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铁路之“宽”谁来定?答案竟与马屁股有关

2019/10/22 8:28:06

铁路之“宽”谁来定?答案竟与马屁股有关

秦开五尺道,距今已两千多年了,这个古道已消失在岁月的风尘中却永远活在历史的记忆中。

 

我常常在那些古道凹凸不平的石阶上追溯久远的往昔,多少有些走神,面对一线穿越的远方,总联想起今天的火车。如果火车沿这条路开过去呢?它的宽度够不够呢?它的坡度行不行呢?

 

于是想起滇越铁路的米轨。它轨宽是1000毫米。

 

铁路标准的准轨是1435毫米。这些“路”宽的标准是从哪里来的呢?

 

那么丝路古道当初为什么定为五尺呢?有什么讲究吗?

 

秦的一尺相当于23.3厘米,五尺就是1160毫米。到了三国时期,在公元231年至234年间,据传诸葛亮发明了一种运粮的东东,叫“木牛流马”,它当然是最适合在山区的小道上运粮驼货。关于这个发明,后人多次研究并试做都没成功。不过,在我的家乡四川,一般都认为它就是俗称的独轮的“鸡公车”,因是独轮,它全靠两边扶把控制方向和保持平衡。“木牛流马”据考证大约也就是长四尺、高六寸,也有说是“流马”为肋长三尺五寸,左右同。换言之,它的长宽约为四尺左右。而三国时的尺度可能与秦同,毕竟相距不久远,沿秦制是可能的。我小时在家乡成都所见的“鸡公车”,两扶手张开也大约是这个数:一米多一点。既便于拐弯也不占更多的空间。我那时人小,两手摊开也够不着两扶把的宽度,所以印象很深。

 

所谓五尺并不是整齐划一的五尺,它应该是指那些通道“瓶颈”,比如在绝壁千仞的峭壁上开凿,以五尺为下限,因为窄于这宽度,那些木牛流马就拐不过去了。我见过的栈道,大约也是五尺,先在石壁上开凿方孔,然后用木方插进去,上铺木板。这栈道大约比开凿石壁省功,所以栈道明修的路段多些,实在不行才开凿石隧道或半边露天的明洞。五尺道上十分明显。

 

 

而铁路的轨距又是如何来的呢?

 

美国铁路两条铁轨之间的标准距离是四英尺又八点五英寸,就是准轨的宽度:1435毫米。这是一个很奇怪的标准,究竟是从何而来的呢?

 

原来这是英国的铁路标准,而美国的铁路原先是由英国人建的。

 

那么为什么英国人用这个1435毫米的标准呢?原来英国的铁路是由建电车的人所设计的,而这个正是电车所用的标准。

 

电车的铁轨标准又是从哪里来的呢?原来最先造电车的人以前是造马车的,而他们是源用马车的轮宽标准。

 

那么马车为什么要用这个一定的轮距标准呢?因为如果那时候的马车用任何其他轮距的话马车的轮子同英国的老路上的凹痕不吻合,很易磕坏。为什么?因为这些路上的辙迹的宽度是1435毫米。

 

这些辙迹又是从何而来的呢?答案是古罗马人所订的。因为欧洲,包括英国的长途老路都是由罗马人为它的军队所铺的,所以1435毫米正是罗马战车的宽度。如果任何人用不同的轮宽在这些路上行车的话他的轮子的寿命都不会长,因为很深的辙痕会损耗不同轨距的车轮。

 

 

罗马人为什么以四尺八寸半为战车的轮距宽度呢?原因也很简单,这是两匹拉战车的马的屁股的宽度。当然也有另一种也许真实的说法,这标准源于英国煤矿中马拉货车的轨道间距。当然还是与马屁股有关。

 

不管如何说,今天世界上最先进的运输系统的设计,在两千年前便由马屁股的宽度决定了。第三种说法也许也是原因之一:为了纪念世界“铁路之父”斯蒂芬森。1825年,斯蒂芬森设计制造了最原始的蒸汽机车“运动”号,这是世界上正式启用的第一列旅客列车。这条铁路的轨距是4.85英尺,折合公制为1435毫米。1846年,英国国会把这个轨距确定为标准轨距,非经特准,禁止在新铁路线上采用其他轨距。当时的英国是资本主义强国,因此也把这个标准推行到他们的殖民地。例如,主持修筑中国第一条铁路——唐胥铁路的工程师就是英国人,他就力主采用1435毫米宽的轨距。从现实情况看,全世界采用1435毫米轨距的国家占多数,所以把1435毫米定为国际标准轨距。

 

