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電気機関車発達史 電気機関車百話 電機機関車読本 田中隆三 HOME
戦前戦中の国産電気機関車(日高冬比古の電気機関車発達史9)
(省形電気機関車の誕生と成長1-2 鉄道ファン 1965/5、7)
はじめに
6社14形式におよぶ外国製電気機関車による本線電化の創業期を経て、いよいよ発展の時期に入ろうというとき、各国各社の技術を吸収して、電気機関車国産化の機運はいよいよ熟し、国鉄電気機関車の時代を迎える。
1形式ごとに何物かをプラスしつづけたその足跡をたどって見よう。
ここでは、戦前派と戦中派について述べる。
戦後のEF58、EF15以降は、いわゆる国鉄の電気機関車が大きく変わってきていると思われるし、年代も離れているのでとり上げないことにした。 |
国産電気機関車の製造年別の番号表(黄色の下地は戦時中)
|
1 最初の共同設計機関車 EF52 top
輸入した各国各社各様の電気機関車を使用し保守した経験から、国鉄が使うのに適した機関車の方式がわかり、また国内有力電機メーカーが各個に計画を進めると混乱が予想されたので、鉄道省工作局が音頭をとって統一のとれた設計の電気機関車を作ることになった。
当時の記録を見ると芝浦、三菱、日立、川崎などのおそらく設計部長や課長の名前がずらりとならんでいる。
人の名前がこのように記録にでてくるのは珍しいことだ。
設計打合せは度々行なわれ全体の構想がはっきりしてくるに従って、主電動機はどこ、電動発電機はどこ、単位スイッチはどこ、というように分担を決めて細部設計を進め、持ち寄って全体会議で検討を加えるというようにして、鉄道省と各社の技術陣の協力によって設計が進められた。
こうして新しく設計されたMT17主電動機を6個備えた純国産の誉れも高いEF52が生まれた。
運転台の形は製造所銘板が運転室窓下についていることもあって、いささかアメリカくさく、深さの大きい車体台枠が車体下部に見え、側面の壁の面積が広いためやや鈍重な感じがするが、何はともあれ日本の技術で作り上げたF級電気機関車である。
工作も念入りで性能も外見も大きな魅力の持主であったことは間違いない、山北藤一郎氏は、その著書高級電気機関車の作り方の中に、EF50は「典雅にして雄大」、EF51は「頑強にして勇壮」、EF52は「豪壮にして清新」とでもいおうか、と評しておられる。
全長はEF50に200mm及ばないが20800mもあり、車体長は16000mと最も長く重量も108tと当時最大であった。
東海道を驀進する姿はさぞすばらしいものと思われたことであろう。
区間旅客用として加速度を大きくし、ピークの電流を少なくするためにノッチ数を多くしたのが、考えすぎであったのか少し使いにくかったとか、定格速度を低くとったため列車が遅れたときの回復余裕が少ない、などの欠点があったといわれるが、故障も少なく日常の保守も容易で、国鉄電機第1号として大いに賞用された。
7両がまず造られた。製造者と国府津機関区に到着した日は右表のようになっている。 |
図1 最初の鉄道省共同設計の国産電気機関車EF52
図2 ED52形式図と主要緒元(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 |
108.00t
80.40t
106.85t
直流1500V
1350kW
9600kg
52km/h
MT17
6
95km/h
|
動力伝達装置
1段歯車減速釣掛式
歯数比 22 : 76=1 : 3.45
制御方式
非重連、3段組合せ、
弱界磁制御
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空気ブレーキ
手ブレーキ
先台車形式 LT212 |
到着日(1928年)
6月12日
6月21日
7月21日
7月28日
7月29日
9月26日
10月26日 |
番号
EF52−4
EF52−3
EF52−5
EF52−6
EF52−7
EF52−1
EF52−2 |
製作者
芝浦製作所
〃
三菱電機
〃
川崎車両
日立製作所
〃 |
公式試運転
5月12日
5月31日
7月 4日
7月14日
7月14日
9月15日
10月24日 |
|
機械部分では、主台枠が、8850によってボルジヒから導入され、蒸機ではC53以降標準の手法になった、厚い鋼板を切り抜いて作った棒台枠を、電気機関車でもとり入れた。
担いバネには重ね板バネとコイルバネを直列に入れて、振動を少なくしようとしている。
パンタグラフはPS9で、上昇時の緩衝装置がなく、架線をたたく欠点があった。
のちに改良を加えてPS10になり長く国鉄標準形になった。パンクグラフばかりではなく、制御方式、電気品も長く標準として、国鉄電気機関車の基本になった。
のちの1931年に川崎車両で2両が増備されたが、この2両は歯数比をEF53と同じにしてあったので、1932年EF54と改称された。1943年に貨物用機の不足を補うため、歯車を17 : 81=1:4.77とED16と同じに改めてEF14になった。
しかし、牽引力が大きすぎて空転が多く、動軸の折れも続出したので、他のEF級に近く、19 : 79=1:4.16に改められた。
よく考えられての設計であったため改造は少なく、先台車に泥除けの覆いをつけた(1933年)ぐらいであろうか。
定格速度が低いため、東海道から出て中央線や阪和線で働き、阪和線に集まっている。EF14の方は、中央線でひっそりくらしたあと、大阪駅の入換という地味な仕事をしている。
2 勾配線用ED16と造られなかったED55 top
ED16の第1回設計会議は、1929年5月13、14日に行なわれている。
