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イギリスEE(ディッカー)製電気機関車(日高冬比古の電気機関車発達史6)
(JNRの電気機関車6-8 鉄道ファン 1964/1、3、5)
イングリッシュエレクトリック製の電気機関車というよりディッカー(Dick
Kerr)の愛称でファンに親しまれた。
EE製の機関車の特徴は、いかにもジョンブルが造ったような物堅い四角四面の車体、その側面にはポケット状のごつい風窓が規則正しくならび、見ようによっては鰐(わに)の背中を思わせて、一部のファンからは”わに”の愛称もつけられた機関車、これがファンに焼付けられた機関車EEのイメージであると思う。
English Electric Co(イングリッシュエレクトリック略してEEC)は1918年から19年にわたって、車両用電気品を製作していたDick Kerr Works
(ディッカー)、電車用台車、車体を製作していたユナイテッド電車製造(二社ともプレストン市所在)とフェニックス(小形回転機、ブラドフオード市)、オルドナンス(水力タービン、火カタービン、大形電機、コヴェントリー市)、ダイナモ製造(大形、中形電機、変圧器、スタフォード市)、ウィランス(ディーゼルエンジン、フラガーエンジン、火カタービン、水カタービン、高級鋳物、ラグビー市)のほか、プレストン市、リザム市にある航空機工場を合併してできた会社で、North British (ノースブリティッシュ)会社もダブスなど数社が合併してできた会社である。
従ってディッカーの機関車は合作の合作ということになろうか。
1923年2月17日から25年3月16日にわたって続々と陸揚げされたとあるから、当時の横浜港、神戸港の模様は想像するだけでも嬉しくなるではないか。
GEの1010、BBCの1020が入り、あとにBBCの7000、GEの1060、WHの8010、6010がひかえているという賑やかさだ。次々と運び込まれる部分品を組上げて、試運転をする大宮工場の忙しさはどんなだったろうか。
東海道幹線電化という大事業をひかえての忙しさは、大そう張り合いのあることであったろう。
ディッカーの機関車の両数は5形式36に及ぶ。
1030形(ED13形)2両、1040形(ED50/17形)17両、6000旧形(ED52)6両、6000新形(ED52/18形)3両、8000形(EF50形)8両がすなわちそれである。
スイスから1020形2両、7000形2両の計4両、アメリカから1000形2両、1010形2両、1060形4両、6010形6両、8010形2両の計16両を輸入したのに対してその合計よりも多い36両を、イギリス私鉄の機関車以外にあまり本線用電気機関車の経験のないEEから輸入したのは、時の政府とEEとの間に特別な関係があったからだといわれている。
EEとNB(North British Co) の機関車はひどく高価である。今なら会計検査で大きな問題になる所であろう。
この価格なら、6000形の代りに6010形をたくさん買えて、しかもあとの問題も少なかったと思われる。
今なら16番の片手で持つ機関車数台分の価格で、60tもある本物が買えたわけだ。
円の価値のある時代とはいえ、80銭という端下までついているのは御愛敬だ。
価格は関税別で次のようになっている。
8000形(EF50形) 237,248円
8010形(EF51形) 127,000円(関税16,514円)
6010形(ED53形) 94,000円(関税12,206円)
6000形(ED52形) 144,382円80銭
EF52形 200,000円
ED56形 120,090円
ED57形 121,780円
EEの電気部分がのちに故障を頻発し、その原因解明や対策樹立に国鉄技術陣に研究を強いることになり、大いに技術向上に役立ったといえる。
そして、国産電気機関車は、EEとNBの流儀には全く従わず、単位スイッチ式、棒台枠のアメリカ流のものになった。
いかに手を焼いていたかは毎年行なわれる機関車修繕会議に、EEの機関車がたくさんの件数で議題になっていたことからも知られる。
