鐵道的科學

鐵道是很隨處可見的交通工具。除了平時使用它來上下學、上下班的人，利用它來逛街或旅行等的人也不少。尤其是居住在都市的人，搭乘電車已是生活的一部分，應該也會有人覺得有鐵道這件事是理所當然的。可是，有時若用不同的觀點來看鐵道，原本覺得理所當然的事，也會覺得不可思議。
例如，鐵道有令人難以察覺的特徵。其一就是其公共性極高，是一個能強烈表現其地域性的交通工具。
以飛機或汽車、船來說，就像是它們也有噴射客機波音777或豐田PRIUS汽車、大型渡輪飛鳥II一樣，在世界各國可以看到各式各樣的種類。可是，從未見過可自由奔馳的火車車廂。原因是世界上存在著採用了各種不同規格的鐵道，而它們並未有所連結，可以使用的火車車廂會自動被限定之故。這裡所謂的規格，是指對應的軌距（左右軌道的間隔）、火車車廂的大小、搭載的電氣種類等。
若是要載客用的火車車廂，為了要讓乘客在車內度過一定的時間，會反映出當地人們的價值觀或文化、時代的需求等，讓乘客能更方便利用。因此火車車廂為了因應地域或時代，製造出了各種樣式。這就是為何運行的火車車廂會依國家或地域而有不同種類之故。
觀賞不同型態及色彩的火車車廂是種樂趣，但即使記住了它的種類、也無法理解鐵道。還不如先了解了鐵道的根源、再去探求火車車廂種類增加的理由，會更儘快理解鐵道，並且明白即使一樣是人類、每個地域對於鐵道的想法也會不一樣，反而會更有樂趣。
很少有鐵道書籍有這樣的序文的。書店裡雖然會看到各式的鐵道書籍，但它們大多是介紹日本火車車廂的種類，很少會兼顧到全世界的鐵道。
本書就是想作為鐵道的入門書，儘量去觸及鐵道的根源，並介紹它是如何衍生發展至今。另外，為了讓大家能投入鐵道的畫面並加以了解，書中也刊載了各種國內外的鐵道照片。只要大致瀏覽過一遍，就應該能明白日本的鐵道和國外鐵道相較之下的特殊之處了。
日本是應用了從歐美學習而來的鐵道技術，配合日本的特殊地理條件或運送需求而因應而成。結果就像是新幹線或東京的都市鐵道般，創造出了全世界罕見的鐵道系統。它是只配合日本特殊的環境所開發出來的，不一定能直接複製到海外，但個別將技術複製的例子倒是不少。
例如，日本製的電車不只是中國或印度等新興國家，也能在曾學習過技術的英國或美國行駛。舉例來說，連結英國及法國的英法海底隧道，就是以日本技術挖掘的隧道。不過，這並不代表日本的技術都很優秀，現在日本也正向海外學習技術當中。像這樣透過鐵道可以客觀看待日本一樣，也可以增廣鐵道之外的見聞。希望本書可以助上一臂之力。
2013年7月　川邊謙一

鐵道是很隨處可見的交通工具。除了平時使用它來上下學、上下班的人，利用它來逛街或旅行等的人也不少。尤其是居住在都市的人，搭乘電車已是生活的一部分，應該也會有人覺得有鐵道這件事是理所當然的。可是，有時若用不同的觀點來看鐵道，原本覺得理所當然的事，也會覺得不可思議。
例如，鐵道有令人難以察覺的特徵。其一就是其公共性極高，是一個能強烈表現其地域性的交通工具。
以飛機或汽車、船來說，就像是它們也有噴射客機波音777或豐田PRIUS汽車、大型渡輪飛鳥II一樣，在世界各國可以看到各式各樣的種類。可是，從未見過可自由奔馳...

前言

第一章　什麼是鐵道 9
1-01什麼是鐵道？ 10
1-02鐵道會半途而廢？ 12
1-03鐵道茍延殘喘的理由 14
1-04鐵道的運送規模 16
1-05能源消耗與鐵道 18
1-06日本人與鐵道 20
1-07鐵道的原點是古代的石疊 22
1-08為何是「鐵」道 24
1-09為何車輪可以通過彎道 26
1-10軌道和車輪都是「鐵」的話不會打滑嗎？ 28
1-11也有不仰賴摩擦而前進的鐵道？ 30
1-12也有靠橡膠輪胎行走的電車？ 32
1-13鐵道工學是綜合性工學？ 34
COLUMN1斜坡與彎道 36

