阿里山的蒸汽機車 Shay永恆的魅力

阿里山鐵路一百週年紀念文章之6

阿里山的蒸汽機車 Shay永恆的魅力

現今阿里山森林鐵路的火車之中，Shay Geared Locomotive「直立式汽缸齒輪式」蒸汽火車，一直保有它迷人獨特的魅力。從阿里山森林鐵路施工時期開始，Shay一直扮演著阿里山運輸的重要角色。雖然它只是為伐木而生產的齒輪式火車，並且曾經退休多年，然而它的吸引力，始終成為眾多觀光客的矚目焦點。

1910年阿里山作業所成立，除了採購平地段的火車之外，也同時積極採購登山用的蒸汽機車。最重要的是蒸汽機車爬坡力的提升，以應付日益升高的山地修築工事，於是，美國Lima公司的Shay登山用機車，再度雀屏中選。1910年8月購入的二汽缸型18噸Shay，正式編為11號，直到1913年1月，一共買進了八輛，編號11-18號。這批機車在阿里山鐵道後續修築的二年歲月中，肩負起重責大任。不過在1912年通車以後，由於爬坡力受限，改行駛於平地段，或坡度較平緩的林場線。

1912年民國元年，阿里山鐵道之字形路段已經進行開闢，由於二萬平至神木間，高達千分之六十六點七的陡坡，原有18噸的Shay蒸汽機車，已經難以負荷。於是阿里山作業所在1912年7月，從美國Lima公司正式引進三汽缸型28噸Shay，進行測試成效良好，並編為21號。隨後在1912年年底通車之後，為了登山本線伐木運輸下山的需求，28噸Shay陸續購進，直到1917年11月最後一部32號購入為止，編號21-32號有十二部之多。這前前後後多達二十部，Shay蒸汽機車奔馳在台灣的阿里山，在往後的六十年歲月裡，為阿里山鐵道寫下光輝燦爛的歷史。

究竟Shay有何如此驚人的魅力？原來在它特殊設計的「直立式汽缸」，是全球蒸汽機車族群非常少見的。所謂直立式汽缸（Cylinder Vertical Engine），是指火車汽缸中的活塞以垂直的方向運動，帶動曲柄（Crank）轉動滾軸（Shaft），以傘型齒輪帶動車輪，它的優點是可以行駛在不平整的軌道（rough track），曲率半徑極小又彎又陡（sharp curve and steep grade）的路線上，對於路線標準較差的森林鐵道十分適合。

尤其是Shay蒸汽機車，裝置傘型齒輪的減速作用（gear’s reduction），使火車在坡度路段停車時亦不致下滑，爬坡力強這是它的優點。然而，缺點也是因為傘型齒輪的減速作用，曲柄本身的直徑很小，又經過齒輪減速後傳動，即使活塞全速運轉，火車怎樣也快不起來。所以過去1960年代，阿里山蒸汽火車登山時，最快只有時速11公里，無怪乎連人跑步都追得上，速度實在是慢得可愛！

Shay蒸汽機車它的發明者與歷史

Shay蒸汽機車，它的發明者Ephraim Shay是位美國工程師，他在1870年代美國南北戰爭時期加入北軍，並在密西根州開墾森林。戰爭結束後Ephraim Shay在密西根州舖設伐木鐵道，而他的林場用機械，都是向創立於1869年俄亥俄州的Lima公司購買。他發現一般往復式汽缸的火車，並不適合軌道路線彎曲，時走時停的森林鐵道中行駛。於是他經過五年的研究改良，在1878年發明了「直立式汽缸」與齒輪結構傳動，並命名為Shay，於1881年正式取得專利，並將它賣給專門生產林業用機械的Lima公司。

　於是從1892年4月12日開始，萊瑪公司( Lima Locomotive & Machine Co.)開始生產這種直立式汽缸，稱之為Shay齒輪式火車（Geared Locomotive），沒想到這種火車，立刻受到美國伐木業者極大的歡迎。1880年第一部Shay誕生之後訂單不斷，1893年更在萬國博覽會上聲名大噪，收到許多海外的訂單，Shay從此成為這種特殊火車的代名詞。

而美國Lima公司生產的Shay，從最小的10噸，到最大的150噸共有17種型式；軌距從輕便窄軌762公厘，到標準軌1435公厘皆可使用。儘管他們的大小不同，對軌道的彎度和坡度適應力，絲毫不打折扣。尤其直立式汽缸聯動兩側傘型齒輪的伸縮桿（flexible jonits），可依軌道彎度自動伸縮，這種行駛彎道的能力，除了Climax與Heisler另外兩款齒輪式火車，世界上沒有任何蒸汽機車的地形適應力，可與Shay相提並論。

Shay蒸汽機車它的種類與命運

早期的Shay其原始設計，並非如今日所見的技術成熟。1900年之後Lima公司漸漸改良，其營運使用者也愈來愈多，伐木業者使用也日益普及。從1904年至1913年Lima的全盛時期，十年內共建造了一千三百八十九輛之多，更開發出有Class ABCD四種型式。

