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2020年05月15日21:07
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キハ１８１系特急気動車にはこんな構想の列車があったのをご存じですか
国鉄車輌の教科書や取扱説明書を読んでいますと、設計当時にはこの線区に投入予定とか、この列車に使う予定であるという内容が結構書かれています。実際にはキハ６６・６７のように種々の問題から筑豊地区しか投入出来なかったことも有りましたし、とある電車は投入後の社会情勢の変化で予定されていた列車には使えなかった事もありました。これらについてもいずれ書いていこうと考えています。
このキハ１８１系もキハ８２系を超える性能から、設計時にある列車に投入する計画が有ったようです。もしも実現していれば、キハ１８１系はキハ８２系以上に大量増備されていたかも知れません。実際にはキハ１８１系では実現できませんでしたが、ＪＲになってから別の形式の車両でこの構想は実現しまして、私も一度この列車に乗ったことがあります。
それではどんな列車に投入予定だったのか？
それを知るにはまず最初に、教科書に書かれていますキハ１８１系の概要を読んで戴くことでしょう。この概要の内容から国鉄車用設計事務所はどんな列車に使いたかったのかを想像できるかも知れません。
１，キハ１８１系特急気動車の概要
支線区のサービス向上を目途として誕生したディーゼル動車も、年ごとに改良され、輸送形態も当時のローカル列車から都市間の輸送力列車となり、８０系特急、急行、近郊、通勤、一般と各形式が用途に応じて出揃い、急速な進歩を遂げている。しかし、これらの各形式は、何れも小馬力機関（180PS）を動力源としており、高速性に対する問題点があり、今後の長期計画による近代化進展上の問題点となっていたが、これらを解消するためにキハ１８１系特急動車が製作された。この車は、大馬力機関（500PS）を搭載し、120km/hにスピードアップと、製作費、保守費の軽減、付随車けん引による経済性、および新技術導入による性能向上を目的として、昭和４１年から２回にわたり試作されたキハ９０，９１形式気動車の基本構想、設計を基礎とし、昭和４２年１２月以降の営業運転による使用経験をもとに、種々の問題点に改良を加え、一部設計変更も行われて昭和４３年１０月１日白紙ダイヤ改正を目途に製作されたものであり、中央西線、長野←→名古屋間を結ぶ勾配線区間に初の特急気動車として運転されている。
この車は乗り心地の良い特急動車とするため、他の特急車の使用実績をもとに改良を加え、防音、防振、断熱の強化が計られている。
基本構想として、本編成の主動力装置は500ps機関を分散して床下に搭載する方式とし、冷暖房設備及び電源は、在来の８０系特急気動車などの使用経験を生かして、これに改良が加えられており、１台の発電機関で６両給電可能の集中方式となっている。
また、新しい方式として、走行中の自然通風により冷却水を冷却する屋根上放熱器を使用しており、７両編成、１機関カットし３３‰を補機なしで運転可能であるよう冷却能力が増大してある。
電気回路は電子回路を多く応用した新技術導入により、運転取扱の容易と保護回路の充実を計った制御方式を採用している等々の新しい構想のもとに製作されている。
この気動車の特徴を列挙すると、次のとおりである。
（１）、冷却水の冷却は強制通風式であるが、キハ１８１駆動機関用は静油圧駆動方式で、電源機関用は電動方式であり、キロ、キハ１８０は屋根上放熱器のほか、駆動機関により駆動される送風機による強制通風式を採用している。
（２）、暖房はサミスターの温度検出による自動制御になっており、常に適温に保持される。
（３）、列車の行先表示は、電動巻取方式で、自動化され遠隔操作ができる。
（４）、ブレーキ弁は、取扱を容易にし、かつ、性能向上を計るため、セルフラップ式とし、制御弁は３圧式を採用しており、ブレーキシリンダーは保守を容易にするため、ダイヤフラム形を採用している。
（５）、各種の制御機器制御空気は元空気ダメ圧力（8.0〜9.0kg/c�屐砲鮖藩僂靴討い襦�
（６）、ブレーキ管の減圧量は2.1kg/c�屬泙撚椎修箸覆蝓▲屮譟璽�力の増大が計られている。