このときは「ED55形及ED16形電気機関車設計打合会議」であった。
EF52のときと同様、芝浦、日立三菱、川車および川船、汽車の各社と国鉄工作局が集って仕様を検討し、設計を分担して進めた。
設計会議の記録には、次のように記してある。
「中央線を電化するに就て、その電化区間用電気機関車のー部は現東海道線に使用して居るED50形及ED52形電気機関車を振当て、その残余は1BB1形機関車(之をED16形とする)を新製し、また東海道線に対する前記ED50形及ED52形機関車の補完としても1BB1形機関車(之をED55形とする)を新製する予定である」
またあとの方に「最初この機関車はED58形として通知して置きましたが速度の関係でED16形と改めました」
とある。
この計画による要目は、右表のようである。 これで謎の機関車たったED55の正体は明らかになったわけだ。
かって筆者が、鉄道ピクトリアル誌No106に書いた記事は、設計会議の記録を見ていなかったので、誤りをおかしている点がある。
1930年1月末の第7回設計会議にはED16とED55があるが、同じ年の6月の第8回会議にはED16だけになっている。
その理由は記録に見当らない。かなり具体的に設計の進んだED55をやめたのは何故であろうか。
しばらく塚田氏の推定のように、横須賀線の電車化によるものてあろう。
また、幹線における4個電動機付機関車の将来を見越してのことかも知れない。いずれにもせよED55は作られなかった。
のちに1941年、ED16の歯数比を1:3.45に変えて、ED55とする案が作られている。
想像するに、あまり調子のよくなかったEE(ディッカー)製の機関車を貨物用にして、旅客列車には信頼のおける国産機関車を使いたい、そんな理由であろうと思う。
要目表で見られるように、ED16は中央線の古いトンネルに架線を張るため、トンネルの壁に直接碍子を取付けた抵い架線にしてもなお、架線の高さが標準の5200mmより遥かに低い4220mmの箇所があったので、パンタブラフ折畳み高さが4020mに収まるように設計され、抵抗器もEF52が24箱であるのに32箱として容量を増してもまだ足りず、電動送風機から風を送って温度上昇をおさえるなど勾配線で働くよう運命付けられて生まれた。
抵抗器が多いので、車長をおさえられていたので、機器配置には苦労したという。
また、飯田町−八王子間は10‰、八王子−甲府間は25‰という条件の違いをカバーし、勾配線でMT17がオーバーロードせず、しかも平坦線でのスピードをあまり遅くないよう、歯数比を決めるのに苦労したという。
こうして、飯田町−八王子間では旅客400tを引いて61km/h、貨物700tを引いて48km/h(平坦線で)、八王子−甲府間では旅客280tを引いて30km/h、貨物330tを引いて29km/h(25‰上り)という性能を持つ機関車ができた。
八王子−甲府間は重連がたてまえであったので、1人の機関士が総括制御できるように、出入台の先を1段高くして、その下に制御回路連結器をつけた。
所がこの連結器に雨や雪が入って絶縁が悪くなって故障が多かったので、のちに取外してしまった。
電車では必要上使っているのにED16でやめてしまったのは、ほかにも原因があったのかも知れない。
1931年7月12、13日、ED16−1+305t(オケンを含む)の試験列車が、小仏トンネルの25‰勾配を、架線電圧が1250Vに落ちていたのに、パラレルフルノッチで、電流400A、速さ30km/hで上って余裕もあり、乗心地もよかったという記録がある。 |
図3 D形4モータの国産電気機関車ED16形
2形式検討されたD形の要目表
形式
引張重景
最低勾配
電車線最低高さ
車両限界
歯 数 比
最大運転速度
最大安全速度
一時間定格速度(全界磁)
(弱界磁)
送 風 機
制御方式
列車暖房 |
ED55
400t
10‰
4400mm
AD2614
22:76=1:3.45
95km/h
105km/h
45km/h
52km/h
主電動機へのみ
非重速
付 |
ED16
300t
25‰
4170mm
AD2616
17:81=1:4.77
65km/h
75km/h
32.5km/h
37.5km/h
主電動機と主抵抗器へ
重連
なし |
図4 ED55形式図
図5 ED16形式図(上)と主要緒元(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 |
76.80t
59.64t
76.40t
直流1500V
900kW
10100kg
32.5km/h
MT17
4
65km/h
|
動力伝達装置
1段歯車減速釣掛式
歯数比 17 : 81=1 : 4.77
制御方式
非重連、2段組合せ、
弱界磁制御
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空気ブレーキ
手ブレーキ
先台車形式 LT124 |
|
面白いのはこの記録に、試験中雨が降ったが運転室に降り込まなかったと書いてあることで、東海道から移って来た機関車の中には酷いものもあったらしい。
18両造られ13両は中央線に、残りは上越線に行った。
中央線の上り下りの25‰と上越の長く続く20‰とは、どちらが彼女たちにとってつらかっただろうか。
パンタグラフは、機器配置を容易にするため車体高さを大きくとれるよう、極力折畳み高さを低くし、上昇下降時の緩衝装置のついたPS9の 改良形のPS10になった。このパンタグラフは長く国鉄標準形となった。
同じ1B+B1の軸配置でも先台車が、こちらはコロ式で背が高く、あちらはハートリンク式で背が低いため、連結器緩衝器の収め方が違うのでED53にくらべ、ED16は首を長くつき出したような感じで鈍重な印象を与える。
