ブレーキ　汽車の今昔18

＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
INDEX 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

ブレーキ（汽車の今昔18)

　汽車の発達とともにブレーキの改良がこれに伴わなければならないことはいうまでもないが、ブレーキの改良に特に功労があって表彰を受けたグルーブがあるなど、ブレーキの進歩も目覚ましいものがあるのは幸いであった。
　しかし、わが国最初の汽車では、ブレーキは貧弱であったようである。
　客車には明治の20年代に貫通ブレーキが設備され、各車にブレーキをかける原動力としては、イギリスの鉄道と同様に大気の圧力を利用したものであった。
　各車両に設けてあるブレーキシリンダがこの列車管に結合されている。
　機関車でこの列車管内の空気を排出すると、シリンダの中はビストンの上下とも真空となリ、ピストンは自重で下っているが、機関士が列車管の中へ大気中から空気を入れると、これが列車管からシリンダのピストンの下部へ入り、ピストンを押し上げてブレーキがかかるのである。
　それゆえ、この種のブレーキを真空ブレーキと称するが、圧力が低いから相当の大きさのブレーキカを出すためにはシリンダが大形となる。　また、ホースの継手から少しばかりの空気が漏れても、その発見が困難のみならず、ブレーキの力が相当減ずるのである。
　連結両数があまり多くないものでも、圧力保持に相当の困難があった。
　鉄道が国有になったとき、貨車にもこの真空ブレーキを取付ける計画があり、列車管だけを取付けた貨車が相当あった。
　タイの国鉄では相当長大な貨物列車にも真空ブレーキを使用しているとのことであるから、保守に注意すれば真空ブレーキを貨車に使用することも不可能ではなかったのであろうが、当時の経験からは保守が相当困難と考えられ、貨車に真空ブレーキを取付けることをやめたのであった。

真空ブレーキを使用していた明治時代
エンドビーム上のホースが特徴

　当時は貨車にブレーキシリンダを取付けたものは極めて少数であったから、一般には貨物列車には貫通ブレーキがなくて、列車の中間に緩急車、すなわち手ブレーキを設備した貨車を適当両数連結し、車掌がこれに乗込んで手ブレーキをかけたのであるから、運転の円滑は望みがたく、車掌の労苦は大変であった。
　ことに雨や雪の日に無がい緩急車に乗務することなどは非常に困難な仕事であった。
　また非常ブレーキをかけた場合などは、制動車掌は激動のために危険を感じたのである。

