 )、1,372毫米(京王電鐵 、東急世田谷線 、函館市電 、東京都電車 及都營新宿線 )和1,435毫米(京成電鐵 、都營淺草線 、大江戶線 、京濱急行電鐵 、東京地下鐵銀座線 、丸之內線 )。早期在庫頁島 的軍用輕便鐵道也使用600毫米軌距。在建造高速鐵路 (新幹線 )時則統一選用1,435毫米為標準軌,以提高車輛行駛的穩定性,但這樣使高速鐵路列車不能以原有的路軌行駛[ 6] ,所以現在正在開發軌距可變 的鐵路車輛。
臺灣
在臺灣清治時期 修築「臺灣鐵路 」時,由英籍工程師建議下選用1,067毫米,正巧與日本軌距相同。1895年甲午戰爭 後,臺灣 爆發了乙未戰爭 。戰爭結束後,日本正式接收臺灣,同時將火車頭運抵,隨即作為軍事用途行駛。臺灣日治時期 結束前軌距亦未變動,並陸續完成西部幹線 。
另一方面,由於地形及運量的因素,同樣由臺灣總督府交通局鐵道部 興建的臺東線 ,與產業鐵道(糖業鐵路 及阿里山森林鐵路 等)採用762毫米規格輕便鐵道 ;其中花東線的軌距臺灣鐵路管理局 已於1982年擴寬為1,067毫米。[ 1] 。
1958年,中華民國政府 於《鐵路法 》內規定以標準軌 1,435毫米為國家標準。但臺灣早期鐵路網因繼承日治時期規劃,絕大部份都是1,067毫米或762毫米軌距,故亦加註「有特別情事,經中華民國交通部 核准者,不在此限」。1970年代臺東線配合北迴線 興建,拓寬成與西部相同的1,067毫米[ 1] 。也未採1,435毫米的軌距;一直到臺灣高速鐵路 、臺北捷運 、高雄捷運 、臺中捷運 及桃園捷運 ,臺灣才陸續出現標準軌距鐵道。
臺灣部份產業鐵路採用更窄的軌距,如新平溪煤礦鐵路 採用495mm規格,為臺灣最窄的軌距;烏來台車 則採用545mm軌距。[ 7]
印尼
印尼 軌距主要是1,067毫米,因此可以使用二手的日本列車運行。高鐵則使用標準軌。
菲律賓
菲律賓 軌距主要是1,067毫米,而馬尼拉輕軌 及馬尼拉捷運 則採用標準軌。
東盟
東南亞 國家,包括越南 、柬埔寨 、泰國 (曼谷大眾運輸系統 、曼谷地鐵 與蘇凡納布機場捷運 則採用標準軌)、緬甸 及馬來西亞 (吉隆坡機場快鐵 和巴生河流域輕快鐵系統 為標準軌)以米軌(1,000毫米)鐵路為主。越南首都河內 至接壤中華人民共和國 邊境城市同登 之間则鋪設了標準及米軌雙軌距鐵路。[ 8] 計劃中連接新加坡 及中國的泛亞鐵路 會是標準軌,或標準及米軌雙軌距。
南亞
南亞 國家的印度 、巴基斯坦 、孟加拉 及斯里蘭卡 的鐵路軌距不一,但多數為1,676毫米。印度统一轨距计划 正在將所有鐵路軌距改成1,676毫米。
阿富汗
阿富汗 有個相當特殊的情況,因為它在靠近亞洲中央的位置,並且實際上沒有鐵路。如果它決定修築鐵路,在其接壤的國家之中則有三種不同規格的軌距,不管選擇其中任何一種規格,都會使情況變得複雜。位於阿富汗西部的伊朗 、東部的中國 都使用標準軌;阿富汗南部的巴基斯坦 使用1,676毫米的寬軌;而阿富汗北部的土庫曼 、烏茲別克斯坦 和塔吉克斯坦 則是用蘇聯時期的1,520毫米規格。
大韓民國
大韓民國 使用1,435毫米標準軌,在京義線 修復後列車可與朝鮮民主主義人民共和國 互通。
朝鮮民主主義人民共和國
朝鮮民主主義人民共和國 使用1,435毫米標準軌,列車可與大韓民國 及中華人民共和國 直接互通。至於俄羅斯因為要使用1,520毫米的寬軌 ,在俄朝邊境需更換轉向架後才能繼續行駛。
美洲
北美
美國 及加拿大 最初亦使用不同的軌寬,Erie等鐵路公司曾採用1,829毫米軌距,而美國南部則多採用1,524毫米軌距。後來加拿大追隨英國採取標準軌。美國北部的鐵路因為最初多是從英國入口器材,故亦多為標準軌。19世紀末原為1,524毫米軌距的美國南部鐵路被統一改為1,448毫米[美式寬軌],之後在長年維護下逐漸變為1,435毫米。墨西哥也採用1,435毫米軌距。