勤勉な働き手と云った感じで、戦時中、灯火管制中信号を見落しのため、車止めにつっこみ、主台枠を大破したED164も戦後大宮工場で鋳鋼製のバーフレームをつけてもらって復旧され、18両そろって、阪和、南武、青梅各線で賞用されている。
3 EF52の改良型 EF53 top
EF52を作ってから4年の経験を生かして、贅肉をすっかり切って捨てた機関車がEF53と云えよう。
いかに多くの優等列車がEF53に引かれて東海道を上り下りしたことであろう。
電機のEF53と蒸気のC53、同じ数字53のついた機関車が長く国鉄の機関車を代表していた。
電車の53が火災の副産物でモニだったのは愛嬌だ。
EF52にくらべ、全長は880mm、車体長は1500m切り詰められた。
出入台が長く落着きのあるスタイルになった。
重量は8t、約1割少なくなった。
EF52では、車体下面に出ていた車体台枠が車体内に収められ、腰高になリ床下の配管や点検が容易になった。
妻の形もボールドウィンの匂いがどこかに残るEF52から完全に抜け出して、日本独自のものになった。
溶接をとり入れてリベット継手をできるだけ少なくした。車体外板を3.2mm厚から2.4mm厚に減らした。
明り取り窓と風窓の配置を前後対称にして、風窓の面積を増やした。
保守に手間のかかる低圧電源用畜電池を予備灯をつけるだけの小容量のものにして、電動発電機を2台にし機器配置をなるべく前後対称にした。
元空気溜を、補機室天井から、隙間のできた床下に移した。従ってよく冷却されて、ドレンがよく除かれる。
パンタグラフはPS9からPS10に変わり作用範囲が広くなり、舟の支え装置が改良されている。
担いバネの両端に装置したコイルバネを止めて一群のバネ装置の両端だけにし、バネ吊りリンクの下側に付けることにした。
バネの穴を通る所でバネ吊りのネジを摩耗させる欠点がなくなリ、床との隙間が広くなった。
1時間定格速度を歯数比を小さくして68km/hに上げたので、急行列車にも適するようになった。
二次製作のものからは、主電動機の改良によって72km/hに、さらに上げられた。
これは電気機械製造技術の進歩によるものである。小さい部品にも改良が加えられ、新設計のものが多い。
EF53こそは国鉄電気機関車の一つの完成した姿といえよう。
しかし始めから理想的な機関車だったわけではなく、やはり幾つかの不具合な点を改良している。
戦前派の機関車はすべて、このEF53からの発展変形といえる。
先台車を1軸に改めた貨物用機がEF10、それに回生ブレーキをつけたのがEF11、流線形化高速化がEF55、暖房ボイラをのせたのがEF56、出力増大がEF57、12といえよう。 |
図6 EF52の改良型のEF53形
図5 EF53形式図(上)と主要緒元(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(70%界磁)
〃引張力(62%界磁)
〃 速度(70%界磁)
〃 速度(62%界磁)
電動機形式
〃 (EF53-7以降)
〃 個数
最大運転速度 |
98.88t
73.32t
98.37t
直流1500V
1350kW
7250kg
6800kg
68km/h
72km/h
MT17
MT17A
4
95km/h
|
動力伝達装置
1段歯車減速釣掛式
歯数比 27 : 71=1 : 2.63
制御方式
非重連、3段組合せ、
弱界磁制御
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空気ブレーキ
手ブレーキ
先台車形式 LT124
〃 (EF53-7以降)
LT215 |
EF59の要目
(左記以外は
EF53に同じ)
|
機関車重量
運転整備全重量
〃 動輪上重量
空車全重量
機関車容量
1時間定格引張力(全界磁)
〃 速度 ( 〃 )
最大運転速度
歯数比 |
99.34t
73.62t
98.83t
11700kg
42km/h
90km/h
21:77 = 1:1.67 |
|
今になって見るとEF10や56のベロンと丸い車体のほうがかえって大時代代的で、EF53よりも古臭く感じられるから不思議だ。
各社で1両ずつ造った二次製作のEF53の中から1935年2月18日にできばえ審査をして、芝浦のEF53−16が1000点満点で924点とって1位でお召に、川崎のEF53−18が888点、三菱のEF53−17が879.5点で、どちらも予備になった。
次点は日立のEF53−15で856.5点であった。
あちこちを磨き出したこれらの機関車の晴れ姿は、大そう美しいものであった。
ED53−1・2からバトンをもらい、長く重責をはたした。
今のお召EF58−60・61は始めからお召として、電線全部をクロロプレンシースとするなどの特別な点がある。
EF53−9は、動輪軸受にコロ軸受を試用した。改造落成は1936年6月3日で、軸受は日本精工製のものであった。
好成績で使われていたが、EF59−2に改造(落成1963/4/23)するとき、撤去されたのは残念だ。
この時代、1935年頃はコロガリ軸受を車両に応用しようとする機運が盛んで、蒸機でもC50の弁装置や、連結棒に試用したり、そのぼかにも計画があった。
満鉄のダブサはいち早く動軸と従台車軸にコロ軸受を使い、軟グリースによる集中給油装置を付けた。
EF53−9では動輪につけたが十分な軸受面積がとれず、冷却が悪いため発熱しやすい先輪にこそ試みたいものであった。
のちにEF56が主台枠を切り上げてまで外軸箱にし、EF15がスポーク輪心に改めたのも先輪の発熱を防ぐためであった。
EF15ではコロ軸受使用の設計が検討されたが、収める場所の関係で実施できなかった。