有趣的是,美国航天飞机燃料箱的两旁有两个火箭推进器,这些推进器造好之后要用货车运送,路上又要通过一些隧道,而这些隧道的宽度只比火车轨道宽一点,所以火箭推进器的宽度便由铁轨的宽度所决定。于是,从火箭推进器到火车、电车、马车,便出现了这样一个有趣的结果:从铁轨标准宽度确定的发展历程可以看出,对事物最初的选择往往决定着其今后的发展方向,并且惯性的力量会使这一选择不断地自我强化,使其很难改变。

 

这种惯性的设计,让我们还有个有趣的发现:以前我总以为这个五尺的宽度应当是从实际出发,宽了费工,大而不当;窄了省工,但囿于运输工具的限制和运量的考量,便取了一个适中的值。其实呢,很有可能当初“木牛流马”的宽度是按五尺道的路的宽度设计的。它便于在已通行、现存的古道上行走。五尺道开建在前,木牛流马发明在后。它是根据已有的路宽因地置宜设计的。我们见到的古道,不论是茶马古道还是古丝路,它的宽度大体都在五尺左右,即一米多宽,特别是在山岩上开凿出的古道更为明显。这当然是猜想或许还是一种戏说。

 

如果戏说下去,我们可不可以认为滇马矮小,屁股的宽度不是更窄些吗?滇越铁路的米轨自然会比1435毫米的准轨窄一些,只达到1000毫米?

 

 

自1825年世界上第一条铁路在英国诞生以来,180多年间,全球铁路里程已达百万公里。各地的轨距宽窄不一,却又是不争的事实。轨距在1000毫米以上的国家有:中国、越南、柬埔寨、泰国、马来西亚、缅甸、印度、孟加拉、巴基斯坦、马里、几内亚、塞内加尔、布基拉法索、科特迪瓦、多哥、贝宁、喀麦隆、埃塞俄比亚、突尼斯、吉布提、肯尼亚、乌干达、坦桑尼亚、马达加斯加、瑞士、西班牙、波多黎各、巴西、玻利维亚、智利、阿根庭等。轨距在1000毫米以下的国家有:印度尼西亚、印度、尼泊尔、刚果(布)、苏丹、厄立特里亚、波兰、瑞士、意大利、危地马拉、萨尔瓦多、洪都拉斯、巴拿马、古巴、多米尼加、哥伦比亚、圭亚那、秘鲁、斐济等。全世界有30来种不同的轨距。

 

为什么会这样?有一种说法是:由于国家间的政治对立、互相封锁,或受限于投资短缺等历史原因,造成铁路轨距技术标准上的各自为政,无法统一(这同今天各国的电器设计规格不同相仿)。另有热门说法是:为了战争需要,因为这样外国的火车就进不了,外国侵略者就不能掠夺他们的财富了。越南的小火车就是这样设计的。那么,当初滇越铁路建设时是不是这个考量,其实是可怀疑的,因为这条铁路本身是法国人主持设计修建的。

 

大家可能不知道,最先的钢轨不是现在这样的。最早的设计是车轮在一个钢板的凹面中行进。而这凹槽中常有石块或东西造成障碍而引起翻车出事。1788年,美国人威廉·杰索把铁板轨改为立放的铁轨,于是改成了现在这样:是轮子有斜缘面而不是轨道有凹糟。这显然聪明多了。而且大家不知道的还有:以前是轮子的斜缘面在外(可能是想卡住车轮不掉不出轨外),就是说斜缘面轮沿卡住钢轨。这在转弯时会很不方便并造成很大的应力,所以威廉·杰索又做了一次改进:把轮缘改在车轮的内侧,轨距没有变。这就是今天车轮和钢轨的运行方式。

 

从五尺道的宽度到今天轨距的宽度,我们走了两千多年。俗话说:“长一尺不如宽一寸”。但扩宽谈何容易,其实到今天为止,我们在“路”的宽度上并没有进步多少,还是那个基本的定数:一米多(加上留有余地的空间,也就在一米五左右)。为了解决这个难题,人们扩宽车厢,到了3米左右。利用集装箱来解决不同宽度的问题以方便增加扩大运量。以前有多人研究米轨,我曾经见过这些材料,企图将米轨扩为准轨,因沿线的路基、隧道、弯度和坡度的问题,根本无法实现这个梦想。还有设计出套轨的办法,我在《昆明铁道》工作时就收到过这类提案案,并画有设计草图。等等。如今的“泛欧亚铁路干线(也叫第二座欧亚大陆桥)也常常受到这个问题的困扰。1937年国际铁路协会曾作出规定:1435毫米的轨距为国际通用的标准,1520毫米以上的轨距为宽轨,1067毫米以下的轨距为窄轨。

 

但我以为:人类永远解决不了这个“马屁股”的困惑。因为,大自然天造地设地规定了人类的体形体力(人的身高、个头、人体构造,当然也包括马屁股),这个基本的条件决定了在人流、物流上的规律,它永远受到限制和制约。简言之,我们从五尺道的开拓就可得到一种命定的神示。