国鉄DD51形ディーゼル機関車

国鉄DD51形ディーゼル機関車（こくてつDD51がたディーゼルきかんしゃ）は、日本国有鉄道（国鉄）によって1962年（昭和37年）から1978年（昭和53年）にかけて製造された液体式ディーゼル機関車である。
 概要 

幹線から蒸気機関車を廃する「無煙化」を推進するため、1962年（昭和37年）3月から1978年（昭和53年）3月までの16年間に649両が製造された石井幸孝『DD51物語』p.117。。この製造数は、DE10形の708両に次いで、国鉄ディーゼル機関車では2番目の製造数となる。

本線用として先行して導入された電気式のDF50形は、亜幹線の無煙化の面では好評であったが、出力の不足や故障の多さ、価格の高さが欠点とされていた。DD51形はこれに代わる本格的な幹線用主力機として開発された液体式ディーゼル機関車であり、速度面では旅客列車用大型蒸気機関車C61形を、牽引力では貨物列車用大型蒸気機関車D51形を上回る性能をもつように設計されている。

本形式の登場後も、より大出力のエンジンを1基装備したDD54形や軸重を軽減したDE50形など、幹線・亜幹線用のディーゼル機関車が開発・製造されたが、前者は不調続きで短命に終わり、後者は電化の進展で投入する機会が得られず、試作機のみで終わった。その結果、合理化推進のための車両「標準化」により、性能の安定したDD51形のみが長期量産・運用されることになった。

本形式は、最盛期には四国地方を除く四国で2200psの高出力を必要とする運用は予讃本線の法華津峠や土讃本線の四国山地を超える貨物列車に限られており、旅客列車での運用は完全に過剰性能になることから、運用効率を考慮すると本形式よりDE10形のほうが優れていた。日本全国で使用され、非電化幹線の無煙化・動力近代化を推進した。一方、本形式の導入によって高い人気を博していた蒸気機関車が続々と廃車に追いやられたことから、一部の心無い愛好家には「赤ブタ」「文鎮」「ダメデゴイチ」と揶揄されることもあった。

電化の進展と客車・貨物列車の減少により、1987年（昭和62年）の国鉄分割民営化までに約60%が余剰廃車され、JR各社にはDD51 593以降の完全重連形のみの259両が継承された。

 構造 
側面から見ると凸型となる車体中央部に運転室（キャブ）を備えており、前後に合計2組のエンジンと変速機を搭載した大型機関車である。

 車体 
幹線用の大型機関車としては珍しく、入換機関車のような凸型車体（センターキャブ）が採用された石井幸孝『DD51物語』p.111。。DF50形や車両メーカー系の試作大型ディーゼル機関車が軒並み箱形車体を採用していた1960年代初頭、あえて新型機関車での凸型車体採用を指示したのは、当時の国鉄臨時車両設計事務所次長の近藤恭三であった石井幸孝『DD51物語』p.112。。この形態を採用した理由は、箱型車体よりも価格が安くなる、同時期に製造したDD20形と部品の共通化が図れる、エンジン回りの整備性の良さ、機器配置の容易さなどによるものである交友社「鉄道ファン」1981年9月号特集「DD51・DF50」pp.15 - 18。。

DD13形やのちのDE10形、DD16形といった小型機と異なり、運転台は前後方向に共通ではなく、機関士・運転士は進行方向左側の運転台に前方を向いて座る。全長は大きいが、B-2-B軸配置による重量負担配分と、凸型車体運転台前後のボンネットとの間に緩衝ゴムを挟んだ柔結合として台枠自体の垂直強度をある程度落すことを許容し、軽量化したことにより軸重の低減を実現した。

 主要機器 
 台車 
2軸ボギー台車3組を装備し、うち両端台車が動力台車 (DT113B) とされ、無動力の中間台車 (TR106) によって全体の軸重を軽減している。従来の6軸機関車では2台車のC-CやA1A-A1Aの軸配置が主流であったが、軸間距離が長く曲線通過性能がそれほど良くなかったため、軸配置B-2-Bの3台車とすることで曲線区間での横圧を低減した石井幸孝『DD51物語』p.114。。

車体中央にある中間台車（付随台車）は、開発当初、全体の軸重を亜幹線基準の14 tに抑制する手段に過ぎなかったが、増加試作機（DD51 2 - 4）ではライナープレート挿入、さらに量産機（DD51 5以降）では空気ばねを搭載して空気ばね内の空気圧を調整することにより、動力台車の軸重を14 tと15 tとの2段階に調整できるようになった石井幸孝『DD51物語』p.115。。これによって、亜幹線への入線能力と、規格の高い重幹線での動輪粘着力確保を両立可能としている。

 機関 
エンジンはDD13形で使用されていたDMF31S形をベースにして新開発されたDML61Z形ディーゼルエンジンで、気筒の数を直列6気筒からV形12気筒に変更バンク角60°ボア180 mm×ストローク200 mm、排気量61.1 L。、排気タービン過給機（ターボチャージャー）と中間冷却器（インタークーラー）を装備して、最大出力が1,100 ps / 1,500 rpmとなり、それを2基搭載して、総出力2,200 psを出すことができる。ノッチは14段階（第2次試作型以降）。

 動力伝達装置 
動力伝達方式は、軌道の重量制限に対処する軽量化のため日本国外大型機関車の主流である電気式をやめ、日本での量産大型ディーゼル機関車では初めて液体式として製造された。

液体変速機は3組のトルクコンバータを内蔵した充排油式（フォイト式）のDW2Aで（第2次試作型以降、DD51 1もDW2Aに取り替え）、国鉄、日立製作所、川崎重工により鉄道伝説SP 時代を走る鉄道たち2021春 BSフジ 2021年4月25日放映新たに開発されたものである。動力伝達システムは、両端の動力台車2基4軸を、前後のボンネット内にある1エンジンに1変速機の組合わせの動力装置と、その動力により駆動する2軸駆動の1台の動力台車の構成により動力が伝達されるシステムとなっており、エンジンと運転室側にある逆転機内蔵の液体変速機の間に第1推進軸、液体変速機と動力台車に内蔵された第1減速機（動力台車の運転室側）の間に第2推進軸、第1減速機と同じく内蔵された第2減速機（動力台車の先頭側）の間に第3推進軸がそれぞれ連結され、動力が伝達される。

 その他機器 
エンジンの冷却系機器として先頭部両側面にラジエーターとその上部にファンを装備しており、補機駆動軸充電発電機と空気圧縮機を駆動させ、機関潤滑油・変速機油・機関と中間冷却器の冷却水をポンプで循環させることで、オイルおよびラジエーターを冷却している。

