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戦中戦後の電気機関車設計回顧
（ＥＦ58形機関車の誕生回顧　矢山康夫　鉄道ピクトリアル No206 1968/2）

　今年（1968年）、明治100年を迎え、昭和42年度の日本国民の総生産は1,140億ドルの見込で、世界自由主義圈では第3位に躍進し、西ドイツに迫るすばらしい伸びを示している。
　このようにめざましい成長をとげてきた日本産業の力、ごの力があったればこそ、世界一の鉄道、東海道新幹線を生むことができたのである。鉄道は産業内の結晶であり、社会の縮図であるといえよう。
　東海道新幹線に刺激され、これによって新しい鉄道時代の到来を知らされた欧米の鉄道は、高速鉄道の実現を目指しており、AirTransportに対応して、いままでの鉄道の様式にとらわれない非粘着駆動による High Speed Surfaee Transport の可能性をも探求している。
　このように新しい鉄道へ飛躍のとき、20年昔のＥＦ58形電気機関車の回顧でもないと思ったのであるが、たまたま筆者がＥＦ13形、ＥＦ58形、ＥＦ15形機関車、モハ63形電車と最も暗い地固め時代の電気車設計を直接担当していた関係上、貧乏くじを引いたと思って、乞われるまま筆を取ることとした。
　所詮、これらの機関車がどのような苦しい環境のなかで誕生したかを顧みることとなろう。

　太平洋戦争がエスカレートするにつれて、戦局はいよいよ緊迫し、資材と熟練労働力の欠乏はますます激しさを加えるようになった。
　ついに昭和18年1月、鉄道大臣達で戦時規格が制定され、貨物輸送を増強するために、貨物用機関車と貨車を大量に速成することとなった。
　戦時規格の要点は、機関車の根本性能は確保しなければならないが、取扱いや保守修繕などの便利さ・安全率・耐久度それに細部の機能などを十分検討して、これらを戦時最低限度に止め、設計に創意工夫をこらして、重要資材と製作工数の思い切った節約をはかるというものであったように思う。
　寿命は短くても、戦時中の使用に耐えればよい。質より量をという趣旨のもとに、極度に切詰めた戦時設計の車両、すなわちＤ51形、Ｄ52形蒸気機関車、ＥＦ13形電気機関車、トキ900形3軸貨車、モハ63形通勤電車が設計製作されることになったのである。
　このような背景のなかで19年10月、凸形車体のＥＦ13形電気機関車の第1号機が出現した。
　動員学徒や徴用工によって組立てられた機関車といっても過言でない。
　車両製作工場は運輸省の管理下におかれていたが、20年にはいると、戦況はし烈を極わめ、空襲による戦災をうけたり、軍需生産に押されて、車両の製造能力は激減し、終戦までに戦時輸送の戦列に加わったＥＦ13形は僅か10両足らずであったと記憶する。

