国鉄キハ391系気動車
ファイル:Kiha391.jpg キハ391系気動車 JR東日本大宮工場一般公開にて撮影 |
国鉄キハ391系気動車（こくてつキハ391けいきどうしゃ）は、日本国有鉄道（国鉄）が1972年（昭和47年）に試作したガスタービンを動力とする試験用の気動車である。
概要
改造車であるキハ07 901の試験結果を受け、1編成が大宮工場で製造された。非電化区間の速度アップを目指して試作され、キハという旅客用営業車の形式称号を持つが、営業運転の実績は無い。運転台部分のみが持ち上げられた独特な形状の車体から、「ツチノコ」の愛称がある。
構造上の特徴
本形式では振り子機構を取り入れているため、エンジンから台車への回転軸の反力が振り子機構に悪影響を与えないよう独特の構造となっており、振り子制御車相当で長い車体を備える付随車が車体長の極端に短い動力車を挟み込んでいる。3車体4台車構成（T1-M2-T3と表記）の連接車であり、車籍上は3車体を合わせて1両の扱い（キハ391-1）とされた。外部から見ると、先頭車は台車が前部に一つしかなく、後部は宙に浮いているように見える。中間車の台車から先頭車の前部連結器までを繋ぐ頑丈な中梁が通されており、その上に車体が載せられていた。この中梁の中間車側と付随車前部の台車にのみ振り子機構が組み込まれ、両端の付随車のみが車体を傾斜させ、中間の動力車は振り子機構を持たない。車体は付随車については重心を極力下げることと軽量化を目的としてアルミ合金製とされ、一般車よりも低い位置に客室床面が設定されていた。
もっとも、運転台については貫通路高さなどの制約もあって通常の気動車に準じた位置関係とすることが求められ、デザインも当時量産中のキハ181系の前照灯周りを簡略化し奥行きを短縮したようなシンプルながら独特の形状とされ、塗装も特急用気動車に準じた塗り分けとされた。
また、付随車の客室構造についても複層式の広い固定窓を備える、当時の特急車に準じた設計となり、空調機器をはじめとする各種接客設備も備えられていたが、性能試験の関係上、計測機器を搭載する必要から一部座席は省略され、更に軽量化のために客用扉は設けられず、動力車の両端に2カ所設けられるという変則的なレイアウトとなった。
動力車は付随車の荷重負担の必要性や大出力機関搭載によるねじれ剛性確保などのために強固な鋼製車体となり、主機関を中央に搭載し、消音器などが周囲を取り囲む設計とされ、前後の車両間を結ぶ通路は側廊下式であった。このため中間車体は左右で窓配置が全く異なっていた。
主要機器
機関
主機関であるガスタービンエンジンは、ガスジェネレーター部分の回転数が26,300rpm、パワータービン部分の回転数が19,500rpmで1,050PSを発揮する石川島播磨重工業製IM-100-2Rと、ガスジェネレーター部分の回転数が24,600rpm、パワータービン部分の回転数が18,500rpmで1,200PSを発揮する川崎重工業製KTF1430の2種を随時乗せ替えて試験を実施した。
前者はゼネラル・エレクトリック、後者はライカミング のヘリコプター用ターボシャフトエンジンを車載用に設計変更したもので、それ自体に減速機を内蔵しており、いずれも変速機無しで直接台車の逆転機（減速機内蔵）に動力伝達する構成で使用された。
ガスタービンエンジンそのものの重量はわずか150kg前後で、連続定格出力180PSのDMH17系が約1.2tで更に重い変速機を必要としたことと比較すれば、驚異的な軽量・高出力機関であったことが判る。
キハ07改造車による試験では、吸気中の埃によってコンプレッサーブレイドが短期間で汚れ効率が低下したため、二種類のフィルター(1次:慣性分離式・2次:粘着式)を組み合わせて設置した。
台車
台車は当時量産中の181系気動車用のDT36系をベースとするDT97（動力台車）・TR98（付随台車）が設計された。
これらはDT36系と同様にいずれも延長リンクとウィングバネを組み合わせた、アルストーム・リンク式軸箱支持機構の変形と言うべき独特の軸箱部となっているが、その一方で軸距が軽量化のために2,100mmから1,800mmへ短縮され、揺れ枕部は振り子式を採用しているために新規設計され、ベローズ式の空気バネ上に6°の車体傾斜を許容するコロ式自然振り子機構が搭載された、特殊な構造となっていた。
特に、DT97については、中間車が自身だけではなく、延伸された付随車の中梁を自在継ぎ手による中間連結器で吊り下げ支持してその荷重を支える役割を受け持っており、中間車体については推進軸のモーメントの関係で振り子は備えられていなかったが、この付随車の中梁は振り子機構の関係で首を振る必要があったため、車体と台車の枕梁上部に複雑なリンク機構が搭載されていた。
ブレーキ
同時期開発の591系電車やキハ181系などと同様、客車用に開発されたCL系三圧力式制御弁に電磁給排弁を付加して応答性能を向上したCLE電磁自動空気ブレーキを搭載した。
これは高速電車で一般的であったHSC/SMEE電磁直通ブレーキ（国鉄ではSED/SELDブレーキと呼称）がその機構上、スペースを大量に必要とすることへの対策という意味合いがあり、また性能比較の関係上キハ181系と取り扱いを揃える必要性もあったと考えられる。
試験
新造直後の1972年4月7日 - 28日に川越線で慣らし運転を実施後、6月6日 - 9日に山陰本線・伯備線（米子 - 江尾 - 上石見）、6月20日 - 23日に山陽本線（岡山 - 吉永）、6月28日に山陰本線・伯備線（米子 - 黒坂 - 新見）・山陰本線で走行試験を行った[1]。10月5日の走行試験において、米子駅構内にてクラッチの破損事故が生じた。その後、減速機の改造や排気消音機の改良がおこなわれ、1973年2月13日 - 15日に田沢湖線（盛岡 - 田沢湖 - 羽後長野）、2月16日・17日に田沢湖線・奥羽本線（盛岡 - 大曲 - 秋田）で、2月18日には山田線で耐寒耐雪試験を行った[2]。
その後は高速度試験に用いられた。3月7日 - 9日に伯備線（伯耆大山 - 生山）、同月12日 - 14日に山陰本線（米子 - 鳥取）、同月22日 - 24日に山陽本線（岡山 - 吉永）で行われ、最高速度130km/hを記録し、振り子の性能も591系と同等もしくはそれ以上であることが確認された[2]。しかしながら、オイルショックでガスタービンエンジンの燃費の悪さや騒音の大きさなどが問題視されるようになり、投入が計画されていた伯備線・田沢湖線・紀勢本線の各線の電化が決定されたため、1973年度以降は試験が行われることはないまま、米子での長い休車状態の末、1978年、貨物列車の最後尾に連結されて伯備線～山陽本線～東海道本線で返却回送され、国鉄分割民営化直前の1987年3月10日付で廃車された。なお機関は、廃車時に撤去された。
廃車後は、東日本旅客鉄道大宮総合車両センターで保管されている。
脚注
参考文献
- p44 - p48に、当形式についての記述がある。
関連項目
外部リンク
- ターボトレインのサイト 本系列のデータや検討されていた実用化案などを記載
