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鉄道電化   電車と電気機関車   蒸気機関車   9600形設計   共同設計  列車の走行抵抗　連結器　ブレーキ　INDEX

1 鉄道車両の連結器の歩み
（汽車　朝倉希一著　p183-190)

�T　鉄道車両の連結器の歩み（朝倉希一著） 　1 問題の多かったネジ連結器 　2 アメリカの自動連結器の採用と一斉取替工事 　3 自動連結器の国産化――柴田式連結器(兄） 　4 密着連結器の国産化――柴田式連結器(弟） �U　列車編成に必要な連結方式（伊原一夫著） 　1 車両相互の機械的な連結 　　�@自動連結器 　　�A密着連結器 　　�B密着式自動連結器 　　�C固定連結器 　　�Dその他の連結器 　　�E緩衝装置 　2 車両相互の電気と空気の連結 　3 乗客の相互移動のための連結

著者紹介 伊原一夫（いはら･かずお） 1962年まで自動車関係に、その後現在まで鉄道車両関係に、それぞれ開発設計と工業デザインの業務に従事。 1987年現在、東急車両製造株式会社参与、社団法人・日本鉄道車輛工業会、車両工業デザイン専門委員会・委員長、車両技術委員会・委員。 著書に『自動車の健康診断』『日曜整備士』『自動車工学』（いずれも西束社）などがあるほか，自動車関係結,鉄道車両関係結に数多く執筆している。

1 問題の多かったネジ連結器 top

　列車は種々の車両で編成され、それらの車両は連結されたり、解放されたりするから、各車両には連結器を取り付けて、その連結解放が自由にできるようにしなければならない。
　わが国の車両の連結器は、初めイギリスの鉄道にならって、ネジ連結器とリンク連結器を使用していた。
　すなわち車両の一喘にはネジ連結器、他喘にはリンク連結器を備え、ネジ連結器は必ず隣の車両のリンク連結器に面するように取り付けられていた。
　これはネジ連結器を対向のフックにかけて車両を連結した上に、リンク連結器で連結して二重連結として、安全を保つものであった。
　連結器が運転中切断すると、災害を起しやすいから、連結器は容易に切損しない強度が必要であり、安全のため二重連結の構造が採用されたのである。
　しかしこの構造ではネジ連結器が切断して、急にリンク連結器に負荷がかかったとき、リンク連結器がよくこれに耐えるかが疑問であったのみならず、連結器のかかるフックが根元から破壊したならば二重連結器の効用はないのである。
　以上の欠点のほかにネジ連結器には種々の欠点があった。

それは強度が不十分であることと、取扱が不便でかつ危険であることであった。 　強度はできるだけ強いものとすることが望ましいが、強くすれば重くなって取扱に不便がある。車体側面の中央には連結器があり、その両側には緩衝器がある。 　これは車両間の衝撃を緩和するためのものであるから、車両が連結されたときは、相隣る車両の緩衝器頭は大体接触するのである。 　それゆえ車両を連絡するには、停止している背面に対し、連結しようとする車両が動いて来るとき、両車両の中間で、連結器と緩衝器の間の小なる空間へ、連絡手が自分の身体を入れるようにして、一方の車両のネジ連結器を持ち上げて、これを向き合う車両のフックにかけて、ネジを締め付け、ついでリンク連結器を他の車両のフックにかけて連結を終るのである。 　解放のときは、この逆の作業をするのである。 　この連結解放の作業はなかなか危険で、大正14年のころ連結手総数は1810人であったが、1箇年の死傷者数は537人に達し、その補充に困難を感じたのみならず、人道上の見地からもその改良が望まれたのである。 　ネジ連結器の重量は20.5kg位と推定された。

