国鉄EH10形電気機関車
EH10形は、1954年（昭和29年）に登場した日本国有鉄道（国鉄）の直流電気機関車である。
1957年（昭和32年）までに64両が製作され、東海道本線・山陽本線の貨物列車牽引用に使用された。国鉄が製作した唯一の8動軸機であり[1]、国鉄史上最大級の電気機関車である。俗称は「マンモス」。
目次
登場の背景
1940 - 1950年代の東海道本線では貨物輸送需要が大きく、最大1,200tの重量級貨物列車が大型蒸気機関車の牽引で運行されていた。
輸送能力の逼迫と石炭供給難を背景に1951年（昭和26年）に再開された東海道本線電化工事は急速に進展し、1953年（昭和28年）には浜松 - 名古屋間電化が完成した（同年中に名古屋 - 稲沢間を延伸）。この時点で名古屋 - 米原間の電化は目前となっており、さらには京都までの電化による東海道本線全線電化完成も視野に入りつつあった（米原電化は1955年、東海道全線電化は1956年に完成）。
しかし、この間の大垣 - 関ヶ原間は10‰の勾配が延々6kmに及び連続し、殊に機関車牽引の重量級貨物列車にとっての難所であった。1953年当時最新鋭の貨物用電気機関車であったEF15形をもってしても、この区間での1,200t列車単機牽引を想定すると出力不足により主電動機の過熱が懸念され、これでは十分な速力を得られず並行して運行される旅客列車のダイヤ設定にも支障が生じることが予測された。電化のみでは関ヶ原の隘路の解消は叶わなかったのである。
対策としては補助機関車の連結もあり得たが、これでは電化の意義が薄れるため、EF15形を凌駕する性能の強力型機関車を開発し、関ヶ原越えの問題を克服することになった。この新型機関車EH10形はEF15形（6軸・主電動機6個）とほぼ同性能の主電動機を8個使用する、日本では前代未聞の8動軸式大型機関車となった。
基本構造
動軸を8軸としたことで全長22.5mに及ぶ長大な車体は中央で2分割され、箱形の2車体を永久連結する特異な構造となった。2車体間は永久連結器で結合され、金属製の特殊な貫通幌と高圧引き通し線が渡されている。全長がこれまでの機関車以上に長くなったことから、構内有効長における機関車占用長さを少しでも減らすために（限りある構内有効長の中で、機関車が占用する長さが大きくなると、その分だけ貨車の連結両数が減る）従来の貨物用電気機関車で標準的であった前頭部のデッキは廃され非貫通構造となった。
従来の国鉄電気機関車は、鋼板部材の組み立てないし一体鋳鋼によって構成された「台車枠」を全ての基礎としていた。台車枠の両端には先輪が結合され、走行時の牽引力は台車枠の端に装備された連結器から直接客車・貨車に伝えられた。大きさは異なるが、端的に言えば蒸気機関車の台枠と同一の構造である。２台の台車は強固に連結されており、牽引力は台車同士においても直接伝えられる構造であった。他方車体は台枠を備えるものの自らの強度を保つ機能しかなく、機器類を覆って台車枠の上に載っているだけの存在だった。
本形式ではこの伝統的な構造から完全に脱却して、電車同様の鋳鋼製2軸ボギー台車を装備した。牽引力は台車から車体の台枠を経て連結器に伝えられるようになった。在来型の大型電気機関車では長大な台車構造から曲線のスムーズな通過のために先輪が必須とされていたが、ボギー台車を装備したEH10形は先輪を要さなかった。
日本の電気機関車史を見渡しても有数の超重量級の機関車ではあるが、台車枠を基礎とする構造と先輪の両方を廃したことから、出力の向上に比して大幅な軽量化が図られている。運転整備重量は118.4tとなり、一方の最大軸重は14.8tとなっている（量産機は運転整備重量116.0t、最大軸重14.5t）。在来型機関車と違って先輪がないため全軸駆動となり、重量の全てを粘着力確保に生かせるようになったために牽引力が向上した。とはいえ、これだけ車体重量が重くなると、ローカル線はもとより大半の地方幹線でも転用は不可能である。逆にいえば、東海道本線での運用に特化させることで割り切った機関車であったからこそ、ここまで思い切った設計手法を用いることができたともいえる。
