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キハ183形0番台用DMF15HSA機関

前回の記事で特急「大雪4号」として運用に入るスラントノーズ車を取り上げました。

スラントノーズ車は元々は0番台ですが、旭山動物園号車両を除いて全て200番台化されています。これは、1992年に夜行列車として運行されていた「オホーツク」1往復に対してスハネフ14形客車を組み込み、編成出力の低下を防ぐための駆動系出力増強改造です。

また1993年から「スーパーとかち」で使用していたNN183系を「北斗」へ転用するため、キサロハ182形550番台を組み込んだ編成の出力不足対策としても一部が駆動系出力増強改造が実施されています。改番後は200番台とし、機関をDMF15HSA(220PS/1,600rpm)からノースレインボーエクスプレスに搭載されているDMF13HZC (420PS/2,000rpm) に変速機も合わせて交換されました。



実は昨年の苗穂工場一般公開の際にDMF15HSA機関がひっそりと展示されていました!





展示されていたのは入場中だった「キハ40-836」のものです。インターネットで調べていると、キハ183系900番台・0番台、キハ184形0番台にも搭載されていたようです。ローカル線用の一般型気動車とエンジンと共用しており、コスト削減や機器の共通化で車両メンテナンスにも有利となります。

題名にはキハ183形0番台用と記載していますが、実際は営業運転開始後に機関定格出力が220psから250psに向上、ブレーキの強化によって最高速度を100 km/hから110 km/hとしており、キハ183形0番台に搭載されているものと展示されていたものとは若干異なるかもしれませんが、機関が同一のことから題名の通りとしました。

出力が低いためか、機関そのものがかなりコンパクトな印象でした。DMF15HSA搭載車両は冬期や峠越えの際の出力不足が問題となっていると思われます。キハ40形気動車の場合、自重が約37t程度だと思いますが、キハ183形0番台は自重が46tあります。変速機などの問題も出てきますが、搭載機関と自重だけで判断するとキハ40形気動車よりも走行性能では劣ることになります。

私事になりますが、保有している車が同じ220psです。1MZ-FE型エンジンを搭載したトヨタ車に乗っていますが、車重2t弱あり、鉄道車両に比べると断然軽量ですが、それでも少しかったるい印象があって重さを感じます。ここで比較するには乗り物そのものが違うことやガソリンとディーゼルの違い、エンジン特性にもよると思いますが、まち乗りで使うには少々使いづらいときもあります。どちらかというと、高回転域で伸びる(加速する)エンジンです。

話題は逸れてしまいましたが、キハ183形0番台が登場した際はどうだったのでしょう?答えはその後の出力増強化改造をみてもわかると思いますが、登場時は出力不足の気動車だったことが伺えます。

今はマイナーチェンジ車や出力増強化によって「大出力を誇るキハ183系・・・」と呼ばれているかもしれませんが、こうして過去を辿っていくと必ずしもそうではなく、むしろ出力不足に陥っていた特急気動車だったと思います。北海道では特殊な耐寒・耐雪構造が必要となるため、キハ40形気動車で実績のある機関をそのまま搭載したのかもしれません。苦難を乗り越えてデビューしたことが伺えます。

こうした試行錯誤の積み重ねがあったからこそ、最新のキハ261系1000番台にまで特急気動車を発展させることができました。

現在活躍しているスラントノーズ車の大半は駆動系出力増強改造を実施しており、完全にオリジナルな状態ではありませんが、開発当初から様々な苦難を乗り越えて登場したスラントノーズ車を含む0番台が今年度で全て置き換えられる計画となっています。

DMF15HSA機関一部のキハ40形気動車にも搭載されているので、完全に消滅するわけではありません。ですが、JR北海道は今後、シリーズ式ハイブリッドの一般型気動車を試作し、量産する計画があります。北海道に残る大量のキハ40形気動車をハイペースで置き換えるとは考えにくいですが、出力不足で足かせとなっている車両がまず置き換え対象に選ばれる可能性が高く、その点ではDMF15HSA搭載車両の活躍は長くはないかもしれませんね。