昔のネジ連結器の連結作業。非常に危険な作業で大正14年のころ、連結手総数1810人であったが、1ヶ年の死傷者は537人に達したという。

　この重量で設計すると、連結器の引張強度は約10トンとなるのである。
　ドイツの鉄道もネジ連結器を使用しているが、特に良い材質を使用しても連結器の強さは67,000kgであるから、引張力は15トン程変に過ぎない。
　合金鋼を利用すれば一そう強力なものもできようが、そのようにしてまでネジ連結器を使用すべきかは問題である。
　国鉄の連結器は鉄道国有後改良されて10トンの強さを有するに至ったのであるが、10トンでは列車運転上種々の困難を来すことがあった。
　事実連結器切損事故はしばしば起ったのである。
　また400トンの貨車を引張って、1000分の25の上り勾配にかかると、勾配抵抗だけで10 トンとなるから、連結器の強度が不足となる。
　そこで上り勾配では列車の後部に推進機関車を使用する必要があり、操縦が面倒となるのである。
　ネジ連結器の欠点はこのほかにもある。すなわち貨車の連結器を所々の操車場で付換をする必要があることである。
　一般に客車は一定の編成で、一定の区間を運転するのが常であるから、常時連結解放するのは機関車との間だけである。
　機関車の後部にはネジ連結器が付いているから、これと連結する客車端にリンク連結器が付いていても、ネジ連結器が付いていても、ネジ連結器で連結することができる。
　貨車は各駅で連結解放するので、その都度機関車と連結することもあるが、貨車同志連結することもある。
　それゆえ貨車のリンク連結器の付いた端が、連結しようとする貨車のリンク連結器を付けた端と向き合うと、ネジ連結器で連結できないことになる。
　そのために各車両のどちらの端にネジ連結器を取り付けるかは、線路別に定められていた。
　そこで仮りに東海道線も東北線も、東京寄りがネジ連結器であるとする。
　品川から赤羽経由で東北線へ出る貨車は、そのまま東北線列車に連結できるが、田端操車場に入る貨車は連結器の取付位置が反対となった。
　それゆえ所々の操車場で連結器の付替が行われたのである。
　このために人手を要するのみならず、貨車を滞留させておく時間が長くなった。

2 アメリカの自動連結器の採用と一斉取替工事 top

アメリカでは自動連結器を使用している。 　元はビンとリンクを用いた連結器を使用し、人が連結開放し、作業に危険があったので、1893年に法律を以て全部の連結器を自動式に取り替えることが制定され、1900年までに実施された。 　この自動連結器は1870年にＥ.Ｗ.ジャネー氏が発明し、その後その内部溝造は種々改良されたが、どれもこれと連結し得るものであった。 　各種の自動連結器が互に連結されるために、連結部の輪郭の標準形状が決定され、引張強度は69トン以上で、衝撃試験にも耐えることに規定されている。 　この自動連結器はアメリカにおいて一般に使用されたのみならず、わが国では北海道においては初めから採用されており、わが国の勢力範囲であった台湾、朝鮮、満洲の鉄道においても使用され、中国の鉄道もまたこれを採用していた。 　ただし中国鉄道では連結器の取付位置がアメリカその他と異なっていた。 　国鉄では鉄道国有直後から連結器改良の必要を認め、種々の調査が行われたが、輸送に支障を来さないで、いかにして取り替えるかが困難な問題であった。 　調査を重ねた結果、アメリカ式の自動連結器を使用することとし、できるだけの準備工事をなして、一時に取替工事を行う計画が立てられ、大正8年から準備工事を始め、大正14年7月17日に本州線および四国線、同20日に九州線の取替工事を完了したのである。

