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一般说来，阿里山铁道经过的地形，大致可粗分为平地及山地两段。平地是从嘉义车站、北门站到竹崎，约有 14.2 公里。沿途经过热带果园、住家。从竹崎起就开始爬坡，缓缓爬升于崇山峻岭间。
台湾割让日本第二年(1896年)时，日本人齐藤音作等组成探险，发现了红桧、扁柏蕴藏丰富的阿里山森林。此后，开启了阿里山原始森林的开发。1906年遂有阿里山森林铁路兴建的计划，准备将阿里山的高级木材，包括红桧、扁柏、樟树等集运下山。1912年时，日本台湾总督府终于完成了这条登山铁道。
阿里山森林铁路，全长约 71.4公里，从海拔30公尺的嘉义北门火车站，经过 47 个隧道、72座桥梁，翻越独立山，登上 2216 公尺的阿里山沼平车站，总共停靠17个车站，搭车时间约三小时二十分钟。
尽管北门被视为阿里山线的正式起点。不过，为了外来旅客的方便。目前，阿里山号火车都从嘉义车站第一月台出发。
当游客搭乘阿里山号火车时，不免会注意到，火车头往往挂在四节车箱后，推着火车走。原来，阿里山铁道是条登山火车，许多设计都是为了更有效率的爬升，同时考虑安全，车头在后方，能防止车箱在爬升过程中脱钩。
此外，阿里山森林铁道的火车轨道亦较窄，只有76.2 公分，不及台湾一般铁道的三分之二。上山之后，爬坡坡度大，回转半径小，经过的桥梁及隧道特别多，这些都是搭乘阿里山铁路旅行时的特殊体验。
火车通过樟脑寮站后，因前方遭独立山阻挡，于是开始特殊的环绕独立山爬坡。火车不断盘旋而上。往后看，樟脑寮聚落忽左忽右地越来越远，这时，火车正像蜗牛似的，环绕着锥状独立山。先右回两圈，再左回一圈。绕了三圈到山顶后，因为回旋空间太小，火车再以8字形，绕个圈出独立山，继续往阿里山方向登高。 这就是著名的独立山回旋登山。
火车以十四分钟时间，环绕独立山三圈，爬升高度有二百五十公尺。火车行驶此段路线，旅客可以三次欣赏到山下樟脑寮景色，每绕一圈，火车盘旋约一百五十公尺，解决火车盘升时可能往下溜滑的问题。
这项发明是有典故的。当年铁路设计师伤透脑筋，不过，他无意中看到蜗牛，灵感乍现，火车若像蜗牛一样环绕着锥状独立山，就能爬上山顶，这个回旋路线在公路的设计中非常普遍，用在火车铁道，就世界罕见了。
过了独立山，海拔随即跃升到八百公尺的环境，铁路沿线植被也从热带林，变换成暖带林，台湾肖楠、枫树、樟树、二叶松等林立铁道边。 火车飞快登山，经过奋起湖便当王国，休息一阵再出发。经过十字路站后，接近二万坪时，火车缓缓停了下来。
这是第一分道。从这里，火车开始“碰壁”！车长跳下车去，扳转转辙器，火车快速往后倒退。大约十分钟的往后行驶，火车突然又停了下来，往另一坡道上向前开去，疾速往前开。眼看火车要撞到山壁了，火车又停了，这里是第二分道。转辙器一扳，火车再往后退。这样特殊的ｚ字型往返，到沼平车站前共有四次。这就是著名的阿里山火车撞壁。
为什么火车要撞壁呢？原来，阿里山坡陡爬升，火车爬坡的效率有极限。譬如在二万坪，坡度达 6.25%，在短短一百公尺的距离内，火车要爬升6.25公尺。如此困难条件下，折返式铁道 (Switch Back)，往返爬升，成为各国登山铁路最常见的一种设计。
交通
阿里山森林火车目前不分平日和假日，每日均有二班火车上山及下山。
阿里山<－－>祝山观日出︰每个季节日出时间都不一样，祝山线火车发车时间也会变动。观日前一晚，可向沼平车站，或向住宿饭店查询。通常，隔天大早，一般饭店都会主动morning call，甚至派车接驳。车票则于当日清晨时购买即可。
阿里山森林铁路时刻表︰
车次 出发站 到达站 出发时间 到达时间 行车时间 全票价 半票价
<上山>
211 嘉义 阿里山 09:00 12:26 3小时26分钟 $399元 $200元
5 嘉义 阿里山 13:30 17:00 3小时30分钟 $399元 $200元
<下山>
6 阿里山 嘉义 13:18 16:53 3小时35分钟 $399元 $200元
214 阿里山 嘉义 13:40 17:21 3小时41分钟 $399元 $200元
阿里山森林铁路半票资格
1.年满六十五岁以上，持有身分证或政府核发足以证明其身分及年龄之证件者。
2.持有身心障碍手册之国民及其监护人或必要之陪伴者一人。
3.身高未满115公分之儿童得免购车票，身高115公分至145公分之儿童得购买半票，身高超过145公分之未满十二岁儿童应出示身分证明文件购买半票。
阿里山森林铁路网络订票︰
提供24小时服务，订位开放时间为乘车日（含）前14日凌晨0点开始。旅客可预订乘车日前14日至乘车日前1日之车票。https://www.ezhotel.com.tw/forestrailway/web/
阿里山森林铁路电话订票： 211车次及214车次之座位，即日起接受电话预订发车前1天至发车前14天的车票，订票专线 (05) 2251978 #665。
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