（７）、走行中のドアー制御、逆転機制御を不可能にするため速度検出装置を設けている。
（８）、変速機は充排油方式であり、変直切換は全て自動制御による未衝動切換ができ、併せて、キックダウンが可能となっている。
（９）、逆転機はフリップフロップ方式（繰り返し動作）により所定の時限内再投入動作を行い転換が容易にできるようになっている。
（１０）、空気ブレーキと機関ブレーキの併用が在来車同様できるほか、コンバーターブレーキも可能で、補助ブレーキとして大いに効果を上げる事が出来る。
（１１）、キハ８０系特急同様の油圧式記録式速度計装置を設け、瞬間速度の記録、指示ができる。
（１２）、連結器は在来のものと異なり、電気連結器付の小型密着自動連結器で、自連の解放動作と同一モーションで、電気連結器の連結、解放ができるように複雑なリンク、カム、コロなどの機構を備えたものが使用されている。
ここまでの内容で、キハ１８１系にどんな構想の列車が考えられていたかおわかりでしょうか？ 勘の鋭い方ならもうおわかりと思います。
ところでキロとキハ１８０の屋根上放熱器ですが、多くの方はこれだけで放熱していたと思われていた方が実に多い。床下にラジエーターがあったことを知らないのです。ちなみにキハ１８１は床下にラジエーターはありません。
それからブレーキシリンダーと書いていますが、実際のところこれは１次型だけで、２次型以降は油圧ディスクブレーキに変更になりました。
また元ダメ圧力も、一般型気動車よりも圧力を高めに設定してあります。
機関ブレーキの操作方法は一般型気動車とは異なりまして、どうやって操作するかご存じでしょうか？
２，キハ１８１系特急気動車の編成
編成は１−１図に示すように９両の固定編成とする。キサシ１８０の代わりにキハ１８０またはキロ１８０を組み込む場合は、給電能力の関係から１２両まで編成可能である。
皆さんは基本編成を勘違いされているようです。新形式車両が設計される場合は、最初にその形式だけの基本編成として考えられ、投入線区の有効長などの制限などはこの後で考えられるのです。ですからキハ１８１系の基本編成という書き方であれば、車両のことだけを考えればいいのです。
これは何もキハ１８１系に限らず、キハ８０系やキハ１８３系でも同じですし、電車や新幹線、ブルートレインでも同じです。上記の説明で｢１台の発電機関で６両給電可能｣という説明文がありましたよね。また｢キサシ１８０の代わりにキハ１８０またはキロ１８０を組み込む場合は、給電能力の関係から１２両まで編成可能である。｣とあります。
つまりキサシ１８０を連結しない１２両編成の場合は６両給電可能ですから、１号車から６号車までが１号車のキハ１８１の電源機関から給電を受け、７号車から１２号車までが１２号車のキハ１８１の電源機関から給電を受ける事が出来ます。ただこの場合、電源機関は容量一杯に電力を供給しているため余裕がありません。もしもどちらかの電源機関が故障してしまうと、残る電源機関は全車両の負荷を半減して１２両に電力を供給することになります。冷暖房の利きは悪くなりますし、乗務員も心配です。
そこで電源機関は６両まで給電ができますが、余裕を持たせて５両給電にするのです。そうなると編成は１０両しか組めなくなりますが、１０両以上の編成の場合は、別のキハ１８１を組み込んだ付属編成を連結すればいいのです。これは上野〜秋田間の特急｢つばさ｣で実際に組成していました。
さて、ここで更にキサシ１８０を組み込む場合ですが、食堂車はどんな形式でもそうですが、他の車両と比較して電力の使用量が２倍なのです。つまり２輛分の電力を消費するわけですから、キサシ１８０を連結する場合は２両外す必要があります。
１０両給電の場合、１号車から５号車までは１号車からの給電で問題はありません。しかしキサシ１８０は２輛分の電力を消費するのですから、１０号車からの給電は余裕のない６輛給電になってしまいます。そこでキハ１８０を１両外し、９号車から６号車までの給電とすると７号車のキサシ１８０が２輛分ですので５両給電に収まります。
画像の９両編成の場合、５号車と６号車の間で給電の配線は電気的に切れています。
上記の給電の条件を満たした上で、使用線区の有効長や勾配などを考えて編成長を短くしたり長くしたりするのです。
