日本國鐵DD14型柴油機車

DD14型柴油機車是日本國有鐵道的一款旋轉式除雪柴油機車。開發背景.在日本國有鐵道的20,000多公里營業里程的鐵路網當中，有三分之一位於日降雪量達到80釐米的大雪區，因此除雪車輛對於保障冬季的鐵路運輸安全尤其重要。在1960年代以前，日本國鐵擁有的約300輛除雪車輛，仍然全部使用蒸汽機車作為動力。1957年，隨著鐵路運輸量伴隨日本經濟高速增長，日本國鐵宣佈執行第一個五年計劃，旨在提高鐵路系統運輸能力和推進牽引動力現代化。1958年，日本國鐵成功研製了DD13型液力傳動柴油機車，並迅速成為國鐵調車柴油機車的主力車型，大大加快了國鐵舊型蒸汽機車的淘汰速度。1959年，日本國鐵開始在DD13型柴油機車的基礎上，開發研製新一代的現代化除雪車輛，並於1960年12月試製成首臺DD14型除雪柴油機車。DD14型除雪柴油機車的動力傳動系統基本上與DD13型柴油機車保持相同，每臺機車裝有兩臺500馬力的DMF31SB-R型柴油機，並透過成熟可靠的DS1.2/1.35型液力傳動裝置提供牽引及除雪動力，除雪裝置則採用除雪效率較高的旋轉式。以往使用的舊型除雪車輛不僅結構笨重又無法自力走行，而且除了每年冬季降雪期間使用外其餘時間均處於閒置狀態，導致其運用效率和經濟性非常低。因此，從DD14型柴油機車開始的國鐵現代化除雪車輛，全部皆以多功能的兼用原則進行設計，設定在機車前端的除雪裝置可以按需要分拆出來，平時無需執行除雪任務時可以作為普通的調車機車使用。1960年至1964年，日本國鐵對3臺分別裝用不同形式除雪裝置的原型車。運用歷史.1960年代至1970年代期間，DD14型除雪柴油機車被廣泛配屬到國鐵東北、中部、新潟、北海道支社下轄的鐵道管理局，包括新潟、秋田、長野、山形、長岡、郡山、盛岡、青森、富山、苗穗、旭川、釧路、名寄等地。1987年4月1日國鐵分割民營化之際，除了5臺已除籍報廢的機車外，其餘40臺DD14型柴油機車都被新成立的旅客鐵道公司繼承，其中北海道旅客鐵道3臺。國鐵分割民營化之後，DD14型除雪柴油機車的運用頻率越來越少，除了因為日本冬季的降雪量減少外，另一個主要原因是小型除雪軌道車開始被引入使用。以往的除雪柴油機車一般都是以排雪列車的名義，在天窗期間進入區域性封閉的線路執行除雪作業，並且必須由具有柴油機車司機資格的乘務人員駕駛。而小型除雪軌道車原則上只屬於線路養護機械，因此即使沒有鐵路車輛操作者許可的人士，在經過必要的操作訓練後也能夠駕駛，所以這些鐵道公司也傾向使用除雪軌道車以節省成本。JR北海道的DD14型柴油機車在深名線被廢止後於1996年全部停運報廢，JR西日本在北陸地區運用的DD14型柴油機車亦在2002年全部報廢。而JR東日本的DD14型柴油機車仍然在新潟和東北地區使用了一段較長時間，原因是這種除雪機車對於水分較多的溼雪有較佳的除雪能力，直到新一代的ENR-1000型除雪軌道車於2007年投入使用後，JR東日本才開始大量報廢DD14、DD16、DE15型除雪柴油機車。較為特別的是，JR東日本的DD14型柴油機車不僅用於線路除雪，還曾經用來牽引臨時團體列車，例如在2008年3月28日、29日的上越線通車77週年紀念活動，“信濃川號”、“小出銀嶺號”以及“磐越物語號”臨時列車在長岡至間的牽引任務皆由DD14 333、334號機車擔當。