車両の連結車両を自動化する自動連結器がアメリカで考案され、日本では周到な準備作業を行って大正14/7/17の一日ですべての車両を連結器をこれに取り換えた。

　前に述べたように客車はその編成が一定なものが多いので、その編成の中間部の連結器の取替は、その数日前から実施したのであるが、貨車は転々してその所在が変わるので、その取替計画が最も困離であった。
　当時連結器取替を要する車両は、機関車3,200両、客車8,800両、貨車59,000両であったが、そのうち一時に取替を要するものは60,000両と推定された。
　慎重な実験研究の結果、6,000人の作業員によって1日で完了し得ることが明らかになったので、統計上貨物運輸の最も少ない7月17日を選び、貨物輸送を1日休んで取替工事を実施したのであった。
　取替工事を施行する場所は、機関区、検車区、操車場および、特定の駅と工場であるが、貨車をそれらの場所に予定の両数だけ集めることが困難な問題であったが、計画のどおり実施できた。
　また必要な作業員がそれに適応するように十分余裕のある計画として、各作業場所へ配置された。
　そしてこの作業をなすために、機関区、検車区の従事員が従事したのはもちろん、工場工員は、その職種のいかんを問わず、すべてこの作業を予め練習して、当日この作業に従事したのである。
　懸賞募集によって定めた数種の工具も大いに役立った。
　又、自動連結器と貨車の数とに食い違いの起らないようにすることと、連結器を貨車によく適合させるため、連結器を各貨車に吊るしておいたのであった。
　かくてこの取替作業は見事に成功した。
　アメリカのアライアンス自動連結器の供給者アメリカン・スチール・ファウンドリ会社は技師を派遣してこの作業を視察させ、これを映画としてヨーロッパに宣伝することとしたが、計画の円滑な進行を激賞したのであった。
　かくて国鉄の列車は自動連結器で運転されることになり、連結手の作業は簡単で危険がなくなったのみならず、連結器の強さが大となったため、機関車の発達に伴なって、長大な列車の編成が可能となり、輸送力の増大に寄与することが大であった。
　列車が長大となると、各車両間の衝撃が大となるのはやむをえない。
　その緩和のために引張摩擦装置が使われるのであるが、その装置に関し今後一層の改良が望ましいのみならず、連結器とは別の緩衝装置を、少なくとも急行旅客列車等には装置して、走行状態の円滑を期することが必要な時代となって来た。
　連結器取替に当っては、所要の自動連結器はアメリカから輸入された。
　自動連結器については北海道で経験しており、大体シャロン式の成績が良いとされていた。
　そこでシャロン式を購入する予定であったが、アライアンス式の構造も良いと認められ、この両者が購入されたのであるが、この両者が指定されたため、値段はいちじるしく安くなった。

3 自動連結器の国産化――柴田式連結器(兄） top

　国鉄は従来、国産品の使用を奨励してきたので、自動連結器も国産品のできることが望ましかった。たまたま国鉄苗穂工場における職長坂田氏の考案したものがあったので、この考案を取り上げて国産品を使用することになった。
　しかるに坂田式は運転の途中において分離事故を起したものがあった。
　調査を進めた結果、設計と製作とが調和しないものが、たまたまあったことに原因することがわかった。
　坂田式はアメリカの製品に比して内部の構造が複雑で、部分品の数が多く従って各部分品の製作寸法の誤差の累計が、ある限度をこえて、作用が不確実となることが知れたので、製作方法が改良されたのであるが、部分品の多いことは、自動連結器としては良い設計ではなかった。
　ついで工作局車両課の柴田兵衛氏が優秀なものを考案したので、鉄道省において特許を取りこれを国産化して、広く採用されて良い成績をあげた。

電車は他の車両と連結されることがないから、その連結器は特別のものでもさしつかえない。 　そこで早くから自動連結器が使用されたが、普通の自動連結器を使用すると具合の悪いことがある。 　電車の連結両数が多くなり、一つの列車中に多くの電動車が連結されで、総括制御で運転されるとき、電動機の特性の多少の相違と、車輪直径の摩耗による相違によって、電動車の進みの速いものと遅いものとができる。 　またブレーキをかけた場合に、減速度が電車によって多少相違することがある。 　これらの場合に連結してある各電車は、自動連結器の隙間だけ動いて、つぎの電車に当るので、乗客は衝撃を感ずるのである。 　この不具合を除くために常事には連結部に隙間のない連結器すなわち密着連結器を採用することになった。 　普通の自動注結器は構造が変っても互に連結ができるが、密着連結器は各特殊の据置を有し、種類の違ったものは互に連結ができない。 　わが国の電車会社ではすでに密着連結器を採用したものが数社あったが、アメリカの製品が多く、その種類も種々あり、また住友式を採用する会社もあった。

