ツェントラル鉄道ABeh150形電車

ツェントラル鉄道ABeh150形電車(ツェントラルてつどうABeh150がたでんしゃ)は、スイスのツェントラル鉄道（）で使用される山岳鉄道用の部分低床・ラック式電車である。
概要.
導入の経緯.
スイス国鉄の唯一の1m軌間の路線であったルツェルン - インターラーケン・オスト間のブリューニック線と、ブリューニック線の一部区間に乗入れてルツェルン - エンゲルベルク間を運行していたルツェルン-シュタンス-エンゲルベルク鉄道は、それぞれ単独では実行が困難であった施設および車両に対する大規模な設備投資を可能とするために統合されることとなり、2005年1月1日にツェントラル鉄道が発足している。ツェントラル鉄道発足時の機材は経年が進み、非冷房・バリアフリー未対応で旧式のトイレを装備したままの車両が多いことが課題となっており、列車種別・運行区間ごと状況は以下の通りであった。
一方、2010年12月に、旧ルツェルン-シュタンス-エンゲルベルク鉄道線の最急勾配261パーミル区間を迂回して最急勾配を110パーミルに緩和し、所要時間短縮と輸送力増強を図ることを目的として建設されていたエンゲルベルクトンネルが開通する計画となっており、ルツェルン - エンゲルベルク間で運行されていたBDeh4/4形が牽引する3両編成の列車を代替する機材が必要となっていた。
こういった状況において、ツェントラル鉄道では、ブリューニック線のインターレギオを新しい固定編成のラック式電車に置換え、従来これを牽引していたHGe101形ラック式電気機関車およびSバーンで使用されていたABt 941-943形低床式制御客車をエンゲルベルク方面の列車に転用して従来型の客車・制御客車とともに運行することとするとともに、ABe130形の増備としてSバーンにもインターレギオにも使用できる固定編成のラック式電車を導入することとした。
まず、2009年9月17日にStadler Railに対し総額141百万スイス・フランで新しいラック式電車を発注する契約が締結された。ラック式の鉄道車両ではこれまでで最高額となったこの契約では、ブリューニック線のインターレギオ用として7両編成4本、ブリューニック線のインターレギオおよびSバーンや区間列車用として3両編成6本のラック式電車を2012-13年に導入することとなり 、このうちの7両固定編成で、編成中央に食堂車を設置した機体が本項で記述する通称ADLER（Alpiner, Dynamischer, Leiser, Edler Reisezug、ドイツ語で鷲を意味する）と呼ばれるABeh150形、3両固定編成の機体が通称FINK（flinke, innovative Niederflur-Komposition、ドイツ語でアトリ科の鳥を意味するfinkenをイメージしている）と呼ばれるABeh160形である。
その後、ルツェルン近郊区間の一部複線・地下化工事の進捗と利用客の増加に対応するためのSバーンの増発と、ABe130形が牽引していた在来型の客車・制御客車の代替用として、ABeh160形の増備形で一部設計変更がなされたABeh161形3両5編成を2016年9月までに導入する契約が2014年9月22日にStadler Railと締結されている。
さらに、ルツェルン - エンゲルベルク間の列車に使用されているHGe101形が牽引する客車列車を代替する計画が2019年12月19日の取締役会で承認され、2021年2月2日には、2025年に7両2編成と3両7編成を約114百万スイス・フランで導入する契約がStadler Railと締結されている。導入される機体はABeh150形の増備形で中間の食堂車を多目的車に変更するなどの設計変更を施したABeh151形2編成および、ABeh161形の増備形のABeh162形7編成となる計画となっている。
ABeh150形およびABeh160形の設計要件は以下のとおり。
製造.
