萨沙历史上的今天。
作者：萨沙
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为什么全世界各国的火车铁轨不一样？2015年5月12日：美国费城一列火车脱轨，造成8人死亡，200多人受伤。
世界上绝大部分火车脱轨，都是因为人为操纵失误，而不是硬件原因。
相比起来，宽轨铁路比较容易出现火车脱轨的情况。
那么，为什么全世界各国的火车铁轨还不一样？
我们慢慢来说。
世界铁路的宽度只有三种：标准轨、宽轨和窄轨。
最常见的是标准轨，也叫作国际轨道，轨距为1435毫米，也就是1.4米。
世界上接近60%的国家都采用标准轨，中国也采用这个标准。
北美、欧洲大部分国家，都是采用标准轨道。
世界上最早的铁轨，就是这种1435毫米的标准轨，地点在英国。
有意思的是，当年这么设计不是考虑火车，而是铁轨上要走马拉的货车，就沿用了大型马车的车轮距离。
很多人不知道，这种沿着铁轨的马拉货车早在1800年前就在英国矿山使用。
几十年后的1829年利用蒸汽机做动力的火车才诞生！之所以火车能够淘汰马拉货车，主要是可以节省百分之三十的费用。
宽轨则较为特殊，是宽度较大的铁轨，目前也没有统一的标准，比如俄罗斯为1524毫米。
目前俄罗斯、外蒙古（当年被俄罗斯控制）、印度等国，都是用宽轨。
使用宽轨的国家大约占四分之一，欧洲的西班牙、葡萄牙也使用宽轨，不过新一代的高速铁路还是标准轨。
窄轨就恰好相反，它的轨距比较小，常见的是1067毫米和762毫米。
窄轨国家主要是非洲和亚洲一些国家，比如菲律宾、马来西亚、泰国，日本大部分旧有铁路都是窄轨，但新干线不是窄轨。
全世界大约有七分之一的铁路，仍然使用窄轨。
其实，这三种轨道不存在谁好谁坏一说。它们各有利弊，完全要根据各国或者各地区的实际情况来决定。
那么，为什么全世界会存在三种轨道？
原因如下：
第一，军事上的戒备。
铁路、火车从诞生开始直到今天，有着重要的军事运输意义，决定了100多年来无数战争的胜负。
从军事防御角度考虑，一些国家不愿意采用同潜在敌人同样的铁轨，防止将来开战后火车被敌人利用。
如西班牙、葡萄牙之所以很奇怪地使用宽轨，目的就是抵御北方强国法国的入侵。历史上，法国入侵过西班牙很多次，甚至占领该国全境。好在西班牙的山地众多，地形险要，依靠马车运输难度极大。法国侵略军的后勤补给难以长期维持，一次次灰溜溜地被迫从西班牙撤走，侵略也一次次的失败。
法国如果可以有效利用西班牙新建的铁路，就可以大量维持物资的运输。
西班牙山地优势就被削减大半，搞不好就会彻底亡国。
站在这个角度来看，西班牙当然不能采用和法国相同的铁轨。
这样一来，法军即便攻入西班牙利用铁路，也必须进行复杂的铁路换乘，在当年往往需要好几天时间，大大影响军事作战。
相反，作为防御一方，西班牙可以毫无顾虑地使用铁路。
同样的道理，当年山西军阀阎锡山修建窄轨铁路，确实也有省钱的因素。
窄轨的费用较低，一般准轨铁路的每公里造价约7万多块银元，而窄轨仅需每公里2万多块银元。窄轨不仅是两条钢轨之间的宽度下降了三分之一，每条钢轨的自身宽度也相应下降，由此节省了大量的钢材。
另外山西很多山地，窄轨火车爬坡能力比较强，转弯比较安全，还可以修建较小的隧道和铁路桥。只是，性价比永远是次要问题。
既然肯拿出巨额资金修铁路，一般就不差钱，阎锡山主要还是为了军事防御。晋绥军已经割据一方长达30年，不希望其他势力利用铁路攻入山西。
当时外省的火车进入山西，就要进行复杂的换乘。有意思的是，这也为侵略山西的日军带来很大麻烦。
阎锡山的同蒲铁路在1935年开始修建，到1937年抗战爆发只修建好了四分之三。日军占领山西大部后，将剩下同蒲铁路修建完毕，还被迫将同蒲铁路北段更换为标准轨道，花费了巨大的财力和物力。
第二，性价比的问题。
轨道越宽，火车运输量越大，速度更快，建造成本就越高。
