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2016年01月11日22:32

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国鉄四国総局のキハ58系の思い出(その5)冬の時期の風物詩

皆さんはこの事故のことを覚えているでしょうか?

 1988年3月30日、上越線越後中里駅〜岩原スキー場前駅間を走行中の3両編成のジョイフルトレインアルカディアの1号車(キロ59 508)が排気管の過熱により出火し全焼した事故で、この時に子供の団体が乗車していましたが、乗務員の素早い処置によりこの事故による死傷者はいません。
 この火災事故によりJR東日本がDMH17系ディーゼルエンジンを全て廃止し、直噴ターボディーゼルエンジンに換装するきっかけになりました。

 この事故の詳しい状況が私の愛読誌であるROLLINGSTOCK & MACHINERY誌の2016年1月号に詳しくでていたので書き出してみましょう。

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 この事故の原因ですが、運用前の19日間連続アイドル運転により、機関から潤滑油が排出され、第一消音器内に滞留していた。
 このため、長時間力行による潤滑油の温度上昇、未燃焼ガスの発生、エンジンブレーキなどによる酸素の供給によって、第一消音器内部、第一、第二消音器間の排気管で激しいガス燃焼が発生した。さらに排気ガスの温度が上昇し、第二消音器内部も燃焼したため、腐食により最も薄くなっていた煙突下部が溶損し、火災が室内化粧板などに噴出し延焼したものと推定される。

 この事故の背景ですが、オイル上がりの多いDMH17系エンジンを搭載した車輌で、厳冬期の冷却水の凍結防止のため、長時間連続でアイドル運転されていた。煙突と客室の遮断方法は断熱材と化粧板のみで火災を防ぐ構造にはなっていなかった。

 この事故以降にJR東日本は緊急処置として、車両の一斉点検及び排気系各部の検修の強化を行った。またアイドル運転を原則中止し、冬期の凍結対策として必要な場合には24時間未満の間欠アイドル運転を行う事に変更した。
 さらに同じ系列の気動車について排気煙突の一斉取替を実施した。
 この緊急処置後、排気系各部の検査の継続、消音器の構造変更、煙突カバー外部への断熱材の取付、新型エンジンへの交換などをおこなった。またアイドル運転は連続12時間を限度とし、それ以上は、使用に先立ち消音器から潤滑油を排出することにした。


 さて、上記の内容を読んで皆さんはどう感じたでしょうか? この事故の前には19日間連続アイドル運転をしていたとありますが、皆さんの自家用車では考えられない行為ですよね。これは違反行為だと思われるかもしれませんが、全く違反行為ではなく、各地の現場で実施されていたのです。
 私が勤務していた�眈庄薪晶蠅任癸横柑�間以上の連続アイドル運転を実際にやっていました。どうしてこんな事をしていたのか理解できますか?

 その理由は、気動車のエンジンの始動性が悪かったからなのです。

 とにかく一旦エンジンを停止してエンジンが完全に冷え切ってから再始動しようにもなかなか再始動できないのです。これでは車両基地から営業線に定刻に送り出すことが困難であり、それを防ぐにはアイドル運転状態でエンジンを動かしておくしか方法がなかったのです。気動車には機関予熱機という物があり、その名の通りエンジンを予熱したり車内の暖房にも使用しますが、これがあまり役に立たなかったことにも問題がありました。

 �眈庄薪晶蠅鳳�いても、冬期は夜間にエンジンをアイドル運転状態にした編成を入出区線に留置していました。さて、私が勤務していた当時の気動車は、全て国鉄形でしてエンジンは走行用エンジンだけで4種類有りました。

キハ20、キハ52,キハ26、キハ55、キユニ26、キニ56等にはDMH17Cエンジン。

キハ35,キハ45,キハ28,キハ57,キハ58、キユニ28、キユ25にはDMH17Hエンジン。

キハ181、キハ180、キロ180、キハ65にはDML30HSCエンジン。

キハ40、キハ47にはDMF15HSAエンジンがそれぞれ搭載されていました。

 アルカディアの火災事故はDMH17Hエンジンの始動性の悪さに問題がありましたが、この4種類のエンジンの中で最も始動性が悪かったのは、DML30HSCエンジンでした。このエンジンの始動性の悪さと比較すればDMH17系のエンジンはまだマシでした。500馬力の大出力をたたき出す水平対向12気筒エンジンですので、DMH17系の8気筒、DMF15HSの6気筒よりも気筒数が多くエンジン内部の内部抵抗も大きいため始動性には当初から懸念されていました。
 実際にこのエンジンを搭載した車両として最初に四国にやって来たのはキハ65でした。その後、山陽新幹線岡山開業に伴い四国にも特急列車が誕生しキハ181系がやって来ました。キハ65はそれまでの気動車とは違い、四国の急行気動車冷房化のために大半が四国支社に新製投入されたため、他局の情報を得ることが出来ませんでしたので、自分たちでトラブルに対処するしか有りませんでした。
 実際のところ、エンジンと変速機に関わるトラブルにはかなり泣かされ、やはりエンジンの始動性の悪さにも泣かされたそうです。