実は昨年の苗穂工場の一般公開にはまだまだエンジンの展示が実施されていました。そちらも後日順次紹介していきたいと思います。



記事内容がまとまっていませんが、過去の内容を辿って記事を作成しました。万が一間違っている箇所があれば、コメントにて教えていただけると幸いです。











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コメント
6255: by ナナッシー on 2017/04/27 at 20:52:26

こんばんは
JR北海道で使われている13系は以下の通りです。
N-DMF13HZB(キハ40系300番代、キハ40系350番代)330PS
N-DMF13HZC(キハ183系200番代、キハ183系5200番代)420PS
N-DMF13HZD(キハ40系400番代、キハ143形)450PS
N-DMF13HZE(キハ201系)450PS✕2
N-DMF13HZH(キハ261系0番代)460PS✕2
N-DMF13HZI(キハ40系1700番代)330PS
N-DMF13HZJ(キハ261系1000番代1次車から5次車まで)460PS✕2
N-DMF13HZK(NN183系エンジン交換車)460PS
N-DMF13HZL(キハ261系1000番代6次車以降)460PS✕2

北海道は広く13系統が使われており、11系統はキハ281系とキハ283系、15系統はキハ150形で使われています。
同じ系統であれば多少の差異はありますが、メンテナンス方法は殆ど変わらないメリットがあります。

6256:キハ181で懲りてキハ183だから? by 千葉日台 on 2017/04/27 at 21:18:58

キハ40系はそのペーストなったキハ66系と違って無難な仕様です。

私事ですが、学生時代は非電化区間の列車通学でした。キハ40は遅い、うるさい、暑いという三重苦で、キハ58+28の冷房車が来た時には喜んだ思い出があります。

実際キハ40はキハ28はともかく、キハ58よりは走行性能は間違いなく劣るために大糸線や山田線、花輪線には入線しませんでした。

そういうエンジンを特急車両に使ったのはどうしてかと思うことがありますが、当時の国鉄は乗客よりも職員の方にたった政策が多かったからでしょうね。

12気筒よりも6気筒の方が整備が楽で職員は定時に帰宅できる・・・

キハ181で散々苦労していた東京や名古屋の鉄道管理局を見ていたらチャレンジではなく無難な選択となったのかもしれません。

こうした甘えが国鉄主導の国産エンジン開発の足を引っ張ったと思います。

結果、ほとんどの車両でエンジン換装の憂き目にあったDMF15、それでもまだ生き残っているようですね。

最後の最後の日まで無事に走行してほしいですね。

6257: by 管理人 on 2017/04/28 at 00:41:40

>>「ナナッシー」さん、コメントありがとうございます。

エンジンはまだまだ詳しくないですが、調べていると、15系エンジン搭載車は北海道では少ないようですね。キハ40形もエンジンを換装した車両は15系から13系に変更されていたはずです。

13系のメリットなどもよく知りませんが、他形式でも多く用いられているとするとメンテナンスに優れているのかもしれませんね。

6258: by 管理人 on 2017/04/28 at 00:53:46

>>「千葉日台」さん、コメントありがとうございます。

先に登場したキハ181系もオーバーヒートによる熱対策問題があり、北海道で使用するにはおそらく新エンジンの開発が必要だったと思います。財政や問題解決ができないまま投入をしなければならなくなったと思われ、寒冷地でキハ40形気動車での実績があったDMF15HSAを採用したり、キハ182形などは熱対策などを考慮してキハ181系よりもパワーダウンしたエンジンとしたりなど、試行錯誤しながら投入したように思います。

出力不足に陥っていたと思いますが、逆に既存のエンジンなどを採用することでメンテナンスは有利になったと思います。極寒冷地で使用することもあり、既存のもので対応したことは無難な選択だったかもしれませんね。出力が低くても車齢を考えると丈夫なエンジンだということを改めて感じさせられます。

6259:当時は by 旅人 on 2017/04/28 at 05:43:56 (コメント編集)

183系0番台が低出力で作らせたれた理由はやはり、組合の圧力があったようです。最初はやくもの電車化で余剰になった181系を転用しようとしましたが、組合の方で80系と181の中間くらいの車両でないと×とクレームがきたので新形式に、なったようです。
もし、181系化していたら、やくもにしかない食堂車も北海道に来たと思いますよ。まぁ、新形式になったことで、普通席も簡易リクライニングシートに、なったのは快適になったのはいいことですが