東海道の勇者EF53も寄る年波には勝てず、東京、上野、隅田川の小荷物列車を引くような仕事をしている。
また、山陽本線の電化に伴ない、瀬野−八本松間の補機の役をD52から電機に替えなくてはならないが、適当な機関車がなかったのでEF53の歯数比を変えて、連結器の解放を空気で運転台から操作できるように改造し、形式をEF59に変えてその任にあてることにした。
既に大部分が改造されて、旅客列車には1両、貨物列車には2両、補機として付く。
外形は変わっていないから、往年の勇姿を再び見るような気がする。
4 貨物用機関車 EF10(EF10−1〜EF10−16) top
熱海線と呼ばれていた国府津−熱海間の線が丹那トンネルの開通に伴なって東海道本線に編入され、それまでの箱根越えの線が御殿場線と改称されたとき、ED級では沼津までの通しの貨物用として不安があり両数も不足するため、1C+C1の新しい機関車が作られた。
これがEF10だ。
車体はEF53そっくり、主台枠はEF53とED16の合の子といった具合で、オーバーハングが長いので先輪が遠慮がちについている感じだ。
歯数比を20 : 83=1:4.15にしたので、引張力が13.5tもある強力なものになった。
歯数比は数種が検討され、この値にきまった。
下表はこの頃の新鋭機の落成年月日だ。
美しい栗色の新鋭機関車が続々と到着する当時の国府津機関区の活気に満ちた光景が見えるようだ。
しかし、熱海線の全通はやがて御殿場線が本線でなくなり、主力は沼津へ移るので、国府津機関区の縮小を意味したのだから、何か複雑な感情が区を支配していたかもしれない。
新製電気機関車の国府津機関区到着日
EF101 1934/9/27 日立
EF102 〃 10/16 〃
EF103 〃 10/30 〃
EF104 〃 10/31 〃
EF105 〃 10/13 芝浦
EF106 〃 10/24 〃
EF107 〃 10/31 三菱
EF108 〃 10/15 〃
EF109 〃 10/20 〃
EF1010 〃 10/26 〃
EF1011 〃 11/1 〃
EF1012 〃 10/22 川崎 |
EF1013 1934/10/25 〃
EF1014 〃 10/29 〃
EF1015 〃 10/30 〃
EF1016 〃 11/12 東洋
EF5313 1934/5 〃
EF5314 〃 10/30 〃
EF5315 〃 9/12 日立
EF5316 〃 8/28 芝浦
EF5317 〃 10/12 三菱
EF5318 〃 10/12 川崎
EF5319 〃 10/4 〃 |
|
図8 東海道貨物用電気機関車EF10-1
図9 EF10形式図(上)と主要緒元(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(全界磁)
〃 速 度( 〃 )
電動機形式
〃 個数
最大運転速度 |
97.50t
81.48t
97.00t
直流1500V
1350kW
13500kg
36km/h
MT28
6
65km/h
|
動力伝達装置
1段歯車減速釣掛式
歯数比 20 : 83=1 : 4.15
制御方式
非重連、3段組合せ、
弱界磁制御
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空気ブレーキ
手ブレーキ
主台車形式
HT56
先台車形式 LT112 |
|
5 回生ブレーキ付のEF11 top
直流電動機と直流発電機とは大体同じ構造をしている。
そこで、坂を降るとき、スピードを落すとき主電動機を発電機にしてやれば、制輪子や車輪を摩耗させることもなく無駄に捨てる熱の代わりに、電力を得ることができる。
この一石二鳥のうまい方法を電力回生ブレーキという。
日本での回生ブレーキの使用は、1928年高野山電鉄、1930年阪和電鉄に始まる。
これらに採用された方式は、架線から抵抗を介して直接界磁を励磁する方式で、能率は悪かったが、安全性の点では好成績であった。
鉄道省でも電化区間が東海道のような都市淵辺ばかりでなく勾配区間へ伸びてゆくに従い、回生ブレーキの使用を研究し姶めた。
1933年10月ED16に改造を加え、EE製の電動発電機を励磁機として試験をした。
そして十分な成算を得て、EF10に回生ブレーキ装置をつけたようなEF11を作った。
初め1両を1935年に、2両を1936年に芝浦で作り、1936年5、6月EF111 を中央線で、同じ年の11月、EF113を上越線で試験している。
回生する坂道だける考えると、下りの方が速く走っているため、上りに消費した電力の104%を返したという例があるが、甲府、八王子、水上、石打を往復した場合の回生率は30%くらいであった。
電力がそう高価でない場合、回生ブレーキは電力料を節約しようというためよりも、むしろ摩耗する部分が少なく、タイヤ弛みの心配がなく、空気ブレーキのように調整が必要で、機関士も乗客もクタクタになる心配がなく、非常のための空気ブレーキ力を保存しておけるというような利点のために使われるというべきである。
むしろ起動停止のひんぱんな市街銭道や、都市間鉄道にこそ取り入れたい方式であるわけだが、地下鉄では発電ブレーキばかり使って、トンネル内の温度が上がる上がるというのはどういうことだろう。
変電所の故障などで回生ブレーキが使えなくなったとき、自動的に空気ブレーキに切り替わるようになっている。
力行特には単位スイッチを制御する主ハンドルが、回生時には励磁機の界磁調整抵抗の操作電動機を動かすなど、機構的にもEF11は興味のある機関車だが、形態の上からいくと車体が溶接構造になったため、EF10に見られた帯がなくなってすべすべの車体になったことが、今までの機関車と大いに違う。