第二章　各種火車車廂 37
2-01車輛的分類1　以用途區分 38
2-02車輛的分類2　以動力區分 40
2-03車輛的分類3　以動力配置區分 42
2-04車輛的種類1　電車 44
2-05車輛的種類2　電氣火車 46
2-06車輛的種類3　柴油火車 48
2-07車輛的種類4　柴油車 50
2-08車輛的種類5　雙動力車 52
2-09車輛的種類6　蒸汽火車 54
2-10車輛的種類7　客車與貨車 56
2-11車輛的種類8　特殊車與保線用車 58
COLUMN 2費工的蒸汽火車之準備工作 60

第三章　火車車廂的構造 61
3-01車輛的基本構造1　車體與台車 62
3-02車輛的基本構造2　大小的決定 62
3-03車輛的基本構造3　車體與車內 66
3-04車輛的零件1　連結篇 68
3-05車輛的零件2　煞車裝置 70
3-06車輛的零件3　加熱器與冷卻器 72
3-07車輛的零件4　集電裝置 74
3-08車輛的零件5　座位與門 76
3-09車體的構造1　78
3-10車體的構造2　80
3-11車體的構造3　82
3-12構造特殊的車輛1　84
3-13構造特殊的車輛2　86
COLUMN 3作為發電設備的電源車　88

第四章　新幹線與高速鐵道　89
4-01什麼是新幹線？　90
4-02全世界的高速列車　92
4-03為何新幹線的「門面」很奇怪？　94
4-04新幹線高速化的障礙是噪音？　96
4-05迷你新幹線並非是新幹線？　98
4-06開發中的可變軌距列車　100
4-07增加了第１列車的輸送力　102
4-08 Dr. Yellow　104
4-09冬天也要讓列車安全行駛　106
4-10懸浮並能行駛的更快速　108
4-11超電導線性與高速磁懸浮列車　110
COLUMN 4黏著驅動的鐵道會快速到什麼程度　112

第五章　都市的鐵道與山岳的鐵道 113
5-01都市的鐵道1　114
5-02都市的鐵道2　116
5-03都市的鐵道3　118
5-04都市的鐵道4　120
5-05都市的鐵道5　122
5-06都市的鐵道6　124
5-07都市的鐵道7　126
5-08都市的鐵道8　128
5-09都市的鐵道9　130
5-10山岳的鐵道1　132
5-11山岳的鐵道2　134
5-12山岳的鐵道3　136
5-13山岳的鐵道4　138
COLUMN 5行駛在專用道上的巴士「BRT」　140

第六章　線路的構造和種類　141
6-01軌道的構造1　142
6-02軌道的構造2　144
6-03軌道的構造3　146
6-04軌道的構造4　148
6-05軌道的構造5　150
6-06線路的設備1　152
6-07線路的設備2　154
6-08線路的設備3　156
6-09線路的設備4　158
6-10線路的設備5　160
6-11線路的設備6　162
6-12線路的設備7　164
6-13線路的設備8　166
6-14線路的構造物1　168
6-15線路的構造物2　170
6-16線路的構造物3　172
COLUMN 6麵包超人列車　174

第七章　列車的運行與鐵道的運用　175
7-01讓列車安全行駛的祕訣1　176
7-02讓列車安全行駛的祕訣2　178
7-03讓列車安全行駛的祕訣3　180
7-04讓列車安全行駛的祕訣4　182
7-05讓列車安全行駛的祕訣5　184
7-06讓列車安全行駛的祕訣6　186
7-07讓列車安全行駛的祕訣7　188
7-08票券和自動驗票機1　190
7-09票券和自動驗票機2　192
7-10票券和自動驗票機3　194
7-11票券和自動驗票機4　196
7-12票券和自動驗票機5　198
7-13塑造更方便利用的鐵道1　200
7-14塑造更方便利用的鐵道2　202
參考文獻　204

前言

第一章　什麼是鐵道 9
1-01什麼是鐵道？ 10
1-02鐵道會半途而廢？ 12
1-03鐵道茍延殘喘的理由 14
1-04鐵道的運送規模 16
1-05能源消耗與鐵道 18
1-06日本人與鐵道 20
1-07鐵道的原點是古代的石疊 22
1-08為何是「鐵」道 24
1-09為何車輪可以通過彎道 26
1-10軌道和車輪都是「鐵」的話不會打滑嗎？ 28
1-11也有不仰賴摩擦而前進的鐵道？ 30
1-12也有靠橡膠輪胎行走的電車？ 32
1-13鐵道工學是綜合性工學？ 34
COLUMN1斜坡與彎道 36

第二章　各種火車車廂 37
2-01車輛的分類1　以用途區分 38
2-02車輛的分類2　...