 番台別概説 
落成当初の形態分類交友社「鉄道ファン」1981年9月号特集「DD51・DF50」pp.38 - 39間「DD51・DF50 主要諸元表」各記事。
形式SG付 DD51 1  2 - 4  5 - 19  20 - 53  501- 547  548 - 586  593 - 667  668 - 709  710 - 799  1001 - 1009  1010 - 1051  1052 - 1193SGなし    587 - 592（準備工事）  801 - 807     808 - 854     855 - 885  886 - 8991801 - 1805897 - 899・1801 - 1805はSG配線など最小限の準備工事を施工。 製造年月 1962年  1963年 1964年3月 - 1966年1月 1966年3月 - 1968年1月 1968年2月 - 1977年9月（SG付）1968年5月 - 1978年3月（SGなし） 方式 非重連形 半重連形 全重連形 機関 DML61S×22,000PS後にDML61Z×2、2,200PSに取り替え。 DML61Z×22,200PS 中間台車（付随台車） TR101 TR101可変式調整用ライナー（鉄板）挿入による、軸重調整が可能。 TR101A空気ばね式空気ばねによる、軸重調整が可能。以降のTR106系列も同様。 TR106（SG付、準備工事車）TR106A（SGなし） TR106C（SG付）TR106B（SGなし） 燃料タンク容量 3,000 L後に燃料タンクを増設し、4,400 Lに増強。 4,500 L 4,000 L 空車重量 76.5 t 75.5 t  76.0 t （SG付）73.0 t（SGなし、808以降73.5 t） 運転整備重量 84.0 t  84.0 t （SG付）78.0 t（SGなし、808以降81.0 t） 備考    501以降、一般形に加えて寒地形（北海道）、寒地形を区分619以降、一般形、A寒地仕様、B寒地仕様に区分。尾灯を「内はめ式」から「外はめ式」に変更678・808以降EB装置・TE装置搭載1001・855以降、車両番号表記を切り文字式からブロック式に変更1010・855以降扇風機搭載 JRグループへの承継機 な し（全機が国鉄時代に廃車） あ り

 0番台 

1962年（昭和37年）から1966年（昭和41年）にかけて製造されたDD51 1 - 53が該当する。

試作型および初期の量産型で客貨両用。客車暖房用の蒸気発生装置 (SG) を搭載しているが、重連総括制御装置は搭載しておらず、「非重連形」と呼ばれる。0番台はJRに継承されることなく、1986年（昭和61年）までにすべて廃車された。

 第1次試作車 
DD51 1は第1次試作型で1962年（昭和37年）に日立製作所（水戸工場）が製造。エンジンはダイハツ工業（現・ダイハツインフィニアース）製DML61S (1,000 ps) を2基搭載している。DD13形の後期型と同様の円形の装飾リム付きのシールドビーム式前照灯を2灯ボンネット前端に配置し、運転室屋根もヒサシ状とはなっていないため、DD51 2以降に比べて丸みを帯びた印象となっている。登場当初はぶどう色2号を基調に白帯を回し、帯が左右の前照灯間で斜めに切れ下がり突き合わされた独特の塗装色だったが、のちに2次試作機以降と同じくオレンジ色を基調に白帯の塗装に変更され、秋田機関区（現・秋田総合車両センター南秋田センター）に配置された。1962年12月から営業線で使用開始した。

当初は機関や変速機の特性不一致などで所定の性能が得られなかったが、そのデータはDD51 2以降に活かされることになり、本機ものちに改修された。

10‰の上り勾配で800 tの勾配引き出しが限界であった交通労働研究所『鉄道工場』1963年6月号「第2次DD51形式1160トンの牽出し（ひきだし）に成功（第2次DD51ディーゼル機関車性能試験）」pp.6 - 7。。これは主幹制御器のノッチ刻みが粗く（1 - 7ノッチ）、4ノッチでは起動できず、5ノッチでは空転してしまった鉄道図書刊行会『鉄道ピクトリアル』2020年5月号特集「DD51形ディーゼル機関車」pp.16 - 25。。このため、第2次試作型では細かなノッチ操作ができるよう2倍となる最大14ノッチ構成とした。期待した性能を発揮できなかった本形式は、D51の代替機になるのか不安視された。量産車が登場すると砂箱や燃料タンクの増設、塗装色の変更など量産化改造が実施された。

DD51 2 - 4が増備されると盛岡機関区に転属し、その後も東北地方を中心に運用されたが末期には再び秋田機関区に転属。1980年（昭和55年）ごろまで使用されていたがその後は休車となって秋田機関区に留置され、1986年（昭和61年）に廃車された。その後は長らく当時の高崎第二機関区（現・高崎機関区）に保存されていたが、1998年（平成10年）以降に登場当初の塗装色に戻され、碓氷峠鉄道文化むらに保存されている。

 第2次試作車 
DD51 2 - 4は第2次試作型でDD51 2は日立製作所（水戸工場）が交友社「鉄道ファン」1963年6月号J.N.R. '63ニューフェース「2000PS液体式ディーゼル機関車第2次DD51形」pp.38 - 39。、DD51 3は川崎車輛が、DD51 4は新三菱重工業がそれぞれ担当し、いずれも1963年（昭和38年）に製造された。

前照灯はボンネット前端にやや奥まった形態で配置され、凹んだ四角形のライトベゼルが付けられた鉄道図書刊行会『鉄道ピクトリアル』2020年5月号特集「DD51形ディーゼル機関車」pp.36 - 37。。運転室屋根前後端は水平に延長され、ヒサシ状となった。主幹制御器ノッチを7段階から14段階に変更、変速機をDW2形→改良型のDW2A形に変更。勾配起動時の粘着性能を上げるため、1動力台車の砂箱を4箱→8箱（1軸片側1箱→2箱）に増設したほか、進行方向のみ散砂、車輪の前後に散砂から選べるものとした。合わせて砂が出やすいよう改良、具体的には空気で砂を吹き付ける方式から空気で吹き上げた砂を重力で自然に落とす方式とした。

中間台車はコイルばねに調整用ライナー（鉄板）を挿入することで14 t - 15 tの間で軸重切替が可能である。DD51 1の中間台車には横揺れ防止用のオイルダンパを装備していたが、試験の結果から不要なことが判明したため省略した鉄道図書刊行会『鉄道ピクトリアル』2004年12月特集「DD51形ディーゼル機関車」pp.14 - 22 記事。。DD51 1を含む燃料タンクの容量は3,000 Lだったが、のちに700 Lの燃料タンクがランボード上2か所に設置され、4,400 Lに増量された。

DD51 1のテストで得られた結果を元に改良されており、所定の牽引性能を確保した。東北本線で10‰の上り勾配における1,037 tと1,160 tの勾配引き出し、23.8‰の上り勾配で451 tの勾配引き出し試験が実施された1,037 tと1,160 tの勾配引き出しは東北本線村崎野 - 北上間、451 tの勾配引き出しは御堂 - 奥中山駅間で実施。。どちらも厳しい条件下ではあったが、圧縮引き出し、棒引き出しとも可能であり、本形式はD51の代替機として高い性能を有していることが確認された。技術的な問題も解決され、以後の量産機に反映された。

塗装色は落成当初から朱色4号（オレンジ色系）を基調に、ボンネット上部をねずみ色1号（グレー）、境目をクリーム1号とした。これはイギリスの鉄道雑誌「レールウェイ・ガゼット・インターナショナル」の当時の表紙の色がヒントになった。ただし、ボンネット形機関車の場合、運転士の視野にオレンジ色は強烈すぎることから、運転士の視野に入るボンネット上面はグレーとして、それ以外をオレンジ色としたものである鉄道図書刊行会『鉄道ピクトリアル』2004年12月特集「DD51形ディーゼル機関車」pp.10 - 13 記事。。これが国鉄ディーゼル機関車の標準塗装となった。

