スイス国鉄Re410形電気機関車

200px|thumb|right|スイス国鉄の歴史的機関車として動態保存されているRe4/4I 10001号機、同年代に製造された軽量客車と軽量制御客車を牽引200px|thumb|right|スイス国鉄の歴史的機関車として動態保存されているRe4/4I 10044号機緑塗装スイス国鉄Re410形電気機関車は、スイスのスイス国鉄の本線系統で使用されていた電気機関車である。なお、本機は1989年のスイス国鉄の称号改正によりRe410形となったものであるが、現車は廃車となるまで当初形式のRe4/4I形のままであった。

1. 概要
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1930-40年代のスイス国鉄ではブフリ式のAe3/6I形やAe4/7形が主力機として列車を牽引していたが、並行して軽量構造の機体による高速列車が導入されており、本線の高速列車用や団体、臨時列車用としてRBe2/4形やRAe4/8形、RABDe8/16形などの軽量高速電車を導入していた。1940年には軽量高速の荷物電車が短編成の軽量客車を牽引する列車により、ジュネーヴ-ベルン-チューリッヒ-ザンクト・ガレン間などの都市間列車用を運行することとしてRFe4/4形を導入していたが、その時代のスイスでは第二次世界大戦の影響などによって輸送量の大幅が増えていたことからRFe4/4形重連が牽引する軽量客車10両編成の列車では輸送力が不足したため、従来同様の牽引力を持つ電気機関車牽引による列車が望まれていた。一方、大形の電気機関車においても粘着重量の有効活用、曲線通過速度の向上や、スイスでは輸入に頼らざるを得ない戦略物資である潤滑油類の使用量の低減を目指した新技術が開発されており、1944年にはベルン-レッチュベルク-シンプロン鉄道がBo'Bo'の車軸配置で高い曲線通過性能を持ちつつ、27パーミルで400tの列車を牽引可能な高出力を発揮する全軸駆動機であるAe4/4形を導入していた。こういった状況の中、スイス国鉄では比較的平坦な路線において軽量客車からなる都市間列車を牽引する電気機関車について、まず最高速度125km/hで曲線通過速度向上のために重量を56tに抑えるという要件を定め、その中で最大限の出力を確保するという方針で開発を進め、Re4/4I形電気機関車として1946-51年に50機を導入している。この機体はBo'Bo'の車軸配置と、高圧タップ切換制御により、最大137kNの牽引力と125km/hの最高速度で軽量高速電車と同じ速度区分「R」を特徴とする軽量高速機であり、車体、機械部分、台車の製造をSLMが、電機部分はMFOを主担当として、主電動機と補機類をMFOが、主開閉器、主変圧器、主電動機の製造をBBCが、制御機器をSAASが担当しており、最終的にスイス国鉄が設定した主な仕様は以下のとおりであった。

従来の機関車よりも曲線通過速度を10km/h以上高めることとし、そのため軸重を14t以下に抑えること。
最大12パーミルの区間を300tの列車を牽引して急行列車として走行可能なこと。
軽量客車15両に相当する480tを牽引して平坦線で125km/hで、10パーミルで75km/hで走行できること。
38パーミルの勾配まで電気ブレーキが有効なこと。
制御器は力行25段、電気ブレーキ8段の制御段数を持つこと。
重連総括制御の機能を持ち、制御車から遠隔制御できること。
軽量客車と均整の取れた外観デザインとすること。なお、1946-48年にかけて正面貫通式の1次形26機が3回に分けて発注、製造されている。その後1950、51年に正面非貫通式で若干出力が増強され、電気ブレーキが省略された2次形24機が製造されており、最終組立を427-434号機はBBC、435-442号機はMFO、443-450号機はSAASが担当している。また、機番は製造当初、通常の機関車の10000番台の5桁のものではなく、RAe2/4形やRFe4/4形などの一連の軽量高速電車と同じ3桁ものであったが、後に401→10001号機のように5桁の機番に変更され、実機に表記されている機番も1957-63年に5桁のものになっている。製造ロットごとの旧機番と機番、SLM製番、製造年、機械品/電機品製造メーカーは下記のとおりである。

1次形
401–406 - 10001–10006 - 3877-3882 - 1946年1月22日-6月26日 - SLM/BBC/MFO/SAAS
407-416 - 10007–10016 - 3889-38971946年9月17日-1947年4月17日 - SLM/BBC/MFO/SAAS
417–426 - 10017–10026 - 3951-3960 - 1948年3月31日-11月18日 - SLM/BBC/MFO/SAAS
2次形
427–450 - 10027–10050 - 4006-4029 - 1950年4月25日-1951年11月18日 - SLM/BBC/MFO/SAAS

