国鉄キハ07形気動車

概要

キハ42500形（2代目）の前身であるキハ42000形は昭和時代初期に鉄道省が開発したキハ41000形ガソリン動車を基本とし、大都市近郊路線に投入するために車体寸法を拡大して機関出力を強化したものである。
キハ42000形には、1935年（昭和10年）から62両が量産されたガソリン機関搭載の基本形式であるキハ42000形、および、1937年（昭和12年）に3両が試作されたディーゼル機関搭載の派生形式であるキハ42500形（初代）の2形式が存在した。キハ42500形（2代目） → キハ07形はこれらのうち、戦後まで残存していた車両について機関をディーゼル機関に換装して再生改造されたグループと、これらの設計に準じて戦後追加製造されたグループで構成される。

キハ42000形の概要

キハ42000形気動車は、全長19m、自重約27t、定員125名、燃料積載量400リットルと、量産形気動車としては当時日本最大級の気動車で、機関も日本製気動車用床下吊り下げ形ガソリン機関としては最大のGMH17形を搭載していた。
基本設計は先行するキハ41000形に多くを負っているが、そのキハ41000形自体が江若鉄道C4形などの日本車輌製造製私鉄向け大型気動車の開発成果を基にしており、型鋼を多用した軽量車体構造や菱枠構造を採用した台車などにその影響は顕著であった。

車体

車体はウィンドウ・シルから上を灰黄色（黄かっ色2号）、下を藍青色（青3号）に塗装され、客用扉は3箇所に設置された。また車体前頭部は空気抵抗の低減のため、当時の流行を加味した流線型となっていたが、工程短縮のため半円柱の2次曲面とされ、窓ガラスには通常の板ガラスを使用したため、6枚窓構成となっている。
窓配置はD1231D1321Dという不規則なものであるが、これは戸袋部分の制約や構体の強度確保等に起因しており、車内に等間隔で並べられたクロスシートは窓とは不一致であった。

主要機器

本形式はキハ41000形同様に動力伝達方式が機械式と呼ばれる、自動車のマニュアルトランスミッションと同様の手動変速方式で、総括制御ができない構造であったため、大都市近郊の路線で1両で頻繁運行するのが原則であった。ラッシュ時などに連結運転を行う必要がある場合は、各車両に運転士が乗車し、先頭車の運転士がブザーにより後方の車両へ合図を送り、後方の車両の運転士はその合図に従って運転操作を行う協調運転を行っていた。この協調運転は大阪市の西成線（現在の桜島線）などの路線で実施され、戦後も千葉県など一部で行われた。
機関はキハ41000形搭載の鉄道省と日本国内のエンジンメーカー各社が共同で開発したGMF13形6気筒エンジンをベースに、気筒数を増やして直列8気筒とした「GMH17」（水冷4ストローク縦型、サイドバルブ、排気量16.98リットル）ガソリン機関で、連続定格出力150PS/1500rpm、最大出力200PS/2000rpmであった。垂直シリンダエンジンの床下搭載という制約からくるストロークの限界と、GMF13がボア拡大できる余地が（ブロックの摩耗時ボーリング再生を配慮した気筒間肉厚マージンの大きさを考慮しても）十分なものではなかったことから、GMF13のボア・ストローク拡大ではなく、130mm×160mmのボア・ストローク比はそのままに気筒数を追加する、比較的技術のハードルが低い手段を採ったものである。ヘッド部分はGMF13が3気筒ずつ分割の2ブロック構成であったのに対し、GMH17では4気筒ずつ分割の2ブロック構成とした。
点火時期調整については、GMF13では遠心力制御による機械式ガバナを用いたのに対し、GMH17は出力増大を考慮して吸気負圧制御をも併用した機械・真空式ガバナに進歩した。キャブレターは排気量増大に見合った大容量キャブレターが作れず、日本気化器（現・ニッキ）製のGMF13用ストロンバーグ型アップドラフト・キャブレター「トキハUT-5」の同型品を2基装備したツイン・キャブレター方式で対処している。なお、国産機関の採用は、ウォーケシャ6RBなどの輸入機関を使用する例が多かった江若をはじめとした私鉄向け大型気動車群や外地向け気動車群とは一線を画していた。
円錐式クラッチ板、4段の変速機(D211)はキハ41000形と同一であったが、台車に装架される逆転機については、歯車比を3.489から2.976に変更して高速運転に対応したD208を別途設計している。
台車はキハ41000形の軸バネ式の菱枠台車TR26をベースに、約7tの重量増加に対応して下揺枕を設けて枕バネ構成を変更、車軸を10t短軸とし、ホイールベースを1800mmから2000mmに拡大したTR29を採用した。TR26・29系台車はその軸距の短さとバネ構成から、高速運転時にピッチング現象が発生しやすいという問題があったが、当時の国鉄車両用台車としては珍しく走行抵抗軽減を目的としてスウェーデンのSKF社製品を元に日本精工(NSK)などで国産化した複列テーパー（円錐）ローラーベアリングを軸受に採用し、軽量化に特に留意した構造と共に、日本車輌の私鉄向け気動車の設計を元にした先進的なコンセプトの下で設計された台車であった。
キハ41000形と比してより高性能な、幹線での運用をも可能とする走行性能が与えられていたが、ブレーキシステムは軽量化のためにキハ41000形と同じ、直通・自動両用型のGPSブレーキがそのまま継承され、前述の機械式変速機とあわせて、長大編成での運用は考慮されていなかった。

