【專題企畫】
鐵道運輸 交通便捷
鐵道攫取了我們的想像空間，和我們的靈魂對談交流。
火焰和蒸汽等元素交織展現的吸引力、令人迷戀的科技、
把遙遠相隔的兩地串連起來的魅力，這一切全都鞏固了鐵道在人心中的地位。
－東尼‧史崔特《終極鐵道百科‧引言》（節錄）
在火車出現以前，人類若非依靠兩腿行走，便是利用牲畜拉車在陸上移動，想要日行千里真是談何容易。不同城鎮之間被漫長泥濘的道路隔開，而貨物的流通全仰賴牛車、馬車或帆船，所耗時間則以「週」、「旬」，甚至是「月」為估算單位。 然而，一道尖銳的汽笛聲劃破了千百年來的寂靜，一頭噴吐著濃煙與火星的鋼鐵巨龍，沿著兩條平行延伸的鐵軌，以當時令人難以置信的速度奔馳而來。於是從那一刻起，人類的交通史便開啟了嶄新的篇章。
蒸汽火車改變了人類生活
在中文裡，「火車」一詞可以涵蓋各種行駛於鐵軌上的列車，若探尋最初原因便是蒸汽機車。由於蒸汽機車是燃燒煤炭來產生火力，加熱鍋爐中的水，使其產生蒸汽以牽引車廂，故稱為「火車」。
火車的誕生其實並非一蹴可幾，早在蒸汽機車出現之前，利用木軌或鐵軌來減少摩擦力、方便馬車行走的「軌道」，已經常見於歐洲的礦區。但將軌道列車動力改換成蒸汽，則發生在一八○四年二月廿一日，英國工程師理查．特里維西克（Richard Trevithick）在車架上安裝高壓蒸汽機，製造出世界上第一輛能在軌道上行駛的蒸汽機車，並牽引著十公噸鐵礦和七十名乘客前進了十五點三公里，完成人類首次鐵路運行的創舉。
不過，真正讓鐵路運輸揚名立萬的是喬治．史蒂芬生（George Stephenson）和勞勃．史蒂芬生（Robert Stephenson）父子，他們於一八二五年九月廿七日，將聯手打造的一輛蒸汽機車牽引三十多節小車廂，載著四百五十名乘客和九十公噸貨物，以時速廿四公里行駛在英國史塔克頓（Stockton）與達靈頓（Darlington）之間的鐵路上，而這段約四十公里的路線也是全球第一條售票的客運鐵路。自此人類邁入「鐵路時代」，火車一躍成為陸上的主要交通工具。
早期的蒸汽機車雖然速度不快（時速不超過四十公里），並且噪音巨大，又容易造成煤煙與灰燼四處飛揚，但它實現了人類歷史上從未有過的陸路運輸能力，即大規模載客載貨、全天候、低成本且相對準時，因此能讓農產品快速運往城市、工廠的原料供應無虞，也促成人口開始大量流動，催生了現代的通勤生活模式。
隨著人類科技的演進，火車動力來源不斷更替，如今以蒸汽機車作為牽引車頭的列車已愈來愈罕見，現存者通常基於觀光、懷舊等原因而保留下來，但大多不是全年都有列車，僅於特定時期才會行駛。例如：臺灣鐵路花東線每年六月至七月的「仲夏寶島號」、阿里山林業鐵路每年三月的「賞櫻主題列車」與十二月的「賞楓主題列車」。
另外，作為火車發源地的英國也有兩條蒸汽火車鐵路，經常吸引觀光客慕名而來：
一是行駛於蘇格蘭高地的「雅各比特蒸汽火車」（The Jacobite Steam Train），它是電影《哈利波特》（Harry Potter）的「霍格華茲快車」原型，於每年五月至十月間運行，往返於威廉堡（Fort William）和馬萊格（Mallaig）之間，途中穿越格倫菲南高架橋（Glenfinnan Viaduct），為電影中著名場景。
二是英格蘭南岸外海的「懷特島蒸汽鐵路」（Isle of Wight Steam Railway），位於懷特島東北部，全程約九公里，它是動畫《湯瑪士小火車》（Thomas and Friends）的原型及靈感來源，每年運行期間為四月至十月的公共假日及部分上班日。
鐵路軌距 世界大不同
「軌距」是指鐵路軌道兩條鋼軌內側的間隔距離。由於早期鐵路建造者並未顧慮普及性，而是以實際路線狀況來設計任何可適用的軌距，於是因地制宜衍生出各種寬窄不同的尺寸。到了鐵路蓬勃發展之後，全球不同的鐵路公司出於商業利益的考量，規範各自的軌距標準，曾經出現過多達三十種的規格。例如英國的「大西部鐵路公司」（Great Western Railway）於一八三八年運行首班列車，採用了二一四○公釐（一公釐等於零點一公分）的軌距，因為該公司工程師伊桑巴德‧金德姆‧布魯內爾（Isambard Kingdom Brunel）認為如此可以行駛得更平穩，也能承載更多貨物，而這種尺寸也成為有史以來實際運行過的最寬軌距。