電装機器
主電動機は、EF15形とほぼ同等で絶縁強化等による熱対策を施したMT43形を8基搭載し、定格出力2,530kWを発生する。これはEF60形の後期形車が定格出力2,550kWを達成するまで、日本国内の電気機関車としては最大の出力であった。
制御システムは手動進段式の単位スイッチ制御方式である。従来のEF15形から大きな差はなく、平凡だが信頼性を重視した手法である。車体や台車は近代化される一方、モーターや制御装置は在来車と同様の堅実路線を採っていた訳である。このような経緯から本形式は、EF15形以前の旧性能機とED60形以降の新性能機の間における過渡的な形式と位置づけられる。
EF15形に比して出力が30%以上向上したことから、1,200t列車を牽引しての関ヶ原越えに耐える性能を得ただけでなく、平坦区間での走行性能にも余裕が生じ貨物列車のスピードアップに貢献している。
車体デザイン
車体デザインは、民間工業デザイナーの萩原政男[2]が手がけた。国鉄車両としてはいち早く、スタイリングを外部のデザイナーに委託したことは特筆される。
前面形態は角張っているが、窓部分が凹んでおり中央で二分割されている。2枚窓は同時期の80系電車、また前面窓部を凹ませる手法は72系電車との近縁性を強く伺わせるものである。車体塗装は巷間「熊ん蜂」とあだ名された黒色に黄色の細帯を入れたいささか物々しいもので（ただし後述の15号機の高速試験機時代は地色がぶどう色）、それ以前の電気機関車における茶色塗装に比し、より力強い印象を与えた。これも萩原の発案によるものである。
なお国鉄の電気機関車として初めて、前面下部にスカートを装着している。やはり萩原の発案である。
形態別
試作機
1 - 4号機が試作機に当たる。外観上の特徴として集電装置（パンタグラフ）が中央寄りにある点が挙げられる。パンタグラフ2基は、パンタグラフ間の引き通し線の重量を削減するため、車体中央寄りに設置され、2つの車体の連結面側に設置された。試作機は1・3号機は黒に黄色の帯、2・4号機はぶどう色2号に銀の帯で落成した。両塗装を比較検討した結果、1・3号機の黒に黄色の帯を正式に採用、その後の量産機は全てこの塗装で製造された。ぶどう色の2・4号機は全般検査時に他機と同じ塗装に塗り替えられた。
量産機
試作機の運用実績を基に細部の設計が変更され、重量配分が均等化されて運転整備重量が116t（軸重14.5t）になる。それに伴い運転席面積が拡大した。更に、分岐器や急曲線通過時を考慮して連結器を100mm前方へ突出させ全長を200mm長くした。また、パンタグラフの位置は両端近くに離された。これは複数のパンタグラフの位置が近すぎる事で、架線への押し上げ力が過大となったり高速走行中に共振を起こすなどして、架線に悪影響を与えるためである。そのためパンタグラフの位置で試作車と区別できる。
高速試験機
1955年（昭和30年）10月に東芝で落成した15号機は、製作時から高速主電動機を装備し、歯車比も高速寄り (25:77 = 1:3.08) となった高速試験機で、塗色も量産機の黒からぶどう色に変更されるなど異彩を放っていた。試験終了後、歯車比や塗色は量産機と同様に戻されている。
試験
高速度試験
この当時、東海道本線の輸送需要逼迫により列車の高速化が急務とされ、その一環で東京 - 大阪間を6時間30分で結ぶ超特急列車の運転計画が検討されていた。そこで1955年12月に本形式の15号機と当時完成したばかりの軽量客車を用いて、高速旅客列車の牽引試験が行われた。高速旅客列車試験では最高で120km/hを達成し、また特急「つばめ」等の定期旅客列車の牽引にも試験的に充当されて好成績を得た。