自動連結器は隙間があって衝撃が生じるので密着連結器が考案された。上下の丸い穴は空気管の連結部。

4 密着連結器の国産化――柴田式連結器(弟） top

　国鉄が密着連結器を採用する場合に、1社の製品を採用すれば、その後はいつもその種類を購入しなければならなくなるので、先ず国産品として国鉄形密着連結器を製作することが計画された。
　工作局車両課の柴田衛氏（柴田式自動連結器発明者の弟）が適当なものを考案されたので、鉄道省で特許を取り、これを電車に採用することになった。
　その後アメリカにおいては高速度列車が発達し、これら高速度列車には密着連結器が採用されることになった。
　そしてそれらは普通の自動連結器とも連結し得るために､連結器の外側にある種の装置を設ける構造なので､大形であった。
　わが国においてもこれと同様なものがすでに製造されており、電車会社でこれを採用したものがある。
　国鉄の連結器取替作業の成功は、ジュネーブにおける国際連盟の労働委員会に宣伝された。
　当時第1次世界戦争の影響により、わが国は4大国の一として外交界でも重きをなしたが、労働条件が悪いとして国際連盟の労働会議ではしばしば苦境に立ったのであった。
　そこで労働者の安全のためにヨーロッパ鉄道において自動連結器を採用することを、わが国の実績を基として提唱し、この問題で労働会議において指導的立場に立ったのは愉快なことであった。
　これは昭和3年のことであり、国際間の種々の事情のため、実現を見るに至らなかったが、国鉄から山下興家工作局長が派遣されて国鉄における連結器取替作業を説明し、大いに賞讃された。
　ヨーロッパ鉄道は国際輸送があるため、この工事を実行しようとすれば、各国が一致してこれに賛同しなければならないのであり、それが困難な事情にあるが、ドイツ鉄道のごときはネジ連結器に満足ができないので、シャルフェンベルク自動連結器などを特殊の列車に試用していたが、戦後新造されたディーゼル動車等、一般列車に編成する必要のない車両には自動連結器が採用されたという。
　わが国で今もなおネジ連結器を使用しておったとすれば、労働問題もやかましいことであろう。
　自動連結器採用の鉄道に及ぼす影響は、高く評価されなければならない。

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�U　列車編成に必要な連結方式 top
（鉄道車両メカニズム図鑑　伊原一夫著 p64-69）

　鉄道車両の使命のひとつに挙げられている大量輸送を可能にする機能として、また鉄道独自の特長として列車編成による運用がある。
この列車編成をするのには、車両と車両を連結したり、運用上編成を分割または併合する装置が必要となる。
　その機能として考えられるのは、まず車両相互の機械的な連結があるし、次に列車を総括制御するための電気や空気の相互連結、そして、旅客車の場合、乗客の相互移動のための連結設備がある。
　以下、順を追ってそのメカニズムをみてみよう。

1 車両相互の機械的な連結 top

　車両の両端中央部に、車両相互を必要によって、機械的に連結したり、切離したりするための連結装置が取付けられており、この装置は一般に連結器と緩衝器で構成されている。
　連結器には、その使われ方や構造上から、自動連結器、密着連結器、密着式自動連結器、固定連結器、などの種類があり、それぞれの特性から使い分けられている。

