国鉄DF50形ディーゼル機関車

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国鉄DF50形ディーゼル機関車
DF50 1(1978年)
DF50 1(1978年)
基本情報
運用者 日本国有鉄道
製造所 新三菱重工業汽車製造日本車輌製造川崎車輌東京芝浦電気日立製作所[1]
製造年 1957年 - 1963年
製造数 138両
引退 1983年
主要諸元
軸配置 B-B-B
軌間 1,067 mm (狭軌
全長 16,400 mm
全幅 2,932 mm
全高 3,987 mm
機関車重量 冬85.1 t / 夏81.2 t(基本番台)
冬84.5 t / 夏80.6 t(500番台)
台車 DT102(両端台車)
DT103(中間台車)
動力伝達方式 電気式
機関 直列8気筒直噴式 8LDA25A(基本番台)
V型12気筒予燃焼室式 V6V 22/30mA(500番台)
機関出力 1,060 PS/800 rpm/125,600 cc(基本番台・連続定格)
1,200 PS/900 rpm /136,778 cc(500番台・連続定格)
主電動機 直流直巻電動機 MT48
主電動機出力 100 kW 225 V 520 A(基本番台・連続定格)
110 kW 250 V 520 A(500番台・連続定格)[2]
駆動方式 吊り掛け駆動
歯車比 4.235(72:17)
制動装置 EL14A空気ブレーキ
設計最高速度 90 km/h
出力 600 kW(基本番台)
660 kW(500番台)
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DF50形ディーゼル機関車(DF50がたディーゼルきかんしゃ)は、日本国有鉄道(国鉄)のディーゼル機関車の一形式である。

開発の背景と構造[編集]

非電化亜幹線の無煙化のため、1957年(昭和32年)に先行試作車が製造され、以後1963年(昭和38年)まで増備されたディーゼル機関車である。国鉄で初めて本格的に量産されたディーゼル機関車であった。

開発当時は液体変速機の製造技術が未熟で、動力伝達方式には1953年 (昭和28年)製造初年のDD50形同様、ディーゼルエンジン直結の発電機発電した直流電力主電動機を駆動する電気式が採用された。重連総括制御可能な点もDD50形と同様であったが、非力さから重連運転常用を前提に片運転台で製造されたDD50形と違い、本形式は亜幹線で一応単機運用ができることを主眼に設計され、両運転台となった。

車体は普通鋼製の箱型車体で、貫通扉を有するやや後傾した妻面を持つ、同時期に製造されたED70形交流電気機関車と似た形状であった。

線路等級の低い乙・丙線での使用を考慮し、軸重を14 t以下に抑えるため6動軸とし、更に国鉄車両としては初めてB-B-B型軸配置を採用し、中間台車の横方向へのずれを許容して曲線通過時のレール横圧の軽減を図った[注 1]。このB-B-B型軸配置 は以後設計の日本の6動軸機関車の標準となった[注 2]。DD50形が暖房用蒸気発生装置を持たず、冬季の旅客列車牽引時に暖房車を必要として不便であったため[注 3]、本形式は暖房用のボイラー(蒸気発生装置)を搭載した。なお、1 - 7号機は量産試作車で、前面形状、中間台車中心位置、機器配置などが量産型とは若干異なっていた。

エンジンは、当時の新三菱重工スイスズルツァー社と技術提携して製造した直列8気筒直噴式の三菱神戸ズルツァー 8LDA25A(連続定格1,060馬力、1時間定格1,200馬力)を搭載した基本番台と、川崎重工日立製作所がそれぞれ西ドイツ(当時)のMAN社と技術提携して製造したV型12気筒予燃焼室式川崎 MAN V6V 22/30mA、あるいは日立 MAN V6V 22/30mA(ともに連続定格1,200馬力、1時間定格1,400馬力)のいずれかを搭載した500番台とがあった[2] [4]。0番台に搭載された三菱神戸スルザー8LDA25Aは、DD50形に搭載された三菱神戸ズルツァー 8LDA25の過給機の一部を改造して高過給とし、燃料噴射ポンプ・プランジャ・ノズル・ピストンなどの変更を行って[5]2割弱の出力増強を実現したものであった。