轨道越窄，建造成本就大为降低，火车运输量也相应减小。
理论上来说，标准轨的性价比较高，大体实现了运输量和建造的平衡，世界上大部分国家都使用这个标准。
只是，各国各地的标准也有区别。
以阎锡山为例，他割据的山西同外界的物资交流颇为有限，主要是出口本省的优质矿产资源。铁路根本就不需要太大的运输量，窄轨似乎就够用了。
另外，民国时期的中国，主要用于矿物运输的铁路多是窄轨。
比如南京六合区冶山铁路，河南许昌到周口郸城的许郸铁路，四川犍为嘉阳矿区铁路，都是窄轨的762毫米。
这些铁路主要是运输矿物，运输量有限，不需要使用更宽的轨道。
再看看印度。印度是个资源丰富、人口众多的国家，曾经比较闭塞。
驻印总督达尔豪斯在1853年规划铁路时，认为印度未来人口会超过10亿，铁路运输量会非常大，远远超过英国本土。
他选择了宽轨而不是标准轨，由此修建了大量轨距1676毫米的铁路。
查尔斯·坎宁担任驻印总督后，认为这样修建铁路花费太大了，英国无力承担，又改回标准轨。
这样，印度就出现了一部分铁路是标准轨，一部分铁路是宽轨的特殊情况。
第三，技术上的考虑。
沙俄使用宽轨，首先就是考虑军事意义。
苏联时代，德军大规模入侵后，被这些宽轨铁路搞得很头疼。
德国军列必须在两国边境停下，花费几天时间进行换乘，才能接入苏联的铁路网。
苏联铁路有自己一整套模式，德国人无论维修、保养还是新建都非常困难。
只是沙俄也好，苏联也罢，并不是完全为了军事才这么修铁路。
沙俄之所以选用宽轨，还有很多无可奈何的原因。
根据沙俄反复研究，它的铁路需要穿越可怕的西伯利亚和远东地区。
这里很多地方是冻土带，到了夏季这些冻土就会会融化，可能出现铁轨偏移沉降问题，搞不好就会让火车脱轨。
即便今天铁路技术如此发达，西伯利亚地区基本每年都有火车脱轨事故。
万般无奈下，沙俄只能使用宽轨，以尽量保证铁轨的稳定性。
中苏的铁轨宽度不同，为运输造成了很多麻烦。
以往中苏用铁路运输物资，火车到了两国边境以后要么卸货后改由别国火车运输，要么就要进行缓慢的换轨工作。以前技术较为落后，换轨需要2到3天时间。
如果是货物运输还好说，载客列车就不同了，乘客们会无所事事地在车站等待数日之久。
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人为事故这么多，为什么没有全自动火车？
5月12日，美国国铁公司在费城发生了一起脱轨事件，悲剧的原因尚未查明。但是，美国国家安全运输委员会最近发布的一条新闻公告宣称，“没有发现信号系统有任何异常或失灵现象”，并且调查此次事件是人为误差的可能性。
根据一家咨询公司对历史上所有脱轨事件的分析，几乎三分之一的事故都是人为错误导致的。既然人为原因在事故中占这么大的比例，采用更加自动化或电脑化的系统似乎是个很好的提议。
可是，不仅是在美国，在全世界（甚至包括日本和韩国这样的高度发达国家），全自动火车系统也仅用于市区网络和机场等小型系统。
对于这个疑问，英国国家铁道博物馆的员工告诉了我们答案——他们对于火车为什么还主要由人工控制的理解。
“事实上，我相信一部分原因是人们不喜欢这个想法，”博物馆图书管理员凯伦-贝克说。“伦敦的地铁都是电脑控制的，可是里面还有一个‘司机’——他们负责关门和应对紧急情况。”
相比于人会犯错误，我们更担心的是无人在场
这似乎是大部分人的担忧——铁道交通公司的助理总裁鲍勃-葛文也同意这一点，“我觉得人们不喜欢这个想法。在英国，我唯一能想到的无人驾驶火车就是伦敦港口码头的轻轨（伦敦室内的一个小型铁道系统）。理论上说，任何车内安装了信号系统的火车都可以实现无人驾驶。但是实际上，大部分乘坐（强大、高速火车）的人，在一列每小时行驶180英里却没人驾驶的火车上，都会觉得惴惴不安。所以我唯一知道的无人驾驶火车就是行驶速度比较慢的地铁。”
