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最近めっきり離れてしまいましたが、キヤノン党な（元？）鉄ちゃんです。

テッパンは70-200mm F4L ISでしょう。というか、個人的にはこの3つの中であればこれ以外の選択肢は絶対にありえないです。

まず135mmですが、もちろん画質・開放F値の明るさでは最高です。他にもたくさんのレンズを持っていて撮影場所に合わせてレンズ選択をできるのであれば別ですが、ズームできないのは致命的です。
編成長に合わせて構図を変えることも、よけいな障害物が入らないように調整することもできません。

次に100-400mm F4.5-5.6L ISですが、ズームができること、Lレンズで高画質であることは利点です。開放F値が暗いのは若干気になりますが、鉄道写真はF8くらいまで絞ることが多いのであまり気にしません。
しかし鉄道相手で400mm（Kiss X4装着時で600mm相当）の超望遠を使うことは皆無のはずです。そのために大きく重く高価なレンズを買うこと自体が疑問です。
このレンズを購入して使用するだけの諸々の余裕があるのであれば、70-200mm F2.8L IS IIを購入するほうを強く勧めます。

70-200mm F4L ISは、これにEOS7Dをつけて撮影している人がびっくりするくらい多いほどの（鉄道写真では）人気のレンズです。
使用頻度の高い画角をカバーしつつ高画質、F4に抑えることで小型軽量に仕上がっているので、買って損はしません。
いざとなれば、エクステンダーEF1.4x（別売）を使用すれば、98-280mm F5.6のレンズにもできますので、つぶしがききますので大変便利です。