例えば東北本線の急行電車の電動車と付随車の比率は２：１でなければ奥羽本線の板谷峠や東北本線の十三本木峠を越えさせてはならないと言う感じです。ですから仙台電車区の４５５系は基本編成は７両で比率が２：１ではなく、付属編成は６両編成でこちらは２：１でしたので、付属編成は上野〜青森間を全線走行でき、更に奥羽本線の板谷峠を越えて山形に行くことが出来ました。急行電車の給電区分は特急気動車とは違いますが、基本になっているのは給電区分なのです。
４，走行及びブレーキ性能
１−２図は、速度に対する各編成の動輪周引張力の総計を示したものである。
8d1T（基本編成）の場合の公称定格出力は総計4000PSで、編成総重量384ｔ（自重）、積車439t、単位重量当たりの定格出力は10.4PS/t（自重）、9.1PS/t（積車）となっており、9d1Tの場合は9.2PS/t（積車）となり、6d1Tの場合でも8.85PS/t（積車）となっている。
また、８２系特急編成（5D2d)の6.53PS/tに比べて大幅に引張力が増大されており、特急車の要求する8.5PS/tに対して充分余力を持ち、将来寝台気動車列車の組成も可能となろう。
（以下省略）
皆さんもうおわかりでしょう。そうです。キハ１８１系は寝台気動車の構想があったのです。この場合、５８３系特急電車の様に昼は特急電車、夜は寝台特急電車というような形態ではなく、ＪＲ北海道の特急オホーツクのようなキハ１８３系特急気動車に気動車と併結改造を施したスハネフ１４を編成中に組み込んだ形態になっていたであろうと思われます。
キハ１８１系で実現しなかったのは、座席車と寝台車の組み合わせであれば寝台特急と言うよりも寝台急行の形態に近い。たぶん奥羽本線経由の上野〜秋田間の寝台急行に使うつもりだったのでしょうが、キハ１８１系の大出力を持っていたとしても、客車急行のスジを走ることが出来ないと言うことがわかって中止になった。もしくはまだ１４系客車は登場しておらず、この当時、キハ１８１系用の寝台車の設計に手が回らなかったのかも知れません。
実際のところ特急オホーツクのキハ１８３系は５両編成にスハネフ１４を組み込んでいましたが、キハ１８３系は機関を直噴ターボディーゼルエンジンに更新したり、Ｎ１８３系を組み込んだりと、元々の出力よりも大出力化していましたが、それでも昼間の特急オホーツクよりも速度は低かったのです。
結局は構想で終わってしまいましたが、実現していればどうなっていただろうかと考えることがあります。
さて、次はキハ１８１の運転台について書いてみようと思います。この運転台には知られざる秘密がありまして、皆さんご存じないと思います。結構面白いですよ。
このキハ１８１系もキハ８２系を超える性能から、設計時にある列車に投入する計画が有ったようです。もしも実現していれば、キハ１８１系はキハ８２系以上に大量増備されていたかも知れません。実際にはキハ１８１系では実現できませんでしたが、ＪＲになってから別の形式の車両でこの構想は実現しまして、私も一度この列車に乗ったことがあります。
それではどんな列車に投入予定だったのか？
それを知るにはまず最初に、教科書に書かれていますキハ１８１系の概要を読んで戴くことでしょう。この概要の内容から国鉄車用設計事務所はどんな列車に使いたかったのかを想像できるかも知れません。
１，キハ１８１系特急気動車の概要
支線区のサービス向上を目途として誕生したディーゼル動車も、年ごとに改良され、輸送形態も当時のローカル列車から都市間の輸送力列車となり、８０系特急、急行、近郊、通勤、一般と各形式が用途に応じて出揃い、急速な進歩を遂げている。しかし、これらの各形式は、何れも小馬力機関（180PS）を動力源としており、高速性に対する問題点があり、今後の長期計画による近代化進展上の問題点となっていたが、これらを解消するためにキハ１８１系特急動車が製作された。この車は、大馬力機関（500PS）を搭載し、120km/hにスピードアップと、製作費、保守費の軽減、付随車けん引による経済性、および新技術導入による性能向上を目的として、昭和４１年から２回にわたり試作されたキハ９０，９１形式気動車の基本構想、設計を基礎とし、昭和４２年１２月以降の営業運転による使用経験をもとに、種々の問題点に改良を加え、一部設計変更も行われて昭和４３年１０月１日白紙ダイヤ改正を目途に製作されたものであり、中央西線、長野←→名古屋間を結ぶ勾配線区間に初の特急気動車として運転されている。