高速試験運転

本形式での流線型採用の背景の一つとして、流線型ブームと共に、当時の鉄道省がドイツ帝国鉄道（DR）が「フリーゲンダー・ハンブルガー」として知られる一連の電気式気動車による高速インターシティサービスを展開して大成功を収めていたのに刺激され、気動車の高速運転を検討していたことが挙げられる。
そのため、本形式はその竣工直後の1935年6月18日から20日にかけて名古屋 - 大阪間で、7月15日・16日に、超特急「燕」に続行する形で東京 - 静岡間でそれぞれ高速試運転を実施し、東京 - 静岡間ではキハ42000+キハ42003の2両による試運転列車が表定速度86km/h、最高速度108km/h（沼津-静岡間で到達）を記録、一度は小田原で先行する「燕」に追いついてしまうなど、気動車による高速列車運行の可能性を示唆した。
その一方で、機械式ガソリンカーの協調運転には問題が多いこともこの時点で既に指摘されており、結局本形式による正式な高速運転の実施は断念された。このため以後、総括制御の可能なキハ43000形電気式ディーゼルカーや液体式変速機などの技術開発が進められたが、これらも戦局の悪化による燃料統制で中止となり、開発途上にあった液体式変速機や、ほぼ完成段階にあった試作標準型ディーゼル機関はそのまま戦後まで各地の工場で放置された。

ディーゼル機関の試用

1936年に、GMH17をベースに日本国内の鉄道車両用機関の有力メーカー3社の手によってディーゼル化したエンジンが試作され、これらを搭載し比較試験を行うためにキハ42000形と機関系統の機器以外は同一の車両が3両、キハ42500形という別形式で製造された。
この時試作されたのは新潟鐵工所LH8、池貝鉄工所8HSD13、三菱重工業8150の3社3種で、いずれもGMH17を基本とする縦型8気筒150馬力級ディーゼル機関であった。前2社が渦流式の副燃焼室を持つ排気量16990ccの渦流室式、三菱が直接燃焼室に燃料を噴射する排気量19467ccの直噴式、と各社が自社の得意とする技術を生かした仕様での独自設計で、各部に様々な差違があり、特に前2社製と三菱製では口径・ストローク共に異なるシリンダヘッド周辺を始め、相互間の部品の互換性はなかった。
これら3種による試験の結果、比較的悪質な燃料での使用に耐え、シリンダ内圧が低いため工作技術面でのハードルも低く、また海外特許や輸入部品への依存度が低いため国内生産が容易な渦流室式の採用が決定され、鉄道省と試験に参加した3社と川崎車輌、神戸製鋼所の共同設計で、標準型8気筒150馬力級ディーゼル機関の設計と試作が行われたが、実質的には新潟鐵工所LH8Xの直系というべき設計となった。なお、戦時体制への移行で機関の開発が中断され、実車試験は実施されなかったが、この機関が戦後のDMH17系ディーゼルエンジンの原型機となった。