 この国鉄形のディーゼルエンジンにはある特徴がありました。

 それは予燃焼室式のディーゼルエンジンを搭載していたことです。

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 この予燃焼室式というのは、シリンダーヘッドに予燃焼室という小さな部屋があり、この中に燃料噴射ノズルが出ています。燃料はこの高圧の予燃焼室内に噴射され、燃えながらシリンダー内に入って爆発工程となります。あのホンダのCVCCエンジンとよく似ています。
 この方式は当時は扱いやすいとのことで、国鉄の開発する内燃機関は全てこの方式を採用していました。確かにこの方式で設計したことでエンジンの標準化にも大きく貢献出来て、動力近代化にも繋がりました。
 しかし時代がオイルショックや排ガス規制などの時期を迎えた時、ディーゼルエンジンメーカーはこの予燃焼室式ではこれからの時代を乗り切れないと感じ、直接噴射式のディーゼルエンジンの設計製造に変わっていたにも関わらず、国鉄の内燃車設計陣は予燃焼室式にこだわり続けたのです。
 流石にこの方式では更なる大出力化には対応できないことと、国内の内燃機メーカーからの進言で国鉄末期にキハ37によって船舶エンジンを車両用に改造したDMF13S直噴ターボエンジンが登場するまで続きました。
 また予燃焼室式はエンジンの排気熱が他の方式よりも高熱で冷却装置に大きな負担がかかっていたのも事実でした。

 この予燃焼室式のディーゼルエンジンを実際に面倒見ていたわけですが、始動性をよくするために現場でも様々な工夫がなされていました。

その代表的な方法は、
1,予熱栓(予熱プラグ)の回路の並列接続化。

2,バッテリーの増設。

3,手押し式の荷車にバッテリーを搭載した電源車の配備。

4,冬期の早朝の出区に備えてエンジン始動のための要員配置。

まず1の予熱栓の回路の並列接続化ですが、予熱栓という物がシリンダーヘッドに付いており、この先端部が一種のヒーターになっており、これが予燃焼室内を暖めることでエンジンの始動性が良くなるのです。

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 予熱栓はシリンダーヘッドと同数付いていますので、DMH17系エンジンでは�癸院銑癸献轡螢鵐澄爾泙韮幻弔△蠅泙后E�初はこの各予熱栓を直列に接続していたのです。これなら電気回路は単純ですから。
 ところが、予熱栓の内部が断線したり絶縁不良で壊れていた場合に問題が発生します。
 直列接続では回路内の1個でも壊れていれば全ての予熱栓に電流が流れません。これでは予燃焼室内を暖めることが出来ません。
 そこで予熱栓の回路を並列接続にしたのです。こうすれば1個でも壊れていても残る予熱栓に電流が流れますので、予燃焼室内を暖めることが出来ます。

 次に2のバッテリーの増設ですが、これはキハ181系とキハ65の一部の車両に施工されました。気動車にはバッテリーボックスが1個付いており、この中に巨大なバッテリーが2個入っています。エンジンがかかりにくい時にはセルモーターに電気を供給するバッテリーに大きな負担がかかっています。最悪の場合はバッテリーがあがってしまうこともあります。
 そこでエンジンの始動性が悪いこれらの形式にもう1個バッテリーボックスを取付て、これまでの二倍のパワーで対処するようにしたのです。これは結構効果がありましたが、元々床下にバッテリーボックス設置の余裕が無かったために、一部の機器を移設する必要があり、費用の割に効果が少ないとのことで途中でこの改造工事を止めてしまいました。

 3の荷車にバッテリーを搭載した電源車です。これはエンジンがかかりにくい時に、これを持ってきて車両のバッテリーボックスを開けて荷車のバッテリーのコードを端子に接続してエンジン始動を行います。効果としては2と同じです。そのためこの電源車の出動は多かったのですが、これを引っ張ってくるのがほとんど私の役目でしたので、寒い時にバッテリーを2個搭載した荷車を引くのはきつかったですね。
 ちなみにバッテリー1個の大きさですが、縦が約30センチ、横が約45センチ、高さが約30センチです。重量も30キログラムほどでした。

 4はベテランの検査係が夕方に出勤して朝までの勤務で、エンジン始動のために冬期間だけ要員を配置したのです。24時間勤務の仕業検査の要員がいますが、エンジン始動で時間が採られてしまっては、所定の仕事に影響が及ぶため、始動担当を置いたのです。
 本線運転士が出場するまでにエンジンを始動して暖房を入れて車内を暖めておくという大事な仕事でした。