　ヨーロッパ大陸やアメリカでは、貫通ブレーキの動力源として圧縮空気圧力を使用したブレーキ、すなわち空気ブレーキを使用していた。
　その構造は真空ブレーキより複雑であるが、それだけ作用もよく、鉄道列車のプレーキとしては最良のものと考えられた。
　実際に貨物列車にも使用され、また旅客列車用としても優秀なものであるので、わが国でもこれを採用することになった。
　この方針は島安次郎氏の立てられたものであるが、実施は島氏の退職後となり、大正10年がらざん次設備して、機関車および客車の真空ブレーキを空気プレーキに取替え、貨車には新たにこれを設備することになった。
　この工事が完成してから、貨物列車の運転が著しく円滑・安全になった。連結器の改良と空気ブレーキの採用により、貨物列車の単位が画期的に大きくなり、輸送力の増大に大きく貢献した。
　空気ブレーキは、電車には早くから使用されていた。
　初めはアメリカ製のものを使用し、後にはこれを摸造したが、単車または付随車付運転用のもので、構造は比較的簡単であったにもかかわらず、当時その製作には大きな苦心があった。
　客車や貨車に一般に採用することになると特殊な技術を必要とするので、空気ブレーキの世界的会社であるアメリカのウェスチングハウス会社の技術を採り入れることとなり、三菱電機（実際の製造は三原製作所）と日本エアブレーキがその製造を始めることとなった。
　機関車にはＥＴ6形、貨車にはＫ形が採用された。
　これらはともに当時アメリカにおける標準形であったのである。
　客車に対しては初めウェスチングハウスから推薦されたものはＰ形であった。
　Ｐ形はアメリカでは古くから用いられたが、新形のものはＵ形であった。
　しかしＵ形は大形で複雑であり、したがって高価なので、わが国の客車には不適当と認められたのである。
　Ｐ形またはこれと同等のものはヨーロッパの鉄道においても用いられたが、ブレーキを少しずつゆるめることができないことやそのほかの欠点があるので、ドイツではクンツエ・クノ－ル式が発達した。
　構造はやや複雑で大形となるが、作用は良くて、Ｐ形の欠点は除去されている。
　ドイツからはこの式の採用を申し出たので、実際の列車で試験が行なわれ、成績は予期のとおりであった。
　それで、ウェスチングハウスからはさらに別の形式を案出して推奨してきた。
　既にわが国の客車には一部Ｐ形を取付けていたが、Ｐ形の性能に満足できないことが明らかになったし、Ｕ形では複雑すぎるので、それらの中間の性能を有するものが望ましいのであった。
　ウェスチングハウスから推薦の別の形式のものは、実際試験の結果は予期に反して悪かった。
　しかし既にウェスチングハウスの技術を導入することになっていたから、クンツエ・クノール式を採用するには困難があるし、かつ同式はシリンダが大形となるなどの不便があるので、私は断然わが国で適当なものを設計することに決定した。
　当時の知識としては無理だとの批判もあったが、日本エアブレーキと三菱電機両社の専門家を集め、できそうと思われる性能などについて審議した後、両社に別々に設計させた。
　日本エアブレーキの設計によるものが優秀で、実際に試験の結果も良好であったので、これが一般に採用されることになった。
　これがＡ動作弁である。
　電車にもこれが採用されたが、電車に対してはその後電磁空気弁を取付けることによって、その性能が一層改良された。
　ウェスチングハウスの推薦したものの成績が良くなかったため、その原因を探求して、ブレーキ装置に対するわが技術者の知識が急に向上してこの結果を見るに至ったのであり、ウェスチングハウスにおいてもこの弁を大いに賞讃していた。
　イギリスから購入した電気機関車の成績が悪かったのでわが国の電気機関車製造技術が急に進んだのと好―対である。
　アメリカにおいては、貨物列車がますます長大となるにつれて、Ｋ形の改良が計画された。
　わが国においてもＡ弁の経験を基として、Ｋ形に代わる貨車用としてＢ弁を設計した。
　しかし、試験室における実験研究中に戦争が起きて、その後の研究が中断されたが、結局Ｂ弁はものにならずに終わった。Ｋ弁はだいぶ長い間使用されたが、今日においてはＢ弁に勝るようなものができているという。
　電車には電気ブレーキが使用されるようになった。
　ことに通勤電車では列車間隔が短いのでブレーキの改良が必要である。
　制輪子によるブレーキでは、制綸子が車輪に接触してブレーキが作用するまでの時間が多いので、電気ブレーキのように作用の早いことが必要である。それでもなお安全上問題があるので、自動列車停止装置を設備して安全を期している。
　電化が進み通勤用以外の電車両数も多くなったので、適当な電気ブレーキが使用されるようになっているのだと思う。
　昔は電気ブレーキは非常用にのみ使用されたが電気ブレーキを常用することになれば電気設備に要する費用は増大する。
　しかし、制輪子が節約でき、その取替えの必要が少なくなり、省力化の目的に適することになるのだろう。
　先ごろ某私鉄の電車が下り勾配上で事故を起こした。
　ブレーキ部分の破損によるのが原因であるが、電気ブレーキは使用できる状態にあったが使われなかったと伝えられている。　下り勾配では平素から電気ブレーキの使用に馴れるようにして、とっさの場合に備えることが必要なのではあるまいか。
　列車回数が多くなるにつれて制動距離が問題となる。
　非常ブレーキと常用ブレーキの差が問題となるのであろう。
　非常ブレーキでは多少は車内の人たちに迷惑がかかることがあっても危険防止を第一に考える必要があろうが、常用ブレーキにおいては減速度の状態をなるべくよくすることに苦心が払われるべきである。
　電化区間になると、長い勾配線区間においては回生電気ブレーキの使用が可能になる。山下善太郎氏の設計されたものがよく利用されていた。
　新幹線のブレーキは独特のものである。
　最高速度から非常ブレーキによって、どのくらいの距離で停止するのかを知りたいという人をよく聞くが、そのような場合はないように設計されている。
　すなわち、前に列車がいるとか、線路に故障があると、列車速度を減じなければならないようになっているからである。
　信号を設備しても、列車の速度が早く役に立たないので考え出された新考案であり、成功している。
　なお、列車のブレーキも電気ブレーキと空気ブレーキがあり、速度に応じて併用されているし、ディスクブレーキも使用されている。高速度に対しよく設計されていて成功しているが、専門書に譲ることとする。
　普通の客車、ディーゼルカー、貨車には制輪子ブレーキが使用されているが、高速列車にはディスクブレーキが併用されているものがある。
　制輪子は従来は鋳鉄であり、その成分により摩耗にかなりの相違がある。
　リン含有量の多いものは良い成績を示すが、原料にも製造上にも問題がある。
　そのほかにも成分により相当の優劣があるが、今いかに研究されているかは知らない、スラッグ混入の制輪子を試用したこともあるが、熱伝導が悪く、車輪に伝わる熱が多いので具合が悪かった。
　今日のように列車の速度が増大すると、ブレーキをかけてから制輪子が接触して作用するまでの時間を短縮する必要があるので、制輪子の調整装置の改良が必要となる。
　近来プラスチックの種々の種類ができて制輪子に採用されるようになった。
　プラスチックは熱の伝導がよくなく、発生した熱は車輪にいくので従来の車両では具合が悪かったが、近来一体車輪が多く用いられるようなのでプラスチックが使用できるのであろう。
　プラスチックの制輪子は鋳鉄製より軽いので取扱いに便利であり、かつ車輪の路面が平滑となり、摩耗が少なくしかも摩擦係数が大きいという特徴があるので喜ばれて使用されていたが、先ごろ峠において列車逆行の事故を生じた。
　踏面が平滑であるので雪が吹込み、それが融けて水となり、潤滑状態となったためのようである。
　表面状態が粗なればその心配はないが、プラスチック制輪子の場合の表面は実によく平滑状態となる。