エンジン音はメーカー別に特徴があり、気筒数が少ない中速機関のズルツァー型は焼玉エンジンのような「ポンポンポンポン」というリズミカルな音、同じく中速機関ながら気筒数が多く、ズルツァー型よりやや高速な機関を搭載するMAN型は「ドドドドド」と連続した低音である。MAN型の中には、キハ181系のようなターボ音を発するものがあった。

出力制御はDD50形で採用されていた、空気圧による遠隔制御方式[6]で、主機関の調速機や、主発電機の励磁機の界磁調整器を空気圧でコントロールし、機関回転数・発生電圧を制御する。運転台の主幹制御器は、電気的な要素はなく一種の可変空気調圧器に類する構成[6]で、制御空気圧の昇降を直接行い、電気的な制御は行わない[6]。近代化動力車では電磁弁を用いる遠隔制御が一般的であるが、1950年代中期の技術では、ディーゼル動力車の燃料噴射量を電磁弁で制御する場合、電磁弁の数をむやみに増やせず、電磁弁相互をリンク連結して連関動作を構成するなどの手法を用いても、細かい制御段数を得ることが難しかった。従って多段階のノッチが求められる大形機関車には必ずしも電磁弁制御方式は有利でなかった。アメリカ合衆国で一時、電気式ディーゼル機関車メーカーの一角を占めたウェスティングハウス・エレクトリックフェアバンクス・モースでも空気圧式出力制御を用いており、DD50形、DF50形の出力制御もこの当時の流儀を踏襲したものであった[7]

機関車の出力制御は19段のノッチによるエンジンの回転数制御で行い、これによって発電電圧を上げ下げして主電動機の回転数を制御した。ただ、出力制御操作が空気圧による無段階的なものであることから、このノッチは出力を決める刻み段としての意味合い程度であり、主幹制御器で中間ノッチを使用することも可能である[6]。重連時の次位機関車の制御もこの制御空気圧で直接行う方式であり、このため車端部には総括制御用空気ホースが設けられている[6]。他に車端部にはジャンパ連結器もあるが、これは低圧回路接続用である。

主発電機もDD50形で採用された「差動界磁付励磁機式発電機」が用いられた。これによって、主電動機に負荷がかかって回路電流が増大すると、自動的に発電機の界磁が弱まり、発電電圧が低下して、定出力特性が得られた。またエンジン自体への負荷増大もエンジンガバナーで感知し、発電機の他励界磁の回路に抵抗を加えて界磁を弱め、発電電圧を下げる方法もとられた[8][9]。なお、主発電機は出力は700 kW(450 V 1,560 A)、500番台では780 kW(500 V 1,560 A)であった[2]

主電動機吊り掛け駆動方式・出力100 kW(500番台では110 kW)の直流直巻電動機(MT48形)6基装備で、2台永久直列3回路であった。主電動機の直並列組合せ制御については、直並列の回路切替え(「渡り」)時の主機関の負荷変動が過大となることから、本形式では採用されていない[6]。全界磁での連続定格速度が17.5 km/h(500番台では19.5 km/h)[10]と極めて低速であったが、全軸駆動の6動軸で粘着力では有利であったことから、重量列車の引き出しは可能で、また50 %と30 %の弱界磁制御もできたため、軽負荷であれば90 km/hでの高速運転も可能であった。

ズルツァー形
DF50 60牽引 予讃本線125列車
(1981年9月28日 高松駅 - 端岡駅間)

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MAN形
DF50 570牽引 予讃本線125列車
(1981年9月25日 高松駅 - 端岡駅間)

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製造と運用[編集]

65号機
573号機

0番台が新三菱重工業汽車製造日本車輌製造で65両、500番台が川崎車輌東京芝浦電気日立製作所で73両、計138両が製造された。

本線での客貨運用が可能な最初の実用的ディーゼル機関車で、北海道を除く[注 4]日本各地の非電化亜幹線と一部非電化幹線で特急列車から貨物列車まで幅広く運用された。特にトンネルの多い路線では、蒸気機関車煤煙から解放される無煙化の効果が大きかった。なお、旧線時代の奥羽本線矢立峠越えの区間(秋田青森県境)などの急勾配区間では、補機として使用されたケースも多かった。