阿根廷
阿根廷 的鐵路軌距主要為1,676毫米(其中海岸列車 和烏爾基薩線 為標準軌)。
智利
智利 的鐵路軌距為1,676毫米。
歐洲
歐洲大部分國家都是使用標準軌(1,435毫米),除了:爱尔兰 、英国 、西班牙 、葡萄牙 、芬兰 、瑞典 等国使用宽轨 或窄轨
愛爾蘭
愛爾蘭 的軌距是1,600毫米,但都柏林現代輕軌系統 採用標準軌。
英國
北愛爾蘭 的軌距是1,600毫米。
除了北愛之外,英倫三島和曾被英國殖民的地區(如美國、加拿大、紐西蘭等,澳洲除外)都是採用標準軌距。在英國鐵路專家喬治·史蒂文生 的倡導之下,英倫三島的鐵路(包含蘇格蘭、威爾斯)都是採用標準軌距。然而19世紀部分英國鐵路(尤其是大西部鐵路公司)大量採用極寬的2,140或2,134毫米(7英尺)軌距,後來這些軌距都被改為標準軌,由此造成了大西部鐵路線路巨大的限界盈餘。在個別博物館線路上仍然存在7英尺軌距。
西班牙
西班牙 的正式標準是1,668毫米,為了使列車在其與葡萄牙 間跨國運轉,而開發了變距列車。此外,西班牙正進行改軌工程,將路軌改成標準軌距。
現時標準軌距只見於西班牙之巴塞隆拿地鐵 2 至7號線 及巴塞隆拿-巴列斯線 之S1 、S2 、S5和S55線。另外,西班牙的高鐵採用標準軌。
葡萄牙
葡萄牙 軌距為1,665毫米。
芬蘭
芬蘭 在19世紀是俄國轄下的大公國 ,使用1,524毫米(5英尺)軌距;後來為了方便與鄰國瑞典 進行順暢的鐵路運輸,芬蘭與瑞典陸上邊界會鋪設雙軌距線路,以及鐵路渡輪 的甲板也會鋪設雙軌距線路。
前蘇聯國家
19世紀和20世紀前期和中期的俄羅斯 選用1,524毫米的(5呎)寬軌,因為最初的沙俄鐵路是在美國南部工程師的指導下建造的,而當時美國南部主要軌距是1,524毫米。俄羅斯和屬於前蘇聯 的國家以及蒙古 採用俄國的1,520毫米軌距。這比1,524毫米窄4毫米,有時兩者的車輛可以互換。而南薩哈林州 (庫頁島 )則是採用當時日本占領南庫頁島時期 的1,067毫米(3呎6吋)軌距,標準軌(1,435毫米)只用於頓河畔羅斯托夫電車 和加里寧格勒 境內與波蘭 接壤的路段。近些年歐盟支持的"波羅的海鐵路計畫 "將把波羅的海三國的鐵路改為1,435毫米的標準軌。
大洋洲
澳大利亞各州鐵路軌距
新西蘭
紐西蘭的鐵路為了跨越中部山區地形,採用1,067毫米的軌距。為了克服這個地形,需要複雜的工程,例如著名的勞里穆螺旋 。在不到4,000公里的軌道就有1,787座橋梁和150個隧道。這條軌道大約有500公里是電氣化的。
澳大利亞
澳洲 本來採用標準軌,後來因為某些原因而在維多利亞省 及南澳州 出現了1,600毫米(5呎3吋)的軌距。部分地方亦有1,067毫米(3呎6吋)的路軌。昆士蘭鐵路 在建立之初,便使用1,067毫米(3呎6吋)的窄軌。
現時澳洲各首府皆有標準軌列車互通。
非洲
目前在既有的非洲铁路系统中,南非 (豪登列車 除外,軌距為1,435毫米)及安哥拉 (本格拉鐵路 )、博茨瓦納 、剛果 、加納 、贊比亞 (包括坦贊鐵路 之坦桑尼亞 段)等國多數使用1,067毫米窄軌距 。但是肯尼亚 境内的蒙內鐵路 、连接埃塞俄比亚 和吉布提 两国的亚吉铁路 ,以及摩洛哥的高鐵均为新建铁路,采用1435毫米的标准轨距 。
各軌距優缺點與最佳軌距的爭論
幾種不同的軌距,以右側為準,左側鐵軌自左向右依次為標準軌、米軌和雲南雞街一條舊鐵路的600毫米窄軌。拍攝於中國鐵道博物館
