国鉄ED54形電気機関車

ED54形電気機関車：スイス生まれの異端児

ED54形は、日本国有鉄道の前身である鉄道省が、東海道本線の電化を見据えてスイスから輸入した直流用電気機関車です。その特異な駆動方式と、短いながらも強烈な印象を残した運用について解説します。

導入の背景

1920年代、鉄道省は東海道本線の電化を推進しており、その一環として海外から電気機関車を調達しました。イギリス、アメリカ、そしてスイスから輸入された機関車の中には、スイスのBBC社が電機部分、SLM社が機械部分を担当したED54形が含まれています。この機関車は、1926年に2両が製造され、当初は7000形と称されていましたが、1928年の車両形式称号規程改正によりED54形に改められました。東海道本線の電化は、東京 - 国府津間、大船 - 横須賀間で始まり、その後、丹那トンネル開通によって沼津まで延伸されました。ED54形は、この電化区間での急行列車牽引を担うべく導入されたのです。

設計思想と特徴

ED54形の設計は、以下の要件に基づいています。

東京 - 下関間の特別急行牽引
架線電圧1350V、10パーミルの勾配で550tの列車を60km/hで牽引
1時間定格牽引力88.2kN、最高運転速度100km/h
御殿場付近の25パーミル勾配区間での重連運転機能

最大の特徴は、ブフリ式駆動装置を採用した点です。この方式は、主電動機を車体側に固定し、特殊なリンク機構を介して車輪に動力を伝えるもので、ばね下重量を軽減し、高速走行時の安定性を高める効果があります。当時のスイスでは、ブフリ式の他にロッド式、チャンツ式、クイル式など様々な駆動方式が試みられていましたが、ブフリ式は比較的単純で整備性に優れていました。ED54形は、その高い出力（1540kW）で、同時期に輸入されたイギリス、アメリカ製のF型機を凌駕する性能を発揮し、1940年代にEF57形が登場するまで日本最大の電気機関車でした。

車体構造

ED54形の車体は、同時期に輸入されたED12形やED41形と共通のデザインコンセプトを持っていますが、運転室側面が絞り込まれている点が特徴です。車体中央には機械室、前後に運転室があり、乗降デッキは前後端に設けられています。機械室の側面と屋根は3分割で取り外しが可能で、運転室は台枠にボルトで固定されています。運転室内は左側運転台で、マスターコントローラー、各種スイッチ、ブレーキ弁などが配置されており、一部機器には一体型のカバーが設けられています。機械室内には主電動機、駆動装置、主抵抗器などが設置され、屋根上にはパンタグラフ、空気タンク、冷却ダクトなどが搭載されています。

走行装置とジャワ式台車

ED54形の軸配置は一見1Do1に見えますが、実際は(1A)Bo(A1)の3群構成で、第1・第4動輪がジャワ式台車に組み込まれています。ジャワ式台車は、カーブで動輪が転向することで横圧を軽減する構造で、ブフリ式駆動装置と組み合わさることで、曲線通過性能と脱線防止効果を高めています。主台枠は板台枠式で、第2・第3動輪が装備され、軸箱守式で軸ばねは重ね板ばね式、4軸がイコライザで連結されています。動輪は直径1600mmのスポーク車輪で、駆動装置側のみ塵埃防止のために間隙が塞がれています。

ブフリ式駆動装置

ブフリ式駆動装置は、主電動機、小歯車、大歯車を車体側に固定し、リンク機構を介して車輪に動力を伝える方式です。この方式は、吊り掛け駆動と比較してばね下重量が小さく、車輪の上下動による衝撃が主電動機に伝わりにくいという利点があります。しかし、構造が複雑で、製造・整備には高い精度が求められました。ED54形では、主電動機から小歯車、大歯車、リンク機構を介して動輪に動力が伝達されます。各部には潤滑油が供給され、大歯車とリンク機構は歯車箱と動輪でカバーされ塵埃の侵入を防いでいます。

電機品とブレーキ装置

ED54形の電機品は、日本の気候に対応した絶縁処理が施されています。主回路は、主電動機2基を直列接続した2群を直列・並列に切り替える方式で、弱界磁制御も組み合わせています。主制御装置は電磁空気式の主遮断器、逆転器、弱め界磁接触器、電動カム軸制御式の主制御器で構成されています。パンタグラフはPS5形を2基搭載しています。ブレーキ装置は自動空気ブレーキと真空ブレーキの両方に対応しており、動輪と先輪に作用する踏面ブレーキを採用。手ブレーキは先輪と動輪2軸に作用します。砂撒き装置も装備されています。

補機類

ED54形には、主電動機送風機、電動真空ポンプ、電動空気圧縮機、電動発電機、蓄電池が搭載されています。主電動機送風機は4基の主電動機ごとに2基、電動真空ポンプは1基、電動空気圧縮機は2基搭載されています。制御電圧は直流100Vで、電動発電機によって架線電圧を変換し、蓄電池を充電しています。

運用と評価

1926年に東京機関区に配属されたED54形は、東海道本線で急行列車などを牽引しました。しかし、その複雑なブフリ式駆動装置は整備が難しく、また少数形式であったため、現場からは敬遠される傾向がありました。国産機の量産が進むにつれて運用頻度は減少し、晩年は大宮工場に留置され、1948年に廃車となりました。その後の保存も検討されましたが、最終的には解体されました。ED54形は、その優れた走行性能と乗り心地から導入当初の乗務員には好評でしたが、整備の難しさから次第に運用が減少し、短期間でその役割を終えることとなりました。

同型機

BBCとSLMは、ED54形と類似の3000形電気機関車をオランダ領東インド（現インドネシア）向けに納入しました。この3000形は、ED54形よりも一回り小型で出力も小さく、運転台が右側にあるなどの差異があります。3000形は、インドネシア独立後も長く活躍しました。

総括

ED54形は、日本における最初で最後のブフリ式電気機関車であり、その後の日本の電気機関車開発に大きな影響を与えました。本形式の経験から、よりシンプルで整備性に優れた吊り掛け駆動方式が主流となり、技術水準を考慮した上での現実的な選択となりました。ED54形は、その先進的な設計思想と、少数形式ゆえの悲哀を象徴する存在として、鉄道史にその名を刻んでいます。

もう一度検索