国鉄EF66形電気機関車

概要

本形式は、東海道・山陽本線系統の高速貨物列車専用機として開発された。
名神・東名高速道路の整備により輸送シェアを拡大しつつあったトラック輸送に対抗するため、国鉄では特に所要時間の短縮が急務とされた生鮮品輸送を中心に貨物列車の高速化を計画した。最高速度 100 km/h での走行可能なコキ10000系コンテナ車・レサ10000系冷蔵車と並行して、専用の新型機関車の開発が開始された。
当初は動軸数8軸の「H級」とする構想もあったが、大出力電動機の実用化に見込みがついたことから動軸数6軸の「F級」として開発が進められ、1966年9月に試作機が川崎車輛（現・川崎重工業）で完成した。これがEF90形である。定格出力 3,900kW は狭軌鉄道では当時世界最大のものであった。
同年11月より、先に運用を開始していたレサ10000系の特急貨物列車「とびうお」「ぎんりん」の牽引で運用を開始し、運用結果を基に1968年から量産機の製作が開始された。これがEF66形である。
本形式の量産開始に伴い、これまで暫定的にEF65形（500番台F形）の重連牽引としてきた「とびうお」などの高速貨物列車は本形式1両での牽引に切り替えられ、以後、東海道・山陽本線系統の高速貨物列車を主として使用されてきた。1985年（昭和60年）3月からは、寝台特急（ブルートレイン）「はやぶさ」「富士」など旅客列車の牽引にも使用されるようになった。
1987年（昭和62年）の国鉄分割民営化では西日本旅客鉄道（JR西日本）とJR貨物に承継された。1989年には、JR貨物によって一部設計変更の上で新規製作が行われた。これはコンテナ貨物輸送の好調を受け、列車増発に対応するもので、当時並行して開発に着手した新型機関車の投入までに輸送状況の逼迫を賄う時間的猶予がなかったための過渡的な措置である。以降、コンテナ車を主とする貨物列車に重用されている。
JR西日本所属車は引き続き東海道・山陽本線区間の寝台特急で運用されたが、2009年（平成21年）3月、同区間の客車寝台特急全廃をもって定期運用を終了、2010年（平成22年）には全車が除籍となりJR西日本所属車は消滅した。
第12回（1969年）鉄道友の会ブルーリボン賞受賞。国鉄・私鉄の機関車でブルーリボン賞を受賞した車両は2017年（平成29年）現在、本形式のみである。

構造

※ここでは設計当初の仕様について記述し、後年の変更箇所については当該節にて記述する。

車体

高運転台式非貫通型で、従来の機関車より一段高い位置に設けられた運転台や中央部を突出させた前面形状は、後述の灯火配置やナンバープレートの台座ともども151・161系→181系電車や481系電車のボンネット型先頭車のボンネット（機首）部分を縮めたような特急形電車を彷彿とさせるこれまでの国鉄電気機関車にない独特の意匠である。灯火類は正面下部に前灯・後部灯を垂直に配列、左右の灯火間には通風孔を兼ねたステンレスの飾り帯を配し、正面のナンバープレートは特急形電車に類似する逆三角形の標章と一体化した意匠である。これら形状の特徴から、本形式は容易に識別できる。外部塗色は車体が青15号（濃青色）、正面下部と側面の帯はクリーム1号である。

