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2017年 08月 23日

挫折した試作車・・・キハ60

皆さまこんばんは、本日もしばしお付き合いください。
今回取り上げるのは、昭和34年度に試作車として3両が製作され昭和35年1月末に誕生したキハ60及びキロ60を取り上げてい見ようと思います。

新たに開発が急がれた気動車エンジン

すでに、気動車用エンジンとしてDMH17エンジンが標準エンジンとして使われていましたが、改良を図って出力を上げたとはいえ、180PSはあまりにも非力であり、優等列車等に使おうと思うと自ずとエンジンの数を増やさなくてはならず経済的ではないため、大出力エンジンの開発が急がれていました。

機関車のエンジンを気動車に

キハ60に搭載されたエンジンは戦前の電気式気動車キハ43000に搭載されたDMF31Hと呼ばれるエンジンがベースで、DMF31H型エンジンは戦後、DD13用エンジンとして縦型エンジンとしたうえで、過給機の搭載で出力を370PSとして実用化されました。その後改良されて500PSまで出力が向上していました。
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DD13形 画像Wikipedia

キハ60はこのDD13で採用されていたDMF31系エンジンを再び横型に設計変更して水平として出力も400PSに下げたものでした。
ただ、ここでの失敗はキハ81でも繰り返されることとなるのですが、それは水平にしたことでエンジンの潤滑が思うように行かなかったと言われています。
なお、昭和41年に試作されるキハ90及びキハ91で試作されたDMF15HSA及びそれを12気筒化したDML30系エンジンはDMH17系エンジンをベースとしており、キハ60系のエンジンの発展型ではありません。
最高速度は設計上は135㎞/hまで可能だったそうで、最高速度は110km/hの営業運転速度を目指していたそうです。
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キハ60 鉄道技術昭和35年3月号から引用
新機軸が導入された意欲的な気動車


さて、最初に気動車の外観的特徴ですが。
同時期のキハ55形気動車と似ていますが、運転台横の扉が、その後のクハ451やクハ471にも見られたプラグドアが採用されていました。これは、車体強度の関係もあったのではないかと思われます。
また、外観からは判りにくいのですが、同時期に制作されたキロ60は防音対策として二重窓になっていました。(固定窓であり、冷房装置の設置も検討されていたという記述もあります。)
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キロ60 鉄道技術昭和35年3月号から引用
また、外観からは判りませんが、ディスクブレーキの採用や2軸駆動等、動力を効率的に伝える工夫がなされていました。
また、151系電車で見られたように浮き床構造が採用され防音性も配慮されていました。(キハ60-2及びキロ60-1のみ)


特急気動車にも引き継がれた技術

御殿場線・中央本線で試用された後に、エンジン換装
しかし、結果は散々だったようで、エンジンとトルクコンバーターの細やかな制御が出来ず昭和37年には早々とDMH17エンジンに積み替えられてしまいました。
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ディスクブレーキは、キハ60系の台車で開発されたタイプが採用された 撮影 加藤好啓

しかしこの時に開発された、ディスクブレーキなどはその後のキハ81系等で採用されたほか、2軸駆動の考え方はキハ65やキハ181で採用されることとなった訳で、失敗作とはいえその後の車両に与えた影響は大きかったと言えましょう。


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by blackcat_kat | 2017-08-23 23:59 | 気動車
2017年 07月 10日

時代の狭間に咲いた花、キハ391系ガスタービン車

キハ391系という車両をご存じだろうか?
この形式を聞いてピンと来る方はかなりの通の方ですね。
国鉄の非電化区間での高速化をにらみ、大宮工場で試作された車両であり、その基礎研究は1967年(昭和42年)に日本車両工業協会(現:日本鉄道車輌工業会)が運輸省(現:国土交通省)から援助を受けて開発を始めたガスタービン機関によるターボトレインがその端緒と言われています。
この研究では、キハ07型気動車にガスタービンエンジンを搭載して基礎研究が行われました。
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鉄道ピクトリアル昭和47年(1972)6月号から引用

国鉄では、在来線の高速化が問題となり、昭和43年(1968)の第6回列車速度調査委員会で在来線特急の速度を最高130㎞/h、曲線通過速度は+20㎞/h以上を目標として計画されることとなり、電車では591系による振子電車を投入するとともに非電化区間に在っては391系による速度向上が昭和45年(1970)から開発に取り組み昭和47年に完成させたものでした。
なお、エンジンは当初、床下に設ける予定だったそうですが、最終的には床上に設置することとなったそうです。
なお、特徴として特殊な振子方式を採用していたそうで、変則的な連接式台車を採用しており、車体の1/3の部分にタービン期間を積んだ動力車がのっかり。大半の荷重を運転席がある側で支える方式となっていました。

米子駅構内で休車中の391系

鉄道ピクトリアルを参照しますと、下記の通り伯備線並びに予讃線に投入した場合の経済比較が載せられています。
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鉄道ピクトリアル昭和47年(1972)6月号から引用

昭和42年から実施された、日本車両工業協会(現:日本鉄道車輌工業会)の基礎研究では台上試験の後に下記のような試作車を作成して実際に磐越西線を走っています。
こちらも、当時の雑誌から引用させていただこうと思います。
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走行試験などを経た結果は、航空機用エンジンを鉄道に転用可能と言う結論に達したようで、今度は試作車を作って走らせてみることとなりそこで計画されたのがキハ391系ガスタービン気動車でした。

当時の非電化ローカル線は線路も脆弱で勾配も多く急曲線の連続と言う区間も多いことから下記のような方針が立てられたそうです。
1)軌道への影響を減らすため、極力軽量化し、軸重を小さくする。
2)曲線部における速度向上と転覆に対する安全性向上のため重心を低くする。
3)横風の影響を減らすため、車体全高を下げる。
4)曲線部における車輪軸圧を下げるため、台車は芯皿移動方式とする。
5)乗り心地改善のため、車体を振り子式とする。
6)軽量化の手段としてガスタービンを採用する。

と書かれています。

さらに車体についてですが、試験編成は3両で1編成となっており中間車両が動力車なのですが、この中間車は振子機能を持たないと特殊な構造となっていました。

中間車はタービンが車内に搭載されていました、画像右側の台車の構造に注目、

車輪の車体の重心を下げるために、両端の先頭車は800mm車輪を採用し、床面高さを920mmと大変低く設定されていたのも特徴でした。
従来の気動車が概ね1.3m程度の高さですから車体床高さが40cmも低いことになります。
実際、米子駅に留置されていた時に車内に入ったことがありますが(もうさすがに30年以上前の話ですから時効ですよね。苦笑)かなり床が低いなぁというのが正直な感想でした。

完成後は、川越線、伯備線、田沢湖線で試験が行われましたが、在来のディーゼル機関と比べてトルクが低く、加速は緩慢でその上騒音は大きい、消音機の改良などを行ったようですが、騒音だけはクリアできなかったと言われています。

その後は、石油ショックによる燃料費の高騰や、騒音問題などから量産には至らず長らく放置されることとなりました。

現在は解体されて先頭部分だけが保存されているとのことであるが貴重な車体だけに保存して欲しかったと思います。
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by blackcat_kat | 2017-07-10 22:08 | 気動車