3両とも盛岡機関区に配属され、秋田から転入したDD51 1とともに、当初は東北本線御堂 - 奥中山高原間の十三本木峠越えに投入されている。末期にはDD51 2・3が秋田機関区に、DD51 4が岡山機関区にそれぞれ転属されたのち、DD51 4が1983年（昭和58年）に廃車され、DD51 2・3がそれぞれ1985年（昭和60年）に廃車された。

 先行量産車 
DD51 5 - 19は1964年（昭和39年）に製造された先行量産型。長距離運用に対応するため、燃料タンク容量が4,500 Lに増量された。これは当時非電化であった東北本線の寝台列車充当時に、仙台 - 青森間を無給油で往復することを想定した搭載量である。中間台車は枕ばねを空気ばねとしたTR101A形で、空気ばね圧の変化で軸重を調整する機構に変更され、運転台から調整操作が行えるようになった。

盛岡機関区の他、吹田第一機関区（現・吹田機関区）・鳥栖機関区にも配置され、非電化幹線の旅客列車の無煙化を推進した。

DD51 1 - 19までは正面の塗りわけが異なり、白帯はサイドと同じ高さでナンバープレートの下を通っており、末期には磐越西線などの運用で鉄道ファンの注目を集めていた（末期のDD51 2など、量産機と同じ塗り分けになったものも存在した）。

末期は吹田第一機関区と東新潟機関区に集中配置され、東新潟の車両は磐越西線で使用されていたが、他地区で余剰となったDD51形の転入により1984年（昭和59年）ごろまでに運用を離脱し、1986年（昭和61年）に廃車された。一方吹田第一の車両は大阪近郊の貨物列車のほか、福知山線では普通列車も牽引していたが、1984年（昭和59年）2月で運用を離脱し、1985年（昭和60年）に廃車された。

 初期量産車 
DD51 20 - 53は1965年（昭和40年）と1966年（昭和41年）に製造された初期量産型。エンジンはDML61Z (1,100 ps) に強化された鉄道図書刊行会『鉄道ピクトリアル』2020年5月号特集「DD51形ディーゼル機関車」pp.38 - 39。。DD51 20以前の車両も後日DML61Zに換装され、DD51形は全機がDML61Zに統一された。従来使用されていたエンジンはDD16形に流用されている。

正面の白帯はナンバープレートの取付位置に合わせられ、以降の標準配色となった。このグループの一部は20系客車牽引のため、空気圧縮機 (CP) からの圧縮空気を送る元空気溜め管を両渡りで増設した。

新製当初は、盛岡機関区、長野機関区、門司機関区、鳥栖機関区に配置されたが、盛岡機関区・長野機関区の車両は、電化工事の完成により他所に転属し、晩年は旭川機関区、東新潟運転所、吹田第一機関区、米子機関区、門司機関区に配置されていた。1984年（昭和59年）の貨物列車の大規模な削減によってほぼ全機が余剰となり、1985年（昭和60年）から1987年（昭和62年）にかけて廃車された。

 500番台 

1966年（昭和41年）から1977年（昭和52年）にかけて製造された。

重連運転のための重連総括制御装置を搭載しており、車端端梁部にKE70ジャンパ栓受けを両渡りに装備するとともに、ジャンパ連結器栓納めを前部デッキ部に取付けた区分で、「重連形」と呼ばれる。さらに、ブレーキの制御方式で以下のように区別される。一部を除いて蒸気発生装置を搭載したが、2013年（平成25年）現在は使用していない。また、空気圧縮機 (CP) からの圧縮空気を、連結した次位の機関車や牽引する客車などに送る元空気だめ管を両渡りに装備している。この番台区分から寒冷地仕様が登場した（詳細は後述）。

非電化幹線・亜幹線の無煙化促進のため多数が増備されたが、1976年（昭和51年）以降は、同じディーゼル機関車で旧式化したDF50形や本形式より後に登場したものの、故障が多発していたDD54形を本形式新製機や電化余剰機（奥羽本線全線電化に伴う秋田機関区所属機、西九州電化に伴う博多運転区所属機をそれぞれ転属）で代替している。該当するのはDD51 1170 - 1193で、山陰地区の米子機関区または福知山機関区に新製投入されている。

この番台区分以降より、すべて外ハメ式の尾灯が用いられた。

 半重連形 
DD51 501 - 592が該当する。

釣り合い引き通し管を装備していないため、重連運転時に前位の本務機が単独ブレーキ弁（単弁）を操作したときは本務機のブレーキのみが作動し、次位の補助機関車（補機）はブレーキが作動しない石井幸孝『DD51物語』p.121。。このタイプはJRには継承されなかった。

DD51 548以降は、ブレーキ力増大のため中間台車にも基礎ブレーキ装置を装備したため、台車形式はTR106形となる鉄道図書刊行会『鉄道ピクトリアル』2004年12月特集「DD51形ディーゼル機関車」pp.23 - 32 記事。。ブレーキ装置のスペース確保のため、床下の燃料タンク容量が4,500 Lから4,000 Lに減少している。

美濃太田機関区（現・美濃太田車両区）に新製投入したDD51 587 - 592の6両は、貨物専用機として蒸気発生装置 (SG) は未搭載（準備工事）として落成している。800番台のような本格的なSG非搭載機とは異なり、SG用ボイラを積載していないだけで水タンク、SG機器室などの関連機器は省略されていないネコ・パブリッシング『国鉄花形DLのすべて DD51 DF50/DD50/DD54 』pp.61 - 72 記事。。

半重連形のうち、美濃太田機関区所属だったDD51 592は、国鉄名古屋鉄道管理局（当時）の12系欧風客車「ユーロライナー」の運用開始にあたり、塗色を「ユーロライナー」色に変更しジョイフルトレイン牽引に活躍したものの、塗色変更から1年半後の1987年（昭和62年）2月に廃車された。

半重連形は、北海道の釧路機関区配置機の一部に1981年（昭和56年）ごろより余剰休車となる車両が現れ、その他の車両も1986年（昭和61年）11月のダイヤ改正で全機運用を離脱し、1987年（昭和62年）までに廃車された。

 全重連形 

DD51 593 - 799・1001 - 1193が該当する。

釣り合い引き通し管を元空気だめ管の外側に両渡りで装備しており、重連運転時に本務機の単独ブレーキ弁（単弁）の操作が次位の補機まで作動するように改良された区分である。一部の半重連形で釣り合い引き通し管を新設し、全重連形に改造されたものも存在した。川崎車輛製は1968年8月に製造したDD51 628（800番台は初期のDD51 804 - 807が川崎車輛製）が最後となり、以降は日立製作所と三菱重工業で製造した鉄道図書刊行会『鉄道ピクトリアル』2020年5月号特集「DD51形ディーゼル機関車」pp.44 - 45。。

DD51 678以降、800番台の808以降は1人乗務を考慮して、新製当初からEB装置、TE装置などを搭載した。基礎ブレーキを設置したTR106形中間台車に振動が発生するため、DD51 710以降、800番台の808以降は軸箱支持ゴムを変更したTR106C形（SG付の500番台）またはTR106B形（SGなしの800番台）に変更した。