主要機器

主電動機は、1,000tの貨物列車を100km/hで運転することを開発目標として、三菱電機が原設計を担当した。本形式専用に開発された直流直巻整流子電動機のMT56（85%界磁時の端子電圧750V時1時間定格出力650kW、定格回転数1,260rpm）を6基搭載する。このMT56は後述するQD10中空軸式可撓吊り掛け駆動装置を採用することを前提として、耐熱性の高い無溶剤エポキシ樹脂絶縁材の採用や定格回転数の引き上げなどで高出力を得られるように設計された低トルク高回転数仕様の高速電動機であり、MT52より軽量でありながら85%界磁でMT52の全界磁時の約1.5倍の出力を実現した。本形式ではこのMT56を歯数比3.55で使用し、85%界磁での定格速度を72.2km/hに設定、より定格回転数の低いMT52で歯数比3.83としていたEF65形の全界磁定格速度45km/hを大幅に上回ったのみならず、貨物用機関車でありながら、牽引力を低くし定格速度を高く設計されていた旅客用機関車のEF58形（歯数比2.68、全界磁定格速度68km/h）による重連とほぼ同等の走行性能、言い換えればEF65形の牽引力とEF58形の運転速度を両立する、一種の万能機として完成した。
制御方式は国鉄直流電気機関車で一般的な抵抗制御であり、主電動機の電気配列をつなぎ変える組み合わせ制御は橋絡渡り方式を採用している。制御装置として、CS27抵抗バーニア制御器、CS28界磁制御器を搭載する。設計時には電車と同様、左側に主幹制御器、右側にブレーキハンドルを配置する計画もあったが、現場サイドの要望よりこれは廃案となった。
弱め界磁制御はS（直列）、SP（直並列）、P（並列）の各ノッチにおいて最弱40%までの8段と在来車より多く設定し、細かな速度制御が可能である。制御回路はリレーからダイオード・サイリスタ・シンクロ電動機等の新技術が積極的に採用され、空転検知装置は電気機関車で初めて主電動機電機子電圧比較方式を採用した。
台車はダイアフラム形空気ばねを枕ばねに用いたDT133（両端）・DT134（中間）で、両端のDT133は空気ばねを介してまくらばりに全荷重を伝え、牽引力伝達にもボルスタアンカーを用いる、同時期の電車用台車に近い構造になっている。中間のDT134は曲線通過時に横動に対応する必要があるため、上下揺れまくらと揺れまくら釣りを持つリンク式機構を備え、上揺れまくらが車体と結ばれている。
軸箱支持機構は台車枠の側梁から垂直に下ろされたピンと軸箱の円筒ゴムが摺動することで前後左右方向を弾性支持し、上下荷重は軸受直上に位置する2組のコイルばねが負担する、ED60形用DT106以来の方式が踏襲されている。
動力伝達機構は従来の吊り掛け式ではばね下重量が過大で軌道負担が大きく、またMT56のような高速電動機ではフラッシュオーバなどの故障が頻発する恐れがあったことから、新開発のQD10中空軸可撓吊り掛け式駆動装置を用いてばね下重量を軽減している。これは設計当時ドイツ連邦鉄道103型電気機関車などで採用されていたのと同様の機構で、国鉄電気機関車では最初で最後の採用例となった。
高速貨物列車の牽引が前提であるため、ブレーキ装置には電磁ブレーキ指令装置と応速度単機増圧機能を装備する。電動空気圧縮機 (CP) は10000系貨車の空気ばねにも空気圧を供給するため、EF65形と同様のMH92B-C3000を2基を搭載する。
連結器は周囲にブレーキ指令を伝えるブレーキ管 (BP) および空気圧を供給する元空気溜管 (MRP)、と2系統の空気管を装備し、同形の連結器を備える10000系高速貨車との連結時には空気管も自動的に連結される構造である。これは10000系貨車の各台車に備えられた空気ばねと各車のブレーキ装置を駆動する動力源となる元空気溜に空気圧を供給するMRPを編成全体に引き通すためで、連結器本体は遊間のない日本製鋼所設計の密着自動連結器（密自連）を使用して連結時に各空気管も確実に接続される設計としている。
補機類や計器類の電源を供給する補助電源には、5kVAの容量を備えるMH81B-DM44B交流発電機を採用するが、これはEF65形と同じ物を搭載している。
電動機などの冷却に使用する電動送風機は、MH91G-FK99を2基搭載する。内訳は、第1 - 第4電動機用が1基、第5・6電動機・ブレーキ抵抗器用が1基である。
集電装置は、直流電気機関車標準の菱枠パンタグラフであるPS17を装備した。後年には生産終了となっていたPS17の部品調達が難しくなったことから、PS22B下枠交差形パンタグラフへの換装が施工されたものがある。PS17の予備部品の在庫状況（PS22Bに載せ替えられて降ろされたPS17も再整備で備品となる）から必要に応じて行われるため、一気に全車に施工されるものではなく、また一度PS22Bに載せ替えられてから、再度PS17に載せ替えられたものも存在する。
運転台操作機器は従来機関車の標準仕様から大きく変更された。ノッチ板を廃し電車同様の操作性をもつ主幹制御器ハンドル、電気機関車で初めて「セルシン」と呼称するシンクロ変換器を採用した弱め界磁ハンドル、人間工学の思想に基づき視認性を配慮して一直線に配置された計器類などを装備する。

試作機（EF90形）

昭和40年度第2次債務により、1966年9月にEF90形として川崎車輛+川崎電機で製作された。本形式の前身となる試作機である。最高速度 100 km/h の高速貨車コキ10000形・レサ10000形などと同時に試作され、各種試験に供された。外観上、正面窓の形状が若干異なる。中央の桟は幅が太く、隅の桟は量産車より内側に寄っている。また、側引き窓が2分割されている（量産車は1枚）。1968年、量産1次車が製作されたのと同時期に量産車と仕様を統一する改造を行い、量産車と同じEF66形に編入して番号をEF66 901に変更した。前面窓の桟の移設は1987年の全検入場時に行われたが、桟の幅は変更されなかった。
1987年のJR移行時にはJR貨物に承継され、吹田機関区に配置され貨物列車に使用された。1996年（平成8年）12月にヘッドマーク「さよなら901」を装着して走行し同月28日の2060レ（幡生 → 吹田）で運用から離脱、保留車となり2001年（平成13年）2月9日付で廃車された。現車は広島車両所構内で解体され、現存しない。