西成線列車脱線火災事故

1940年1月に西成線の安治川口駅で発生した列車脱線火災事故で、本形式は犠牲者189名を出す大事故の被災車となった。事故原因は駅員が列車通過中に分岐器を転換したという誤操作であり、車両自体に直接の欠陥があったわけではないが、気化・引火しやすいガソリンを鉄道車両に使用することの危険性が指摘され、発火しにくくより安全な軽油を燃料とするGMH17を代替するディーゼルエンジンの開発が急がれた。この事故により、被災車1両（42056）が廃車となっている。

燃料統制と戦時供出

戦争の激化に伴い燃料統制が進んだ結果、ガソリン動車の使用は縮小され、他の気動車同様に使用不可能となり、大半が各地の車庫や側線に放置された。なお、客車代用としての使用例があまり見られなかったが、これは軽量化を目的とした簡易連結器の強度が低く、客車列車に組み入れる場合には必ず最後尾に連結しなければならないなど、客車との混用が難しかったためである。
また、10両（42021, 42022, 42041 - 42045, 42059 - 42061）が陸軍の要請により、1938年5月31日付けで特別廃車のうえ供出され、大宮工場と鷹取工場で標準軌に改造のうえ、中国の華中鉄道に送られた。全車とも戦後の消息は不明である。

終戦直後

1947年までに4両（キハ42010, 42020, 42025, 42030）が戦災などで廃車になり、このうち、所在が明らかにならなかった42020と42025は行方不明車として処理された。また、燃料不足などにより、20両が休車、客車代用として2両、倉庫代用として1両が使われ、キハ42500形も全車倉庫代用となっており、1949年までにさらに8両（キハ42000, 42004, 42015, 42017, 42024, 42035, 42037, 42054）が廃車となった。なお、戦後廃車になった車両のうち6両が私鉄で再起し、42000は車体を利用して救援車ナヤ6566に改造され、42035は国鉄に復籍して42506と改番されている。

電気式気動車キハ42400形（計画）

天然ガス動車への改造と同時期の1950年、キハ41000形に対して、陸軍統制型機関にルーツを持つバス・トラック用ディーゼルエンジンである、日野ヂーゼル製のDA55に載せ換える改造が実施され、使い勝手が良く故障が少なかった。しかし、この機関は車体が大きく自重も重いキハ42000形には不適当で、駆動用機関としてそのまま使用することはできなかった。
そこで、DA55を発電機関として搭載し、電車用電動機をGMH17や変速機が装架されていたスペースに装架、ユニバーサルジョイントによる気動車の駆動システムで台車に動力伝達する、原始的な直角カルダン駆動方式（一種の車体装架カルダン駆動方式）を用いた電気式気動車への改造が計画され、キハ42400形として7両が改造されることが予定されたが、改造費や出力の小ささが問題となり、結局実現には至らなかった。

戦後製キハ42500形

1952年までに新たに20両がDMH17搭載で追加生産された。形式は同じキハ42500形だが、車番は区分の意味で42600 - 42619となった。車体が溶接組立でリベットなしとなり、前照灯は埋込み式、客扉は当初から鋼板プレスドアで、車内の座席配置の一部変更、全車輪の当初からのプレート車輪化などの変更がされた。

晩年

戦前型・戦後型を合わせても1950年代の実働両数は60両余りに過ぎなかったが、運用区域は広範で、各地で普通列車として運用された。1950年代中期までは川越線や山陰本線京都口など主要都市近郊での編成運転も見られたが、10系気動車に始まる後続の液体式気動車に追われて地方路線に散った。
昭和30年代前半以降、一部は北海道に転用され、長距離運用に備えてトイレが設置された車両も存在、また時にスノープラウを装備して、深名線や名寄本線のような酷寒地の路線でも運用された。1基エンジン・1軸駆動で決して強力とは言えない車両ながら、原型機械式車・液体式改造車のいずれも急勾配路線での運用記録があり、明知線、宮原線、木次線といった1000分の33連続勾配を擁する路線でも用いられていた。
1960年代に入ると車齢の高い戦前製車から廃車・私鉄払い下げが本格化、1964年以降は戦後製グループも整理対象となった。0番台は宮原線用の41 - 43が1969年まで使用され、国鉄で最後まで使用された機械式気動車となった。200番台も木次線で使われていた213 - 215が1970年まで在籍した。
晩年は朱色とクリーム色に塗り替えられたが、国鉄での旅客営業用で根本的な形態変更を生じた事例はほとんどない。