DD51 1001以降は、500番台がDD51 799まで達したため貨物用800番台との重複を避け、DD51 1001に飛び番となったグループである。このグループからナンバープレートが切り文字式からブロック式に変更された。JRに継承されたものはこのグループが多い。DD51 1010以降は運転室内前後の天井に扇風機が設置されたため、運転室屋根に突起が2か所ある。またDD51 1052以降はラジエーターカバーが2分割タイプに変更された。

北海道地区に配置された500番台は半重連形と全重連形とを区別するため、区名札の隣に「半」「重」の識別札を挿入していた。2011年（平成23年）現在では北海道旅客鉄道（JR北海道）函館運輸所所属の重連形に「函」「重」の札が残るのみだが、国鉄時代は「築」「重」（小樽築港機関区）、「鷲」「重」（鷲別機関区）、「釧」「半」（釧路機関区、半重連形）、「旭」「非」（旭川機関区、非重連形）などの組み合わせが存在した。

DD51 791は前述のDD51 592に代わって「ユーロライナー」の牽引機として専用塗装に変更されて運用された。

 800番台 
1968年（昭和43年）5月から1978年（昭和53年）3月にかけて製造されたDD51 801 - 899・1801 - 1805が該当する鉄道図書刊行会『鉄道ピクトリアル』2020年5月号特集「DD51形ディーゼル機関車」pp.47 - 48。。

貨物列車の運用を主体とするため、SGを搭載せずに登場したグループである。SG関連機器やボイラ・タンクなどを省略し、運転室中央にあったSG機器室がなくなったこのため、EF58形（新）電気機関車と同じ理由で運転室内が「相撲がとれる」といわれるほど広くなっている。。運転整備重量は約6 t軽くなり、各軸の荷重負担割合が変化したことから中間台車の枕ばねを変更し、滑走防止のためブレーキシリンダを縮小したTR106Aとなった。

その他は基本的には同時期に製造された500番台の完全重連形の仕様に準じており、ナンバープレートやラジエーターカバーも時期を同じくして変更された。DD51 808以降はラジエーター散水冷却用として2,000 Lの水タンクを運転室床下に設置したため、801 - 807号機では固定式であった屋根板を着脱式とした。DD51 855以降は運転室内に扇風機が設置されたが、500番台と異なり運転室屋根の中央に大きな突起が1か所あるのみである。北海道地区には一時的に投入されたのみで、A寒地仕様機は存在しない。

当初の計画では貨物列車用の新形式「DD52形」を予定していたが、新形式の投入に際しては労働組合との間で難しい折衝を行う必要があった当時は新形式車両の導入において労働組合との折衝は必須であったが、組合側は「労働強化に繋がる」と導入に否定的な態度をとっており、合意に至るまでに多大な労力を要したために、既存形式DD51形の仕様を変更する方針を採ったとされる同様な事例に電気機関車のEF64形1000番台やED76形500番台がある。石井幸孝『DD51物語』p.149。石井幸孝他9名『幻の国鉄車両』p109。。

JR東日本ぐんま車両センターに所属するDD51 842は非電化区間のお召し列車牽引機として用いられ、台枠側面の飾り帯やデッキ手すり・煙突カバーにステンレスが用いられている佐倉機関区所属時の1973年（昭和48年）10月に千葉県内でのお召し列車牽引に充当（「若潮国体」）。ステンレス材による装飾はその際に施工された。。なお、DD51 842はお召し列車運用の他、同センター配置のDD51 895とともに管内のイベント列車などに使用されている。

DD51 1801以降は、800番台がDD51 899まで達したため、DD51 1801に飛び番となったグループである鉄道図書刊行会『鉄道ピクトリアル』2004年12月特集「DD51形ディーゼル機関車」pp.29 - 32 記事。。897 - 899と合わせて成田線および総武本線での成田空港向けジェット燃料輸送のために製造されたが（すべて佐倉機関区配置）、将来の客車列車牽引への転用も考慮してSG搭載の準備工事がされたSG関連電気配線の設置など最小限の工事で、水タンクや機器室は設置されていない。。

 気候条件に対する仕様区分 
DD51形はほぼ日本全国に配置されたため、配置された気候条件によって以下の仕様がある。500番台から寒冷地仕様が生まれ、使用地域別に一般形、寒地形（北海道）、寒地形の3種類の仕様が設定されたが、途中の増備車から一般形、A寒地仕様、B寒地仕様の名称に変更された。
 一般形
 気候が温暖な地域に配置された標準的な仕様である。スノープラウが装備されないものが多く、関東以西に配置されたものに見られる。ただし、スノープラウは例外として関東地区（佐倉機関区、高崎第一機関区）に配置されていた車両は装備されていた。
 A寒地仕様
 旧 寒地形（北海道）、気候が極めて寒冷な地域に配置された仕様である。主な追加装備は制輪子融雪装置初期はSGからの蒸気を使用した蒸気融雪式。DD51 629から制輪子圧着式（いわゆる耐雪ブレーキ）に統一される。（耐雪ブレーキ）・スノープラウ・旋回窓・ホース類の凍結防止用加熱装置・つらら切り兼前面窓プロテクターである。北海道・東北地区に配置されたものと中部地区に配置されたものの一部に見られる過去には山陰地区に配置されたものにも見られた。。ただし、つらら切り兼前面窓プロテクターは五稜郭機関区、長万部機関区配置車両以外は撤去されていた。
 B寒地仕様
 旧 寒地形、A寒地仕様ほど気候が寒冷ではない地域に配置された仕様である。主な追加装備はA寒地仕様に準じるが、制輪子融雪装置・旋回窓（代わりにデフロスターを装備）・つらら切り兼前面窓プロテクターは装備していない。山陰を中心とした中国地区に配置されたものに見られる過去には中央西線や磐越東線にも配置されていた。。

 派生形式 
本形式は本線用機関車として大量に製作され、汎用性の高さから基本設計を踏襲した派生形式も多数製作された。

 DD20形
 支線用・入換用車で、1963年（昭和38年）から2両（DD20 1・2）が製作された。
 DD21形
 ラッセル式除雪車で、1963年（昭和38年）に1両 (DD21 1) が製作された。
 DD53形
 ロータリー式除雪車で、1965年（昭和40年）から3両 (DD53 1 - 3) が製作された。
 911形
 新幹線電車の故障時救援用、バラスト散布用貨車の牽引用、および軌道検測車牽引用として開発された標準軌用の機関車石井幸孝『DD51物語』p.123。で、1964年（昭和39年）に3両 (911-1 - 3) が製作された。
 最高速度は92 km/hと160 km/hの切り換えが可能であった。

 改造工事 
 補助灯増設 
北海道内で使用された500番台のうち、1972年（昭和47年）に前照灯（補助灯）をボンネット前端上に増設し、3灯化された車両が存在する。冬季降雪時の視界確保のためで、五稜郭機関区に配置されていた5両（DD51 710・716・741・742・745）に施工された。なお、DD51 1010以降は補助灯を準備工事としていたが、新製当初から搭載された車両はなかった。

DD51 745は1986年（昭和61年）に本州に転属してからも補助灯を存置し、東日本旅客鉄道（JR東日本）長岡車両センターに配置され、2002年（平成14年）まで磐越西線などで使用された。また入換作業時の誘導係への連絡用として、スピーカーを装備した車両も北海道地区では多く見られた。

