国鉄DD54形ディーゼル機関車

概要

国鉄の幹線・亜幹線用ディーゼル機関車としては既にDD51形が実用化されていた。DD51形では1,000馬力級エンジンを2基搭載として大出力を得たが、1950年代後半以降、ヨーロッパの各国国鉄では西ドイツ国鉄V160形（後の216形。2,000馬力機関搭載）やベルギー国鉄200形（2,000馬力機関搭載）、フランス国鉄BB67000形（2,400馬力機関搭載）など、2,000馬力から2,700馬力程度の出力のディーゼルエンジンを1基搭載し、車両重量の軽減・保守の容易化・製造コストの削減を狙った設計の本線用ディーゼル機関車の量産が行われており、日本でも注目されていた。
しかし、この時代の日本においては、車載可能なクラスの2,000馬力級ディーゼルエンジンの製作経験がなく、またこのクラスの単一機関出力に対応するトルクコンバータを自力で設計・製造することも技術的に困難であった。
そのような状況下で、三菱重工業が当時、液体式ディーゼル機関車の設計製作で先進国であった西ドイツ（当時）のメーカーからライセンス供与を受けて技術を導入、まず1962年に西ドイツから輸入され、無分解運用が可能と謳われた1,820馬力級ディーゼルエンジン、およびこれに対応し自動変速を可能とした液体式変速機を搭載したDD91形を試作製造。同機は1965年まで国鉄に貸し出されて山陰本線の京都 - 園部間などで試験運用された。
同形式は試験終了後国鉄籍に編入されずそのまま三菱重工業に返却された。
試験結果が好成績であったこと、1機関1820P.S.と当時最も強力な出力でありながら自重は70tと軽量であり、同等の車両が欧州各国でも導入・運用されていた実績から、これを基本とした亜幹線用液体式ディーゼル機関車が量産されることとなり、本形式が設計された。
ただ実際の運用に入ると、当時の日本では手に余る技術であった事にくわえ、西ドイツ側との連携不足などもあり、トラブルを頻発させていた。そのためいずれの車両も法定耐用年数（18年）を終えず運用を離脱している。結果、失敗機関車との烙印を押され、国鉄の資産運用について国会で質疑応答が行われる事態にまで発展した。

製造

1966年に試作車としてDD54 1 - DD54 3の3両が製造され、各種試験に供された。DDで軽い軸重のため、空転により、急こう配で540t貨物が引き出しできないなど、いくつかの問題があったが、亜幹線用機関車の位置づけであったことから、無煙推進の旗手として増備されることになった。その後、1968年から1971年までの4年間にDD54 4 - DD54 40の37両が量産車として製造。西ドイツ側メーカーと三菱重工業がライセンス契約を結び、国内で製造を行った。
その開発経緯から、全車とも三菱重工業が製造を担当しており、製番は順に1389 - 1391・1485 - 1489・1631 - 1640・1738 - 1744・1750・1751・1753・1765 - 1776となる。
なお、わずか4年間に集中して37両が製造されたにもかかわらず製番が連続せず、かなり細かく細分化されている。これは当時の三菱重工業三原製作所が国鉄向けの他形式の機関車も国鉄から受注・生産していたためであり、欠落部分の番号の大半はそれらに割り当てられている。
ライセンス生産となったエンジンや変速機については契約上、日本側での設計変更や改造は認められておらず、あくまで製造のみが認められていた。この事項が同機関車の運命を決定づける要因になった。

主要機器

西ドイツのメーカーからのライセンス供与を受けて製作されたエンジン・変速機を搭載するが、動力台車や蒸気発生装置、それにブレーキシステムは同時期製作のDD51形やDE10形などとの部品の共通化が図られている。

台車

本形式は軸重上限の低い亜幹線での使用を前提とし、動軸重軽減のため軸配置を B-1-B とした。

動力台車

一般的なアウトサイドフレーム（外側台枠）式の軸ばね台車を装着していたDD91形とは異なり、2軸インサイドフレーム（内側台枠）式台車であるDT131B(DD54 1 - DD54 3)あるいはDT131E（DD54 4 - DD54 40)を装着する。
これらは1965年設計のDD53形用DT131の派生機種にあたり、最終減速機の歯数比が本形式と同じ1966年に設計されたDE10形試作車(DE10 1 - DE10 4)用DT131Cと同じ4.482となっているなど、極力他形式と共通の部品を採用することで保守の合理化を図っている。
なお、量産車が装着するDT131Eは、DE10形基本番台（DE10 5以降）および500番台などに採用されたのと全く同一品である。

中間台車

2台の動力台車の間にTR104(DD54 1 - DD54 3)あるいはTR104A（DD54 4 - DD54 40)と呼称する、リンクにより横動を許容される構造の1軸中間台車を装着する。量産車でのサフィックス付与は、試作車用のTR104で台車装架であったATS車上子が車体床下装架に変更になった事に伴う設計変更を反映したものである。
この中間台車の装着により、本形式は自重約70tの大型機でありながら軸重は約14tに抑えられ、4級線への入線が可能となっている。