 これらの対策をしてもエンジン始動できない場合は、断線した予熱栓の交換か、セルモーターの交換を行います。それでも始動できなければ、編成から切り離して検修庫の中で臨時検査担当に調べて修理してもらいます。

 ところでキハ40系のDMF15系エンジンの始動性はどうかと言いますと、実はこのエンジンに関しては何ら問題がなかったのです。
 予燃焼室式のディーゼルエンジンですが、6気筒エンジンで気筒数が少なかったこともあるのですが、設計段階で各地の区所や工場で実施した対策を最初から採り入れていたのです。そのためこのエンジンは予熱栓が最初から並列接続でしたし、バッテリーボックスも2個搭載していました。だからエンジン始動で苦労した記憶がないのです。
時期的に同じ頃に登場した北海道のキハ183系にも同じ対策が施されていたと思いますので、キハ181系のような苦労はしなかったのではないかと思いますが、北海道の寒さは四国とは比べものになりませんので、更なる対策をしていたのかもしれません。

 最後に私が実際に対応した事例をご紹介しましょう。
 ある年の2月のことでした。私は仕業検査で泊まり勤務をしておりましたが、この時は四国でも猛烈な寒さで勤務終了の朝方には降雪が予想される状況でした。
 そのため私を含む仕業検査担当は仮眠をとらずに天気予報を聞きながら徹夜で待機していました。
 朝6時30分頃に構内運転士より「特急南風の中村方の電源エンジンが始動しないので見て欲しい」との要請がありました。
 6両編成で走行用エンジンは各車両に1台ずつ搭載されており、これらは全て始動していますが、両端車に電源用の発電エンジンが搭載されており、このうちの中村方(つまり下り向き先頭車)の電源エンジンがかからない状態でした。
 検査係は車両番号から「予熱栓だろう、予熱栓をとってきてくれ」とのことで、私は物品置き場からキハ181用の予熱栓、工具箱からラチェットハンドル、専用ソケット、プライヤーを取り出し、ヘルメットをかぶって検査係と共に現場に向かいました。
 まずは検査係が床下の制御器箱のスイッチを操作してエンジン始動を試みますがエンジンは全く始動しません。
 次に私がプライヤーを逆に持ち(柄の部分を持たず先端部を持つ)、予熱栓の端子部分にプライヤーの柄を当てていきます。何の変化もなければ隣の予熱栓に同じ事をしていきます。
 するとある予熱栓で端子とプライヤーの柄の部分から「バチッ」と火花が出ました。
 これはこの予熱線が断線していたのです。もしも断線していなければ何の変化もありません。電気はきちんと電線に流れているのですから。ところが断線していれば端子からプライヤーの柄の部分を通って電気が流れようとします。その時に若干の隙間があるためこの隙間の間でスパークしているのです。断線していた予熱栓が発見されましたので早速交換です。まずは予熱栓上部の端子を緩めて電線を外します。続いてラチェットハンドルに専用ソケットを取付て、予熱栓を外します。新しい予熱線をエンジンに取り付けて後は取り外しの逆を行います。端子を絞めて検査係に作業終了を伝えると、再度エンジン始動を試みます。
 今度はきちんとエンジンが始動しました。電源エンジンが緩速運転から自動で全速運転に切り替わったことを確認してから、車両から離れ詰め所に戻ります。
検査係は記録帳に記載し、私は工具を元の位置に戻します。
 そして定刻に特急南風は高松駅に向けて出区していきました。
 その頃には高松市内にも雪が降ってきました。
 そしてその数分後に四国総局の運転指令から「本日は降雪のため四国総局管内の列車は全て運休」との指令が入りました。既に運転されている列車は終点に到着後に運休となるため、高松駅のホームを開けなければなりません。
 そのため特急南風は�眈庄悗�ら�眈庄薪晶蠅北瓩蝓�続いて特急しおかぜも戻ってきたのです。

 出勤した交代要員と引き継ぎを行い、�眈庄薪晶蠅旅銃睇�呂で朝風呂に入って疲れと汚れを落とし、職員食堂でどんぶりめし大、かき揚げ、目玉焼き、うどんなどの朝食をいただいてから雪の中を自転車で帰宅。
 結局この日は夕方になるまで列車の運転は再開されませんでした。

 今は日本の気動車も直噴ターボエンジンの車両が増えてきました。
 このエンジンは元々エンジンの始動性が良いため、今までのような始動性に関する苦労はないはずです。またキハ40系もエンジンを直噴ターボエンジンに換装した車両が多いので、過去の苦労を知らない世代もいるのでは?


 この時期になると、エンジンがなかなか始動せずに困った出来事を思い出すのですが、寒い中でホンマに大変でした。しかし四国よりも寒かった東北や北海道地区の検査担当者はもっと大変な思いをしていたのではないかと思います。
 それらの地区で気動車のお守りをしていた当時の職員の人たちの話を是非ともお聞きしたいものです。

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