 更新工事（JR貨物） 
現役機も最終増備機の製造から40年以上が経過し、特に北海道地区のものは厳しい気候条件と過酷な長距離の運用により、著しく老朽化が進んでいるため置き換えとしてDF200形が投入されていたが、全面的に置き換えるまでには時間を要した上、北海道地区以外のものは老朽化こそ進んでいるものの置き換えるには及ばなかった。このため1994年（平成6年）以降は、まず北海道のものから本格的な更新工事が実施されるようになった。
 A更新工事
 エンジンは換装されず老朽部品や配管の新品への交換を中心としたもので、2002年（平成14年）以降は北海道地区と本州で実施されている。青15号を基調に前面点検扉をクリーム1号、屋根を従来と異なるねずみ色（N4号）とした塗装になっているが、2004年（平成16年）に広島車両所で実施された愛知機関区のDD51 892以降、赤を基調の塗装デザインに変更された。
 B更新工事
 JR貨物北海道支社に配置されているものに見られ、エンジンがコマツ製SA12V170-1 (1,500 ps / 2,000 rpm)石井幸孝『DD51物語』p.122。ただし、実際には1,100 ps / 1,500 rpmに落として使用されている。 に換装され、赤色とねずみ色のDF200形に準じた塗装になっている。

 他形式への改造 
 DD17形 
 DD17形 → DD19形
 ロータリー式除雪車で、1983年（昭和58年）に1両 (DD17 1) が改造された。1992年（平成4年）の山形新幹線開業に併せて標準軌への改軌がなされ、DD19形に形式を変更した。
 DD51 507→DD17 1→DD19 1

 DD18形 
 DD18形
 山形新幹線・秋田新幹線用のラッセル式除雪車で、1991年（平成3年）から1996年（平成8年）にかけて3両 (DD18 1 - 3) が改造された。DE15形の複線用ラッセルヘッドを転用し、機関車本体とともに標準軌に改軌した。
 DD51 796・742・783 → DD18 1 - 3

 JR各社への承継 
649両が製造されたが、増備期間中の1976年に発生した追分機関区火災でDD51形からは7両が廃車となったため、国鉄時代の最大在籍両数は642両である。

1987年（昭和62年）の国鉄分割民営化に際しては、北海道旅客鉄道（JR北海道）25両、東日本旅客鉄道（JR東日本）29両、東海旅客鉄道（JR東海）4両、西日本旅客鉄道（JR西日本）63両、九州旅客鉄道（JR九州）1両、日本貨物鉄道（JR貨物）137両の計259両がJR各社に継承された。すべて重連形の500番台および800番台である。

1988年（昭和63年）度にはJR貨物が貨物列車増発のため、国鉄清算事業団より800番台4両（DD51 874・875・877・878）を購入している鉄道図書刊行会『鉄道ピクトリアル』2004年12月特集「DD51形ディーゼル機関車」p.59 記事。。

2000年（平成12年）までは東京都内、2011年（平成23年）までは大阪府内でも定期運用があったものの、近年は運転列車の設定の消滅や新型機関車への置き換え、老朽化などにより本形式は徐々に淘汰されつつある。JR北海道では2015年（平成27年）度に5両が廃車され（DD51 1137が2015年〈平成27年〉11月30日付、DD51 1093・1095・1102・1141が2016年〈平成28年〉3月31日付）（平成27年度分・北海道旅客鉄道の廃車、別冊付録）（JR旅客会社の車両配置表・データバンク2016、補遺）、2016年（平成28年）4月30日付で5両が廃車され（北海道旅客鉄道の廃車分、別冊付録）、残存していた8両すべてについて、海外譲渡を前提とした甲種輸送が行われている。

2023年（令和5年）6月現在の在籍機は、JR東日本2両、JR西日本8両である。すでに全廃されているJR北海道・JR東海・JR九州・JR貨物の各社については、在籍末期の状況を当節に記載する。

 JR北海道 
JR北海道に継承されたDD51形は25両で、当初は釧路、旭川、空知に配置された「DD51 JR各社の活躍場面から」『鉄道ピクトリアル』2020年5月号、p.108。空知配置車は1988年に運行を開始した寝台特急「北斗星」に合わせた青地に金帯の塗装に変更された。1994年の空知運転所廃止により同所のDD51形は函館運輸所へ転出した。

北海道新幹線が新函館北斗駅まで開業した2016年に運用が消滅し、廃車となった。

 JR東日本 
JR東日本には29両のDD51形が継承され、発足時点では秋田、郡山、長岡、高崎、田端の各所に29両が配置されていた。

定期旅客列車の牽引は男鹿線のみで、磐越西線の普通列車牽引をJR貨物に委託する一方、磐越東線や八高線の貨物列車牽引をJR貨物より受託していた。男鹿線客車列車は1994年まで運転されたほか、北上線では20系客車の臨時急行「おが」を牽引することもあった。

 JR東海 

JR東海には4両のDD51形が継承された「DD51 JR各社の活躍場面から」『鉄道ピクトリアル』2020年5月号、p.109。うち3両が「ユーロライナー」色とされ、同編成をはじめとした臨時列車の牽引に使用された。最後に残っていた791号機はレール輸送等に使用されたが、キヤ97系への置き換えにより2007年に運用を終了した。

 JR西日本 
JR西日本に継承されたDD51形は63両で、発足時点で亀山・福知山・米子・下関に配置されていた「DD51 JR各社の活躍場面から」『鉄道ピクトリアル』2020年5月号、p.110。山陰本線や播但線、草津線などで客車普通列車の牽引があり、山陰本線では寝台特急「出雲」なども牽引した。また、SL列車「SLやまぐち号」の補機や山陰本線での貨物列車牽引にも使用された。

草津線客車普通列車の廃止に伴い、亀山運転区の配置車は1990年（平成2年）6月に宮原区に移管された木村忠吾「DD51 現在機の興味」『鉄道ピクトリアル』2020年5月号、p.91。。福知山配置車は1992年の播但線客車普通列車廃止や急行「だいせん」の受け持ち移管により1993年に米子区へ転属した木村忠吾「DD51 現在機の興味」『鉄道ピクトリアル』2020年5月号、p.94。

 JR九州 
JR九州にはDD51 1071の1両のみが継承されたが、定期運用はなく1999年に廃車となった。2001年まで運行されていた筑豊本線の客車列車はJR貨物門司機関区のDD51形が牽引していた。

 JR貨物 
JR貨物には137両のDD51形が継承され、発足時点で鷲別・五稜郭・東新潟・佐倉・稲沢・吹田・厚狭・門司の各区に配置されていた「DD51 JR各社の活躍場面から」『鉄道ピクトリアル』2020年5月号、p.111。各地の貨物列車のほか、磐越西線や筑豊本線では旅客列車も牽引した。稲沢区所属車は1994年に愛知機関区へ転属した。

 運用 
国鉄時代とJR旅客各社・JR貨物を通して地域単位で分類する。所属区所名は見出しでは現行あるいは最終配置時のものとするが、文章内では基本的に当時の名称を使用する。

 北海道地区 
北海道地区で最初のDD51形は1966年より釧路機関区に配置され、狩勝峠を越える区間で運用を開始した編集部「DD51形 活躍の足跡」『鉄道ピクトリアル』2004年12月号、p.40。その後も旭川機関区、函館運転所、鷲別機関区などにも順次配置された。