空気ブレーキのＫ弁を使用していた貨車（トキ900）

ＫＣブレーキ装置を持つワム80000

ＫＵ弁を使用し速度が95キロになったコキフ50000

中軽弁を採用し電磁ゆるめ弁付となった80系

はじめて電気ブレーキが採用されたモハ90（後の101系）

14系以降の特急用寝台客車は高性能のＣＬブレーキを用いている

急勾配に備えて抑速（よくそく）発電ブレーキを採用した碓氷線のＥＦ63

交流回生ブレーキをわが国で初めて実用化したＥＦ71

日本で初めて全電気指令式ブレーキを採用した大坂地下鉄30系

ディスクブレーキを内蔵したＴＲ63

台車の外側にディスクブレーキを取り付けたパイオニアⅢ形

　一般の場合には別段の故障もないようであるが、事故が起こるようでは問題である。
　国鉄では既に特殊の装置を考案して、差し支えなく使用しているという。
　ＪＲＥＡの外国資料によると、ヨーロッパではプラスチック制輪子を使用した場合の状態が国鉄とは違うようである。
　熱が車輪の方にのみ伝わるので、車輪が過熱して表面が粗となり、結果が悪いという。
　列車の速度が増大すると、ブレーキの改良もそれに伴わなわなければならないが、普通のエアブレーキでは、ブレーキをかけても、実際にブレーキがかかるのに時間がかかる。
　そこで自動式と直通式を併用したものを採用した鉄道があるのはかなり古いことである。
　ブレーキ研究は今後もますます必要となろう。

top
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