しかし本形式は日本のディーゼル機関車としては過渡期の存在であり、幹線の主力機関車として運用するにはエンジン出力が低すぎるという根本的弱点を抱えていた。主電動機の広範な弱界磁制御により、限られたエンジン出力を低速から高速までの広い速度領域で有効に使い、全車軸を駆動軸として動輪上重量を大きくとり、勾配でも空転を起こさずに登坂できたが、出力不足(基本番台の電動機出力は600 kWであり、1950年代に製造された72系電車とほぼ同じだった)故、著しい速度低下をきたし、D51形蒸気機関車の代替にはならなかった[12]。当時の機関車の性能について1965(昭和40)年度実績の比較表を示す[13]

代表形式 機関車全重量(t) 最大馬力(HP) 最高速度 均こう速度 動力費(円/km)
(旅客・蒸気)C62 145 1620 100 54 120
(旅客・直流電気)EF65 96 3460 110 78 47
(旅客・ディーゼル)DF50 81 1200 90 38 67
(貨物・蒸気)D51 126 1280 85 20 230
(貨物・電気)EF15 102 2650 75 40 90
(貨物・ディーゼル)DD51 84 2200 95 24 136
(速度に単位がないのは原文ママ、蒸気機関車の「全重量」はテンダーを含む。)
均こう速度は旅客と貨物で条件が異なり、旅客が450トン、貨物が1,000トンを引いて10/1000(10 )の上り勾配を走る際の最高速度。
動力費は均こう速度の条件で1 kmの距離を走るに要する金額。

また、客貨兼用の設計だったことから平坦区間でも加速性能は低く、C57形蒸気機関車程度に留まった。しかし当時の技術では、軸重14 tの電気式ディーゼル機関車に、これ以上の出力のエンジンを搭載することは不可能であった[14]

このように牽引性能が不十分であったことに加え、エンジンに外国メーカーのライセンス品を使用せざるを得なかったため調達コストが高く、動力近代化のための大量増備に適した機関車とはなれず、後続の液体式 ディーゼル機関車DD51形の登場までのつなぎ役に留まった。

1962年(昭和37年)には1,000馬力級エンジン2基を搭載した純国産の幹線用ディーゼル機関車DD51形が登場したため、本形式の製造はその翌年の1963年(昭和38年)限りで終了し、その後は主要幹線から順次DD51形が導入され、本形式は比較的軽負荷な運用の多い亜幹線に転用された。昭和50年代に入ると電化の進展もあって多くが廃車となった。

その中で日豊本線では、北部からの電化進展に伴って運用域は年々狭まったものの「富士」や「彗星」などの寝台特急運用で1979年(昭和54年)の全線電化直前まで非電化区間の牽引を務めた。最後まで残った寝台特急運用は、紀勢本線の寝台特急「紀伊」の牽引であった。しかし、1979年(昭和54年)6月には上り列車のみDD51形に置き換えられ、下り4003列車の亀山駅 - 紀伊勝浦駅間およびその回送である回4003列車の紀伊勝浦駅 - 新宮駅間についても亀山機関区配置機の運行終了直前の1980年(昭和55年)2月にDD51形に置き換えられた。

最後まで主力車として残った四国でも、1981年(昭和56年)10月に定期旅客運用を離脱し、同時にMAN型の500番台が全廃された。1983年(昭和58年)9月には貨物運用も終了した。同年9月25日に運転された、臨時急行列車「サヨナラDF50土佐路号」をDF50 1+DF50 65の重連で牽引したのを最後に運用を終了。1985年(昭和60年)1月21日付けで、最終貨物列車を牽引したDF50 34が廃車されたのを最後に、3両の保存機を除いて完全に消滅した。

事故廃車[編集]

なお、1962年11月29日羽越本線列車衝突事故で前頭部が粉砕されて炎上し、転覆した548号機はまだ車齢が若かったため土崎工場で修復された。その後米子機関区に転属し、1977年に廃車されるまで山陰本線で運用された[15]

保存機[編集]

