12月30日 [今天是星期幾？ ] “地鐵日”——思考地鐵日的技術多樣性

1927年12月30日早上6點，等待東京地鐵開通的隊伍一直延伸到地面入口。這一刻，日本乃至整個東方的第一個地鐵系統正式啟動。乘客手持10仙硬幣，將硬幣投入美國製造的自動閘機，推動旋轉桿，緩緩駛入地下。他們穿過2.2公里長的地下隧道，最後抵達淺草。據說，當時人們為了短短4分50秒的旅程，竟然要排隊兩到三個小時。

在這一天，日本的城市交通邁入了一個全新的階段。東京的地鐵開始承載更多的人流，這座城市僅靠有軌電車無法滿足需求。自1863年世界上第一條地鐵在倫敦開通以來，已經過了64年。東京開始了將地下三維空間融入城市建設的重大嘗試。

然而，「地鐵」一詞實際上並非僅指一種技術。即使是同一種“地下鐵路”，其運作方式也多種多樣。東京地鐵於1927年開通44年後，冰雪覆蓋的札幌選擇了截然不同的技術。那裡的車輪是由橡膠而非鋼材製成。

東京的鐵輪選擇：1927 年的挑戰

1927年，東京地鐵採用了鐵輪系統，即鐵輪在鐵軌上運行。這已成為世界各地地鐵的標準，與倫敦、紐約和巴黎的地鐵系統相同。

鋼輪系統的最大優勢在於其極低的滾動阻力。鋼輪與鋼輪之間的接觸面積極小，摩擦係數約為0.25至0.30。列車一旦啟動，便能以極小的能量維持速度。這對於長途高速行駛的列車而言，無疑是一項決定性的優勢。

最初的「1000系列」車廂完全由鋼材製成，是日本首批配備車門和引擎的地鐵。車廂呈亮檸檬黃色。這條地鐵因「東方唯一的地下鐵路」而備受矚目，地鐵本身也像是個旅遊景點。

此後，東京地鐵網絡不斷擴張，淺草-新橋段於 1934 年建成，並於 1939 年延伸至澀谷。鐵輪系統成為日本地鐵的標準，並推廣到大阪、名古屋和橫濱。

札幌的橡膠輪胎選擇：一個雪國在1971年的決定

1971年12月16日，札幌市立地鐵南北線北24條站至真駒內站正式開通。這是日本第四條地鐵線路，也是三大都市圈以外的第一條地鐵線。為了迎接隔年札幌冬奧會，該線路的建設進展迅速。

這輛地鐵有一個東京地鐵所沒有的獨特之處：它的車輪是由橡膠輪胎製成的。

我來自札幌，搭乘過札幌地鐵很多次。最讓我印象深刻的是它的加速性能。列車一駛出月台，速度就猛烈提升，感覺就像被人從後面推了一下。普通地鐵的起步加速度只有3-4公里/小時/秒，而札幌5000系列地鐵的起步加速度高達4.0公里/小時/秒。當最後一節車廂駛出月台時，列車已經接近70公里/小時的最高速度。

札幌為什麼選擇橡膠輪胎？

最大的原因是雪域地區的特殊情況。考慮到建設成本和奧運開幕前的工期，南北線南平岸至真駒內段採用了高架線。由於線路位於地面以上，因此必須採取噪音控制措施。橡膠輪胎比鋼製車輪更安靜。此外，列車需要從地下爬升到地面，而橡膠輪胎具有優異的爬坡性能，因此是理想之選。

從技術面來看，橡膠輪胎的摩擦係數為0.5至0.6甚至更高，約為鋼輪的兩倍。這種高摩擦力賦予了輪胎卓越的加速/減速性能和爬坡能力。它們能夠應付高達70‰的坡度（即每行駛1000公尺爬升70公尺）。此外，橡膠輪胎還能提供舒適的乘坐體驗，震動極小。在站間距較短的城市地區，這種優異的加速/減速性能能夠顯著提高營運效率。