この車は乗り心地の良い特急動車とするため、他の特急車の使用実績をもとに改良を加え、防音、防振、断熱の強化が計られている。
基本構想として、本編成の主動力装置は500ps機関を分散して床下に搭載する方式とし、冷暖房設備及び電源は、在来の８０系特急気動車などの使用経験を生かして、これに改良が加えられており、１台の発電機関で６両給電可能の集中方式となっている。
また、新しい方式として、走行中の自然通風により冷却水を冷却する屋根上放熱器を使用しており、７両編成、１機関カットし３３‰を補機なしで運転可能であるよう冷却能力が増大してある。
電気回路は電子回路を多く応用した新技術導入により、運転取扱の容易と保護回路の充実を計った制御方式を採用している等々の新しい構想のもとに製作されている。
この気動車の特徴を列挙すると、次のとおりである。
（１）、冷却水の冷却は強制通風式であるが、キハ１８１駆動機関用は静油圧駆動方式で、電源機関用は電動方式であり、キロ、キハ１８０は屋根上放熱器のほか、駆動機関により駆動される送風機による強制通風式を採用している。
（２）、暖房はサミスターの温度検出による自動制御になっており、常に適温に保持される。
（３）、列車の行先表示は、電動巻取方式で、自動化され遠隔操作ができる。
（４）、ブレーキ弁は、取扱を容易にし、かつ、性能向上を計るため、セルフラップ式とし、制御弁は３圧式を採用しており、ブレーキシリンダーは保守を容易にするため、ダイヤフラム形を採用している。
（５）、各種の制御機器制御空気は元空気ダメ圧力（8.0〜9.0kg/c�屐砲鮖藩僂靴討い襦�
（６）、ブレーキ管の減圧量は2.1kg/c�屬泙撚椎修箸覆蝓▲屮譟璽�力の増大が計られている。
（７）、走行中のドアー制御、逆転機制御を不可能にするため速度検出装置を設けている。
（８）、変速機は充排油方式であり、変直切換は全て自動制御による未衝動切換ができ、併せて、キックダウンが可能となっている。
（９）、逆転機はフリップフロップ方式（繰り返し動作）により所定の時限内再投入動作を行い転換が容易にできるようになっている。
（１０）、空気ブレーキと機関ブレーキの併用が在来車同様できるほか、コンバーターブレーキも可能で、補助ブレーキとして大いに効果を上げる事が出来る。
（１１）、キハ８０系特急同様の油圧式記録式速度計装置を設け、瞬間速度の記録、指示ができる。
（１２）、連結器は在来のものと異なり、電気連結器付の小型密着自動連結器で、自連の解放動作と同一モーションで、電気連結器の連結、解放ができるように複雑なリンク、カム、コロなどの機構を備えたものが使用されている。
ここまでの内容で、キハ１８１系にどんな構想の列車が考えられていたかおわかりでしょうか？ 勘の鋭い方ならもうおわかりと思います。
ところでキロとキハ１８０の屋根上放熱器ですが、多くの方はこれだけで放熱していたと思われていた方が実に多い。床下にラジエーターがあったことを知らないのです。ちなみにキハ１８１は床下にラジエーターはありません。
それからブレーキシリンダーと書いていますが、実際のところこれは１次型だけで、２次型以降は油圧ディスクブレーキに変更になりました。
また元ダメ圧力も、一般型気動車よりも圧力を高めに設定してあります。
機関ブレーキの操作方法は一般型気動車とは異なりまして、どうやって操作するかご存じでしょうか？
２，キハ１８１系特急気動車の編成
編成は１−１図に示すように９両の固定編成とする。キサシ１８０の代わりにキハ１８０またはキロ１８０を組み込む場合は、給電能力の関係から１２両まで編成可能である。
皆さんは基本編成を勘違いされているようです。新形式車両が設計される場合は、最初にその形式だけの基本編成として考えられ、投入線区の有効長などの制限などはこの後で考えられるのです。ですからキハ１８１系の基本編成という書き方であれば、車両のことだけを考えればいいのです。
これは何もキハ１８１系に限らず、キハ８０系やキハ１８３系でも同じですし、電車や新幹線、ブルートレインでも同じです。上記の説明で｢１台の発電機関で６両給電可能｣という説明文がありましたよね。また｢キサシ１８０の代わりにキハ１８０またはキロ１８０を組み込む場合は、給電能力の関係から１２両まで編成可能である。｣とあります。