 函館運輸所 
JR北海道のDD51形は1994年以降は函館運転所（2002年より函館運輸所）に配置が集約されており、塗装も寝台特急「北斗星」の客車に合わせた青色となっていた。

2005年時点では函館駅 - 札幌駅間（函館本線・室蘭本線・千歳線経由）で定期運用があり、寝台特急「北斗星」・「カシオペア」・「トワイライトエクスプレス」を重連で、急行「はまなす」は単機で牽引していた神山英二「～凸型の名機～ DD51」『鉄道ファン』2005年6月号、p.82。「トワイライトエクスプレス」は函館駅に乗り入れず、五稜郭駅で機関車の付け替えを行っていた。

2016年（平成28年）3月25日時点での定期運用は急行「はまなす」のみで、翌26日のダイヤ改正での北海道新幹線開業に伴い同列車が廃止となったため運用が消滅した。

2015年（平成27年）8月22日に「北斗星」が臨時列車としても運行を終了したことにより、余剰機がミャンマーへの譲渡を前提として室蘭港に輸送された。また、2016年（平成28年）4月30日付で最後まで車籍を残していた5両（DD51 1100・1138・1140・1143・1148）が廃車され、同年7月3日から翌4日の2日間にかけて、8両がJR貨物のDF200-63牽引により旧陣屋町臨港駅へ甲種輸送された。

 鷲別機関区 
鷲別機関区はJR化後はJR貨物の管轄となり、1999年には五稜郭機関区のDD51形の配置も集約された。函館本線・室蘭本線や石勝線・根室本線でコンテナ列車などの定期運用があったほか、例年秋から翌年春にかけて石北本線北見駅や根室本線富良野駅などから運転される農産物輸送の臨時貨物列車にも使用されていた神山英二「～凸型の名機～ DD51」『鉄道ファン』2005年6月号、p.87。

運用縮小とDF200形への置き換えにより、2014年にDD51形の配置が無くなった。鷲別機関区も廃止され、DF200形も五稜郭機関区へ転出している。

 東北・信越地区 
1962年にDD51形の1号機が新製配置されたのは秋田地区の秋田機関区であったが、1963年の2号機以降は東北本線十三本木峠用として盛岡機関区に配置された編集部「DD51形 活躍の足跡」『鉄道ピクトリアル』2004年12月号、p.41。東北本線には後に重連総括制御に対応した500番台も投入されたが、1968年の東北本線電化により蒸気機関車とともに本線運用が消滅した。

東北地区の地方線区においては釜石線、男鹿線、北上線、磐越東線、磐越西線などにも投入された。信越地区では信越本線長野駅以北で1965年に投入されたが1966年の直江津駅までの電化で消滅、篠ノ井線でも1968年より投入されたが1973年の電化により運用が消滅した。

 南秋田運転所 
秋田機関区には1962年にDD51 1が配置された。本格投入は1966年からで、奥羽本線や羽越本線などで使用された。寝台特急「日本海」・「あけぼの」の牽引にも使用され、奥羽・羽越本線の電化が完成した1975年まで本線列車として運用された。その後は男鹿線での運用が中心となった。

JR化後はJR東日本の管轄となり、区所名は1991年時点で南秋田運転所となっていた佐藤繁昌「DD51形 最近の配置・運用の状況」『鉄道ピクトリアル』2004年12月号、p.51。臨時急行「おが」の牽引やJR貨物からの受託による男鹿線・奥羽本線・北上線の貨物列車運用もあったが、1995年に全車保留車となり、1998年に配置が無くなった佐藤繁昌「DD51形 最近の配置・運用の状況」『鉄道ピクトリアル』2004年12月号、p.52。

 東新潟機関区 
東新潟機関区に配置されたDD51形は、1972年の羽越本線・白新線電化以降は信越本線新潟駅 - 新津駅間と磐越西線新津駅 - 会津若松駅間で運用され、JR化ではJR貨物の所属となった。

磐越西線ではJR東日本が運行する客車列車も牽引しており、貨物列車では磐越西線電化区間の広田駅までのセメント列車も存在した。秋田地区でもJR東日本南秋田運転所に常駐の上で奥羽本線（秋田港駅方面含む）・男鹿線・北上線での運用があり、男鹿線では客車列車・貨物列車の双方を牽引した。2007年の磐越西線セメント列車廃止により、DD51形の配置も無くなった。

2011年3月に発生した東日本大震災では被災地への緊急燃料輸送列車が磐越西線経由でも運転されることとなり、牽引機として鷲別・愛知・吹田・門司の各機関区に所属するDD51形が東新潟機関区に集められて運行された国土交通省東北運輸局監修『よみがえれ！みちのくの鉄道』p.198。

 磐越東線営業所郡山車両派出所 
磐越東線のD60形・8620形の置き換え用として、1968年より郡山機関区へのDD51形の配置が開始された。JR化ではJR東日本の管轄となり、区所名は郡山運転所、郡山運輸区、磐越東線営業所郡山車両派出所と推移している。

JR移行後は臨時客車列車のほか、JR貨物からの受託により郡山駅 - 大越駅間で住友セメントのセメント貨物列車を牽引していた。セメント列車は1999年にDE10形に置き換えられてDD51形の定期運用は終了し、DD51形の配置も2002年までに消滅した。その後の区所名は郡山総合車両センターの郡山派出所となっている。

 関東地区 
関東地区では房総地区のほか、八高線での運用もあった。

 佐倉機関区・新小岩機関区 
房総地区では、1968年の夏季輸送で他地区のDD51形を借り入れての運用があった編集部「DD51形 活躍の足跡」『鉄道ピクトリアル』2004年12月号、p.42。1969年より房総地区への本格的な投入が開始され、佐倉機関区と新小岩機関区に配置された。

 千葉機関区 
千葉機関区は1997年にJR貨物の佐倉機関区と同区の新小岩派出所（旧・新小岩機関区）を統合して発足した。新小岩操車場を中心として蘇我駅や小名木川駅、鹿島線鹿島サッカースタジアム駅（旧・北鹿島駅）などへの運用が存在したが、2001年に鹿島線貨物列車が電気機関車化され、2002年にDD51形の配置が無くなった佐藤繁昌「DD51形 最近の配置・運用の状況」『鉄道ピクトリアル』2004年12月号、p.53。

 ぐんま車両センター 
旧・高崎第一機関区→高崎運転所にはJR発足までに佐倉機関区からDD51形が転入し、JR東日本への移管時点で16両が配置されていた。区所名は複数回の組織改正を経て2022年よりぐんま車両センターとなっている。

高崎区のDD51形は国鉄時代より八高線のセメント輸送列車に用いられ、高麗川駅付近の日本セメント（のちの太平洋セメント）埼玉工場で生産されたセメントが輸送されていたが、輸送需要の減少から鉄道によるセメント輸送は1999年（平成11年）9月に全廃となった木村忠吾「DD51 現在機の興味」『鉄道ピクトリアル』2020年5月号、p.81。。セメント輸送廃止後のDD51形の定期運用はなく、臨時列車や工事列車の牽引に使用されている。

2024年時点で配置されている2両（DD51 842・895）はお召し列車牽引の対応工事を施している。JR東日本では蒸気機関車を除く機関車の旅客運用の終了を発表しており、DD51形の旅客列車での運用は2024年11月24日をもって終了した。