　昭和20年(1945年)8月15日、悲惨な戦争は終った。
　残されたものは廃墟と虚脱であった。8月末には占領軍の進駐が始まった。
　生産者は企業意欲を失い、勤労者は生産意欲をそがれて、生産活動は全く中止状態であった。
　この状態は21年になっても回復しなかった。
　戦時中の軍需産業は、ストックを食いつぶしながら、細々と民需への転換をよぎなくされた。
　そのうえ米作は大凶作で、餓死寸前の状態であった。
　かくしてインフレは胎動昂進し、戦後の混乱が始まったのである。
　国鉄は、戦中の酷使と戦災による甚しい損耗のため、輸送力が著しく低下していたにもかかわらず、経済復興の先駆者として、他の産業にさきがけ、いち早く立ちあがり、インフレにからんで激増する客貨と進駐軍・復員軍人・引揚者などの大規模な輸送を遂行した。
　21〜23年の旅客輸送人キロは朝鮮動乱後の30年の人キロに匹敵する大量なもので、人心も荒みきっていたし、列車の混雑は異常なものであった。
　そして国鉄はなによりもまず戦災復旧にあたらねばならなかった。
　それはまことに容易なものではなかった。
　そのうえ炭鉱の出炭量の悪化に伴う運転用炭の不足と炭質低下のため、蒸気運転は大きい危機に直面した。
　21年、車両整備5ヵ年計画と電化5ヵ年計画がたてられ、国鉄の復興と再建のスタートが切られた。
　しかし資金と資材の両面から大きい制約をうけ、車両の新造は極度に切詰められ、また電化の実施もわずかに上越線だけに限定されるという苦況にあった。
　上越線は裏縦貫線を経由して東京と北海道を結ぶ重要なルートとして、戦時中かなり具体的な計画が進められていたので21年2月着工、南線高崎−水上間は22年4月、北線石打−長岡間は10月に電化を完成、高崎−長岡間の直通運転が開始された。
　車両の修繕も資材と技術の両面から思うにまかせず、そのうえ極度に酷使されて、車両は最悪の状態にあった。
　何両かの機関車を休車にしてその部品を流用し、他の機関車を生かすことすら行なわれた。
　客貨車についても下回りを整備して走る状態にすることが精いっぱいであった。
　そのうえ、被災車両の復旧工事や戦時設計機関車の復元工事も急がれた。
　鉄道工場だけではこれらの工事を消化できないので、民間の車両製作工場やかっての軍需工場も動員された。
　航空機工業などの軍需生産から車両工業へ転換するものも続出した。
　これが今日の車両メーカ乱立を招いた原因になっているかもしれない。
　国全体の生産が戦時中の数パーセントに減退したなかで、一般産業が路頭に迷い虚脱の状態にあるとき、車両工業はひとリ活況を呈し、これが今日見るすばらしい重工業への復興の起動力になったことは高く評価さるべきである。
　国鉄の電化は、わが国のエネルギー資源を有効に活用するという見地から、石炭不足をきっかけに、促進されることは必至であるという見通しに立って、ロングランに重点をおいた信頼性のある電気機関車を早急に新造することとなった。
　貨物用電気機関車は戦時中からの仕掛かりであるＥＦ13形を完成させることとし、まずＥＦ58形旅客用の設計に手をつけ、引続いて貨物用ＥＦ15形を設計することとなった。
　島秀雄さん(元国鉄技師長、当時動力車課長)の指示もあり、ＥＦ58形電気機関車の設計方針の大要は、
　(1)ＥＦ58形とＥＦ15形とできる限り共通設計とすること
　(2)機関車出力、とくに連続定格出力を増大すること
　(3)壊滅状態に近い産業の復興に役立つようにすること
　(4)機械加工の工数を減らし、当時の低下した技倆ででも製作できるようむつかしい加工を止め、できるだけ入手し易い材料を使った量産設計とすること
　などであったと思う。
　昭和20年10月、まだ見渡す限りの焼野が原のただ中に焼け残った東中野の疎開先の女学校で、いちはやくＥＦ58形の共同設計に取りかかった。
　電機メーカと車両メーカの総力を結集し、食糧難と資財難など終戦直後のあらゆる悪条件を克服して、文字通り不眠不休の努力が続けられ、21年10月にはＥＦ58形最初の1号機が誕生した。
　その間わずかに1年余という短日月に完成できたことは、当時の世情からいって、とくに驚異的なものであったといえよう。
　ここで注目すべきことは、コロ軸受を率先採用したことである。
　20年から21年にかけて、とくに重要な軍需生産設備は軍事施設とともに、進駐軍の手によって次々と破壊されていった。
　ベアリングエ業もその範中から逃れることはできない羽目になっていたが、ベアリングエ業は将来の日本重工業の基盤をなすものであるから、なんとしても残して置きたいという、これも島さんの強い信念であった。
　そこで急きょ電気機関車と客電車の車軸受に使用する図面を作製し、これからの輸送力増強に不可欠の部品であると進駐軍を説き伏せ、ベアリング工業の残置が承諾されることになった一幕がある。
　まことに先見の英知であったと思う。
　引続いてＥＦ15形の設計に着手した。
　その第1号機は22年7月に完成、直ちに上越線の新電化区間に配置された。
　昭和22年になると、インフレーションはますます昂進したので、23年度にわたる一切の新設工事を中止するよう進駐軍から命令され、上越線に引続いて21年11月に着工した奥羽本線福島−米沢間の電化も工事を一時中断した。
　しかし23年に、福島−米沢間および東海道本線沼津−浜松間の電化が承認され、直ちに工事に着手し、24年2月に静岡電化、5月に浜松電化が完成した。
　24年4月に福島−米沢間の電化工事も完成するにいたり、ＥＦ15形12両が福島に配置された。
　24年には、いわゆるドッジラインによるインフレーンョン抑制策(経済9原則)がとられることとなった。
　そして占領時代にはこれ以上の電化はついに承認されなかった。
　ＥＦ58形は23年9月までに31両、ＥＦ15形は23年5月までに26両が新製されたが、電化の中止に伴い、電気機関車の製作も26年まで中断されることとなった。
　この間23年から24年にかけて、ＥＦ58形とＥＦ15形の高速度遮断器取付けを含む第1次改造工事が行なわれた。
　一方、湘南電車が車京−沼津間に登場したのもこの間(25年3月)で長距離電車の基礎を築いた。
　昭和26年(1951年)9月8日、講和条約の調印(27年4月28目発効)によって、占領は終了し、日本は再び独立国となった。
　日本の経済は、経済9原則の実施による安定化から、驚くべき高度成長への道をたどり、国鉄は動力の近代化による新しい鉄道時代にはいっていくのである。
　26年から電化は再開され、27年4月に高崎線上野−高崎間が完成し、上野−長岡間267kmの連続電気運転ができるようになった。
　27年には東海道線浜松以西の電化に着手し、31年11月19日に東海道全線電化が完成し、39年10月1日(新幹線開業の日)に山陽本線全線電化が完成した。
　ＥＦ58形、ＥＦ15形も26年から製作が再開された。ＥＦ58形は33年7月までに175両が新製された。
　そのうち3両が製作途中でＥＦ18形貨物機関車に改造され、初期の31両に対する列車暖房用蒸気発生装置付き車体の乗せ替え改造工事が行なわれ、いま172両のＥＦ58形が旅客用機関車として活躍している。
　従って、初期のＥＦ58形の姿はわずかにＥＦ18形に見ることができるが、ＥＦ13形の凸形車体はついに見ることはできなくなった。またＥＦ15形は33年10月までに全部で202両が新製され、そのうち24両が回生ブレーキ付ＥＦ16形に改造され、178両のＥＦ15形が貨物用として活躍している。
　一方、直流電化の強敵である交流電化も、30年8月に仙山線での試験運転を開始し、32年10月には北陸線で世界最初の60サイクル交流電化が完成、強力ＥＤ70形交流電気機関車が登場して、眠れる直流機関車に警鐘を打ち鳴らし、新しい電化時代を迎えることになったのである。