6260: by 管理人 on 2017/04/28 at 07:50:35

>>「旅人」さん、コメントありがとうございます。

組合の力があるにせよ、他線区からの転用は北海道で使用するにはリスクが大きすぎます。厳しい気候条件が劣化を早めたり、北海道特有のパウダースノーなどに対応できるかなど、キハ181系の場合は熱対策などのほかにもざまざまな問題が発生してきます。

仮にキハ181系が渡っていたとすると、今以上に車両の老朽化は深刻だったかもしれませんね。

6262: by シニアパートナー on 2017/04/28 at 14:58:20 (コメント編集)

この記事を拝見して、過去の事例が頭をよぎっております。

国鉄時代の末期に採用されたこのエンジンは、機構的に予備燃焼室付の機関であることが特徴であり、欠点でもあります。投稿者の方がキハ181系のことを引合いに出されているように、予備燃焼室が付くと冷却効率の低下を招き、かつ重くなるという構造上の欠点を持っていました。機能的に最大ノッチを使用する制限時間(例えば5分)が存在したことやキハ181系が自然冷却フィン(屋根上のラジエーター)に冷却を任せたこともあって(後で強制冷却装置を追加しているが)、特急つばさなどでエンジントラブルが多発しました。

そもそも、我が国の鉄道用内燃機関の開発は至難の連続で、希望する車両性能にエンジン性能が追い付かない時代が国鉄末期まで続いたという現実があります。
DMH17系(国鉄汎用機関)⇒DMF31HSA(試作キハ60)⇒DMF15HZ(試作キハ90)、DML30HS(試作キハ91)⇒以降キハ181系、キハ65系に改良型が搭載。
それらはすべて予備燃焼付機関であり、キハ181系以降も現場保守の負荷増大をさせずに安定稼働させるために、已むなく定格出力低下の措置を取ったものです(キハ66、67系から採用)。

キハ40に搭載されているDMF15HSAは、上記の経緯から非常に保守的で出力を犠牲にしたエンジンであることが分かります。現在の気動車のディーゼル機関は予備燃焼室を持たない直噴式機関で、熱効率がよく(冷却効果高い)、軽量で排気量の割に高出力が期待できるという高性能機関となっています。最大ノッチの制限時間もありません。鉄道用ディーゼル機関として、ようやく期待される車両性能に追いついてきたとも言えます。

DMF15HSAやDML30HSI(キハ183系)は、気動車の出力向上の過程で、試練の末生まれてきた不運のエンジンと言えるかも知れません。

6265: by 管理人 on 2017/04/28 at 22:10:32

>>「シニアパートナー」さん、コメントありがとうございます。

ディーゼルエンジンの開発は難しく、コストもかかっていると記憶しています。自動車産業においても、低排気量で高出力ディーゼルエンジンを量産できるようになったのはここ数年のことです。鉄道に限らず、日本におけるディーゼルエンジン製造の技術は遅れているのかもしれません。

古い資料で記憶にある限りですが、国鉄時代は高出力エンジンの気動車を開発したり、さまざまな試みがありましたが、長続きした車両というのは少ないと記憶しています。

結果的に故障が多発した形式については早期に廃車になるケースも発生し、安定運用が可能な既存の気動車・機関車で置き換えられるケースも多くありました。キハ181系「つばさ」だったと思いますが、走行中の熱の放出能力が低く、オーバーヒートの問題が続発したと思います。

これらをみると、キハ183系は一部にキハ181系搭載エンジンをベースにパワーダウンを図ることで熱対策、今回取り上げているDMF15HSA機関に関しても、それらを考慮した負荷増大を防ぐための苦肉の策だったことが伺えます。その後の出力増強改造、マイナーチェンジ版の車両の出力をみても初期車では出力不足であることは明らかです。

ですが、30年経過しても気候条件の厳しい北海道で使い続けられており、無理な高出力化もされていないので耐久性は高いものを持っていると思われます。出力が小さく、それが今では足かせになっているのが残念ですね。

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