日本國鐵DD50型柴油機車

DD50型柴油機車是日本國有鐵道的電力傳動柴油機車車型之一，由新三菱重工業和三菱電機於1953年設計製造，也是日本國鐵在戰後研製的第一款柴油機車。開發背景.日本鐵道省早於昭和初期已經開始柴油機車的研究和試驗。1920年代末，作為第一次世界大戰的賠償物品，日本從德國引入了兩臺600馬力柴油機車，分別是採用電力傳動的DC11型柴油機車，以及採用機械傳動的DC10型柴油機車。除此之外，日本亦在二戰前自行試製了DB10、DD10型柴油機車，但由於當時日本工業製造水平較低，這些試驗性質的柴油機車沒有投入批次生產。第二次世界大戰期間，由於日本國內實行燃料統制制度，柴油機車的研製和改進亦被迫擱置。1950年代初，受到美國和聯邦德國大力推動牽引動力內燃化改革的影響，日本國有鐵道也開始計劃非電氣化幹線的牽引動力現代化。與此同時，隨著舊金山和平條約的簽訂，日本在1952年完成了從統制經濟到市場經濟的轉變，日本國鐵隨即恢復新型柴油機車的研製工作。1953年2月，由新三菱重工業和三菱電機試製的第一臺DD50型柴油機車問世，成為日本國鐵在二戰後製造的首臺國產柴油機車，同年3月上旬第二、三臺機車亦完成試製。1953年4月起，DD50型柴油機車開始在北陸本線投入試執行。1954年，根據首批三臺機車的試驗結果，又試製了第二批三臺DD50型柴油機車。除了車體外形和少數部件有所改變外，兩批機車均大致相同。DD50型柴油機車是1000馬力的電傳動柴油機車，機車軸式為Bo-Bo，平均軸重為15噸。車體及轉向架等機械部分由新三菱重工業三原製作所製造，而電器裝置則由三菱電機制造。該型機車的設計是以重聯運用為原則，通常由兩臺機車尾部對接而成為一組2000馬力的機車組，因此採用了單端司機室和尾端貫通門的設計。兩臺DD50型柴油機車重聯牽引時，其發揮的牽引力與D52、C62型蒸汽機車相若。當時一臺DD50型柴油機車的造價為6200萬日元，兩臺機車則需要超過1.2億日元，是同等功率的D52型蒸汽機車的三倍以上。雖然柴油機車的購置成本遠高於蒸汽機車，但實際運用顯示其燃料成本僅為蒸汽機車的三分之一。由於DD50型柴油機車在大多數情況下都需要重聯運用，導致其整體經濟性與蒸汽機車相比並無突出之處；而且作為日本最初的國產幹線柴油機車，柴油機和電傳動系統仍存在許多不足之處，機車投入運用後頻繁發生各類故障。此外，該型機車亦沒有安裝為旅客列車供暖的蒸汽鍋爐，旅客列車在冬季仍需要加掛燃煤的，加上機車不能在軸重限制為14噸的四級線路上使用，這些原因都令DD50型柴油機車無法得到進一步發展。日本國鐵在這六臺機車完成試驗後，就不再購置更多的DD50型柴油機車，但其研製經驗為1957年出現的DF50型柴油機車奠定了基礎。運用歷史.1950年代初，DD50型柴油機車投入運用初期全部配屬金澤鐵道管理局敦賀機關區，擔當北陸本線米原至敦賀間的列車牽引任務，以替換原本使用的C57、D51型蒸汽機車。雖然DD50型柴油機車最初計劃用於牽引貨物列車，但由於柴油機車不會像蒸汽機車那樣噴出煤灰煙塵，因此在實際運用當中以牽引北陸本線的優等旅客列車為主，包括“日本海號”和“北陸號”臥鋪急行列車。1956年4月至10月期間，DD50 4號機車借出予四國鐵道管理局高松機關區，在四國地區的土讚線進行為期半年的試執行，並與DF40型柴油機車做對比試驗。1957年，搭載蒸汽鍋爐的DF50型柴油機車投入北陸本線運用後，DD50型柴油機車改為用於牽引貨物列車為主；同年，原敦賀機關區更名為敦賀第一機關區。此外，DD50型柴油機車亦會在敦賀至今莊間大坡度區間使用，為DF50型柴油機車牽引的貨物列車擔當補機。1962年北陸隧道建成通車後，DD50型柴油機車轉配屬，擔當富山編組站至南福井、高岡間的貨物列車牽引任務。1967年，隨著北陸本線的交流電氣化區段逐步延伸，DD50型柴油機車全部轉配屬米原機關區，擔當北陸本線米原至田村間的列車牽引任務。