　ＥＦ58形の機能の特色に少し触れてみよう。
　主台車の主台枠をＥＦ15形と共通の構造とし、先台車部分のみを2軸あるいは1軸先台車用の大きい鋳鋼製とした。
　主台粋が共通となったので、主電動機もＥＦ15形と共通のＭＴ41形を設計し、いまから見れば当然のことながら、歯車の歯数比を変えて旅客用と貨物用の機関車特性を得ることとした。
　列車暖房など思いもよらない世情であったから、暖房用ボイラを搭載しなかったので、車体と機器配置はＥＦ15形と同じであった。
　動輪の軸受には内輪圧入の複式円錐コロ軸受を、先台車にはスリーブ締付の複式円錐コロ軸受を採用した。
　動輪がコロ軸受になったので、基礎ブレーキを片側複式制綸子下引棒式とし、先台車の復元機構をコロ式にした。
　パンタグラフはバネ上昇式としたが、23年改造で空気上昇式に取替えた。
　電気機関車完成のネックになるので高速度遮断器を設置しないで、強力な断流器ＳＲ105形で代用したが、23年改造で高速度遮断器を新設した。
　ＳＲ105は電車の断流器として好成績を上げている。主電動機の電機子軸受に円筒コロ軸受を採用して、電機子と界磁の空隙を縮め、連続出力を増大した。このほか23年改造で大歯車のバネ入、単位スイッチの改良などが行なわれた。

　これも島さんの指示で、これから伸びる電化に乗心地のよい高速電車を走らせようということで、22年頃鉄道技術研究所も参加して、高速度台車研究会が発足した。
　この研究会で、車両運動の基本理論が解明され、その成果の集大成は10年後つぎつぎと新しい高速電車を生み、ついに新幹線の成功に実を結んだのである。
　22年、この研究会と並行して、電車の動力台車と同じメカニズムの揺枕付2軸ボギー台車を電気機関車用に設計し、東海道線の貨物1,200tけん引を目的として設計を始めたＥＨ10形に採用することとした。
　これは今後の電気機関車のあるべき姿を示すものとして高く評価された。
　ＥＦ58形やＥＦ15形の台車は蒸気機関車の流れをくんだ先台車付固定台車で、線路に与える影響もあまりよくないので、早く固定台車に終止符を打ちたいと願ったからである。
　しかしＥＨ10形は種々の事情から日の目を見るのが非常に遅れ、出現したのは30年であった。
　講和条約が発効され日本が独立した昭和27年、筆者は新しい電気車の研究というテーマで、国鉄から戦後はじめてヨーロッパに出張して、交流電化を調査したが、そのときヨーロッパの鉄道は、土産に持参したＥＦ58形の機関車模型を見て、その立派な出来栄をほめると同時に、日本ではまだ先台車を使っているのかと聞かれ恥ずかしい思いをしたことを記憶している。
　ヨーロッパでの調査から帰って、揺枕付台車の優れた走行性能、ならびに6極界磁(補償コイル付)と重ね巻電機子の適用による主電動機の出力増大に自信を得た筆者は、これらを採用して、ＥＦ58に代る新しい直流電気機関車の設計を望んだが実現しなかった。
　この手法は筆者が手掛けた交流電化の試作電気機関車にとり入れ、極めて好成績で、交流機関車の高い粘着性能も手伝って、交流Ｄ形機は直流Ｆ形機に匹敵する性能があるということで、交流電化の有利性が結論された。
　もちろん乗心地もよく客貨両用に使える利点もあった。
　直流電気機関車の発達の歴史を顕ると、欧米からの輸入機時代(ＥＤ11形、ＥＤ19形、ＥＦ51形)、これを模倣した国産機時代(ＥＦ53形、ＥＦ10形)、戦時設計時代(ＥＦ13形)、戦後の復興再建時代(ＥＦ58形、ＥＦ15形)、電化発展時代(ＥＦ58形、ＥＦ15形、ＥＨ10形)、そして体質改善による飛躍時代(ＥＤ60形、ＥＦ90形)と移り変り、世界一の黄金時代を迎えたわけである。

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