2. 仕様
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2.1. 車体
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2.1.1. 基本構造
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車体は、同時期に製造されたベルンレッチュベルクシンプロン鉄道のAe4/4形やスイス国鉄のRFe4/4形、Am4/4形やAm4/6形、後のBDe4/4形、レーティッシュ鉄道Ge4/4I形と同様の丸みを帯びたデザインのプレス鋼を多用した軽量車体である。
車体外観は、当時の軽量客車と均整がとれるデザインとなるよう設計されており、屋根高は当時の軽量客車と同じ3700mmに揃えられ、正面はRの深い丸妻で運転台機器を車体外から点検するための点検扉を設置しており、側面は従来のスイス国鉄の機関車と異なり取外しができない構造の平滑なもので台枠上部にのみ型帯が入り、内開き式の明取り窓および主電動機、主変圧器冷却気導入用のルーバーを設置している。また、屋根もRは深くなっており、両端に菱型のパンタグラフが設置され、前後のパンタグラフ部分・中央の屋根上機器部分の3分割で取外しが可能な構造となっている。
台枠はプレス鋼材を多用し、箱状構造の梁を組合わせた構造で台枠厚が約400mmと厚く、台車はその中にはまり込む形で装備されており、床下には空気タンクと蓄電池が設置されている。連結器は台枠端梁に設置され、ねじ式連結器で緩衝器が左右、フック・リングが中央にある方式となっており、左側緩衝器の下部に電気暖房引通用の電気連結器が、台車前部に大型のスノープラウが設置されている。
運転室は奥行1750mmで両側に乗降扉がある構造で、それまでの右側運転台から変更となったAe4/6形に引続き左側運転台となり、その後のスイス国鉄の標準となっている。運転台は中央部にスイスやドイツで一般的な円形のハンドル式のマスターコントローラー、左側に自動ブレーキ弁と直通ブレーキ弁もしくは入換ブレーキ弁、正面に電圧計、電流計および圧力計などの計器盤とスイッチ盤、正面右上部に機械式速度計、右側に逆転ハンドル、スイッチ盤などが設置されるものである。機器室は左右両側に通路が配置され、中央が機器室となっており、機器室内には中央に主変圧器と冷却油用オイルポンプ、主開閉器、その前後にオイルクーラーとタップ切換装置などの各種接触器を設置、各台車上に逆転器と主電動機および変圧器油冷却用送風機を1基ずつ配置し、運転室背面にスイッチおよびリレー版を、後位側台車上部に電動空気圧縮機、電動発電機などの補機が、前位側台車上部に空気ブレーキ関連機器盤が設置されている。

2.1.2. 1次形
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正面は貫通幌座および貫通扉、貫通渡板付きの3枚窓構成で、窓下部左右に小形の丸型前照灯を、貫通扉上部に小型の丸型前照灯と標識灯を横2連に設置し、前位側の貫通扉横には屋根上昇降用のステップを設置できるようになっている。側面は機関車両側に明取り窓を4箇所ずつ設置し、機器冷却気は機関車右側からのみ導入することとして右側の明取り窓の下部に横目のルーバーを4箇所設置している。また、回生ブレーキ装置を搭載しており、機器室内前位側台車上に回生ブレーキ装置を、屋根上中央に小型の回生ブレーキ用抵抗器を搭載している。
運転室は製造当初はそれまでの機関車と同じく、折畳式の座席は設置されているものの運転士は基本的に立って運転する方式となっており、改良形の10017号機以降はマスターコントローラーに後方へ傾斜がつけられて着席状態でも運転できるようになっている。また、機関車を編成中間に連結した際に機関車内を旅客が通過することを想定しており、機関車左側の前後通路が機械室と壁面で仕切られており、旅客用の通路として使用できるようになっており、その際には運転機器類にカバーをかけるようになっていた。
自重は100016号機までの56.0tに対して10017号機以降は57.0tと変更になっており、軸重も10016号機までは前位側から各軸14.1/14.3/13.8/13.8t、10017号機以降は各軸14.3/14.5/14.0/14.2tとなっている。

2.1.3. 2次形
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前面は機関車を編成中間に連結しないこととして、隙間風および漏水の防止と運転士の視野の確保のために貫通扉を廃止した3枚窓とし、窓下部左右に小形の丸型前照灯を、屋根部中央に小型の丸型前照灯と標識灯を縦2連に設置し、台枠上部に足掛けを設けている。側面は機関車左右側とも4箇所設置した窓のうち車体中央側2箇所を明取り窓、車体端側2箇所を機器冷却気導入用の横目のルーバーとしている。
2次形では運転士席が座って運転するようになり、回生ブレーキが設置されないためマスターコントローラーも1次形から変更されている。また、機器室内の旅客の通行をしないこととしたため、機器冷却気は機関車左右両側から取入れるよう変更されているほか、屋根上を含め回生ブレーキ用機器が設置されていない。
自重は1次形10017号機以降と同じ57.0tであるが、軸重は全軸各軸14.5tと均等なものに配分が変更されている。