ナヤ6566（ナエ2703）

終戦直後の1949年9月に廃車になったトップナンバーのキハ42000の廃車体を、1951年3月に鹿児島車両所で救援客車ナヤ6566として車籍復活させたものである。中央扉は埋め込まれてステップは除去され、その位置にトイレが設置され、砲弾型のケーシングに収められた尾灯が特徴的であったが、その他は原形をよく保っていた。
1953年の車両形式称号規程改正によりナエ2703に改番された後、1963年に廃車。

キユニ07形

四国地区の客車列車の気動車化によって不足した郵便荷物車の増備のため、1960年に多度津工場で4両（キハ07 22, 27, 15, 23 > キユニ07 1 - 4）が改造された。
車体の前位を荷物室、後位を郵便室とし、荷重は荷物室5t、郵便室4tで積載可能な郵袋数は278個であった。既設の引戸は、中央部のものを除いて埋め込まれ、荷物室には幅1.8mの両開き式、郵便室には幅1mの片開き式の引戸が新設された。前後の客用扉の跡には、乗務員用の開き戸が新設されている。当初は、液体式に改造される計画であったようだが、機械式のままとされ、単行運転の場合は自走したが、液体式の気動車と併結する場合は協調運転を行なわずに牽引され、その際の発電用に従台車に車軸発電機を装備した。形式図では前後扉のステップ跡が残され、トイレも設置されているが、前者は撤去されており、後者は設置されなかった。
高松運転所に配置され、1966年まで使用された。

キハ07 901

世界的に普及の兆しを見せていたガスタービン動車を日本においても研究するため、日本鉄道車輌工業協会が中心となって「ガスタービン車両技術委員会」が発足し、国鉄の車両設計事務所、鉄道技術研究所、メーカー15社が参加し、運輸省から研究補助金を受けて実車試験を行うことになった。この目的で、大垣機関区で廃車になったキハ07 204を種車として、ガスタービンエンジンを搭載する改造が行われた。ガスタービンエンジンは石川島播磨重工業がゼネラル・エレクトリックとの技術提携で製作したヘリコプター用IM100-2形（CT58形）ターボシャフトエンジン (1,050 PS/19,500 rpm) で、これを床下に搭載し、トルクコンバータ無しの一段減速機械式動力伝達装置を介して片方の台車の2軸を駆動する構造となっている。設計最高速度は150 km/h。この改造の際に動力台車をキハ181系気動車と同型のDT36Bに交換された。鉄道技術研究所での連続153 km/h性能試験を含む台上試験を1968年度（昭和43年度）に行い、最大推進軸伝達馬力は152 km/hで1,062 PS、最大動輪周引張力は85 km/hで2,050 kgを記録した。
これを受けて本線上でも試験走行を行なうこととなり、1969年11月に汽車製造東京製作所で再改造のうえキハ07 901として車籍復帰した。その際、付随台車のTR205Bへの交換とFRP製の流線形前面の取付けが行われた。1970年2月より磐越東線郡山 - 船引間23.1 kmで試験が行われた。この試験では7ノッチ起動後60秒で55 km/hに達する加速性能を記録し、最大動輪周引張力は2,500 kg、懸念されていた騒音はディーゼル動車と同等とされたが、力行速度が想定より低かったこともあり燃料消費率は既存の急行用ディーゼル動車の1.8倍に達した。さらに同年7月には川崎重工業製のKTF1430 (1,230 PS/18,500 rpm) を床上に搭載して同じく磐越東線で走行試験が行なわれた。こちらでは7ノッチ起動後60秒で57.5 km/hに達する加速性能で、最大動輪周引張力は3,100 kg、騒音は機関の床上搭載の効果によりディーゼル動車より低減し、減速比を大きくして燃費の良い回転数を中心に使用したことから燃料消費率は現行ディーゼル動車の1.4倍に改善した。これらの試験結果を基にしてキハ391形気動車が製作されることとなり、1971年に再び役目を終えて除籍された。