由於當時交直流兩用的多電流制電力機車尚未普及，從東海道本線往北陸本線方向的直通列車均採用“間接接續方式”作為過渡措施，因此需要DD50、DE10型柴油機車在米原至田村間擺渡執行。1975年3月10日國鐵執行圖調整後，漸趨老化的DD50型柴油機車逐步停運並封存在米原車站內。1977年12月26日，所有DD50型柴油機車除籍報廢及解體。技術特點.總體佈置.DD50型柴油機車採用單端司機室和非承載式結構的箱型車體。車體外觀方面，機車採用了帶有兩扇前窗的半流線型車頭外形，其設計參考自80系電力動車組的“湘南型”車頭外形，司機室前端中央稍為屈曲和突出，前窗部分和“湘南型”外形一樣有明顯的後傾角。尤其是1953年製造的第一批機車，由於具有尺寸較大的前窗玻璃，加上採用國鐵柴油機車的茶色標準塗裝，令DD50型柴油機車在當時得到了“海坊主”的綽號。而1954年製造的第二批機車則採用尺寸較小的前窗玻璃，並裝有獨立的排障器。車體從前端至後端分別為司機室、動力室和冷卻室三個部分。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，司機室兩側設有供乘務員乘降的側門，司機室的冬季供暖由柴油機冷卻水提供。動力室內安裝了一套柴油發電機組，以及勵磁機、電阻器、輔助發電機、控制電器櫃等配套裝置，柴油發動機組前後兩端還各設有一臺牽引電動機通風機。冷卻室設有油水系統冷卻裝置，包括柴油機和機油熱交換器的冷卻水散熱系統，冷卻室中央裝有一個軸流式冷卻風扇，兩邊側牆上裝有大型散熱器；冷卻室內下部還裝有一臺電動空氣壓縮機、兩個膨脹水箱和四個總風缸；冷卻室後端設有一道貫通門，以便機車重聯時乘務人員透過到另一臺機車。車身兩側下部設有四個蓄電池安裝口。機車下部兩臺轉向架之間吊掛著一個2000升的燃油箱。柴油機.DD50型柴油機車裝有一臺三菱重工製造的8LDA25型柴油機，由瑞士蘇爾壽公司轉讓技術及授權生產，是在1930年代開發的6LDA25型柴油機基礎上改良而成。這款柴油機是蘇爾壽公司的標準產品之一，被廣泛運用於當時世界上多種柴油機車，後來由三菱重工業製造的DF50型基本番臺柴油機車亦採用了該型柴油機。8LDA25型柴油機是一種四衝程、直列式、八氣缸、廢氣渦輪增壓的水冷式中速柴油機，機體是由鋼板焊接而成的完全密閉式箱型結構，並採用耐熱鋁合金鍛造的整體結構活塞。柴油機的氣缸直徑為250毫米，活塞行程為320毫米；小時功率為1000馬力，額定轉速為每分鐘800轉。柴油機採用氣動式液壓調速器，使柴油機轉速能夠在每分鐘460～850轉之間按19個調速級位變化。傳動系統.DD50型柴油機車使用直—直流電傳動裝置，柴油機直接驅動一臺直流牽引發電機，並將發出的直流電供給四臺並聯的直流牽引電動機。機車裝用一臺獨立勵磁的八極直流牽引發電機，採用鑄鋼製中空電樞軸和半密閉式自然通風冷卻，額定功率為580千瓦，額定電壓為420伏特，額定電流為1380安培，額定轉速為每分鐘800轉。勵磁機用來供給牽引發電機提供勵磁電流，並使牽引發電機具有恆功率勵磁特性。每個轉向架裝有兩臺四極串勵直流牽引電動機，採用密閉式強迫通風冷卻，額定電壓為420伏特；小時制條件下的額定功率為160千瓦，額定電流為420安培；持續制條件下的額定功率為130千瓦，額定電流為345安培。為了擴大機車的的恆功率調速範圍，還可以透過在牽引電動機勵磁繞組並聯分流電阻的方法，對牽引電動機進行一級磁場削弱，磁場削弱率最深為50%。轉向架.機車走行部為兩臺DT100型二軸搖枕式轉向架，構架採用“日”字形一體化鑄鋼結構，固定軸距為2300毫米，軸箱採用導框式定位結構。一系懸掛為軸箱頂端的螺旋彈簧。二系懸掛由搖枕裝置構成，搖枕彈簧採用鋼板彈簧。基礎制動裝置採用雙側踏面制動，輪對的兩側均設有閘瓦以施加壓力。牽引電動機採用軸懸式驅動方式，輸出的扭矩透過一級減速齒輪傳遞給輪對，牽引齒輪傳動比為16：73。