2.1.4. 塗装
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2.1.4.1. 濃緑色塗装
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車体塗装は濃緑色をベースに、側面の中央に機番の、下部左右に「SBB」と「CFF」の切抜文字が設置され、正面下部中央には機番の切抜文字付のがプレートが設置されている。また、屋根および屋根上機器はライトグレー、床下機器と台車はダークグレーである。なお、後述する1次形の冷却風導入改善改造後は車体側面右側に設置された8箇所のルーバーが銀色となっている。
1950年代半ばにはスイス国鉄の新しい標準色を模索して2機に対して試験的に塗装の変更が実施され、409号機は1957-59年の間はダークブルー塗装となり、416号機が1955-57年の間にAe8/14 11852号機と同じライトグリーン塗装となったが、いずれももとの標準色である濃緑色に戻されている。

2.1.4.2. TEE塗装
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Re4/4I形は年以降TEEの牽引に使用されており、10046、10036号機などが濃緑色塗装のまま正面にTEEのエンブレムを設置していたが、1972年2-8月には10033、10034、10046、10050号機がTEE牽引用として専用塗装となり、車体下半部をTEE指定色である濃赤色、上半部を同じくベージュ、車体裾部を同じくグレーとして、車体裾部のグレーと濃赤色の境界の側面部のみベージュの細帯が入るものを標準とし、床下および床下機器をダークグレー、屋根上機器および屋根を銀色もしくはライトグレーとし、正面にはクロームメッキの機番の切抜き文字のプレートを設置している。なお、1972年の塗装変更直後は各機体によって下記の通り塗装に差異があった。
10033：標準塗装、正面の機番プレートは濃赤色のものを正面中央部に設置
10034：標準塗装、正面の機番プレートは当初はベージュ、後に濃赤色のものを正面中央部に設置
10046：車体側面裾部のベージュの細帯がなく、正面の機番プレートは正面下部に設置
10050：車体裾部はダークグレーではなく車体下半部と同じ濃赤色で、ベージュの細帯もなし、正面の機番プレートは正面下部に、正面中央部にはスイス国旗の紋章を設置
1973年4月から7月にかけて前面にはスイス国旗の白十字と矢印をデザインしたスイス連邦鉄道のエンブレムが設置され、機番は正面中央部に切抜き文字が直接車体に設置されるものとなり、塗装も標準塗装に統一されている。
その後10046号機は1983年に緑色塗装に戻され、10033、10034号機は1987年に赤色塗装に変更されているが、10050号機は廃車までTEE塗装のままであった。

2.1.4.3. 赤色塗装
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スイス国鉄では機関車の新しい標準色を赤とすることとなり、Re4/4I形1984年6月21日の10043号機以降、R3と呼ばれる大規模修繕の際に順次赤系の車体塗装に変更となり、車体は赤色をベースに車体裾部がダークグレーで赤色との境界部分に白帯が入り、1次形は側面のルーバーが銀色となるように変更されている。
1984年当初使用された赤色はスイス国鉄のロゴなどに使用され、1996年以降ドイツ国鉄の電気機関車にも使用されているものと同じRAL3020であったが、1985年にはこれよりも濃いRAL3000を使用することとなり、その後の塗装変更機はこの色に変更されている。なお、最初に塗装変更された10043号機は車体裾部の白帯がないものであったほか、廃車の進展によりR3大規模修繕が1992年の10001号機以降Re4/4I形には実施されなくなったため、14機は廃車まで濃緑色塗装のまま、10050号機は廃車までTEEの塗装のままであった。赤色の種別ごとの機番は以下のとおり。
RAL3020の機体
1次形：10010、10025
2次形：10043、10049、10038
RAL3000の機体
1次形：10001、10003-10009、10011、10012、10014、10016-10019、10022、10023
2次形：10027-10037、10044、10045、10048