改番は輸入電気機関車のうちでは改造とそれに伴って形式変更がかなりややこしく行なわれているので、以下各形式について述べるのは1928年新形式の称号規定による形式によった方が理解しやすいと考えて、そのようにした。
1 ED13形
top
No ED13−1、ED13−2→ED17−27、ED17−28、旧称1030形
2 ED50形 top
No ED50−1、ED50−17→ED17−1、ED17 旧称1040形No1040〜1056
ひところ東武鉄道が借りたこともあったが軸重が大きいので使い切れなかったようだ。
戦災にも合わず、17両が活躍しているが、そろそろ主台枠など、機械部分がくたびれて来たようだ。
2両は新しい台車をもらってED18形(第二次)になった。
3 ED52形 top
No.ED521〜ED526→ED1719〜ED1723→ED18 旧称6000旧形Nos.6003→6008
ED 52形改番表
1928年改番 中央線用に改造 勾配線用に改造 貨物用に改造
機器改造
6003→ED52-1 ED52-3と台車交換 ED17-22 1943/10
6004→ED52-2 ↑↓ ↓
ED17-23 1943/10戦災廃車
6005→ED52-3 1932/10/25→ ED18-3 1934/12/17 → A1A改造 ED18-3 1953
6006→ED52-4 1932/11/ 7→ ED18-4 1934/11/6 →
ED17-19 1950/7
6007→ED52-5 1932/12/24→ ED18-5 1935/1/24 →
ED17-20 1950/3
6008→ED52-6
ED18-6 1931/11/30 → ED17-21
1950/8
外形は1040形そっくりであるが、室内の機器配置が形式図を見ればおわかりになると思うが少し違う。
1040形同様輸入当時は故障の多い機関車であった。
補助回転器関係の改造は1040形と同様に行なわれ、芝浦製高速度遮断器の取付も、6004で他機から外したものを試用したのち、1926年10月から28年5月にわたって行なわれている。
モータ枠ヘのアース線の取付、運転室に電気暖房器の取付(1920年10月から1926年2月)を行なわれている。
また機関車には空気、旅客列車には真空の2種のブレーキを、一つのブレーキ弁で扱う連動ブレーキ弁は、協調がうまくゆかず機関車の車輪を滑らせてしまうので、1926年4〜5月に別々に操作するように改造された。
空気ブレーキを全面的に採用するまでは、運転士の操作が大変だったろうと想像できる。
東海道本線の旅客列車を引いて働き、のち中央本線電化に伴って1両は歯数比を変更の上、他は部分的な改造の上で中央線に移った。
飯田橋−八王子、八王子−甲府はそれぞれ中央東線、中央西線と呼ばれ、旅客列車は東線は50代の、西線は10代の機関車と使い分けをしていた。
随分長い間、貨物は先輪付のED16が引き、旅客は先輪のないED52が引いていた時代があった。
ED18形に改造される時、改造するED52−3の歯車の方がED52のまま残すED52−1よりも良い状態だったので、台車ごとそっくり振り替えた記録が、1934年11月29日入場のED52−3改造を指示した大宮工場機関車通報にある。
ED52のまま残った2両は相変らず中央東線にあって旅客列車を引いていたが、1948年に貨物用に改造されED17になったが、うちの1両ED17−23は戦災によって廃車になり僚機より早く姿を消した。
買収線である飯田線で使われているいわゆる私鉄形の電気機関車の状態が次第に悪くなって、代リの機関車が必要になったが、飯田線は軌道が弱いので元々の国鉄の電気機関車のように、1軸15tもの機関車は入れられない。
そこで、軸数を増して1軸あたりの荷重を少くすることのできる機関車として、EE製のBBがえらばれた。
改造はB+Bの台車を、A1A+A1Aの新製台車に取替えることによって行なわれた。
この台車にはHT62という形式がつけられ、中間連結式としては今の所最新のものである。
構造はEF12あたりと同様、連結器にならべておいた2個の緩衝器をおさめた鋼鋳物の端梁、棒の側梁、鋼鋳物の枕梁を打込ボルトで組立てたものである。
中央の軸は荷重を担うだけで主電動機はついていない。このような軸を走軸、車輪を走輪という。