他继续说：“顺便说一句，在很多年前火车里就已经安装了处理器（这也是电脑控制的一种形式），但是‘巡航’控制是一个汽车上的概念，而且是一个随着道路日益和更好的‘车距传感器’的发现而变得越来越过时的概念。在某些火车上，司机早就可以确定机车的‘设置’，然后离开岗位，只在有特殊信号的时候进行处理。但是，如果轨道不是平的，司机往往就需要不断调整机车的设置，以保证火车能够达到设定的速度。”
所以虽然火车中有一定的计算机化的因素，但是显然非常有限。因为从整体上看，乘客仍然更信任人，而不是技术。
美国还没有全自动火车
麻省理工学院的研究员Hannah Groshong说，“为什么没有全自动火车？很遗憾，我也没有确定的答案。现有的技术已经完全可以实现全自动火车了。我在东京和伦敦都乘坐过无人驾驶火车，但是在美国，现在还没有应用这项技术。”
但是美国的火车也实现了部分自动化。美国联邦政府已经指令各家铁路公司使用积极列车控制系统（PTC），但是这些公司更新机车的速度非常缓慢。东北列车线的部分机车已经使用了PTC系统，但是美国其他地区很可能都不会在联邦政府规定的最后期限（2015年12月31日）前全部使用这个系统。
PTC是一种后台自动化系统，工程师不必与它互动。如果有什么地方出了差错，比如要闯红灯，这个系统会自动让火车停下来。考虑到最近在费城发生的事故，似乎本可以用PTC这样的系统阻止它发生，但是实际上发生事故的火车已经安装了这套系统了。
我们最熟悉的自动化系统是通用电气公司的“行程优化系统”（Trip Optimizer System），它可以使燃料的使用效率最优化。机车工程师会把它当做巡航控制系统一样使用。这个系统了解轨道的级别、弯度和限速，并可以相应地改变火车的速度。
但是，这个系统仍然需要操作人员输入一些数据。一列火车上有不同的刹车装置，“行程优化系统”只能控制动态刹车器。如果需要使用空气制动器，自动系统就会提醒工程师改用人工控制，使用空气制动器让火车慢下来。我知道“行程优化系统”在铁路货运中应用很广泛，但是不确定它是否也应用于客运运输。
我们为什么不提高自动化程度呢？
可能有好几个原因。
首先，美国对新交通技术的投资不像其他国家那么快。铁路公司首先考虑的是维护现有的系统。他们要费很大的劲儿才能跟上维护的速度，所以也要非很大的劲儿来检测新的技术。即使从长远来看，使用新技术对他们是有帮助的。
第二，铁路工会联盟在美国是一股强大的势力。
例如，2014年秋天，美国最大的铁路公司之一BNSF打算撤销某些货运线路上火车驾驶室里的引路员。通常驾驶室里有两个人：工程师和引路员。但是工会不同意。一方面是因为这会减少一些工作岗位，另一方面则是处于安全考虑。工会认为驾驶室里有两个人会更加安全。
最终，工会阻止了这项计划通过。因此，如果工会处于同样的原因反对自动驾驶系统，我一点也不会觉得惊讶。
最后，我们可以设想，就像人们对于无人驾驶汽车的排斥一样，公众对于无人火车肯定也会有些排斥。除非随着技术的继续发展，公众和机车工程师越来越多了解到铁路自动驾驶系统的研究成果，并真正认可这项技术——这一天显然还很遥远。
（via redorbit）
为什么各国轨距不一样?
世界上最通用的轨距为1435mm，这个结论是从铁轨的内侧测量得出来，也简单称为准轨，也是世界上使用频率最高的，运力可以满足当前基本所有载重量的列车。主要使用国家是在西欧、北美、北非和中国。还有窄轨、宽轨，这两个非常好理解，其名如其意，窄轨小于标准的指标，宽轨大于标准的指标。
窄轨一般为1067mm，主要用在长期运载矿资源的专用线路或者是使用在一些人员不太密集的车站。以我国云南米轨为例子，就是使用窄轨铁路道口，在世界主要使用的国家有：日本、印尼、印度、非洲、中美洲的一些国家。
而宽轨一般为大于1435mm，主要用途是运送大型的货物，提供方便。使用该轨距的国家主要有：独联体国家，爱尔兰、阿根廷、西班牙、乌克兰、澳大利亚、印度、巴基斯坦、斯里兰卡等。