機関・変速機

使用予定線区の実輸送量に鑑み、DD51形よりやや出力を抑えた設計もDD91形から継承された。
搭載機関は西ドイツマイバッハ社（Maybach=現・MTUフリードリヒスハーフェン）設計によるMD870を三菱重工業がライセンス生産を行ったDMP86Z、液体変速機は爪クラッチを介在させた4段変速機構をもつDW5で、同じく西ドイツのメキドロ社（Mekydro）が設計したK184Uのライセンス生産品である。この変速機構のため、力行中の変速進段時に一旦エンジン回転数が下がる変速音を発しながら加速するという独特の走行音であった。なお、1次車でシリンダーの水漏れトラブルが発生し、その対策をしたことから2次車の落成が遅れた。

ブレーキ

同時期の国鉄ディーゼル機関車で標準となっていた、DL14Aブレーキ装置を搭載する。

蒸気発生装置

旅客列車牽引運用への対応として、全車が列車暖房用蒸気発生装置（SG）を搭載する。
SGはDD54 1 - DD54 3がDD51形初期車と共通のSG4、DD54 4 - DD54 24がこれを改良して蒸気発生量を増大させたSG4A、そしてDD54 25 - DD54 40がSG4Aを完全自動運転方式に改良したSG4A-Sをそれぞれ搭載する。
いずれも同時期製造のDD51形に搭載されたものと同一設計品で、縦型水管式ボイラーを備える機種である。

改造工事

1968年6月28日に山陰本線鳥取 - 湖山間の岩吉踏切付近で急行「おき」を牽引中だったDD54 2の推進軸（ユニバーサルジョイント）が突如破損落下。続いて1969年11月にも山陰本線浜坂 - 久谷間の勾配力行中などのDD54 11・14が落下した推進軸を原因とする床下からの出火事故が発生した。全検から間もない時期にも関わらず推進軸に起因するトラブルが連続発生したことから、対応策として1970年より推進軸強化や脱落防止加工を施工した。
1972年に新設の寝台特急「出雲」牽引用として前年に8両が新製配置された米子機関区所属車の中からDD54 32 - 37（6両）が同列車の牽引機に指定されたが、当時「出雲」に使用される20系客車は全車が110km/h運転に対応するために応答性能の高いAREB増圧装置付電磁自動空気ブレーキへ改造済で電源車以外の全車が圧縮空気の消費量の多い空気バネ台車を装着することから、牽引にはブレーキ増圧装置・空気バネへの空気圧供給用元空気溜管（MRP）引き通し・妻面腰板部中央にヘッドマーク装着固定用金具を追加搭載・設置する改造工事を施工した。

運用

1966年に先行試作車であるDD54 1 - DD54 3の3両が福知山機関区（現・福知山電車区）に新製配置された。1967年11月には、初めて米子鉄道管理局管内へ試運転を行い、1968年から、急行「おき」をはじめとする優等列車の牽引も受け持ち、無煙化を推進した。
1968年から1971年までに量産車37両が順次落成し、全40両の内DD54 1 - DD54 29・DD54 38 - DD54 40の32両が福知山機関区に、DD54 30 - DD54 37の8両が米子機関区（現・後藤総合車両所）に、それぞれ配置された。本形式はその新製時の計画通り、当時山陰本線・播但線・福知山線などの列車牽引運用に用いられていたC57形・C58形等の蒸気機関車を置換え、当該路線群における無煙化を促進した。
1968年10月6日にはDD54 1（本務機）・DD54 3（前補機）の2両が、福井国体開催に合わせて運行されたお召し列車の牽引に供された。
1970年より、重大なトラブルを招いていた推進軸の交換を進める。これ以降、初期のような致命的トラブルは発生しなくなっていった。
1972年3月15日から京都 - 浜田間で、米子機関区配置機6両により寝台特急「出雲」牽引が開始された。しかし、この頃からエンジン本体や液体変速機側での故障が頻発するようになる。本形式の牽引する列車を当時残存していたC57形蒸気機関車が救援する、といった皮肉な事態すら発生するようになっていた。このため「出雲」運用への充当は1年半で終了し、1973年秋には同運用のDD51形へ置き換えが実施された。
さらに、本形式での故障頻発が運用・保守の両面で深刻な問題となっていたことと、DD51形が初期故障をほぼ克服し安定した稼動実績を確保していた状況から、本形式はDD51形で代替・淘汰されることが決定される。1975年から1977年にかけて山陰地区へ同形式の新造ならびに他地区からの転入が実施された。
これにより、その時点で山陰本線用として配置されていたDF50形と本形式の淘汰が実施され、本形式は1976年6月30日に12両、1977年1月17日に10両、同年11月21日に10両 、1978年5月11日に4両が廃車された。
最後に残った4両も1978年6月18日の播但線645列車を最後に運用から離脱し、同年8月に休車。同月11日に一旦全車廃車となった。しかし、DD54 12とDD54 33については一旦廃車の後、何故か車籍復活の手配がとられ、同年12月1日に改めて廃車された。これをもって本形式は形式消滅となっている。
休車・廃車車両は解体まで鷹取工場・福知山駅・東舞鶴駅・生野駅構内に留置された。