基本番台

1968年から1974年にかけ55両が製作された。細部仕様の差異により1次車と2次車に区分される。

JR貨物

分割民営化時にはEF66 1 - 39・901の40両を承継し、その後100番台33両を製作して73両体制となった。
国鉄から承継した車両はすべて吹田機関区に配置され、100番台は吹田機関区・岡山機関区・広島機関区に分散配置されていたが、1996年3月16日のダイヤ改正で73両すべてが吹田機関区配置となった。また1999年（平成11年）から2002年（平成14年）にかけてJR西日本からEF66 41・44・52・54の4両を譲り受けている。
コキ100形貨車登場後は、100番台と同様にスカートの1位と4位側へのMRPの増設が、後にJR西日本から移籍した車両を含めて全機に施工された。
基本番台機に対しては乗務員室に冷風装置の取付を実施している。1988年（昭和63年）に試験的に取付を実施し、1991年から本格対応として電源容量の大きいEF66 21以降について取付を実施している。
また、1988年にはEF66 18が瀬戸大橋の荷重試験列車の一部として使用された。
分割民営化後の1987年8月に、EF66 20が試験塗装としてクリーム色ベースに青のライン、車体側面中央に大きなJRマークという塗り分けで登場した。同車は後に更新工事によって、旧更新色、新更新色と塗装が変更され、三度にわたって外観が変化したが、2010年3月16日付で除籍され、広島車両所で解体された。
1993年（平成5年）からは基本番台の延命・更新工事が行われている。
東海道・山陽本線を中心に運用されるが、1998年（平成10年）10月には東北本線黒磯駅までの運用が追加された。2000年代に入ってからはEF65形から本形式に運用が置き換えられた線区・列車もあるが、基本番台は製作後30年以上が経過し老朽化や状態不良・EF210形による置き換えの進行もあって、2001年以降試作機のEF66 901および更新車を含む基本番台に廃車が発生している。1次車は既に全車が運用を離脱し、JR西日本から移籍した車両にも廃車が発生している。
2016年（平成28年）3月1日時点では吹田機関区に基本番台6両（EF66 21・26・27・30・33・36）、100番台33両 (EF66 101 - 133) の合計39両が配置されている。基本番台はEF66 27のみが運用されている。2018年（平成30年）3月のダイヤ改正時点では東海道本線、山陽本線幡生駅以東区間、武蔵野線越谷貨物ターミナル駅以西で運用されていた。その後2019年（平成31年）3月のダイヤ改正から東海道本線、山陽本線東福山駅以東、武蔵野線越谷貨物ターミナル駅以西、東北本線宇都宮貨物ターミナル駅までの区間で運用されている。
EF66 11は東日本旅客鉄道（JR東日本）に無償譲渡された後、鉄道博物館に展示のため連結器の空気管再設置やMRP管撤去など、EF66 35と同様に原型への復元作業が行われ、建設中の博物館建屋に搬入されている。EF66 35は運用離脱後、JR西日本に無償譲渡された。その後京都鉄道博物館に展示のため冷房装置撤去と国鉄塗装への復元作業が行われ、建設中の博物館建屋に搬入された。

JR西日本

分割民営化時にはEF66 40 - 55の16両を承継した。「あさかぜ」「さくら」「はやぶさ」「みずほ」「富士」の東京 - 下関間での牽引で運用された。
1990年3月のダイヤ改正より、「あさかぜ2号・3号」および「瀬戸」の電源車の一部が、架線集電方式を採用したスハ25形300番台に改められたことから、緊急時に同車のパンタグラフを降下させるための装置が運転席に設けられ、指令用ジャンパ栓(KE70HE)が連結器左横に増設されている。一部の車両は検査出場時に台車・床下機器がグレーに塗装されている。
東海道・山陽本線系統の寝台特急牽引のほか、保安装置としてATS-P形を搭載することから、首都圏方面への団体臨時列車牽引にも用いられた。
1994年（平成6年）12月のダイヤ改正で「みずほ」と「あさかぜ」1往復が廃止となった。このころから寝台特急削減に伴い余剰が発生し、EF66 41・44・52・54がJR貨物に移籍した。老朽や余剰による廃車は1995年（平成7年）から発生し、1992年（平成4年）の寝台特急さくらトレーラー衝突事故（山陽本線須磨 - 塩屋間）で大破し復旧されたEF66 55も蛇行動など不具合の頻発により同時期に廃車されている。
以後、下関地域鉄道部下関車両管理室に10両（EF66 42・43・45 - 51・53）を配置し引き続き使用されたが、寝台特急の運用は漸次減少し、最後まで残存した「富士」・「はやぶさ」（東京 - 下関間）の運用が2009年3月14日ダイヤ改正の列車廃止によって消滅し、定期運用を喪失した。その後、8両が廃車され、EF66 45・49の2両のみ残存した。以後は臨時の工事列車（工臨）などに用いられたのち、2010年9月20日付で廃車となり、JR西日本所属車は消滅している。