風窓は大小の2個になった。
1936年度ただ1両造られたEF114 は、丸味をおびた車体に変更され風窓が横形になった。
少し面倒なものはすぐに使用をやめてしまう現場の空気のせいか、あまりに現場が忙しすぎるせいか、回生ブレーキは戦後EF16が大量に進出するまでは重要視されず、EF10やED16への取付も行なわれず、EF11の装置もいつか使われなくなって、EF10と同様に使われていた。
回生ブレーキは、奥羽本線福島−米沢間電化のとき、長く続く33‰勾配を安全に下るためEF16を使うようになり、上越でも使われるようになった。
方式はEF11と同じだが、制御装置はずっと進歩したものであるという。
|
図10 勾配区間用回生ブレーキ付機関車EF11-1
図9 EF11形式図(EF11-1〜EF11-13)と主要緒元(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(全界磁)
〃 速 度( 〃 )
電動機形式
〃 個数
最大運転速度 |
97.70t
82.02t
97.20t
直流1500V
1350kW
13500kg
36km/h
MT28
6
65km/h
|
動力伝達装置
1段歯車減速釣掛式
歯数比 20 : 83=1 : 4.15
制御方式
非重連、3段組合せ、
弱界磁制御
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空気ブレーキ
手ブレーキ
主台車形式
HT56
先台車形式 LT112 |
図10 EF11-14形式図
図11 EF11-4
|
6 流線形機関車 EF55 top
流線形が大はやりの時代があった。
1930年代後半ででもあろうか。
航空機、自動車、船は申すに及ばず、日用品に至るまで、丸めたり、つぶしたり……。
国鉄も御多聞にもれず、蒸機電機電車気動車に、流線形化を試みた。C5343、C5520〜C5540、EF55、モハ52シリーズ、キハ42000、キハ43000シリーズがそれである。
最大速度40km/時の市内電車でさえ、東京1100、1200、仙台43、大阪900というような車両が流線形と名乗って出てきたくらいだ。
しかし我々が便うものは使いやすい実用的なものでなければならない。美術品や置物ではない。
それを忘れたものは結局消えて行かなくてはならない。
幸か不幸か鉄道車両は長持ちするので、古いものも簡単には消えて行かずに今でも働いているが、C55はその流線形のカバーの不便さ故に普通の形に改造され、EF55も電気機関車の特長をすてた前後非対称の形態故に嫌われて、もっと古い機関車が働いているのに、割合早く休車・改造という運命をたどった。
アメリカのディーゼル機関車でも本線用の初期のものは派手なよそおいで出てきたが、たくさんの両数を使うようになると意味がなくなって、大修繕のとき機関の出力増大(過給機取付による)をはかる一方、凸形の車体にして、どちら向きにでも、またどのユニットを先頭にしても使えるようにしている例が多い。
流線形のEF55はEF53の1935年度の3両を設計替えして造作られた。
もし流線形化ということがなければ、EF53が22両になっていたはずだ。
2C+C2で両方を尖らせた案もあり、模型も作られたが後続客車の空気抵抗が増えては何もならぬということから、一端のみ流線形とし他端は切妻に決められた。
この側にも運転室はあるが機器は最小限にとどめられていて、前灯さえも付いていず油灯かけがあるだけであったくらいだ。
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図12 流線形機関車EF55-3
図13 EF55形式図(上)と主要緒元(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(62%界磁)
〃 速 度( 〃 )
電動機形式
〃 個数
最大運転速度 |
100.38t
78.93t
99.83t
直流1500V
1350kW
13500kg
78km/h
MT28A
6
95km/h
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動力伝達装置
1段歯車減速釣掛式
歯数比 30 : 73=1 : 2.43
制御方式
非重連、3段組合せ、
弱界磁制御
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空気ブレーキ
手ブレーキ
主台車形式 HT54、HT55
先台車形式 LT215
従台車形式 LT112 |
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流線形側の連結器は下へ曲げて覆いの中へしまうことができ、裾を長く覆って銀色の帯を締めた姿は中々素適であった。
当時今の”あさかぜ”のように編成客車の考えがあれば、組にして使い一緒に転向すれば、不便使も少なく生き長らえたかと思うが、当時の特急用客車の現況から見れば、五十歩百歩だろう。
電気的にはEF53後期のものと変らないが、歯数比を30 : 73=1:2.43と小さくし、1時間定格速度を78km/hに上げてあったから、形だけでなく実力も高速度に適し、450t位の急行列車を引いて走るのには大変具合のよい機関車で特急に愛用された。
しかし終端で転向せねばならず、EF53ほどの万能性もなく、EF56のように暖房ボイラを備えているわけでもなく、EF57のように大出力でもないので、EF58の増備に伴って要求の厳しい東海道に回られなくなって高崎線に移った。
