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一般說來，阿裏山鐵道經過的地形，大致可粗分為平地及山地兩段。平地是從嘉義車站、北門站到竹崎，約有 14.2 公裏。沿途經過熱帶果園、住家。從竹崎起就開始爬坡，緩緩爬升於崇山峻嶺間。
台灣割讓日本第二年(1896年)時，日本人齊藤音作等組成探險，發現了紅檜、扁柏蘊藏豐富的阿裏山森林。此後，開啟了阿裏山原始森林的開發。1906年遂有阿裏山森林鐵路興建的計劃，準備將阿裏山的高級木材，包括紅檜、扁柏、樟樹等集運下山。1912年時，日本台灣總督府終於完成了這條登山鐵道。
阿裏山森林鐵路，全長約 71.4公裏，從海拔30公尺的嘉義北門火車站，經過 47 個隧道、72座橋梁，翻越獨立山，登上 2216 公尺的阿裏山沼平車站，總共停靠17個車站，搭車時間約三小時二十分鐘。
盡管北門被視為阿裏山線的正式起點。不過，為了外來旅客的方便。目前，阿裏山號火車都從嘉義車站第一月台出發。
當遊客搭乘阿裏山號火車時，不免會註意到，火車頭往往掛在四節車箱後，推著火車走。原來，阿裏山鐵道是條登山火車，許多設計都是為了更有效率的爬升，同時考慮安全，車頭在後方，能防止車箱在爬升過程中脫鉤。
此外，阿裏山森林鐵道的火車軌道亦較窄，只有76.2 公分，不及台灣一般鐵道的三分之二。上山之後，爬坡坡度大，回轉半徑小，經過的橋梁及隧道特別多，這些都是搭乘阿裏山鐵路旅行時的特殊體驗。
火車通過樟腦寮站後，因前方遭獨立山阻擋，於是開始特殊的環繞獨立山爬坡。火車不斷盤旋而上。往後看，樟腦寮聚落忽左忽右地越來越遠，這時，火車正像蝸牛似的，環繞著錐狀獨立山。先右回兩圈，再左回一圈。繞了三圈到山頂後，因為回旋空間太小，火車再以8字形，繞個圈出獨立山，繼續往阿裏山方向登高。 這就是著名的獨立山回旋登山。
火車以十四分鐘時間，環繞獨立山三圈，爬升高度有二百五十公尺。火車行駛此段路線，旅客可以三次欣賞到山下樟腦寮景色，每繞一圈，火車盤旋約一百五十公尺，解決火車盤升時可能往下溜滑的問題。
這項發明是有典故的。當年鐵路設計師傷透腦筋，不過，他無意中看到蝸牛，靈感乍現，火車若像蝸牛一樣環繞著錐狀獨立山，就能爬上山頂，這個回旋路線在公路的設計中非常普遍，用在火車鐵道，就世界罕見了。
過了獨立山，海拔隨即躍升到八百公尺的環境，鐵路沿線植被也從熱帶林，變換成暖帶林，台灣肖楠、楓樹、樟樹、二葉松等林立鐵道邊。 火車飛快登山，經過奮起湖便當王國，休息一陣再出發。經過十字路站後，接近二萬坪時，火車緩緩停了下來。
這是第一分道。從這裏，火車開始“碰壁”！車長跳下車去，扳轉轉轍器，火車快速往後倒退。大約十分鐘的往後行駛，火車突然又停了下來，往另一坡道上向前開去，疾速往前開。眼看火車要撞到山壁了，火車又停了，這裏是第二分道。轉轍器一扳，火車再往後退。這樣特殊的ｚ字型往返，到沼平車站前共有四次。這就是著名的阿裏山火車撞壁。
為什麽火車要撞壁呢？原來，阿裏山坡陡爬升，火車爬坡的效率有極限。譬如在二萬坪，坡度達 6.25%，在短短一百公尺的距離內，火車要爬升6.25公尺。如此困難條件下，折返式鐵道 (Switch Back)，往返爬升，成為各國登山鐵路最常見的一種設計。
交通
阿裏山森林火車目前不分平日和假日，每日均有二班火車上山及下山。
阿裏山<－－>祝山觀日出︰每個季節日出時間都不一樣，祝山線火車發車時間也會變動。觀日前一晚，可向沼平車站，或向住宿飯店查詢。通常，隔天大早，一般飯店都會主動morning call，甚至派車接駁。車票則於當日清晨時購買即可。
阿裏山森林鐵路時刻表︰
車次 出發站 到達站 出發時間 到達時間 行車時間 全票價 半票價
<上山>
211 嘉義 阿裏山 09:00 12:26 3小時26分鐘 $399元 $200元
5 嘉義 阿裏山 13:30 17:00 3小時30分鐘 $399元 $200元
<下山>
6 阿裏山 嘉義 13:18 16:53 3小時35分鐘 $399元 $200元
214 阿裏山 嘉義 13:40 17:21 3小時41分鐘 $399元 $200元
阿裏山森林鐵路半票資格
1.年滿六十五歲以上，持有身分證或政府核發足以證明其身分及年齡之證件者。
2.持有身心障礙手冊之國民及其監護人或必要之陪伴者一人。
3.身高未滿115公分之兒童得免購車票，身高115公分至145公分之兒童得購買半票，身高超過145公分之未滿十二歲兒童應出示身分證明文件購買半票。
阿裏山森林鐵路網絡訂票︰
提供24小時服務，訂位開放時間為乘車日（含）前14日淩晨0點開始。旅客可預訂乘車日前14日至乘車日前1日之車票。https://www.ezhotel.com.tw/forestrailway/web/
阿裏山森林鐵路電話訂票： 211車次及214車次之座位，即日起接受電話預訂發車前1天至發車前14天的車票，訂票專線 (05) 2251978 #665。
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