国鉄781系特急電車の特異な部分。

　前回の日記で781系特急電車と485系や711系との比較を書いてみましたが、今回はこの電車の独特な部分です。


実は前回の日記で使う予定の写真でした。
国鉄時代の塗装に戻した編成。


上の写真の編成以外はこの塗装でして、｢すずらん｣で使われていた頃の写真。



　まずはこの781系で特異な部分の一つが主幹制御器。運転台に有りまして、運転士が左手で操作するマスコンとも呼ばれているもので、自動車ではアクセルに該当します。
　781系の主幹制御器はＭＣ58形主幹制御器を採用しています。

　説明書を読んでみますと、

　構造的に特急形交直電車などに使用されているＭＣ53形主幹制御器とほぼ同様であるが、抑速ノッチがＭＣ58形にはない。

　仕様は、定格電圧　ＤＣ１００Ｖ
　　　　　ノッチ数　力行6ノッチ
　　　　　方式　　　カム式

　上記の内容を読んで「あれ？」と思われるのは、私と同業者の人ぐらいでしょうか？
　まず、ＭＣ53形主幹制御器は、485系、183系、115系、117系などが採用しております。ノッチハンドルが切位置にある場合、ハンドルを時計回りに回して１から5ノッチまでの刻み位置に進めると電車は力行します。反対にハンドルを切位置から反時計回りに回して抑速１から抑速5ノッチまで進めると、下り勾配区間で電気ブレーキだけが作用し、下り勾配を一定の速度で下ることが出来ます。これが抑速ノッチですが、全ての電車に付いているわけではなく、特急電車や勾配区間を走る電車に付いています。
　ところが・・・この781系には抑速ノッチが最初から無いのです！　
　これは私も知りませんでしたからホンマに驚きました。
　国鉄の特急電車の中でこの抑速ノッチが付いていないのは、国鉄最初の特急電車である151系とこの781系だけ。151系の時はまだ抑速ブレーキが使える制御器が無かったためですが、781系は走行線区に勾配区間がなかったため、これで良いと考えたのでしょう。しかし、ＪＲ化後のことですが、青函トンネルを走る快速海峡号が廃止された後、4両編成2本が札幌運転所から函館運転所に転属となり、6両編成に組み替えて青森〜函館間で使用されました。この区間にある青函トンネルは下り勾配が片道20ｋｍ近く続きます。そこに抑速ブレーキがない781系が投入されたとき、運転士は大変だったと思います。もう廃車も近かったから制御器の交換も無かったでしょうから、数年間は運転士はブレーキ扱い、検査係はTac Ta車のディスクブレーキのブレーキライニング交換に苦労したと思います。

　次に、ノッチ数　力行6ノッチ

　と言う部分です。実は101系、103系、113系などは4ノッチまでしか無く、旧型国電は3ノッチまででした。6ノッチまであったなんて驚きでした。どうも711系もこれと同じ6ノッチまであったようです。




　続いてこの電車の主電動機について書いてみます。

　説明書には、

　MT54E形主電動機は、711系電車に採用した他力強制通風のMT54A形主電動機と同様の構造のもので一部に変更が加えられている。

　この上の文を見て｢あれ？｣と気づかれた方は鋭い！
　電車の主電動機の構造を知っていれば、この781系と711系の特異性がわかります。上の文の｢他力強制通風｣と言う部分ですが、まず電車の主電動機は冷却のため主電動機内にファンが付いており、冷たい外気を採り入れて熱を排気しています。
　ＪＲ発足直後のことですが、埼京線に205系が新製配置された頃、これまでの205系よりも主電動機の音が静かだと多くの鉄道マニアが言っていました。これはこれまでの205系は主電動機の鏡蓋の外側にファンが付いていたのが、埼京線用の205系は主電動機の構造が変更になり鏡蓋の内側にファンが移動したのです。このためファンが風を切る風切り音が大幅に減少したのです。それが多くの鉄道マニアが｢音が静かだ｣と気がついたわけですが、構造までは知らなかったはずです。
　つまり電車の主電動機の冷却は一般的には｢自己通風｣なのです。711系や781系の他力強制通風は異例ですが、実は電気機関車と同じ方式なのです。
　つまり711系のMT54A、781系のMT54E、それと電気機関車の主電動機には内部にファンが付いておらず、別にある送風機から冷風を送ってもらって冷却しているのです。他力強制通風の他力とはこういう意味だったのです。

では、なぜ711系と781系は他力強制通風を採用したのでしょうか？
その理由は説明書に書いていました。

　従来、電車用主電動機はMT54A形を除きすべて自己通風方式であるが、その方法は冷却風が主電動機から出る所に電機子と一緒に回転するファンを設け、冷却風を吸入する方法となっている。そのため冷却風取入口からファンの手前まで全て負気圧となり、取入口はもちろん各接続箇所、風道、点検蓋、軸受端蓋等の隙間から雪や雨を吸い込み電動機内部に水となって溜まり絶縁破壊や軸受焼損の原因となった。
MT54形主電動機での実験結果では回転速度により異なるものの、下点検蓋の箇所で−60〜−70mmAqぐらいの負気圧が生じており、点検蓋の密閉性をいくら良くしても雪の浸入は防止できなかった。
そこで冷却風取入口は別として、風道や主電動機内を正気圧とし、たとえ隙間があっても雪が浸入しないように、冷却風取入口に送風機を設ける他力通風方式とした。
冬期は車外から取る冷却風を出来るだけ少なくし、雪切りの効果を上げるため、冷却風の一部を循環使用することにしてあるので冷却風の温度上昇に十分注意しなければならない。冷却風の温度は25℃以下が望ましい。また冷却風に不純物が混じるとブラシの性能に悪影響を及ぼす事も考えられるので注意する必要がある。


　かなり難しい事を書いていますが、結局は北海道の軽いパウダースノーは負気圧で簡単に主電動機内に入ってしまうわけです。
　私は青森に住んでいましたから本州の水分をたっぷり含んだ重い雪と、北海道の軽いパウダースノーの違いはわかります。それにしても北海道の雪の性質を徹底的に調べたからこそ、この方法でないとダメだと結論づけたのでしょう。
　北海道初の特急電車として485系1500番台が投入されたとき、本州の電車と同じ自己通風式の主電動機だったから、パウダースノーには対応できなかったのです。結局は北海道から去って青森運転所に転属となりました。

　この主電動機に外気から雪を取り除いて送風する雪切室という部屋がクモハとモハに付いていますが、これも独特な構造です。


　それにしても781系は国電の中でもかなり特異な電車ですが、北海道用となればこれも致し方なかったのでしょう。この説明書をじっくり読んでいると結構楽しいですよ。