　車体側に取付けられた解放ハンドルの操作によって、錠揚を介して本体内部の錠を引き上げ(又は突き上げ)、連結や解放が自由にできるようになっている。
　この錠揚の位置が本体の上部にあるものが上作用式、下部にあるものを下作用式と呼んでいる。
　一般に機関車や有蓋貨車には上作用式(錠を引き上げる方式)が、無蓋貨車では下作用式(錠を突き上げる方式)が多く使われている。
　この形式の連結器は構造が簡単な反面、連結器各部に隙間(が夕)があるので、衝撃を避けられないのが欠点となるが、逆に長大編成の貨車群を起動牽引する際に、全列車荷重がいちどきに機関車に負荷されない利点もある。

　その構造は突起状をした頭部と角形中空の胴部が一体に作られ、内部に解放用のハンドルがついた半円筒状の回転錠が、ばねによって常時、軸心に対し約45°の角度でセットされている｡
　相手方の連結器突起部が接近し、相互の回転錠を反時計方向に回転させ、さらに進んで連結面が密着すると同時に回転錠はばねによって引き戻され、錠どうしが互いに相手方の頭部内面の凹みに噛合い,ロックされるようになっている｡
　連結器の解放は、開放ハンドルを操作することにより、互いの噛合いを解き、車両相互を分割する。
　解放ハンドルを操作するかわりに、本体内部に空圧シリンダを装備し、自動化を図った形式のものも多い。
　この密着連結器の方式は、新幹線や一般電車用として現在広く使われている。

　そのため従来の自動連結器とも連結が可能であるし、衝撃がないので旅客車用にも適した構造である。
　現在、主として客車やディーゼル動車、電車の一部や、高速貨車用として数多く使われている。
　密着性が良いので、空気管や電気系統の連結を併備したものもある。

　衝撃が受圧板に加わると、シリコンがピストンとシリンダー内壁との隙間を流れる時に、剪断応力に対応した圧力が働き、この応力と摩擦力が緩衝作用をして、衝撃エネルギーを吸収するようになっている。
　併備してあるゴム緩衝器は主としてピストンの戻し作用に使われている。

2 車両相互の電気と空気の連結 top

　列車編成した時、力行や制動を先頭車両の運転台で総括制御して、各車両の動力装置や、ブレーキ装置をコントロールするために、数多くの電気回路や空気回路を編成各車両相互に連結しておく必要がある。
　この装置を、電気連結装置、空気連結装置と呼んでいる。
　電気連結器(ジャンパ連結器)は、高圧電気連結器(1本のケーブルを引通す)と、低圧電気連結器(多数本引通し)に分けられ、高圧用(主回路)は一般にケーブルの両端に栓を取付けた両口栓ジャンパ連結器で連結する（下図左）｡
　低圧用(制御回路その他)は、編成中のすべての低圧補助回路機器や制御回路を作動させるため、各車両間を引通す多芯のジャンパ連結器で、用途によって両口栓と片口栓があり、栓や栓受けの構造はそれぞれの回路の配線どうしが接触子を介して電気的に接続される。
　なお、永久連結された車両相互間では、ジヤンパ連結器を使わずに、直接相互のつなぎ箱間をケーブルで結線する場合が多い。
　電気連結器には、このほかに機械的な連結の項でふれた密着連結器の下部に取付ける電気連結器がある（下図中央）。
　車両の分割併合時の省力化や自動化に適し、車両相互の機械的な連結と同時に電気回路も連結される。
　構造形状は、まったく左右対称の同一形どうしを圧着させるので、接点は突合せ形式である。
　空気の連結装置としては、密着連結器や密着式自動連結器に空気管の接続を組込み、車両の連結時に空気管どうしを圧接して連結する方式と（下図中央）、自動連結器のように空気管の圧接機構を組込めない場合のエアホースによる連結方式とがある(下図右）。
　いずれも車両間を、元空気溜め配管、ブレーキ配管、直通空気配管がそれぞれ連結される。

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