国鉄キハ391系気動車

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キハ391系気動車　JR東日本大宮工場一般公開にて撮影

国鉄キハ391系気動車（こくてつきは391けいきどうしゃ）は、日本国有鉄道（国鉄）が1972年（昭和47年）に設計・製造したガスタービンを動力とする試験用の気動車である。

[編集] 概要

改造車であるキハ07 901の試験結果を受け、1編成が大宮工場で製造された。非電化区間の速度アップを目指して試作され、キハという旅客用営業車の形式称号を持つが、営業運転の実績は無い。運転台部分のみが持ち上げられた独特な形状の車体から、「ツチノコ」の愛称がある。

[編集] 車体

制御車相当で長い車体を備える付随車が車体長の極端に短い動力車を挟み込む、3車体4台車構成（T1-M2-T3と表記）の連接車であり、車籍上は3車体を合わせて1両の扱い（キハ391-1）とされた。

車体は付随車については重心を極力下げることと軽量化を目的として、アルミ合金製とされ、一般車よりも低い位置に客室床面が設定されていた。

もっとも、運転台については貫通路高さなどの制約もあって通常の気動車に準じた位置関係とすることが求められ、デザインも当時量産中のキハ181系の前照灯周りを簡略化し奥行きを短縮したようなシンプルながら独特の形状とされ、塗装も特急用気動車に準じた塗り分けとされた。

また、付随車の客室構造についても複層式の広い固定窓を備える、当時の特急車に準じた設計となり、空調機器をはじめとする各種接客設備も備えられていたが、性能試験の関係上、計測機器を搭載する必要から一部座席は省略され、更に軽量化のために客用扉は設けられず、動力車の両端に2カ所設けられるという変則的なレイアウトとなった。

動力車は付随車の荷重負担の必要性や大出力機関搭載によるねじれ剛性確保などのために強固な鋼製車体となり、主機関を中央に搭載し、消音器などが周囲を取り囲む設計とされ、前後の車両間を結ぶ通路は側廊下式であった。このため中間車体は左右で窓配置が全く異なっていた。

[編集] 主要機器

[編集] 機関

主機関であるガスタービンエンジンは、ガスジェネレーター部分の回転数が26,300rpm、パワータービン部分の回転数が19,500rpmで1,050PSを発揮する石川島播磨重工業製IM-100-2Rと、ガスジェネレーター部分の回転数が24,600rpm、パワータービン部分の回転数が18,500rpmで1,200PSを発揮する川崎重工業製KTF1430の2種を随時乗せ替えて試験を実施した。

前者はゼネラル・エレクトリック、後者はライカミング のヘリコプター用ターボシャフトエンジンを車載用に設計変更したもので、それ自体に減速機を内蔵しており、いずれも変速機無しで直接台車の逆転機（減速機内蔵）に動力伝達する構成で使用された。

ガスタービンエンジンそのものの重量はわずか150kg前後で、連続定格出力180PSのDMH17系が約1.2tで更に重い変速機を必要としたことと比較すれば、驚異的な軽量・高出力機関であったことが判る。

[編集] 台車

台車は当時量産中の181系気動車用のDT36系をベースとするDT97（動力台車）・TR98（付随台車）が設計された。

これらはDT36系と同様にいずれも延長リンクとウィングバネを組み合わせた、アルストーム・リンク式軸箱支持機構の変形と言うべき独特の軸箱部となっているが、その一方で軸距が軽量化のために2,100mmから1,800mmへ短縮され、揺れ枕部は振り子式を採用しているために新規設計され、ベローズ式の空気バネ上に6°の車体傾斜を許容するコロ式振り子機構が搭載された、特殊な構造となっていた。

特に、DT97については、中間車が自身だけではなく、延伸された付随車の中梁を自在継ぎ手による中間連結器で吊り下げ支持してその荷重を支える役割を受け持っており、中間車体については推進軸のモーメントの関係で振り子は備えられていなかったが、この付随車の中梁は振り子機構の関係で首を振る必要があったため、車体と台車の枕梁上部に複雑なリンク機構が搭載されていた。

[編集] ブレーキ

同時期開発の591系電車やキハ181系などと同様、客車用に開発されたCL系三圧力式制御弁に電磁給排弁を付加して応答性能を向上したCLE電磁自動空気ブレーキを搭載した。

これは高速電車で一般的であったHSC/SMEE電磁直通ブレーキ（国鉄ではSED/SELDブレーキと呼称）がその機構上、スペースを大量に必要とすることへの対策という意味合いがあり、また性能比較の関係上キハ181系と取り扱いを揃える必要性もあったと考えられる。

[編集] 試験

新造直後に川越線で慣らし運転を実施後、山陽本線・伯備線・山陰本線で本格的に試験走行を行ったが、大きな騒音や低加速性能、高回転にクラッチが耐えられず破損する、トンネル内で再起動しようとすると自身の排気ガスを吸い込みエンジンが停止する、などの問題が判明し、クラッチの再設計や巨大な消音器を屋根上に搭載するなどの各種対策を講じたが、田沢湖線での耐寒耐雪試験をもって本格的な試験を終了した。その後は再び山陽線に持ち込まれて高速度での分岐器通過時のデータ収集などに使用されたが、以後はオイルショックでガスタービンエンジンの燃費の悪さが問題視されるようになり、投入が計画されていた伯備線・田沢湖線・紀勢本線の各線の電化が決定されたため、1973年度以降は試験が行われることはないまま長く米子で休車状態に置かれることとなった。

2009年現在では東日本旅客鉄道（JR東日本）大宮総合車両センターで保存されている。但し機関は撤去済みである。

[編集] 外部リンク

• ターボトレインのサイト 本系列のデータや検討されていた実用化案などを記載

[編集] 参考文献

• 藤崎一輝『仰天列車』（秀和システム、2006年） ISBN 4798015474

p44~p48に、当形式についての記述がある。

[編集] 関連項目

• 国鉄591系電車
• ターボトレイン (フランス)
• UAC ターボトレイン
• 日本国有鉄道（鉄道省）の気動車 ■Template　■ノート
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    • 急行形　キハ56系・キハ57系・キハ58系・キハ65形・キハ90系
    • 特急形　キハ80系・キハ181系・キハ183系・キハ185系
  • 試作車／事業用車／試験車　キワ90形・キヤ92形・キヤ191系・キハ391系

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