先軸をつけるようにしなかったのは、心皿位置を変えず車体の改造をしないで済ますためであろう。
走軸のバネはウィング式にコイルバネをつけ、バネ座をネジで主台枠から浮かして、調整板を挟むことができるようにしてある。
走輪が担う荷重を変え動輪との分担を変え、従って最大軸重を変えて使用線区に合わせられるようにしてあるわけである。
動軸のバネは重ね板バネと防振ゴムを直列に使った新しい試みをしている。
A1Aという台車は満鉄の7000形、鉄道省のDD10形とディーゼル電気式機関車には国産で2形式であるが、7000は2両、DD10は1両という寂しさでED18(二次)も今の所3両しかない。
最初の1両にはED18−3が選ばれた。機器改造が済んでいなかったので、それも一緒にするためである。
他のED18は機器改造でED17になるので、ED18はなくなる。それでA1Aになっても、そのままED18−3を名乗っている。
のちに機器改造の済んでいないED17−17を昭和28年改造してED18−1とし、済んでいるED17−16を足まわりだけ改造してED18−2とした。
ED18−1は、ED17−17時代から、側の通風器が4段になっていたので、外観はED18−1と、ED18−2、3の2種になっている。図14の形式図では通風器が3列4列だが、実際には4列4列である。
最大軸重は15.7tから12.9tに減った。しかし全重量は61.5t から65.86tに増した。
従ってレールに与える影響は少くなったが、機関車よりも長い橋に対してはつらくなる。
弱い軌道の所で大形の機関車を使うときには、軸重だけでなくその分布や機関車全長も考慮しなければならない。取替えた台車は古い車体になかなかよく似合っている。
飯田線向けの改造機だが一時南武線にも使われた。
しかし3軸台車なので曲線での横圧(レールを横に倒そうとする力)が大きいと嫌われ、また飯田線に戻りED19や21と一緒に貨物を引いて働いている。 |
図11 最初東海道旅客で働き、改造して中央線に移ったED15−23
図12 ED52形式図(上)と主要諸元表(下)
機関車重量
運転整備全重量
空車全重量
電気方式
機関車容量
1時間定格出力
〃 引張力(弱界磁)
〃 速 度( 〃 )
電動機形式
〃 個数
最大運転速度 |
57.97t
57.67t
直流1500V
820kW
5,200kg
58km/h
MT6
4
85km/h
|
動力伝達装置
1段歯車減速、釣掛式
歯数比 27 : 69=1 : 2.56
制御方式
非重連、2段組合せ制御
弱め界磁制御
制御装置
電動カム軸接触器式
制御回路電圧 100V
ブレーキ装置
EL14A用空気ブレーキ
製造初年 大正12年 |
図13 飯田線向けに3軸台車に改造したED18形
図14 ED18第2次形式図(上)と主要諸元表(下)
機関車重量
運転整備全重量
運転整備動輪上重量
空車全重量
電気方式
機関車容量
1時間定格出力
〃 引張力(全界磁)
〃 速 度( 〃 )
電動機形式
〃 個数
最大運転速度 |
65.86t
51.60t
65.46t
直流1500V
915kW
10,000kg
33.7km/h
MT6A
4
65km/h
|
動力伝達装置
1段歯車減速、釣掛式
歯数比 18 : 78=1 : 4.33
制御方式
非重連、2段組合せ制御
制御装置
電磁空気単位スイッチ式
制御回路電圧 100V
ブレーキ装置
EL14A用空気ブレーキ
手ブレーキ
台車形式 HT62
製造初年 大正12年
改造初年 昭和28年 |
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4 ED51形 top
No ED51-1〜ED51-3→ED17-24〜ED17-26 旧称6000 新形No6000〜6002
はるばる地中海、インド洋を渡りやっと横浜に陸揚げされた所で、関東大震災にあい海中に落ち、またイギリスに持ち帰って修復したという。
その際、車体を造りかえて左右非対称という電気機関車には珍しい車体になった。
こう信じられている。
しかし果してその通リだったのだろうか。生まれた時の姿はどのようなものだったろうか。海中に落ちたときの損傷はどの程度だったのだろうか。