東海道にいる間に、第2エンド運転室機器を整備する、第1エンドの連結器を出しっ放しにする、下部スカートを取去るといった改造が施こされている。
もし3両でなく4両であったら、改造によってEF53とEF10が2両ずつ車体の形を変えて生まれていたかも知れないが、もちろんそうしたこともなく、ED30に改造と云っても主電動機MT28Aを供出しただけ、北陸本線のごく一部を云ったり来たりという、デビューの頃に上り列車を引いて有楽町辺りを通る航空写真が新聞に出たほどの華やかさとは、全く掛け離れた終末を迎えることになった。
第2エンドも捨てたものではなくなかなか趣きのある顔をしていた。
こちらを前にして列車を引いていたのを高崎線で見た人も多かろう。
EF10は総勢41両で戦前派の中では一番多い。しかし1形式といえない程の種類がある。
風窓だけ見ても3つずつのもの、大小のもの、小大のもの、仕切板が縦のもの、横のものという次第だ。
屋根上のモニタは、後期にはベンチレータになり、のちのものはガーランドベンチレータをつけている。
砂箱の配置も色々ある。
東京付近にいるものは、各軸の前後に砂マキの必要がないので、1つおきにしか砂を入れないそうだ。
ブレーキシリンダも初めは垂直、のちには水平である。
空気溜は鋳鋼台枠のものは車体内部にある。速度計のとり方も変った。
番号の大きいものの製造当時の写真を見ると、前灯と尾灯に何かつけてある。
これは戦時中の灯火管制用の覆いで水平にルーバを入れた筒であって、光を水平方向にしか出さないようにしたものである。
パンタグラフの内側の足の辺りは、取外し屋根になっている。
これは電動発電機、空気圧縮機、電動送風機の重い補助機をクレーンで吊り込むためのものである。
8 暖房用ボイラー付 EF56 top
客車の暖房は蒸気が主だ。一部の客車には電気暖房器を付けたものもあり、ストーブをつけたものもある。
電気暖房器を付けたのは、電化区間専用のもの、ほんの一部だけで電気機関車から1500Vを直接もらうのだ。
前後を蒸気区間に挟まれた電化区間では、短い場合には何もなし、長い場合には暖房車を付けた。
ボイラ、水、石炭を積んで、もっぱら客車を暖める車だから、記号がヌ(ぬくめる)だ。
折角電化したのに暖房車が煙をもうもうと吐いたり煤を播き散らしては何にもならないし、客車1両分の重さがあるから冬は編成を1両減らさなくてはならなかったり、終点で機関車の次に付替えるため余分な入換をしなくてはならない、入換線が余分に必要である、自動式でないので乗務員が1人付いていなくてはならない、などの不便があった。
この不良、不経済をなくすため、機関車自体に暖房用ボイラを積んだのがEF56である。
電気的にはEF53後期のものと同じだから、電気品の数は同じだ。
そこヘボイラ、水タンク、油タンクを備えなければならないのだから、当然何とかしなくては収らないわけだ。
EF56では抵抗器室をつぶし、高圧室の天井へずらりと並べた。
抵抗器のあとヘボイラやタンクをつけ、車体をEF53の14500mmよりも500mmしか長くしないで済ませた。
EF10の例によれば丸い車体では300mm長くしないといけなかったから、EE56の車体はEF53に較べて実質200mmしか長くなっていないと云えよう。
ボイラは重油焚きで、立形煙管式のものである。幾分かは自動的にコントロールされるようになっていたが、あまりぐあいがよくなかったようで、ボイラのある側を先頭に転向し、機関助士の監視がゆきとどくようにして使っていたこともある。
ボイラの煙突が大きなガ−ランド形ベンチレータで、パンタグラフを中央寄りに追いやった感じで、車体関係の寸法は次のようになっている。
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EF53 |
EF56 |
パンダグラフ中心間
車体長さ
車体高さ
パンタグラフ折畳み高さ |
12820
14500
3810
3940 |
5000
15000
3990
4120 |
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図18 暖房用ボイラー付EF56機関車
図19 EF56形式図(上)と主要緒元(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(62%界磁)
〃 速 度( 〃 )
電動機形式
〃 個数
最大運転速度
動力伝達装置
1段歯車減速釣掛式
歯数比 27 : 71=
1 : 2.63
制御方式
非重連、3段組合せ、
弱界磁制御 |
110.82t
83.70t
105.26t
直流1500V
1350kW
6800kg
72km/h
MT17A
6
95km/h
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制御装置
電磁空気単位スイッチ式
制御回路電圧 100V
列車暖房装置
ボイラ形式 縦形、煙管式
燃焼方式 重油燃焼式
使用圧力 10kg/cm2
蒸発量 800kg/h
水タンク容量 4.5m3
燃料タンク容量 550リットル
ブレーキ装置
EL14A空気ブレーキ
手ブレーキ
主台車形式 *HT53 **HT59
先台車形式 *LT218
**LT218A
注 *はEF56−1〜7
**はEF56-8〜12
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台車では、2つの主台車をつなぐのに、引張棒と中間緩衝器を使う代わりに、端梁自体を大きな球面継手としてある。
1937年度の3両、38年度の4両は、EF114から受けついだ丸い車体だが、39年度からあとの5両は、EF10−25と同じ角ばった車体になり軸受面積がとりにくいため発熱の多かった先台車を外軸箱に改め、主台車枠をその部分は切り上げてある。 車体が200mm短い。
