為什麼4呎8吋半最後會成為主流?因為採用者最多,滾雪球效應最大。換個角度來問:政府為何不居間協調呢?南北戰爭之前,有誰能預期日後會建造出全國性的鐵路網呢?
那時投資鐵路的人,只想載運貨物和非乘客的人員,從河運搶些生意做,佔住某個地區的地盤。他們甚至不想和其他區域的鐵路接軌,基本的心態是互不侵擾地盤。
加拿大也不希望美國的火車駛入,鐵道的規格因而形成割據。現在美加兩國的鐵路、電話號碼、電壓、影印紙規格都已統一化,那是很後來的事了。
其實加拿大的國會,很早就知道軌寬標準化的重要性:1851年主張採用5呎6吋(167.6公分),他們的GWR在1854年營運時,就是依這個規格。
美國國會把橫跨大陸的軌寬選擇權,授給林肯總統,他決定採用5呎寬(152.4公分)。但是中西部的鐵道業者不願接受,就和東部的同行結盟,遊說國會採用最老式的英國軌寬(4呎8吋半,143.5公分)。
某些較貧困的地區,資本不夠,希望採用窄軌,就在1872年另組一個「國家窄軌聯盟」(National Narrow-Gauge Railway Convention):之後全國各地的窄軌,95%採用3呎(91.4公分)的規格。
在這種「地區性整合度高、全國性整合度低」的結構下,美國的鐵道系統,怎麼可能在20年內(1866-86年),就完成規格統一呢?4呎8吋半的規格獲勝,是因為它有特殊的優越性嗎?
其實在一八六○年代時,誰也不知道4呎8吋半會成為日後的國際標準,當時存在9種規格,工程師並無明顯的偏好。為何會有統一化的認知呢?主要是各地區的經濟發展後,運輸量大幅增加,東西兩岸的產品與人員相互運送,無法透過較受地域性限制的水運。
當時東西橫向的鐵路,大都採用4呎8吋半,產生大者恆大的雪球效應,市場佔有率愈來愈高。各地區的鐵路公司,在利益的考量下愈來愈合作:發展跨區的鐵道系統,共同管理相互協助,這是推動鐵道標準化的重要因素。
大家會問:把原來不是4呎8吋半的軌寬,不論是拉寬或縮窄,轉換的成本不是很高昂嗎?是的,費用看起來是不小,但相對於鐵道的總價值,百分比並不高。
主要的花費是整修路基,尤其是在擴寬軌道時。如果只是把軌道稍微拉寬或縮小,這屬於「移軌」的問題,成本並不高。較貴的部份,是更換為4呎8吋半的車廂和火車頭(機頭)。
1871年時,把Ohio和Mississippi鐵路,從6呎縮為4呎8吋半的平均成本,是每英哩1,066美金,再加上價值5,060美金的新車頭。
到了1885-6年間,這些成本更低了:更動南方軌道與設備的成本,每英哩約只需150美金。把窄軌拉寬的成本,每英哩約7,500美金。
對那些和4呎8吋半較接近的軌道(例如4呎10吋),就建造可以調整輪子寬度的車體,來相互通車。
一旦整合的意願明確化,確知每英哩的更動成本,佔鐵道總價值的百分比不高後,20年內很快地就整合完成了。4呎8吋半成為美加的標準規格,1937年成為國際標準,沿用到今日。
美國軌寬的故事告訴我們:
(1)市場的需求,是規格統一化的重要推手。
(2) 一八八○年代統一的4呎8吋半,以今日的車頭牽動能力而言,並不是最具能源效率的規格;但這已是國際標準,改動不了了。
(3) 4呎8吋半能一統天下,並不在於規格上的優越性,而是歷史的偶然造成。
(4)並不是最有效率、最具優勢的東西,就能存活得最好。
(5)這種path dependence(歷史的偶然)的現象,在度量衡上最常見。聽說1英呎的定義,就是某位國王鼻尖和手指之間的距離。
對美國標準軌寬問題有興趣的讀者,請進一步參閱Puffert (2003) “Path dependence” (http://eh.net/encyclopedia/) 16頁的長文,與2大頁的參考書目。
附錄:網路版美國鐵軌的故事
經濟學中有個名詞稱為「路徑依賴」,它是類似於物理學中的「慣性」,一旦選擇進入某一路徑(無論是「好」的、還是「壞」的),就可能對這種路徑產生依賴。
以下美國鐵軌的故事,也許有助於我們理解這一概念,並且加深對其後果的印象。
美國鐵路兩條鐵軌之間的標準距離,是4.85英呎。這是一個很奇怪的標準,究竟從何而來的?原來這是英國的鐵路標準,因為美國的鐵路,最早是由英國人設計建造的。
那麼,為什麼英國人用這個標準呢?原來英國的鐵路,是由建電車軌道的人設計的,而這個4.85英呎,正是電車所用的標準。
電車軌標準又是從哪裡來的呢?原來最先造電車的人,以前是造馬車的。而他們是用馬車的輪寬做標準。
好了,那麼,馬車為什麼要用這個輪距標準呢?因為如果那時候的馬車,用任何其他輪距的話,馬車的輪子很快就會在英國的老路上撞壞。為什麼?因為這些路上的轍跡寬度,為4.85英呎。
這些轍跡又是從何而來呢?答案是古羅馬人定的,4.85英呎正是羅馬戰車的寬度。如果任何人用不同的輪寬,在這些路上行車的話,輪子的壽命都不會長。
我們再問:羅馬人為什麼用4.85英呎,作為戰車的輪距寬度呢?原因很簡單,這是兩匹拉戰車的馬的屁股寬度。故事到此應該完結了,但事實上還沒有完。
下次你在電視上看到,美國太空梭立在發射臺上的雄姿時,你留意看,它的燃料箱的兩旁,有兩個火箭推進器。
這些推進器是猶他州的工廠所提供的,如果可能的話,這家工廠希望把推進器造得胖一些,容量就會大一些,但是他們不可以,為什麼?
因為這些推進器造好後,要用火車從工廠運到發射點,路上要通過一些隧道。而這些隧道的寬度,只比火車軌道寬了一點點。然而我們不要忘記,火車軌道的寬度,是由馬屁股的寬度決定的。
因此,我們可以斷言:可能今天世界上最先進的運輸系統的設計,是兩千年前便由兩匹馬的屁股寬度決定了。這就是路徑依賴,看起來有幾許
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