1924年版の形式図では「6000形6000〜6008」としてあり、6000旧形、1040形と同じ形をしている。
主台枠の側梁は6000旧形や1040形と同様で、出入台の支えはその外側にリベットづけしてある。
端梁はほかの機関車がパッファとリンクだったのを自動連結器に改造したので穴があリ、連結器が座付であるのに、この6000新形では引張装置付自連でバッファの穴がない。
出入台の分だけ短かい車体を両端のみ改造としても、造らなければならない程の損傷、主台車端梁を全く変えるほどの改造をしなければならない程の損傷を受けたのだろうか。
もしそうとすればそのほかの部分もかなりの損傷を受けただろうから、機械部分は殆ど新製と考えるのがよいように思う。
2度目の横浜到着は6000旧形よりも1年半程遅れている。これだけの時日があれば、全く新製しても間に合うであろう。
この辺のことは、どうもよくわからない。先輩諸氏のたしかな資料に基いての御発表を待つばかりだ。
さて、この6000新形は短かい出人台があってスタイルがよい。窓枠などが太くて骨太な人のような感じがする。
抵抗器室が片側という機器配置に合わせて、右側と左側とがまるっきり違うという電気機関車には珍しい車体で、少しあとから日本に来た小形の青梅鉄道や東武の機関車と一脈通じた所がある。
妻の出入口は向って左側の助士側に寄り、その左側に申し訳けのように小さな窓がついていた。
横須賀線や東海道本線で旅客列車を引いて働いた。
トップナンバーの2両の6000と6001は、お召列車用として整備された。
整備の内容はわからないが綺麗にお化粧された写真がある。
のちに中央線に移り長く旅客用として働いたが、1948年と9年に貨物優先のため、貨物用に改造されED17の24〜26になった。ED17−25は戦災のため1945年に廃車になり欠番になっている。
1950年には機器改造を施され、電気品がすっかりかわった。
妻の小窓は許される限り大きくなり、パンタグラフは性能の良いPS14に代り前灯は150Wさらに250Wにと変えられている。
主として外観を対称とする場合には、ディッカーのものは主電動機だけ、それもコイルや整流子は新品に替えられているとすれば、これらの機関車はノースブリテイッシュの機関車だという方が当っているかも知れない。
このイギリス生まれの機関車達には車体側面の番号板を挟んで、EEとNBの丸いメーカープレートが付き、さらに助士側の台枠に四角いディックカーのプレートが付けてある。
所が機器改造を施工したメーカーの中には、NBのメーカープレートを取り去ってそのあとに自社の四角いプレートを付けた所がある。これは実にけしからぬことではないか。
同じ改造をしても国鉄浜松工場や川崎車両は元の銘板はそのままにし、さらに自分の所の銘板を取付けている。
これが当然である。
それを造りもしない機械部分のメーカープレートを取除いて、そのあとへ自社のものを付けることは、許されるべき行為であろうか。しかも見た目にもアンバランスな四角い銘板だ。 |
図15 ED51−3形 車体が左右非対称でこちら側はでこぼこが少ない
図14 ED51形式図(上)と主要諸元表(下)
機関車重量
運転整備全重量
運転整備動輪上重量
空車全重量
電気方式
機関車容量
1時間定格出力
〃 引張力(弱界磁)
〃 速 度( 〃 )
電動機形式
〃 個数
最大運転速度 |
56.60t
56.10t
65.46t
直流1500V
820kW
5,200kg
58km/h
MT6
4
85km/h
|
動力伝達装置
1段歯車減速、釣掛式
歯数比 27 : 69=1 : 2.56
制御方式
非重連、2段組合せ
弱め界磁制御
制御装置
電動カム軸接触器式
制御回路電圧 100V
ブレーキ装置
EL14A用空気ブレーキ
手ブレーキ
製造初年 大正12年 |
ED17改番表
1928改善 貨物用に改造
6000 → ED51−1 → 1943/12 ED17−24
6001 → ED51−2 → 1943/12 ED17−25戦災廃車
6002 → ED51−3 → 1944-/3 ED17−26
図15 ED51-3 こちら側はでこぼこが多い。