キヤ91 1（ヤ395）

電化工事用職用車のうちの建柱車として、キハ07 201をベースに1969年に郡山工場で改造された。台枠以上の車体は取り払われ、台枠強化のため従来の台枠の上に別の台枠を組んで厚みを増し、その上に建柱用のジブクレーン、コンクリートミキサおよびディーゼル発電機、一端に運転台を設けている。種車の機関は残されて自走可能であったが、台車は重量の増した車体を支えるため、キハ10系用のDT19/TR49に交換されている。試用の結果、気動車では乗務員の手配、検修等に問題があり、1970年3月に電気回路の改造を実施して最高運転速度を45km/hに抑え、同時に貨車に車種変更してヤ395に改番した。同用途のヤ360形（穴掘車）、ヤ370形（骨材車）、ヤ380形（材料運搬車）、ヤ390形（装柱車・旧キヤ90形）とともに房総西線の電化工事に使用され、その後旧大網駅構内で長期休車の後、1984年に廃車となった。

キヤ92 1

電気検測車として、き電停止時でも検測できるよう気動車であるキハ07 205をベースに1970年に郡山工場で改造したもので、架線の測定機能の他に信号・通信関係の検測機能も備え、交流電化区間の検測も可能である。車体は、基本的に種車の構造を活かしているが、前位寄りの屋根上に検測用のパンタグラフ（下枠交差式）を3基搭載するため、その部分の屋根は低屋根化されており、後位寄りには架線観測用のドームが設けられている。床下には走行用の他に測定機器の電源用エンジンを装備している。台車は、改造当初は種車のままであったが、後にDT19/TR49に交換された。
後継のキヤ191系試験車が登場したため、1976年に青森運転所で廃車になり、東京都国分寺市の中央鉄道学園（国鉄職員の研修施設）で教材として使用されたが、1985年頃に同学園の閉鎖とともに解体された。

私鉄での使用

キハ42000形は戦前に鉄道省が製作した最大の量産気動車で、戦後も追加新製が行われており、戦後すぐの段階では払い下げ対象とはならなかった。例外的に戦災等による廃車体が茨城交通や羽幌炭礦鉄道などに早期に払い下げられ、車体復旧後バス用ディーゼルエンジンを搭載してディーゼルカーとして復活しているが、この時期は戦時中の私鉄買収に伴う種々雑多な買収気動車群の整理・廃車が優先されており、私鉄からの気動車払い下げ申請には原則的にこれらが充てられていた。
そのため、この時期に本形式と同クラスの大型気動車の確保を企図した夕張鉄道と南薩鉄道の2社は、本形式をベースとした車両を1952年に相次いで自社発注している。
このように、国鉄での温存が図られたキハ42500形も、1950年代中盤以降は液体式のキハ10系やキハ20系の増備が進むにつれて余剰となり、最終的に廃車されたうち25両が同和鉱業片上鉄道、有田鉄道、江若鉄道、関東鉄道、茨城交通などに払い下げられた。
このうち、最多の7両を揃えて主力車としていた江若鉄道では、当初は原型のまま使用されたが、のちに3両について片運転台化＋切妻化した連結面側への貫通路設置あるいは両運転台のままでの貫通路設置＋前面形状変更（平妻化）と乗務員扉の設置、前照灯のシールドビーム2灯化、機関のDMH17への換装、変速機の液体変速機（TC-2）への換装と総括制御化、車体補強（床下へのトラスロッド追加など）等々、国鉄のキハ10系と同等の機能となるよう改造を実施し、総括制御による「気動車列車」を運行していた。これらの車両は湖西線建設に伴う江若鉄道の廃止後は関東鉄道へ譲渡され、同社の気動車整備にも影響を及ぼした。
鹿島参宮鉄道（→関東鉄道（鉾田線）→鹿島鉄道）へ払い下げられ、最終的に鹿島鉄道キハ600形となった2両（キハ42032、42036。1936年/1937年製）は譲受後、変速機を液体式変速機に交換、前面形状を平妻に改造、冷房装置を搭載するなど大幅な改造・改修を重ねた。結果、車体側面の形態と台車（TR29台車）、床油引きの木張り床板等に、往年の姿を残すのみとなっていたが、2007年3月31日の鹿島鉄道線廃止まで第一線の主力車として運用された。現役最後の42000形気動車、かつ第二次世界大戦前製造車では日本最後の現役営業気動車となった2両の車齢は、鹿島鉄道線廃止時点で約70年に達した。これは、日本で一般旅客営業に運用された気動車の中でも、史上最長の運用期間記録である。