2.2. 機器
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2.2.1. 走行機器
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主電動機は連続定格出力431kW、1時間定格出力471kW、連続定格出力440kW、1時間定格出力480kWの交流整流子電動機 を4台搭載し、連続定格牽引力79kN、もしくは1時間定格牽引力80kN、最大牽引力137kNの性能を発揮する。冷却は各台車上に1基ずつ設置された送風ファンによる強制通風式で、冷却気は車体側面のルーバーから車体内に吸入する。なお、1次形は主電動機の約1/3がMFO製、残りの約2/3がBBC製であった。
台車はベルンレッチュベルクシンプロン鉄道のAe4/4形と同構造の軸距3000mmに車輪径1040mmで9本スポークの動輪を配置し、8-12mm厚の鋼板を使用した溶接組立台車で、前後の台車をクロスカップリングで接続することで、曲線区間での台車変位を均等なものにしレールとの横圧を減らす方式としている。また、牽引時の軸重移動の補償用に、車体に設置したエアシリンダーと台車前後部端梁をリンクで接続し、列車の先頭側軸に荷重をかける軸重補償装置を設置しているほか、軸箱支持方式は円筒案内式、枕ばねは重ね板ばね、軸ばねはコイルばねとしており、機関車荷重および牽引力の伝達経路は以下の通りとなっている。
荷重：車体台枠→車体台枠側梁下部に1台車あたり左右1箇所ずつ計2箇所設けられた車体支持ブロック→左右の車体支持ブロック間に配置され、台車枠下部を通る車体支持梁→車体支持梁と枕バネ間の摺板→左右1組ずつの重ね板ばね式枕ばね→台車枠→軸ばね→軸箱→動輪
牽引力：動輪→軸箱支持装置→台車枠→台車中央の心皿穴に配置されたセンターピン→車体支持梁中央の心皿穴→車体台枠側梁下部に1台車あたり左右1箇所ずつ計2箇所設けられた車体支持ブロック→車体台枠
主電動機は台車枠の中梁および端梁に装荷されており、駆動装置はベルン-レッチュベルグ-シンプロン鉄道のディスクドライブからは変更となり、Bm4/4形ディーゼル機関車で採用されたBBC設計、SLM製造で8本腕のスパイダを使用するクイル式の一種であるスプリングドライブ式の駆動装置となっている。基礎ブレーキ装置は両抱式の踏面ブレーキで、ブレーキシリンダは床下車体中央に設置、自動隙間調整機構を装備している。また、各軸に砂撒き装置を設置しており、砂箱は車体内運転室内半運転台側と車体中央部に計4箇所設置され、それぞれ車体外部に砂補給用の蓋が設けられている。

2.2.2. 電気機器
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制御方式は高圧タップ切換制御で、切換段数は力行は24段、1次形はブレーキ8段であり、力行時には主電動機は4台永久並列接続、他励界磁を4台永久直列に接続する。
主変圧器は容量は1660kVAで重量5.7tと、従来のAe3/6I形の1500kVAで11tのものから大幅に小形化されたラジアル積層コアを持つ円筒形のものである。入力は15kV 16 2/3Hz、出力は走行用として1次形は105-630Vの12タップ、電流2640A、補機用のAC220V、224Aと、暖房用でいずれかを選択可能なAC800Vと1000Vのいずれかの400Aとなっている。主制御装置はSAAS製の電空単位接触器式のもので、主電動機へAC40-550Vを24段で供給するほか、回生ブレーキ時にはNo.1主電動機を励磁用、No.2-4主電動機を発電用として8段で制御する。
ブレーキ装置は空気ブレーキおよび手ブレーキを装備するほか、1次形はタップ切換装置による回生ブレーキを装備し、第2-4主電動機の3台を交流発電機として動作させるものであった。
そのほか、パンタグラフはそれまでの重量600kgから約250kgに大幅に軽量化されたBBC製の菱形のTyp BBC 350/IもしくはBBC 350/IIを2台、主開閉器はAe4/6形の一部で試用したBBC製で定格容量400Aの空気遮断器を1台、補機類として電動空気圧縮機1台、主電動機および主変圧器冷却油用オイルクーラー送風機2台、オイルポンプ1台、電動発電機1台、制御回路用のDC36Vの蓄電池などを搭載している。
10001号機から10006号機までは重連総括制御装置としてMFO製で42芯の制御線を使用するSystem IIIaを装備しており、正面が連結器フック脇にTyp STK 42 36電気連結器を設置していた。なお、404号機は1948-55年の間は一旦重連総括制御装置を撤去している。当初は編成の中間補機として使用する想定もされていたが、実際には編成の機関車反対端部に連結した制御客車からの遠隔制御用に使用され、対応する制御客車は以下の6両であった。
CFt4ü 961形
Ft4ü 991-993形
FZt4ü 994-995形

2.3. 主要諸元
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軌間：1435mm
電気方式：AC15kV 16.7Hz 架空線式
最大寸法：全長14700mm/14900mm、車体幅2950mm、屋根高3700mm、全高4500mm
軸距：3000mm
台車中心間距離：7800mm
自重：56.0t