全球「直立式」汽缸蒸汽機車Shay的統計表

型式	機械構造	製造數目	備註
Class A	2-cylinders/2-trucks	687	阿里山18噸級Shay
Special	2-cylinders/3-trucks	2
Class B	3-cylinders/2-trucks	1,478	阿里山28噸級Shay
Class C	3-cylinders/3-trucks	582
Class D	3-cylinders/4-trucks	20

資料來源：http://www.shaylocomotives.com/ 作者重新整理

往後由於1912年起，過熱式機車發明，蒸汽火車效率大幅提高，1920年代之後，柴油機車發明，馬力超越現有的蒸汽機車，Shay逐漸失去它獨特的占有地位而逐步沒落。一直到1945年停產為止，萊瑪公司(改為Lima Locomotive Works, Inc.)一共生產了二千七百六十八輛，當然也包括了台灣阿里山鐵道的二十一輛在內。而台灣只使用Class A、ClassB兩種型式，卻因為阿里山鐵路為762mm軌距，使得台灣阿里山鐵路，意外成為全球唯一762mm軌距Shay的保存國度。

儘管Shay這型蒸汽機車曾經風光一時，究竟難逃時代進步與淘汰的命運。尤其在二次大戰後，全世界鐵路柴油化與電氣化趨勢，鐵路不敵公路與航空競爭而蕭條，Lima公司也隨之關廠。然而，最為可敬可佩的是，台灣阿里山鐵路北門修理工廠，在沒有原廠零件補充下，「自行開模」翻製零件，就這樣使Shay在沒有原廠供貨零件之下，從1910年一直活躍至1984年眠月線停用後才開始退休，前後將近七十餘年的歲月。尤其在1960年代，阿里山鐵道，成為亞洲最後一批Shay的使用國度，加上阿里山鐵道神木、雲海等優美風光，也讓阿里山鐵道聲名遠播。

18噸與28噸Shay火車之比較

基本上，今日阿里山鐵路共有兩種Shay的蒸汽機車型式，一種是18噸級Shay，1910-1912年生產，專門用於平地段與阿里山的林場線，目前仍等待修復；另一種是28噸級Shay，1912-1917年生產，專門用於登山路段，已經修復25、26、31號三部。25,26號蒸汽機車配屬嘉義北門車庫，31號蒸汽機車配屬阿里山車庫，是當前阿里山鐵路觀光列車的重要主角，目前總數共有十六部。

昔日奮起湖車站的28噸Shay蒸汽火車。(松本謙一攝 1968年)

在阿里山的蒸汽火車族群中，28噸Shay是一般人比較熟悉的。不論是民國五○年代推普通車上山的蒸汽火車，或是民國七○年代，眠月線上令人印象深刻的31和32號，乃至於民國八十八年蒸汽火車開始復活的26號，都是屬於28噸Shay。這種Shay過去主要行駛於竹崎至阿里山的登山路段。

今日嘉義北門車庫園區，18噸Shay蒸汽火車。

至於18噸的Shay，過去主要行駛於阿里山林場線和平地段，在民國六○年代末期，隨著15號及16號功成身退，從嘉義至竹崎間已經再也見不到這種蒸汽火車。民國七十四年起，阿里山上18噸的Shay12號、17號和18號正式引退，所以年輕的一代較少留下印象。
就外形而言，28噸Shay與18噸Shay的主要差別，在於前者有三個直立式汽缸，它的馬力較多。後者只有二個直立式汽缸，馬力較小。就特徵而言，28噸Shay編號21號至32號，其煙囟為圓筒型，後方還有給水預熱器。18噸Shay編號從12號至18號，其煙囟為鑽石型。此外，阿里山28噸Shay的蒸汽空氣壓縮機（Air Compressor）和煞車空氣儲氣槽（Air Drum）同位於右側，18噸Shay則分列於左右兩側保持平衡。如此差異的原因，可能與後者車體較小有關。

26號老火車復活首開復駛先河

1998年6月9日，台鐵復駛第一部蒸汽機車CK101，當時轟動國際媒體，整個社會對於蒸汽機車復駛，有很高的評價。於是在整個社會的氛圍已經逐漸成熟之下，林務局立即於同年年底，著手修復狀況較佳的26號蒸汽機車。1999年配合嘉義市文化局於舉辦「森林鐵道傳奇」活動，2月27日26號蒸汽火車在北門站宣告正式復活。這是台灣輕便鐵道在1990年代，全面停駛蒸汽機車之後，首度復駛的蒸汽機車，也是台灣第一部的762mm軌距蒸汽機車復駛。蒸汽機車仍維持燃煤鍋爐方式，美規的右側駕駛座，與台灣多數日本蒸汽機車左側駕駛不同。