つまりキサシ１８０を連結しない１２両編成の場合は６両給電可能ですから、１号車から６号車までが１号車のキハ１８１の電源機関から給電を受け、７号車から１２号車までが１２号車のキハ１８１の電源機関から給電を受ける事が出来ます。ただこの場合、電源機関は容量一杯に電力を供給しているため余裕がありません。もしもどちらかの電源機関が故障してしまうと、残る電源機関は全車両の負荷を半減して１２両に電力を供給することになります。冷暖房の利きは悪くなりますし、乗務員も心配です。
そこで電源機関は６両まで給電ができますが、余裕を持たせて５両給電にするのです。そうなると編成は１０両しか組めなくなりますが、１０両以上の編成の場合は、別のキハ１８１を組み込んだ付属編成を連結すればいいのです。これは上野〜秋田間の特急｢つばさ｣で実際に組成していました。
さて、ここで更にキサシ１８０を組み込む場合ですが、食堂車はどんな形式でもそうですが、他の車両と比較して電力の使用量が２倍なのです。つまり２輛分の電力を消費するわけですから、キサシ１８０を連結する場合は２両外す必要があります。
１０両給電の場合、１号車から５号車までは１号車からの給電で問題はありません。しかしキサシ１８０は２輛分の電力を消費するのですから、１０号車からの給電は余裕のない６輛給電になってしまいます。そこでキハ１８０を１両外し、９号車から６号車までの給電とすると７号車のキサシ１８０が２輛分ですので５両給電に収まります。
画像の９両編成の場合、５号車と６号車の間で給電の配線は電気的に切れています。
上記の給電の条件を満たした上で、使用線区の有効長や勾配などを考えて編成長を短くしたり長くしたりするのです。
例えば東北本線の急行電車の電動車と付随車の比率は２：１でなければ奥羽本線の板谷峠や東北本線の十三本木峠を越えさせてはならないと言う感じです。ですから仙台電車区の４５５系は基本編成は７両で比率が２：１ではなく、付属編成は６両編成でこちらは２：１でしたので、付属編成は上野〜青森間を全線走行でき、更に奥羽本線の板谷峠を越えて山形に行くことが出来ました。急行電車の給電区分は特急気動車とは違いますが、基本になっているのは給電区分なのです。
４，走行及びブレーキ性能
１−２図は、速度に対する各編成の動輪周引張力の総計を示したものである。
8d1T（基本編成）の場合の公称定格出力は総計4000PSで、編成総重量384ｔ（自重）、積車439t、単位重量当たりの定格出力は10.4PS/t（自重）、9.1PS/t（積車）となっており、9d1Tの場合は9.2PS/t（積車）となり、6d1Tの場合でも8.85PS/t（積車）となっている。
また、８２系特急編成（5D2d)の6.53PS/tに比べて大幅に引張力が増大されており、特急車の要求する8.5PS/tに対して充分余力を持ち、将来寝台気動車列車の組成も可能となろう。
（以下省略）
皆さんもうおわかりでしょう。そうです。キハ１８１系は寝台気動車の構想があったのです。この場合、５８３系特急電車の様に昼は特急電車、夜は寝台特急電車というような形態ではなく、ＪＲ北海道の特急オホーツクのようなキハ１８３系特急気動車に気動車と併結改造を施したスハネフ１４を編成中に組み込んだ形態になっていたであろうと思われます。
キハ１８１系で実現しなかったのは、座席車と寝台車の組み合わせであれば寝台特急と言うよりも寝台急行の形態に近い。たぶん奥羽本線経由の上野〜秋田間の寝台急行に使うつもりだったのでしょうが、キハ１８１系の大出力を持っていたとしても、客車急行のスジを走ることが出来ないと言うことがわかって中止になった。もしくはまだ１４系客車は登場しておらず、この当時、キハ１８１系用の寝台車の設計に手が回らなかったのかも知れません。
実際のところ特急オホーツクのキハ１８３系は５両編成にスハネフ１４を組み込んでいましたが、キハ１８３系は機関を直噴ターボディーゼルエンジンに更新したり、Ｎ１８３系を組み込んだりと、元々の出力よりも大出力化していましたが、それでも昼間の特急オホーツクよりも速度は低かったのです。
結局は構想で終わってしまいましたが、実現していればどうなっていただろうかと考えることがあります。
さて、次はキハ１８１の運転台について書いてみようと思います。この運転台には知られざる秘密がありまして、皆さんご存じないと思います。結構面白いですよ。
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