自19世紀鐵路開始出現,即有爭論何種軌距最佳。一般來說軌距不同會對成本、負載力、最小轉彎曲率、車輛最高速度與爬坡率等方面有影響,基本上都跟軌距呈正比關係(但爬坡率為反比)。由於軌距越寬,車輪就可做更大,車輛截面也可做的寬扁降低重心,負載力與高速表現就越好,但建造成本也越高,同時不利於做小曲率的轉彎,也較難爬上陡坡,因此寬軌距一般都適用於平原地區、工業鐵路或高速鐵路。相反軌距越窄,建造成本就較低,爬坡性能較佳,而且容易做小曲率的轉彎,車輛截面也可做小降低車輛製造與隧道挖掘成本,但車輛的行駛速度與負載力就容易被限制,所以窄軌距較常用於山區或產業輕便鐵路,有助降低工程的難度和成本[ 9] 。
但實際上從現代角度看,寬軌或窄軌並沒有絕對的優缺點,負載力方面,世上最重的貨車可以在美國及澳洲的標準軌上行走,而澳洲昆士蘭及南非的窄軌(1,067毫米)鐵路上的列車依然是十分重。速度方面,最快的高速鐵路多是採用標準軌,而窄軌的日本列車也能以160km/h的高速行駛,這些方面並沒絕對的正比限制關係。
成本上雖然會有差異,但以標準軌為基準只有軌距低於1公尺或3英呎建造成本才會有落差,但相對的負載力與性能也限制很多[ 10] 。而建造標準軌的輕便鐵路與窄軌鐵路價格相差並不大。
以此看來,選擇寬軌或窄軌皆未必優於標準軌,採用不同的軌距能應對不同路線的運輸需求讓效益最佳化。但軌距不同也失去了與標準軌之間的兼容性,這提高了車輛開發採購的限制與成本,也讓未來路線整合提高困難度(但有些國家即是出於戰略考量而採用不同軌距刻意提高整合難度)。不少國家在應對此問題時若無法做全國軌距統一化的工程,則必須採用雙軌距 或可變軌距列車來整合路線。
未來
隨着各國開始尋求擴充、統合各地的鐵路網絡,軌距在未來可能會進一步標準化。
澳洲 和印度 都在進行統一國內鐵路軌距的工程;而歐盟 也計劃讓各成員國的鐵路系統可以互用,涉及的工作包括軌距、訊號系統 和供電系統 的標準化。現時波羅的海三國 (立陶宛 、拉脫維亞 和愛沙尼亞 )已獲得歐盟的資助,把前蘇聯時代遺留的1,520毫米闊軌轉換成1,435毫米標準軌;西班牙 和葡萄牙 也在建造連接國內各大城市與法國 之間的高速鐵路 中獲得歐盟的援助。歐盟亦計劃升级西班牙與葡萄牙連接其他歐洲國家的貨運鐵路 。
几乎所有的高速鐵路 ,包括在使用窄軌的日本 、中華民國 ,以及使用寬軌的西班牙 等地,都是採用標準軌興建的(唯一的例外是俄羅斯 、芬蘭 和烏茲別克 採用的5英尺闊軌高速鐵路)。這種標準使一些國家開始為當地原有的非標準軌鐵路進行軌距轉換,使列車能在高速鐵路網絡與現行鐵路網絡之間行走。
礦區鐵路
雖然礦區鐵路較少與外面的鐵路系統連接,但現時礦區亦有使用標準軌的趨向,以方便其使用現成的鐵路設備(例如負載量 更大的車輛)。
計畫
在聯合國 經濟和社會委員會的亞洲太平洋計畫 中,有一項是關於把歐洲和太平洋連接起來的「亞洲鐵路 系統」,當中包括三條走線:北方從歐洲到朝鮮半島 ,南線從歐洲到東南亞 ,並設一條南北向走廊從北歐 到波斯灣 。三條走線都會在橫越亞洲 時使用至少兩條軌距相異的鐵路。目前計畫並沒有涉及轉換軌距,而是在軌距相異鐵路的交匯處設置機械設施,以便把貨櫃 在行走不同軌距的列車之間移動。
肯雅 、烏干達 和蘇丹 在2004年10月提出了一項使用標準軌 建造電氣化 高速鐵路 的計畫。雖然肯、烏兩國及蘇丹的鐵路網絡分別採用1,000毫米闊及1,067毫米闊的窄軌,但它們由於建成年代早,彎位多且負載力低,需要進行改建,加上北方的埃及 是使用標準軌的,因此統一使用標準軌距建造新鐵路被認為是理所當然。
根據某2007年的計畫,數條來自剛果 、坦桑尼亞 和盧旺達 、軌距相異(分別為1,000毫米及1,067毫米)的鐵路將於盧旺達的一個樞紐地點交匯。
参考文献
参閱
外部連結