26號蒸汽機車不止是最早復活的一部，也是現今阿里山復駛機車族群的中，唯一仍使用「燃煤鍋爐」的蒸汽機車。由於燃煤的蒸汽機車有環保的問題，因此在2004年以後，除非有特殊節慶活動等情形，例如大井川鐵路姐妹鐵道來訪，否則很少看到它生火的活動。儘管如此，26號蒸汽機車無論是否仍有活動，它的首度復駛，已經建立起不朽的里程碑。

31號老火車復活重油鍋爐改造

2004年起，阿里山鐵路以31號蒸汽機車進行實驗，捨棄原始燃煤鍋爐的方式，由潭子的仕佳興業負責製造新的重油鍋爐，並進行若干大幅度的改造。當時，31號在許多都登山路段，進行爬坡力測試，確認31號蒸汽機車的推力，絕對可以自力登山。這是屬於台灣輕便鐵道的一項成就，卻是在Lima原廠關廠之後才發生，改寫了美國Shay蒸汽機車的發展歷史。

2005年元月1日，31號蒸汽機車正式成功復駛之後，不止是蒸汽機車復駛，2005年底啟用的台灣檜木車廂，則以蒸汽火車搭配檜木車廂營運，創造懷舊氣息濃郁的森林鐵道風情。目前阿里山蒸汽機車31號配屬阿里山車庫，31號蒸汽機車以行駛阿里山支線居多，包含神木線、水山線、眠月線、祝山線，是阿里山鐵道花季，觀光客相機獵取的主角，未來更將用於恢復營運的水山線與眠月線，堪稱是阿里山鐵道火車的目光焦點。

25號老火車復活平地段的主角

有鑒於26號燃煤的蒸汽機車，有環保問題難以運用的困擾，於是在2005年，林務局選擇在嘉義北門的25號蒸汽機車，由仕佳興業比照31號的模式，進行大幅度的改造。2006年9月15日，搭配當時「鹿麻產」木造車站啟用等活動，25號牽引檜木車廂開始營運，是阿里山鐵路復駛的第三部Shay蒸汽機車。為了符合環保的要求，25號蒸汽機車直接改裝重油鍋爐，在後方水櫃下方，可以明顯看到加油口與油箱，尾端的傘型齒輪還裝置速度計，這是Shay的原始設計所沒有的。

25號蒸汽機車在運用角色上，有取代26號的用途，目前配屬嘉義北門車庫，經常使用於嘉義至竹崎平地段，以及低海拔的登山路段。在阿里山鐵路尚未民營化之前，2007年7月15日，曾經擔負嘉義至竹崎間，例假日蒸汽火車牽引檜木車廂定期營運，直到2008年3月底才停駛。寫下台灣二十一世紀，阿里山鐵路蒸汽機車「定期」客運的歷史記錄。

阿里山18 噸 Shay 蒸汽機車的現況表

機車編號	現今的保存地點
11號蒸汽機車	1912年奮起湖車禍報廢消失。
12號蒸汽機車	暫時保存於阿里山新站第7股道。
13號蒸汽機車	2009年起保存於嘉義北門車庫。
14號蒸汽機車	保存於澳洲Puffing Billy Railway，Belgrave窄軌鐵道博物館。
15號蒸汽機車	1993年8月23日不幸在北門修理工廠火災中遭到焚燬，殘骸保存在北門車庫。
16號蒸汽機車	保存於花蓮縣池南森林遊樂區。
17號蒸汽機車	原展示於阿里山沼平車站火車旅館內側，後來旅館因宏都案拆除， 2008年9月10日起移置於阿里山新站第7股道。
18號蒸汽機車	保存於奮起湖車庫。

阿里山28 噸 Shay 蒸汽機車的現況表

機車編號	現今的保存地點
21號蒸汽機車	1975年除籍移撥嘉義縣政府，如今展示於嘉義市中山公園。
22號蒸汽機車	1978年除籍撥交三軍大學，921大地震以後展示於集集車站前。
23號蒸汽機車	陳列於北門車庫，與木造客車廂連結展示。
24號蒸汽機車	原展示於阿里山沼平車站火車旅館外側，後來旅館因宏都案拆除， 2016年5月10日移至阿里山沼平車站展示。
25號蒸汽機車	目前配屬北門車庫，2006年9月15日改為燃油鍋爐宣告復活，是復駛的第三部。
26號蒸汽機車	目前配屬北門車庫，1999年2月27日以燃煤方式首開先例復活。
27號蒸汽機車	車禍報廢消失，時地原因待查。
28號蒸汽機車	2000年贈送給台鐵，目前陳列於苗栗鐵道公園。
29號蒸汽機車	奮起湖車庫保存展示。
30號蒸汽機車	車禍報廢消失，時地原因待查。
31號蒸汽機車	目前配屬阿里山車庫。2005年1月1日改為燃油鍋爐宣告復活，是復駛的第二部。
32號蒸汽機車	1999年2月20日竹崎鄉公所借用，保存於牛稠溪畔的親水公園。