現今通用的軌距為一四三五公釐，為「國際鐵路聯盟」（International Union of Railways）於一九三七年所制訂，因此稱作「標準軌」。目前世界上有百分之六十的鐵路採用標準軌，而比標準軌寬的「寬軌」占了百分之廿三，比標準軌窄的「窄軌」則占了百分之十六。另有百分之一的鐵路使用「雙軌距」，即同一軌道設置兩種尺寸的軌距，所以通常有三條或四條鋼軌並存，可提供不同軌距的列車通行。
日新月異 汰舊換新
進入二十世紀之後，鐵路運輸逐漸成為陸上交通的主流，於是對於火車速度的要求便愈來愈高。一九三八年七月三日，由英國工程師賀伯．奈吉爾．格雷斯利（Herbert Nigel Gresley）所設計的「野鴨號」（Mallard）蒸汽機車創下了時速二百零三公里的紀錄，成為有史以來最快的蒸汽火車。不過蒸汽機車的熱動能效率低、汙染嚴重，又需要頻繁補給水和煤炭，所以終究難以為繼，火車的動力來源勢必改變。
首先嶄露頭角的是柴油機車，自德國工程師魯道夫‧克里斯汀．卡爾．狄塞爾（Rudolf Christian Karl Diesel）於一八九七年成功發明柴油引擎，至一九一二年正式應用於火車機車上，此後便逐漸成為主流。柴油機車有三種傳動系統，即運用電力、液力或機械，將柴油引擎的動力傳遞到車輪，不僅牽引力強大，加速性能更好，同時沒有煤煙汙染的問題，大大改善了司機的工作環境，並提升了乘客的舒適度。
不過柴油機車雖無煤煙，但仍有燃燒柴油所產生的廢氣，於是效能更好、汙染更低的電力機車更顯優勢。電力機車其實比柴油機車還早出現，一八七九年五月卅一日，德國發明家恩斯特．維爾納．馮．西門子（Ernst Werner von Siemens）在柏林的一場貿易展上，展示了一輛從導電軌取得電力的機車，可說是日後電力機車的濫觴。
有別於「電力傳動系統的柴油機車」（簡稱「柴電機車」），真正的電力機車是透過集電弓從架空電線取得電力，或是從第三軌獲取電力，以此驅動牽引馬達，其電力來自於機車外部。而柴電機車則以柴油引擎帶動發電機，轉化成電力後，再由牽引馬達帶動車輪轉動，所以柴電機車是自攜發電設備的機車。
電力機車的電力源自發電廠，起初因發電廠並不普及，所以早年多見於市區內的電車或鄰近城鎮間的通勤路線。第二次世界大戰後，隨著電力設施日趨完善，電力機車因具備功率強大、加速平穩、無廢氣排放、能源效率高等諸多優點，於是逐步淘汰柴油機車。
如今世界各地的一般鐵路大多以電力機車為主，而地鐵及高速鐵路更是完全仰賴電力。臺灣從一九七九年以後，已逐步完成鐵路主線的電氣化，目前僅餘平溪線、深澳線、集集線、內灣線的竹中站至內灣站間仍以柴油機車行駛。
追求風馳電掣的速度
科技前進的腳步始終不曾停歇，追求更快速的交通方式，也是許多工程師及發明家不斷努力的目標，於是時速超過二百公里的高速鐵路即由此應運而生。
一九六四年十月一日，連結日本東京和大阪之間的「東海道新幹線」通車，成為全球第一條投入商業營運的高速鐵路，此後法國、德國、英國等相繼投入高鐵行列，高速鐵路繼二十世紀航空業興盛之後，成為人類另一項重要的交通成就。截至二○二五年十二月廿六日，已有將近三十個國家運行高速鐵路，而中國大陸開通營運的高速鐵路更超過五萬公里，占全世界所有高鐵總里程的三分之二。
高速鐵路的行駛原理其實和一般鐵路相同，也就是車輪和軌道相接觸的模式，但如此仍會產生摩擦力。所以科學家開始思考：如果車輪不再碰觸軌道，便能完全消除摩擦所造成的阻力，那麼是否就可突破現有速度的極限？於是一種新技術被研發出來，即是利用磁性互斥而懸浮的原理，使列車行駛時不需接觸地面，以此達到零阻力的目標，這就是「磁浮列車」。
磁浮列車的測試速度可到達時速六百零三公里，超越高速鐵路的最高時速五百七十四點八公里，但由於技術艱深、造價高昂、維護不易、高速時晃動過大等因素，目前還未能普及應用。雖然如此，若回顧從蒸汽火車一路發展至今的過程，所有迅速便捷的交通方式都不是一夜之間就能達成，其間有無數人投注心力，方能創造今日之奇蹟。相信不久的將來，我們可以搭乘磁浮列車到達千里之遠，也或許是另一種嶄新的動力方式，展現令人驚歎的速度，且就拭目以待吧！