主電動機の冷却用の空気は、暖房ボイラ燃焼用の空気と別にするため床下に設けた専用の取入口からとっている。
抵抗器室を設けなかったのは失敗だったようで、機械室の温度上昇が甚しいので、舟のように短い煙突の上にガーランド形ベンチレータをつける改造を施したものもある。
思い切って車体を伸ばしていたらどうだったろうか。
EF10のような短い出入台にすれば、18.5m位の車体長はとれる。
高圧室の配置を変え、少し窮屈でも抵抗器室を独立させる、ということはできそうな気がする。
EF56、57、58と大分違った感じの機関車ができただろう。
9 造られなかったEH(8個モータ) top
EF56を造ったころ、東海道の輸送力を大きくするため、強力な機関車の計画があった。
EF56の亜流の互い車体の2車体形の2B+B+B+B2と1B+B+B+B1で、出力は従って、EF56×8/6、EF10×8/6になる。
歯車比は各種が比較された。のちにEF57×8/6、EF12×8/6の出力として検討された。
もし実現したら、同じEH形でもEH10とはずいぶん趣きの違った機関車になっていたことであろう。
しかしこれらの計画は、F形1600kWで一応満足できたのと、戦争がしだいにひどくなったためか立ち消えになった。
弾丸列車という勇ましい計画もあった。
東京−下関間に標準軌間の鉄道を新設し、9時間で走ろうというもので、軸重28t動輪直径2300mのハドソンなどの蒸機とともに、流線形、双子電動機付クイルドライプ、軸重24tの2D1+1D2などが計画されている。
大きくなった車両限界を持てあましているように見える。
この時代の電気機関車はどこの国のも固定枕梁、1段バネと相揚が決まっていて、揺れ枕付スイベル式の大形電気機関車などはやって見ようという気さえなかったようだ。
また、軸重15tの電車列車なども考えられなかった。
標準軌間の鉄道は、大正の末(後藤新平総裁)、昭和15年頃{弾丸列車)、今度(新幹線)と3度計画され、3度目の正直で実現したわけだが、昭和15年頃の軸重28t、直流3000V方式の鉄道が実現していたら、どんな機関車、電車が走っていただろうか。
図20 造られなかったEH形の形式図
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造られなかったEH形の計画表
別表
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10
パンタを下げたEF57 top
1940年度のEF56のはずだった1両は、275kWの主電動機ができたのでこれをつけ、形式をEF57に改めた。
従ってEF57−1は、外観はEF56−8〜12と変りがない。
EF57−2からは煙突を円筒にし、バンクグラフを車瑞に置き、機械室の屋根には通風器をずらりと並べ、側の風窓を増やして通風を良くした。
EF57−1 まではパンタグラフ中心間が大変狭かったが今度は大変広くなった。
東海道の電化が西へ伸びて浜松まで電化されたとき、改造できない橋のため架線が低く押えられ、パンタグラフ作用高さを100mm下げる必要があった。
そこでパンクグラフを450mm出して屋根上の障害を避けて下げる改造をした。
箱状だったパンクグラフ台が、2枚の板を並べたものになり、屋根からパンクグラフが張り出した面白い形になった。
前灯は屋根上から、出入口扉ぎりぎりの位置に付けられた台の上に移った。
上越線電化に伴って出力の大きいF57が選ばれて、20‰を上り下りするようになった。
客車から溢れて出入台に乗ったスキー客のスキーの先端がパンタグラフに触れて、感電して跳ね飛ばされた事件があった。
上野から長岡まで通し運転できるのはEF57と12の戦前強力派だけで、EF13では主電動機の温度上昇の点て無理だった。 しかし戦後派でも出力の大きいEF58と15にはもちろんこの仕事ができる。
図23 57-7
図24 パンタグラフ移設後のEF57-2
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図21 EF57−1
図22 EF57形式図(上)と主要緒元(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(62%界磁)
〃 速 度( 〃 )
電動機形式
〃 個数
最大運転速度
動力伝達装置
1段歯車減速釣掛式
歯数比 27 : 71=
1 : 2.63
制御方式
非重連、3段組合せ、
弱界磁制御 |
110.82t
83.70t
105.26t
直流1500V
1600kW
7650kg
79km/h
MT38
6
95km/h
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制御装置
電磁空気単位スイッチ式
制御回路電圧 100V
列車暖房装置
ボイラ形式 縦形、煙管式
燃焼方式 重油燃焼式
使用圧力 10kg/cm2
蒸発量 800kg/h
水タンク容量 4.5m3
燃料タンク容量 550リットル
ブレーキ装置
EL14A空気ブレーキ
ねじ手ブレーキ
主台車形式 HT59
先台車形式 LT218A |
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11 上越線用のEF12 top
EF57と同じ275kWの出力の主電動機(外形が少し違うので形式が違う)を備えた貨物用機がEF12で、外形はEF10の終りの8両と変わらない。