0番台の3両のみが現存する。1号機は廃車後、解体されることなく国鉄多度津工場に保管され、1983年(昭和58年)に準鉄道記念物に指定された。同車は1987年(昭和62年)に車籍復帰し、四国旅客鉄道(JR四国)多度津工場に保存されていたが、2007年平成19年)10月13日の展示を最後に車籍を残したまま愛媛県西条市伊予西条駅に隣接する四国鉄道文化館へ搬入され、同年11月26日より展示公開されている。多度津時代は動態保存でしばしば構内運転も行われたが、移動後は静態保存である。

また、4号機は大阪市東淀川区の菅原天満宮公園に静態保存された。

18号機は1984年(昭和59年)3月より大阪市港区交通科学博物館に静態保存されていたが2014年(平成26年)4月に閉館となり、津山まなびの鉄道館へ移され、2016年(平成28年)4月2日より収蔵されている[16]

なお、1、4号機は先行量産機であり、前面窓の天地寸法および屋根肩部の丸みが深い等、量産機である18号機と比較して差異を有する。

500番台は全機解体され、保存車はない。

脚注[編集]

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注釈[編集]

  1. ^ 日本以外の国ではイタリアの電気機関車が同じ理由で1940年のE636形からB-B-B配置が基本になっている[3]
  2. ^ 信越本線 碓氷峠越え用のEF62は軽量化のためC-C軸配置を採用したが、唯一の例外である。
  3. ^ そのため晩年は専ら北陸本線米原駅 - 田村駅の交直接続区間での貨物列車牽引に使用された。
  4. ^ 寒冷地対策を施した33号機が1959年2月3日~13日北海道 夕張、追分地区で寒冷地対策試験を施行した[11]
  5. ^ 同機のナンバーと製造銘板は、現地解体時に取り外され、JR四国多度津工場PRルームに保管されている(工場公開時などに見学可能)。

出典[編集]

  1. ^ 沖田祐作 編『機関車表 国鉄編II 電気機関車・内燃機関車の部』(ネコ・パブリッシング RailMagazine 2008年10月号(No.301)付録CD-ROM)
  2. ^ a b c 衣笠敦雄 ディーゼル車両の歩みとDF50の誕生 鉄道ピクトリアル31巻6号p12 1981
  3. ^ フランコ・タネル『ヴィジュアル歴史図鑑 世界の鉄道』黒田眞知・田中敦・岩田斎肇訳 株式会社河出書房新社 2014年 ISBN 978-4-309-22609-5 p.229
  4. ^ 岩成政和 戦後ディーゼル機関車発達史の論点、争点、疑問点 鉄道ピクトリアル64巻7号p50 - 52 2014
  5. ^ 野元秀昭 戦後の電気式ディーゼル機関車 鉄道ピクトリアル31巻6号p47 1981
  6. ^ a b c d e f 寺内良和 「鉄道車両系列シリーズ(13) DF50型ディーセル機関車」 『鉄道ジャーナル』1979年12月号(No.154) pp.79-86
  7. ^ 竹村伸一(日立製作所)「最近のディーゼル電気機関車制御方式について」『日立評論』別冊第20号(日立評論社)1957年11月 p29-37
  8. ^ 衣笠敦雄 ディーゼル車両の歩みとDF50の誕生 鉄道ピクトリアル31巻6号p13 1981
  9. ^ 野元秀昭 戦後の電気式ディーゼル機関車 鉄道ピクトリアル31巻6号p48 1981
  10. ^ 石井幸孝 DD51物語p191 JTBパブリッシング2004
  11. ^ 交通技術14巻8号増刊(通巻162号)鉄道技術の進展1958-1959 p3 p33 34 1959
  12. ^ 石井幸孝 DD51物語p102 JTBパブリッシング2004
  13. ^ 安田朋正・小椋康夫「機関車と電車」、『原色現代科学大事典 10-機械』、代表・窪田雅男・菊池誠、学研、昭和44年第3版、P140表2。
  14. ^ 石井幸孝 DD51物語p103 JTBパブリッシング2004
  15. ^ 資料:『レールガイ』1977年11月号
  16. ^ DF50 18が津山に向けて陸送される RMニュース 鉄道ホビダス 2015年3月11日

関連項目[編集]