ABeh150形およびABeh160形を受注したStadler Railは2004-05年に製造された粘着区間専用の3車体連接式のABe130形の製造も担当し、また、マッターホルン・ゴッタルド鉄道のBDSeh4/8形ラック式電車など多くのラック式鉄道車両を製造しており、継続的にラック式鉄道を生産する世界唯一のメーカーとなっている。以前はSLMが世界有数のラック式鉄道車両メーカーであり、1970年頃の統計では、それまでに全世界で生産された1614両のラック式鉄道車両のうち649両（電気機関車・電車では670両のうち345両）を手がけた実績を残していたが、その後1990年代の欧州の鉄道車両メーカーの再編の中でラック式鉄道車両部門の権利、ノウハウおよび技術文書をStadler Railが引継ぐとともに約12人の元従業員が同社に転籍している。
電車や電気機関車のラック式駆動装置は様々な方式があるが、一般的な方式は動輪の車軸の中央にラック用ピニオンを滑合し、1台の主電動機から動輪とラック用ピニオンの両方に動力を伝達するもので、動輪とピニオンの直径の差は歯車比で調整している。この方式は構造が単純で多くの実績があるものであるが、摩耗による動輪径の変化に応じて、動輪とピニオンの周速に差が発生して駆動装置に負荷がかかることと、ピニオンの位置が下がるためにラックレールとの噛合が変化し、場合によっては底付きをするという問題があった。これらの問題に対しては動輪のタイヤの許容摩耗量を通常の車両より少ない量で管理することが対応していたが、このうち前者の問題は出力の小さい電車等ではあまり問題にならなかった一方で、特に出力の大きい機関車では問題が顕在化することがあり、ブリューニック線に1954年に導入されたHGe100形（旧HGe4/4I形）では駆動装置の損傷等の不具合が発生したため、タイヤ厚の管理をさらに厳しくするとともに、タイヤ交換回数増に伴うメンテナンスコスト増を抑制するため走行距離を制限していた。そのため、その後1986年から導入されたHGe101形（旧HGe4/4II形）では動輪とピニオンの間に遊星歯車機構を使用した差動装置を装備して動輪径の変化に対応するとともに、両者の駆動力の配分を最適化する方式を採用し、ラック区間での牽引力280 kN、粘着区間での最高速度100 km/hの性能を確保していた。
SLMからラック式鉄道車両部門を継承したStadler Railにおいても、1台の主電動機で動輪とラック用ピニオンの両方を駆動する方式の車両を主に生産していたが、本形式においては動輪の摩耗により発生するこの方式の問題点を回避し、タイヤの許容摩耗量をこの方式の15 mmから一般の車両の35 - 40 mmと同等とすることでメンテナンスコストを抑制しつつ工場入場時間を減らして稼働率を向上させることを目的として、粘着式駆動装置とラック式駆動装置を分離し、かつ、ラック式駆動装置にはピニオンの高さ調整機構を備えた新方式の駆動装置を採用することとなった。粘着式駆動装置とラック式駆動装置を別個に設ける方式はブリューニック線で使用されていたDeh120形（旧Deh4/6形）荷物電車でも採用されており、全線74 kmのうち約60 kmの粘着区間のほとんどが最急勾配20パーミル以下の勾配の緩やかな路線で、粘着区間では比較的高い速度で走行するこの路線では有用であったが、一方で高価で重量のある主電動機がその分多く必要となるため長い間広くは普及していなかった。しかし、近年の技術環境の変化により、主電動機は小型軽量で安価な誘導電動機となった一方で相対的に従来のラック式駆動装置の製造・メンテナンスコストが高価となっており、また、固定編成の電車である本形式では編成内の各台車にそれぞれの駆動装置を分散配置できることとなったため、改めて本形式に採用されたものであり<、さらに以下のような特徴を有するものとなっている。
このほかラック式駆動装置以外の特徴として、低床部の床面高さを420 mmとしてバリアフリーに対応していることのほか、VVVFインバータ制御により定格出力2800/3200 kW、牽引力240/440 kN（粘着区間/ラック区間）を発揮する強力機であることが挙げられる。また、車体と機械部分の製造および最終組立をStadler Railが、主要な電機品の製造をABB SchweizおよびABB Sécheronが担当している。なお、本形式は7両編成であるが、編成両端の3両編成ずつのABeh150.1形とABeh150.2形の2ユニットの中間に中間車のWR150.3形を挟んだ構成となっており、第1編成を例に挙げると編成番号と各ユニットおよび車両の番号は以下の通りとなっている。
ABeh150 001号機はStadler Railのブスナング工場をロールアウト後、ABeh150 101号車とABeh150 201号車はロールワーゲンに積載されてスイス国鉄およびBLS AG経由で回送されて2012年7月16日にインターラーケン・オストからツェントラル鉄道へ搬入され、WR150 301号車がトレーラーに積載されて陸送で7月10日に搬入され、メイリンゲン工場を拠点としてツェントラル鉄道の各区間で試運転を実施している。その後9月22日にはABeh150 001号機がABeh160 001号機とともにルツェルン駅とメイリンゲン駅で御披露目式が執り行われ、同編成が「Meiringen」と命名されて、両先頭部側面に機体名とエンブレムが設置されている。
参考文献.
書籍
雑誌
その他