然而，也存在一些問題。由於滾動阻力較大，其能耗高於鋼輪列車。輪胎更換成本也較高。最重要的是，由於沒有統一的標準規格，它無法與其他鐵路通用。即使札幌地鐵與JR線路相連，也無法直接運行。

儘管如此，札幌還是選擇了這項技術。高架路段覆蓋著巨大的鋁製遮雨棚，完全阻擋了積雪的影響。作為一項獨特的「札幌式」技術，他們採用了全橡膠輪胎系統，既不使用鐵輪也不使用鋼軌。隨著東西線（1976年）和東邦線（1988年）的開通，線路不斷延伸，如今已形成總長48公里、擁有46個車站的地鐵網絡。

世界各地流傳著各種各樣的「答案」。

橡膠輪胎地鐵並非札幌獨有的選擇。

這項技術起源於二戰後的巴黎。為了翻新破舊的地鐵系統，米其林公司研發的橡膠輪胎列車於1956年在11號線上投入使用。這種列車適用於坡度較大的線路，後來又推廣到1號線、4號線和6號線。不過，巴黎地鐵系統也使用鋼製車輪。鋼製車輪用於輪胎爆胎或列車通過道岔時，並且可以與鋼製輪胎列車配合使用。

蒙特婁地鐵於1966年開通，全面採用巴黎地鐵系統。在寒冷氣候下使用橡膠輪胎是前所未有的，但從巴黎進口的MP 59型列車能夠經受嚴酷的冬季考驗。目前，蒙特婁地鐵營運四條線路，總里程超過60公里，客流量在北美僅次於紐約和墨西哥城，排名第三。

札幌軌道運輸系統與這些系統截然不同。它完全摒棄了鋼輪，運行輪和導輪均採用橡膠輪胎。軌道中央設置一根導軌，透過導輪夾緊導軌來控制運行方向。它是世界上獨一無二的軌道運輸系統。

截至2025年，主流地鐵系統仍為鐵軌系統。其便捷的轉乘、節能高效以及標準化的技術優勢，使其成為許多城市的首選。東京地鐵目前正在丸之內線進行自動駕駛示範試驗，即使是鐵軌系統，技術創新仍在持續。隨著與出行即服務（MaaS）的整合以及即時數據的運用，地鐵正在邁入新的發展階段。

科技領域沒有「唯一正確答案」。

1927 年的東京和 1971 年的札幌。雖然選擇的技術不同，但兩者都是“正確”的選擇。

東京選擇了鋼輪系統，該系統覆蓋範圍廣，並可便捷地連接多條鐵路。札幌選擇了橡膠輪胎系統，打造了一條針對當地積雪地形和氣候條件最佳化的地鐵。巴黎和蒙特婁則找到了適合其歷史悠久的城區複雜地下空間的地鐵技術。

地鐵技術的選擇取決於當地的氣候、地形、歷史以及人們的需求。多種技術統稱為「地鐵」。

這種多樣性意味著什麼？

資訊

參考連結：

• 日本地鐵協會「關於地鐵的100件你該知道的事」 https://www.jametro.or.jp/100/001.html
• 札幌市交通局「地鐵（高速列車）概覽」 https://www.city.sapporo.jp/st/subway/gaiyo/gaiyo.html
• 地鐵博物館（東京江戶川區）https://www.chikahaku.jp/

詞彙表：

• 導軌鐵路：一種鐵路系統，其特點是在軌道中央設置導軌，並透過車輛的導輪夾緊導軌來控制行駛方向。札幌市立地鐵就採用了這種系統。
• 摩擦係數：表示物體間摩擦程度的數值。鋼輪的摩擦係數約為0.25至0.30，而橡膠輪胎的摩擦係數為0.5至0.6或更高。
• 起始加速度：從靜止加速時的加速度。單位為 km/h/s（速度在一秒內增加多少公里/小時）。
• 坡度：斜坡的傾斜程度。 70‰ 表示每行進 1000 米，高度上升 70 米。
• MaaS（出遊即服務） ：一種整合多種交通方式的服務，讓您可以在一個地方搜尋、預訂和付款。