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こんなことをする会社がありさせておく人がいるからこそ、我々の愛する車両群が見るも哀れな姿に改造されたりするのだ。
さてこうして全体を見てくると、EEの機関車はあまりいい機関車ではなかったようだ。
それにもかかわらず割合に重く用いられたのは、一形式の数が多く運用を組むのに都合がよかったからであろう。
国鉄のように列車回数の多い鉄道では、同じ能力の機関車がたくさんないと困る。
500t引く機関車、800t引く機関車、1000t引く機関車が1台づつあるとしたら、列車は500tにしておくか、機関車に合わせて長くしたり短かくしたりしないといけない。
無駄が出るか面倒かどちらかだ。
機関車によって東京10時発の列車が、5両だったり8両だったり10両だったりしては乗客が困るだろう。
一形式が2両しかない場合たとえその機関車が大きな能力を持っていても、その機関車相当の列車を設けるのは難かしい。 定期修繕のため予備もいる。
とはいえ電気機関車でぶつからなければならない故障という故障、現象という現象を早く出して呉れて、非常な勉強になったということ、数にものをいわせて初期の電気運転に重責を果したということを、いささか皮肉めくが高く評価しなければなるまい。
東海道を旅すると国府津や浜松を基地にして、仲間と離れてあちこちの駅で入換に余念のない姿を見かけるし、地方線区では振動が多いとか、何とかいわれながらも相変わらず、貨物列車の先頭に立つ姿を見られる。
それを見ていると幹線電化の歴史を、全身で物語っているように思えてくる。
5 EF50 top
8000形8000〜8007→EF50−1〜EF50−8
なだらかに中央部の高さを増した下枠、それに並んだ9つの丸い穴、腰高で運転台が低くて長く見え、高くて長い出入台などすらりとした紳士を思わせ、電気機関車の美しさの極致とさえいわれた機関車である。
動輪直径が1400φで、他機が大てい1250φであるのに較べて大きく、長さも2100mと伸び伸びとってある。
製作当時はよくEEのカタログを飾っていた。
この頃はイギリスでは標準軌間にも、こんな大形の電気機関車は少なかったので、EEの広告によく使われたのだろう。
優美な姿とF形故の大出力、高い定格速度で東海道の花形になったEDの各形式よりも工作もよく、1040や6000で苦労した部分は改良が使用前に加えられて、良好な状態になるのが早かったからだといわれている。
電力計の取外しとモータヘのアース線取付は6000形と一緒に行なわれている。
大きい補助回転機の軸折れもED並にあったが設計が細かったのだという。計画的に取替えられている。
イギリス製機関車の常として、担いバネが単独であるのを、釣合パリ付に改造しているが、梁の形が中央がかなり下がったものであるので、うまく働かなかったのではなかっただろうか。
この機関車で不思議なのは、F形で6箇モータなのに全直列と2個直列の3郡並列の2段組合せしかないことだ。
もっとも各組合せの終りに弱め界磁が2段ずつ付けてある。
直流電気車では殆んどが(交流電気車でもかなリ多くのものは)直巻モータを使っている。
このモータは起動のときの回転力が大きく、負荷の所要回転力が減少するにつれて回転数が上がり、所要電力は回転力が大きいときにも非常に大きくなることはない、という性質があるので、慣性の大きい鉄道車両を駆動するのに都合がよい。
回転数は電圧にほぼ比例し、回転力はほぼ電流の自乗に比例する。
所が直流には、交流における変圧器のように、損失なしに自由に電圧を加減する装置がない。
なくはないが大きくて重く、電気車には装置しにくい。
そこでモータに直列に抵抗を入れ、その抵抗の大きさを加減してモータにかかる電圧を加減する。
あるいは電流を加減するといってもよい。
抵抗に電流が流れれば熱が出る。この分は力にならないから損失になる。
また機関車の大きさ、重さには制約があるから、抵抗器はむやみに大きくできないし、温度上昇にも限度があるから、抵抗器に流す電流の大きさ、その時間に制約がある。
従って加速はなるべく早くし、抵抗をどんどん抜いていかないと抵抗器がもたない。
連続して走るのは抵抗が全部抜けた状態、すなわちモータだけが架線につながっている状態でないといけない。