 中部地区 
中部地区では関西本線、紀勢本線、高山本線などでDD51形の運用が存在した。

 美濃太田車両区 
国鉄時代より美濃太田機関区（2001年より美濃太田車両区）にもDD51形の配置があり、高山本線などで使用された。

JR化後はJR東海の所属となり、民営化当初から名古屋南運転区（後の名古屋車両区）に配置されていたDD71 749・791・821・1037の4両は1988年に当時の美濃太田運輸区に転入した。4両とも国鉄末期に稲沢機関区から旧・名古屋第一機関区（後の名古屋南運転区）に転入したもので、このうちDD51 791と1037の2両が「ユーロライナー」色となっていた。いずれも定期運用はなく、臨時列車や工事列車の牽引に使用された。

1997年にユーロライナー色の1037が、2001年に原色の821が廃車となった。残る2両も2007年までに全廃となり、JR東海のDD51形の配置が無くなった。

 愛知機関区 
愛知機関区は1994年に稲沢機関区と稲沢貨車区が統合して成立した。関西本線では四日市駅方面のコンテナ列車、石油列車やセメント列車など、紀勢本線は鵜殿駅発着のコンテナ列車など、高山本線では坂祝駅発着のセメント列車などに使用されていた佐藤繁昌「DD51形 最近の配置・運用の状況」『鉄道ピクトリアル』2004年12月号、p.54。

2018年の平成30年7月豪雨（西日本豪雨）で山陽本線が一部不通となった際は伯備線・山陰本線・山口線経由の迂回貨物列車が運転され、米子駅 - 幡生駅間では愛知機関区のDD51形が牽引した木村忠吾「DD51 現在機の興味」『鉄道ピクトリアル』2020年5月号、p.80。

JR貨物のDD51形が所属する最後の区所となり、関西本線・東海道本線方面の運用が最後まで残っていたが、2015年（平成27年）に全般検査が打ち切られ、DF200形の転用改造車への置き換えにより2021年（令和3年）3月12日をもって全車両の運行が終了した。定期運行終了後はイベントでの展示などに用いられ、2022年時点でも愛知機関区に6両が残存していたが、2023年3月までに全車が解体された。

本形式が牽引していたシキ800形大物車の貨物輸送は、同じく愛知機関区所属のDD200形が担当している。

 関西地区 
 亀山運転区 
亀山機関区（後のJR西日本・亀山運転区）の配置機は、関西本線亀山駅以西や草津線、紀勢本線、参宮線などで運用された。

草津線では東海道本線京都駅への直通列車があり、無煙化前は草津線内は蒸気機関車の牽引で東海道本線では客貨ともEF58形に付け替えられていたが、1972年10月の草津線無煙化後は全区間DD51形の通しでの牽引となった矢田晶三「東海道本線にDL登場」『鉄道ファン』1973年3月号（No.143）、p.126。関西本線でも無煙化が進められ、1973年10月1日の奈良駅 - 湊町駅間電化を前に蒸気機関車列車のさよなら運転が9月29日に行われた白石弘之「関西線“さよならSL列車”走る」『鉄道ファン』1974年1月号（No.153）、pp.132-133。

1980年の草津線電化後も京都駅直通列車はDD51形牽引の客車列車が残ったが、JR発足後の1989年に全面電車化されたため、定期運用が消滅した。1990年の亀山鉄道部発足により所属全機が宮原総合運転所へ転属した佐藤繁昌「DD51形 最近の配置・運用の状況」『鉄道ピクトリアル』2004年12月号、p.55。

 網干総合車両所宮原支所 
JR西日本の網干総合車両所宮原支所には2019年時点で5両（DD51 1109・1183・1191・1192・1193）（別冊付録、旅客鉄道会社分のみ）が所属する。2022年現在は定期運用が存在せず、JR西日本管内で運転される臨時列車や工事列車、交直切替区間や非電化区間を経由する回送車両の牽引に使用されている24系6両による天理臨運転 鉄道ニュース（railf.jp）、2015年1月26日。DD51形プッシュプルによる工臨運転 鉄道ニュース（railf.jp）、2015年5月1日。。

宮原支所 - 網干総合車両所本所間、ならびに宮原支所 - 米原操車場間で運転される乗務員訓練列車にもDD51形が使用されている。かつては12系客車や14系客車サロンカーなにわなどを牽引する場合もあったDD51と12系による訓練列車運転 鉄道ニュース（railf.jp）、2019年11月1日。【JR西】網干訓練列車、運転実施 RM News（鉄道ホビダス）、2019年11月29日。。

 吹田機関区 
JR貨物の吹田機関区（旧・吹田第一機関区）では城東貨物線や関西本線・大阪臨港線（浪速貨物線）のコンテナ列車・化学薬品貨物列車を牽引したほか、近畿車輛や川崎重工業兵庫工場で新製・改造された車両の甲種輸送に使用されることもあった。

2011年3月のダイヤ改正での百済駅構内の電化により城東貨物線が電気機関車による運用に置き換えられ、DD51形の運用も終了して吹田機関区への配置も無くなった。

 福知山運転所・豊岡鉄道部 
山陰本線、福知山線、播但線などではDD54形により無煙化されていたが、事故や故障が多発したDD54形の置き換えのため1974年よりDD51形が投入され、福知山機関区に配置された編集部「DD51形 活躍の足跡」『鉄道ピクトリアル』2004年12月号、p.43。福知山線では1986年11月の全線電化で定期普通列車運用を終了、播但線ではJR西日本となった1992年の全面気動車化まで運用された。

配置数は減少し、1999年10月には最後まで残ったDD51 1115・1116の2両が豊岡鉄道部へ転属した。この2両も2002年に廃車となった佐藤繁昌「DD51形 最近の配置・運用の状況」『鉄道ピクトリアル』2004年12月号、p.56。

 山陰・山陽地区 
 米子運転所・後藤総合車両所 
米子機関区（後の米子運転所）ではDF50形による無煙化が完了しており、DD51形の同区への投入は1973年からであった編集部「DD51形 活躍の足跡」『鉄道ピクトリアル』2004年12月号、p.44。山陰本線などの普通列車のほか寝台特急「出雲」、急行「だいせん」の牽引にも使用された。貨物列車はJR化後も米子駅から湖山駅への運用があった。

後藤総合車両所が発足した1997年には山陰本線の客車普通列車や湖山行き貨物列車が廃止され、1998年には「出雲」2往復のうち1往復が電車寝台特急「サンライズ出雲」に置き換えられた佐藤繁昌「DD51形 最近の配置・運用の状況」『鉄道ピクトリアル』2004年12月号、p.57。急行「だいせん」も1999年にキハ65形に置き換えられ、2004年に廃止された。2006年（平成18年）には寝台特急「出雲」が廃止となり、DD51形の定期運用が消滅した。

定期運用消滅後も2019年時点でDD51 1179・1186の2両が残存しており、いずれも臨時列車や工事列車の牽引および構内入換用として使用されている木村忠吾「DD51 現在機の興味」『鉄道ピクトリアル』2020年5月号、p.93。。