この実績により、優等旅客列車牽引用の8軸機「EH50形」製作計画も浮上した。だが、軸重の大きい機関車を高速で走行させる場合には軌道強化が必要で莫大な費用がかかる等のデメリットもあったことから、その後の国鉄は、昼行優等列車については151系などの軽量で高速な電車を開発・充当する方針へと転換し、旅客用H級形式の機関車は量産に至らなかった。15号機も貨物用仕様に改造されている。
粘着性能試験
本形式は、東海道本線においてその高出力ぶりを遺憾なく発揮していたが、この高出力を勾配線区の牽引定数増加に役立てることはできないかという観点から、1966年（昭和41年）に14号機と64号機が甲府機関区に貸し出され、1966年5月14日から21日にかけて中央東線甲府 - 上諏訪間で25‰勾配区間における運転性能・粘着性能試験が実施された。
試験の結果は、牽引トン数650tで空転が発生するなど芳しいものではなかったため、EH10形の急勾配線区への投入は断念された。
改造
運用末期、オリジナルの菱形パンタグラフであるPS15形の部品不足により、1976年（昭和51年）2月に21号機が下枠交差式のPS22Bを装備したのを皮切りに、10両程がPS22Bへの載せ替えを行った。これは、捻出したPS15形によって予備部品を確保するという面もあった。
51号機と60号機は側面中央よりにあるエアフィルターが、変形鎧戸となっていた（60号機は一時的に変更した）。また、30号機はビニロックフィルタとなっていた。
運用
当初は東海道本線の高速貨物用として使われ、1959年11月から東海道本線・東京（汐留） - 大阪（梅田）間で運行開始された国鉄初のコンテナ特急貨物列車「たから号」の牽引に充当されるなど、その高出力を発揮して活躍した。しかし1960年以降、EF60形に始まる新世代の6軸電気機関車増備と、コンテナ列車等の高速化に対応できなかったことから、一般貨物用に転用された。その後も東海道（美濃赤坂支線を含む）・山陽本線（岡山操車場以東）、宇野線のみに限定されるかたちで地味な運用に徹した。
山陽本線岡山以西では、瀬野八越えの際、その特性上、補助機関車のEF59形やEF61形200番台との出力均衡が困難であることから、入線しなかった。
1975年（昭和50年）以降、老朽化が進行し、大型機で他線区への転用が困難なことにより、急速に数を減らしていった。
1981年（昭和56年）4月1日の宇野発吹田操車場行き3370列車を最後に運用を終了し、1982年（昭和57年）までに全車両が廃車された。
主要諸元
- 全長 : 試作形 22,300mm 量産形 22,500mm
- 全幅 : 2,800mm
- 全高 : 3,960mm
- 軸配置 : (Bo-Bo) + (Bo-Bo)
- 1時間定格出力 : 2,530kW
- 1時間定格引張力 : 18,720kg 高速試験機 18,500kg
- 主電動機 : MT43×8 高速試験機 SE174×8
- 動力伝達装置 : 1段歯車減速、吊り掛け式
- 歯車比 : 21:77 = 1:3.67、高速試験機 25:77 = 1:3.08
- 制御方式 : 非重連、3段組合、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 : EL14AAS 自動空気ブレーキ、手ブレーキ
- 台車形式 : DT101
保存機
保存機は61号機のみで、他はすべて解体された。
脚注
参考文献
- 澤野周一「EH10型電気機関車回想」
- 「Special Graph 漆黒のマンモス機 EH10 Memories」
- ネコ・パブリッシング『Rail Magazine』2007年8月号 No.287 p30 - p35
関連項目
外部リンク
- 東海道に新威力（昭和30年12月14日） - 日本映画新社・朝日ニュース昭和映像ブログ