この辺を逆に考えれば抵抗器の使用限度内で加速できない程、重い列車は引けないということで旅客用機関車よりも貨物用機関車の方が、同じ出力でも抵抗器を多く装備しないといけないことになる。 |
図16 6個モータのEF50形
図14 EF50形式図(上)と主要諸元表(下)
機関車重量
運転整備全重量
〃 動輪上重量
空車全重量
電気方式
機関車容量
1時間定格出力
〃 引張力(弱界磁)
〃 速 度( 〃 )
電動機形式
〃 個数
最大運転速度 |
97.00t
72.00t
96.50t
直流1500V
1230kW
7,000kg
65km/h
MT6
6
95km/h
|
動力伝達装置
1段歯車減速、釣掛式
歯数比 27 : 69=1 : 2.56
制御方式
非重連、2段組合せ
弱め界磁制御
制御装置
電動カム軸接触器式
制御回路電圧 100V
ブレーキ装置
EL14A用空気ブレーキ
手ブレーキ
先台車形式 LT251
製造初年 大正12年 |
図16 東海道線川崎付近を走るEF50−8
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そこで、主電動機の数を多くして、いろいろの組合せを作る。6個あれば6個全部を直列、3個直列の2群を並列2個直列の3群を並列、6個全部を並列という具合にする。
そうすれば、1個あたりの電圧が1/6、1/3、1/2、1/1になる。速さもおよそ1/6、1/3、1/2、1/1になる。
実際には、1500Vの主電動機は絶縁や整流が難しい点があるので、架線電圧1500Vに対して、1個直列にして750Vのモータとする。
従って6個モータのEF形では速度比1:2:3を得て、4個モータのED形では速度比1:2を得る。
また直巻モータでは界磁を弱くすると回転が上がる。
前に述べたように回転数が上がると回転力が減る。
つまり車が早くなってくると、車を加速する力が減ってくるわけだ。
もっと加速したいとき、界磁を弱くしてやると再びび電流が増え回転力が増える。
界磁を弱めるには界磁にタップを出しておいてつなぎを変える。
巻数が減るから同じ電流に対しては、界磁が弱くなるのは当然だ。
もう1つの方法は、界磁と並列に回路を作って電流をそちらの方へも流してやる。その分だけ界磁が弱くなる。
タップを出すやり方(部分界磁法)では、主電動機の界微コイルの大きさには制約があるから、せいぜい2つ。
通例1つしか出せない。並列に回路を作る方法(界磁分路法)では、回路の抵抗を変えるのは割合にやさしいから4段ぐらいには普通にとれる。
直流電気車では、抵抗、組合せ弱め界微の3つの方法を併用して速度制御をする。
以上が直流電気機関車の速度制御の仕組みだ。
8000形に戻ろう。
ほかのEF形は全部3段組合せなのに、8000形は全直列と、2個直列の3群並列の、2段組合せなのだ。
速度比は1:3になる。列車の速度の調節が難かしかったし、直列から並列に進めると、ショックがあったと聞いた。
8000形のずらりと並んだカム紬接触器は、カム軸が長いためたわみやすく、確実に接触すべき接触器が弱い力で接触していたため、抵抗が多くて発熱し焼付き、切れるべきときに切れなかったという事故、カム軸をまわす小形モータを正転逆転させるリレーの故障、逆転器の容量不足による帯熱故障が記録に残っている。
また、主回路と補助回路の混触による事故(100Vの機器に1500Vが入る)もあった。
3段組合せでは、EF53を例にとると35個の接触器が必要なのに8000形では28個であって、電動カム軸接触器では殆ど限度だったことによるのではなかろうか。
4モータのEDは殆どEE製といえないほどに改造されたのに、6モータの8000形は単位スイッチと回転機の取替え程度で、改造もなく東海道を追われて高崎線に行き、あるいは総武線の夏の臨時を引くというような仕事をしていたが、EF58の増備に従って、EF57やEF53が高崎線に入るようになると次々に廃車になって、大宮工場裏に長姿を横たえていた。
蒸機の8900やC53の運命に似ている。
top
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