截至2018年7月，JR東日本仍然保有2臺DD14型柴油機車：封存於盛岡車輛中心青森派出所的DD14 310號；及配屬於仍可發動作為冬季緊急用除雪車的DD14 327號。2015年以前長岡車輛中心的DD14運用區段為信越本線直江津至黑姬間。由於北陸新幹線長野至金澤段將按計劃於2015年春季建成通車，屆時與之並行的信越本線部分割槽段將移交第三部門鐵道業者營運，因此JR東日本沒有為信越本線配備ENR-1000型除雪軌道車的打算，並繼續使用DD14、DE15型除雪機車。技術特點.總體佈置.DD14型柴油機車是兼作調車機車的液力傳動除雪柴油機車，車體外形與採用中間司機室佈置的DD13型柴油機車差異甚大。為了使司機在執行除雪作業時具有良好的瞭望視野，DD14型柴油機車採用了特殊的單端司機室佈置，從前端至後端順序佈置有司機室、第一動力室、冷卻室、第二動力室，除雪裝置可透過自動車鉤連線在靠近司機室的前端。由於連線除雪裝置的動力輸出軸設在車體底架和司機室地板之間，因此司機室、動力室、冷卻室均需要提升高度，動力室和冷卻室頂蓋與司機室齊平，車體高度比DD13型柴油機車提高了約160毫米。司機室內機車執行方向的左側設有司機操縱檯，右側設有副司機座席及手制動手柄。為了便於進行調車作業時的司機瞭望，司機操縱檯同樣採用司機側身操作的縱向佈置方式。雖然這款機車按照原本的設計可拆掉除雪裝置，並作為調車機車擔當調車及小運轉任務，但由於從司機室往後端方向的瞭望視野很差，因此該型機車極少用於執行需要頻繁變換行駛方向的調車作業。機車採用由底架承載的罩式車體，車體底架中段下部吊裝著一個燃油箱，機車兩側設有與司機室相連的外走廊，機車後端及中部設有扶手及登車腳踏。機車下部裝有兩臺結構相同的二軸轉向架。動力系統.DD14型柴油機車的動力傳動系統與DD13型柴油機車基本相同，機車上搭載兩套相同的動力機組。機車裝用兩臺DMF31SB-R型柴油機，這是一種四衝程、六氣缸、直列式、廢氣渦輪增壓的水冷式高速柴油機，氣缸直徑為180毫米，活塞行程為200毫米，持續功率為500馬力，額定轉速為每分鐘1500轉。每臺柴油機直接驅動一臺振興造機制造的DS1.2/1.35型液力傳動裝置，從兩組液力傳動裝置輸出的扭矩，透過萬向軸、換向齒輪裝置、車軸齒輪箱傳動輪對。液力傳動裝置除了提供走行動力外亦用來驅動除雪裝置。當機車單機執行除雪作業時，兩臺動力機組分別作為牽引和除雪動力。當兩臺機車重聯執行除雪作業時，本務機車的兩臺動力機組均用於提供除雪動力，而補機僅用於提供牽引動力及推動本務機車前進。單機執行除雪作業時由於輸出功率的限制，不僅除雪能力下降而且執行速度亦顯著降低，因此DD14型柴油機車通常採用重聯方式執行除雪作業，本務機和補機兩者以尾端對尾端方式連線，並透過重聯控制系統對兩臺機車進行控制。DD14型柴油機車不但可以與同型車重聯控制，也可以使用DD13型或DE10型等柴油機車作為補機。除雪裝置.旋轉式除雪裝置安裝在一臺單軸轉向架上。最初生產的DD14 1號原型車試用風扇式除雪機，透過兩個朝向線路方向並列的葉輪的高速旋轉吸入線路積雪，並使雪由除雪裝置頂部的兩個拋雪筒向線路兩側吹出。