といってしまえばそれまでだが国鉄電気機関車の決定版ともいうべき優秀機で、17両造られて上越線の長い20‰勾配区間を重い列車を引いてよく責任を果たした。
数多い国鉄電気機関車の中でも逸品といわれる理由がここにある。
しかし一部は製造が戦時にかかったため、材料や工作の悪いものがあったという。
図25 EF12-1
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図26 EF12形式図と主要緒元(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(全界磁)
〃 速 度( 〃 )
電動機形式
〃 個数
最大運転速度 |
99.50t
83.40t
98.10t
直流1500V
1600kW
15100kg
39.5km/h
MT39
6
65km/h
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動力伝達装置
1段歯車減速釣掛式
歯数比 20 : 83=1 : 4.15
制御方式
非重連、3段組合せ、
弱界磁制御
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
EL14AS空気ブレーキ
ねじ手ブレーキ
主台車形式
HT56A
先台車形式 LT113 |
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12 戦時設計のEF13 top
よき時代が遠く去り太平洋戦争が始まって、鉄道の貨物輸送力の増強が必要になった。
貨物用電気機関車は作らねばならぬ、資材は少いということで、徹底した戦時設計機EF13が造られた。
資材不足の時代故、全数の完成は戦後に及んでいる。
資材とくに銅節約のために普通用いる銅帯の代りに帯鋼を導体に使い、高速度遮断器を省略し、主電動機開放器を片切とし、弱め界破制御をやめ、電動発電機は1台にし、大歯車はバネなしの1体にし、といったぐあいだ。
車体は極力鉄を節約するため、補助機室を小さくして凸形とし、台枠断面を小さくし、粘着力を確保するため台枠断面一杯にコンクリートを流しこみ、電動発電機1台の代りにも、コンクリートブロックを載せた。
出入台はアングルの骨に木の板を貼ったもので、手ブレーキが貨車のそれのように立っていた。
出力はとにかくEF12と同じ1600kWで引張力も同じだったが、これはカタログデータで、絶縁物の質が悪いためオーバーロードに弱かったという。
バンタグラフも戦時形のPS13で性能はかんばしくなかった。
1位6位の主電動機が露出|しているため雨や雪のとき主回路がアースする事故があって覆いがつけられた。
主電動機の巻線の銅を節約するためアルミニュームを用いることも検討され、MT39、30をアルミ化すると20%位出力が減って、それぞれMT28、16位の出力になる。
ハンダ付が難しいから電線のつなぎ目が大そう難しく、故障しやすいなどの問題があった上、アルミそのものが品不足になって実際には使用されなかったらしい。
数ヵ月使えればよい筈の戦時形機関車だが、日本全国民が玉砕しないで済んだので、戦後の車両不足から機器改良を続けながら命を永らえていた。
その結果、出入台には立派な手摺が付きステップも大きくなった。
機械室の端に丸昧のあるものと、ないものがあった。
電気的に整備されたEF13は、上越線にあって異彩を放っていた。
しかし凸形故の不便さ、たとえば補機の点検は室外からしなくてはならない、補機室が低くて作業しにくいといったことがあり、車体自体の状態も悪くなってきた。
一方戦後の新製機EF58が、途中から設計替えになり車体を長くして列車暖房ボイラを積むことになった。
ボイラなしのEF58も改造を迫られたが、旧車休の改造は大工事となることから、EF58も31両、EF13も31両、58には、ボイラ付車体を新製し、旧車体を標準設計に作リかえて13に譲る、13の旧車体は捨てる、という例のない改造工事をすることになった。
EF58とEF13では心皿間距離が違う、荷重分配装置も違う。その辺の改造もした。
旧EF58とEF13が組になって工場へ入る。出て行くときは両方とも生れ変っているという具合だ。
新EF13はEF12の足にEF15の車体といった風になるが、初期のEF58は混乱期に作られているし、改造機であることもあって、生れが生れ、育ちが育ちで、31両がそれぞれ少しずつ違う所かあるというややこしいことになっている。 |
図27 戦時形機関車ED13-18
図28 ED16形式図(上)と主要緒元(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(全界磁)
〃 速 度( 〃 )
電動機形式
〃 個数
最大運転速度 |
101.9t
86.94t
100.74t
直流1500V
1600kW
15100kg
39.5km/h
MT39Z
6
65km/h
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動力伝達装置
1段歯車減速釣掛式
歯数比 20 : 83=1 : 4.15
制御方式
非重連、3段組合せ、
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
EL14AS空気ブレーキ
ねじ手ブレーキ
主台車形式
HT56B
先台車形式 LT113 |
図29 EF13−29新宿駅にて
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top
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