電気式ガスタービン機関車

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イリノイ鉄道博物館に保存されているUP 18ガスタービン機関車

電気式ガスタービン機関車(でんきしきガスタービンきかんしゃ、英語:Gas Turbine Electric Locomotive; GTEL)は、ガスタービンエンジンにより発電機直流発電機あるいはオルタネーター)を駆動し発生させた電気で電動機を駆動する機関車である。この種の機関車の最初の実験例は1938年で、最盛期は1950年代から1960年代である。2014年現在もこの種の機関車が少数ではあるが運用されており、ボンバルディア・トランスポーテーションはいくらかの関心を寄せている。 2007年8月にはロシア鉄道が開発に成功したと発表した[1]

概要[編集]

電気式ガスタービン機関車では、搭載するガスタービンエンジンの出力タービン軸を発電機に接続し、発電した電力によって電動機を駆動することによって動力を車軸へ伝達する。同規模の出力であればディーゼルエレクトリック方式機関車のディーゼルエンジンをより小型軽量のガスタービンに置き換える事ができる。

ガスタービンエンジンは、ピストンエンジンに対して以下のような優位性と欠点を合わせ持っている。

作動部品点数が少なく、潤滑箇所が減らせるため修繕費用が少なくて済む
出力-重量比が高いため、ディーゼルエンジンと比較すると小型化または高出力化が可能
巡航負荷時の燃料消費率は、ディーゼルエンジンと比較して同程度かやや劣る
部分負荷時の燃料消費率が極めて悪い

これらの特徴のため、(電気式)ガスタービンエンジン機関車は、長距離の高速走行や大重量貨物輸送などの用途に適している。

近年ではガスタービンエンジンの熱効率向上やハイブリッド式に代表されるパワーエレクトロニクス技術の発展などの技術革新を背景として、再び各国で開発されつつあり、環境負荷の少なさという元来持っていた長所を生かしながら、ある程度欠点を克服する事ができる様になってきていることから、この種の機関車システムが見直されつつある。 例えば、蓄電池と併用することによりハイブリッド式機関車として、工事用などの産業用機関車として蓄電池機関車マイクロガスタービン発電機を搭載した機関車が実用化されており、現場の条件で充電や電池交換が困難な用途向けに使用されている。[2]

歴史[編集]

ユニオン・パシフィック鉄道は、かつて世界最大のガスタービン機関車の運用者だった。他社では小規模の旅客用に製造された。1973年のオイルショック後は、燃料費が高騰し、ディーゼル機関車と比べコスト面で不利になったため、次第に置き換えられた。

フランス国鉄のガスタービン動車
ソビエトのGT101ガスタービン機関車
イギリスの18000ガスタービン機関車

スイス[編集]

スイス連邦鉄道(スイス国鉄)では1939年に電気式ガスタービン機関車Am 4/6が試用され1941年/42年に運行された。ブラウンボベリ社によって製造され、車軸配置は1A-Bo-A1で2200馬力 (1.6MW) のガスタービンエンジンを搭載していた。

ガスタービン技術の用途としては1944年の英国とドイツのジェットエンジンの飛行隊の編成に先駆けて初めての物だった。

イギリス[編集]

グレートウェスタン鉄道は2両の電気式ガスタービン機関車を1940年代に注文したが国有化後まで納入されなかった。英国鉄道1800018100である。18000はスイスのブラウンボベリ社で製造された2500馬力 (1.9 MW) の産業用ガスタービンエンジンを搭載していた。一方の18100はメトロポリタン=ヴィッカースで製造された3000馬力 (2.2 MW) の航空機用ガスタービンを搭載し、最高速度はともに時速145kmであった。

フランス[編集]

SNCF(フランス国鉄)は数台のターボトレインと呼ばれるガスタービン式車両を非電化区間向けに導入し、2005年まで運行していた。このターボトレインは3両編成で構成され、動力は中間車に配置されていた。

最初のTGV試作車TGV001もまたガスタービン式だったが、オイルショックによる原油価格上昇により、後の営業用TGVは電気式に変更された。

アメリカ[編集]

ユニオンパシフィック鉄道は1950年代にタービン機関車の運用を始め、最大の運用者だった。安価なC重油の使用を前提として導入されたが、エンジンの保守コストの大きさや燃料価格の上昇などの要因により、1970年には運用を終えた。

1960代ユナイテッド航空機によりUAC ターボトレインが製造されペンシルバニア鉄道と後にはアムトラックVIA鉄道で運行された。VIAは優れた修繕能力によってこれを維持した。1982年にLRCに置き換えられた。

アムトラックは2機の異なるタービン式の編成を導入した。それらはターボライナーと呼ばれた。最初の編成はSNCFのターボトレインに似ていた。FRA(連邦鉄道委員会)の安全規定を満たす為、フランスの同種の車両よりも遅い速度で走った。

カナダ[編集]

カナダ国鉄 (CN) はUAC ターボトレインの運行者の一つでVIA鉄道で運行していた。トロント-モントリオール間を1968年から1982年にLRCに置き換えられるまで運行していた。

2002年にはボンバルディアにより、傾斜機能を持つ客車を牽引するプラット&ホイットニー社のガスタービンエンジンを搭載した高速鉄道用車両であるジェットトレインが発表されたが、2014年現在に至るまで採用例はない。

ソビエト[編集]

かつてGT101を試作したが、実用化には至らなかった。

ロシア[編集]

2007年8月にロシア鉄道が圧縮天然ガスを燃料とするGT1ヴォロネジ機関車製造(Volonezh locomotive-building)で完成させた。タービン出力は1万1千HP、航続距離は720km。天然ガス資源が豊富なウラル地方とシベリア地方へ配備するように計画されている。

チェコスロバキア[編集]

TL 659.001 と TL 659.002を試作したが実用化には至らなかった。

日本[編集]

産業用の車両としてマイクロガスタービンと蓄電池を組み合わせることにより実用化されている。

主な車両[編集]

脚注[編集]

参考文献[編集]

関連項目[編集]

外部リンク[編集]