這臺機車在北海道幹雪環境的除雪試驗中基本上達到了預定要求，但若果這種除雪裝置在本州的溼雪環境下使用，則容易因雪被葉輪壓縮而形成雪塊和積聚在除雪裝置內；此外，由於這種除雪裝置的除雪速度較低，不太適合列車執行密度較高的鐵路幹線上使用，因此其除雪能力和投雪距離亦需要加以改進。根據DD14 1號原型車的經驗，翌年落成的DD14 2、3號機車則採用了粉碎式除雪機。DD14 2號機車裝用由苗穗工廠參考西德烏尼莫克除雪車後開發的A型除雪裝置，前端裝有一個具有橫向旋轉軸的大型鼓輪，旋轉鼓輪上裝有螺紋銑刀狀的颳雪板，鼓輪高速旋轉將線路積雪打碎並從拋雪筒丟擲。DD14 3號機車裝用由新津工廠開發的B型除雪裝置，這是一種具有橫向旋轉軸的螺槳式除雪機，旋轉軸裝有多把輥棒狀颳雪刀以打碎積雪，然後被葉輪吸入後由拋雪筒向線路兩側吹出。兩種除雪裝置均配有兩側的側翼板，當側翼板完全開啟時最大除雪寬度可達5米。1964年初，兩臺機車先後在新潟地區和北海道進行除雪試驗。試驗結果顯示，B型除雪裝置具有優異的除雪效率，每小時除雪量最多可達4400～5500噸，是A型除雪裝置的兩倍以上；B型除雪裝置的拋雪距離約為20～30米，而A型除雪裝置則可超過50米，但亦因而帶來前方視野被大幅阻擋的缺點。同年，透過對B型除雪裝置的側翼板進行延長改造，成功將最大除雪寬度擴充套件至6米。1965年，日本國鐵認為B型除雪裝置的綜合性能較好，並決定在批次生產的DD14型柴油機車上採用。後來，DD14 1、2號機車亦改裝B型除雪裝置。此外，量產的B型除雪裝置採用了液壓控制，而DD13 3號機車則採用，後來亦統一為液壓控制。最初除雪裝置的拋雪筒方向是採用固定設計，司機可以按需要選擇從其中一個或同時兩個拋雪筒拋雪，而投雪角度可以連續調整。但這種拋雪方式的缺陷是，除雪作業時丟擲的雪經常擊壞線路兩側的通訊線路和房舍門窗玻璃，因此後來又將拋雪筒改造成旋轉式，使司機可以透過調節拋雪筒的旋轉角度來控制投雪方向，使之不僅可以向兩側拋雪也可以向前方線路拋雪。除此之外，除雪裝置還可以透過加裝階梯形側翼板，從而將最大除雪寬度延展至7米。轉向架.機車走行部為兩臺二軸轉向架。最初生產的八臺DD14型柴油機車採用DT113A型無均衡梁式轉向架。轉向架採用鋼板焊接成箱型結構的“H”字形構架以及導框式輪對軸箱定位裝置，軸箱彈簧裝置為軸箱兩側的螺旋彈簧。轉向架採用心盤承載方式支承車體重量，車體重量透過下心盤坐落在轉向架構架上。基礎制動裝置為雙側閘瓦制動，每個輪對左右兩側各設有一個制動缸。從1966年生產的DD14型300番臺機車開始，提高了雙曲線螺旋傘齒輪的強度，並改為採用，轉向架型號變更為DT113G型以作區分。讓渡車輛.原屬於JR東日本的DD14 331號機車於2003年退役後被讓渡予負責興建臺灣高速鐵路的臺灣新幹線株式會社，用來牽引以退役0系電聯車頭車改裝的建築限界確認車，並在高雄市的燕巢總機廠內作為調車機車使用。這臺機車在川崎重工業神戶工廠進行改裝標準軌距轉向架和密接式車鉤的改造後，於2004年7月隨同第二組700T型電聯車運抵臺灣，同時運抵臺灣還有建築限界確認車和DD16型柴油機車各一輛。