 幡生機関区厚狭派出 
幡生機関区厚狭派出（旧・厚狭機関区）のDD51形は美祢線・宇部線の石灰石輸送列車、美祢線美祢駅 - 山陰本線岡見駅間（山口線経由）のフライアッシュ・炭酸カルシウム（炭カル）相互輸送列車などで運用されていた佐藤繁昌「DD51形 最近の配置・運用の状況」『鉄道ピクトリアル』2004年12月号、p.58。山口線方面では山口線小郡駅 - 山陰本線江津駅間の専用貨物列車も1997年まで存在した。

美祢線・宇部線では美祢駅 - 宇部港駅間で宇部興産の石灰石列車が多数運転されており、厚狭機関区のD51形からDD51形に置き換えられて1974年に無煙化された仮屋昭典「惜別・岡見貨物 16年の軌跡」『鉄道ファン』2014年5月号、p.76。JR化後もDD51形がセキ6000形・セキ8000形を牽引していたが、1998年3月に廃止となった神山英二「～凸型の名機～ DD51」『鉄道ファン』2005年6月号、p.91。また、重安駅 - 宇部岬駅間で運転されていたホキ9500形による太平洋セメントの石灰石列車も2009年10月に廃止となった。

1998年6月より美祢線美祢駅と山陰本線岡見駅を山口線経由で結ぶ中国電力三隅発電所向けフライアッシュ・炭酸カルシウム輸送列車（通称「岡見貨物」）が運行を開始し、タキ1100形の所定11両編成を厚狭機関区のDD51形が牽引した仮屋昭典「惜別・岡見貨物 16年の軌跡」『鉄道ファン』2014年5月号、p.72。

幡生機関区厚狭派出は2010年3月に廃止となり、DD51形は門司機関区に移管されたが、岡見貨物自体も2014年3月末をもって運転を終了した。

 下関総合車両所下関支所 
下関運転所（2024年より下関総合車両所下関支所）にはJR発足以降DD51 844（元・厚狭機関区所属）の1両が配置されていたが、2011年（平成23年）に廃車され、後継としてDD51 1043が宮原総合車両所から2011年5月31日付で転属した。山陰本線西部や山口線・美祢線のレール・砕石輸送、「SLやまぐち号」の補機や「DLやまぐち号」の牽引機としても使用されている木村忠吾「DD51 現在機の興味」『鉄道ピクトリアル』2020年5月号、p.96。。

 九州地区 
九州地区では鹿児島本線・長崎本線系統に投入されており、当初は鳥栖機関区に配置された編集部「DD51形 活躍の足跡」『鉄道ピクトリアル』2001年12月号、p.45。1970年の鹿児島本線電化、1976年の長崎本線電化まで使用された。

筑豊地区では1970年以降に門司機関区と直方機関区へDD51形が配置された。旅客列車は2001年の客車列車全廃まで使用され、貨物列車も金田駅 - 門司港駅間で2004年まで運行されていたセメント列車の牽引に使用された。

 門司機関区 
門司機関区はJR発足でJR貨物の所属となったが、貨物列車のほかJR九州の旅客列車も担当しており、筑豊地区を中心に運用された。1988年8月末で廃止された上山田線でも旅客列車を牽引していた。筑豊本線では日本最後のJRグループ最後の快速を除いた普通客車列車も牽引したが、2001年10月の福北ゆたか線電化開業に伴って電車化されたため客車列車は消滅した。

貨物列車は黒崎駅 - 石原町駅間の専用列車、金田駅 - 外浜駅（門司港駅経由）の三井鉱山のセメント列車、苅田港駅発着のコンテナ貨物列車などの運用が存在した。

 事故 
1976年（昭和51年）4月13日に発生した追分機関区の火災により、1976年8月4日付でDD51 682 - 684（追分機関区配置）・1079・1103・1144・1169（岩見沢第二機関区配置）の7両が廃車されている鉄道図書刊行会『鉄道ピクトリアル』2004年12月号特集「DD51形ディーゼル機関車」pp.32・61 - 69。。このうちDD51 1103は1975年（昭和50年）3月製造、1144は1975年7月製造、1169は1975年9月製造で、これらの稼働期間は最短7か月 - 最大1年強ほどにとどまり、新製から1年程度で事故（火災）廃車となった。

1981年（昭和56年）3月16日に発生した成田線の成田空港燃料輸送列車襲撃事件で空港反対派に破壊されたDD51 620・693（佐倉機関区配置）が1981年10月15日付で事故廃車されている。1982年（昭和57年）3月15日に名古屋駅で発生した寝台特急「紀伊」機関車衝突事故により大破したDD51 717（稲沢第一機関区配置）が1982年11月20日付で事故廃車されている。

 保存機 
+ DD51形静態保存機一覧画像番号所在地備考150pxDD51 548北海道三笠市本町971-1三笠鉄道村クロフォード公園1968年（昭和43年）9月に北海道100年記念式典でお召し列車が運転された際の牽引機で、DD51形初のお召列車牽引機である。また、半重連形から全重連形へ改造されている。150pxDD51 610北海道三笠市幌内町2丁目287三笠鉄道村オハフ33 451、スハフ44 12、スユニ50 505と連結されている。150pxDD51 615北海道小樽市手宮1丁目3-6小樽市総合博物館オエ61 309、スエ78 5、ソ34、ヨ7904と連結されている。150pxDD51 1群馬県安中市松井田町横川碓氷峠鉄道文化むらトップナンバー機、試作機（上記参照）。廃車後高崎運転所で修復され保管されたのち、1999年（平成11年）に碓氷峠鉄道文化むらの開館に伴い展示されている。150pxDD51 756京都府京都市下京区観喜寺町京都鉄道博物館JR貨物に承継された車両で、廃車後に整備され、2015年（平成27年）1月に梅小路蒸気機関車館（現・京都鉄道博物館）で特別展示された梅小路蒸気機関車館で特別展示『蒸気機関車の頭出し』開催 - 交友社『鉄道ファン』railf.jp 2015年1月7日付のち、京都鉄道博物館で保存展示されている。150pxDD51 1040京都府亀岡市大井町並河1丁目1−2並河駅鉄道歴史公園米子機関区に初めて投入。新製配置から半年ほどは、寝台特急「出雲」をDD54形と交互に牽引していた。その後の特急列車の牽引はDD51形に統一となる。150pxDD51 1187岡山県津山市大谷津山まなびの鉄道館お召し列車や「出雲」の牽引機であるとともに、お座敷客車「みやび」が強風により余部橋梁から転落した際の牽引機でもあった。

 日本国外への譲渡機 
廃車となったDD51形のうち、数両が日本国外に譲渡されている。

 ミャンマー 
2004年（平成16年）にJR貨物からミャンマーのミャンマー国鉄へ譲渡されている。1,067 mmから1,000 mmへの改軌。車軸を削り車輪を再溶接する方法で行なっている。ミャンマー国鉄の走行速度が低いことから支障なく使用されているが、日本では安全上認められていない。と車両限界の関係から運転台の高さが縮小されている。DD51 823・797の2両がミャンマーで運用を開始している。

2016年（平成28年）にJR北海道からミャンマー国鉄に元北斗星牽引機のDD51形が譲渡される予定。現在、陣屋町駅にて留置されている。

 タイ 
JR西日本で廃車後にベトナムへ譲渡される予定が流れ、その後秋田新幹線改軌工事で使用された保守用車両「ビックワンダー」とともにタイ中南部で路線重軌条化工事に使用された。譲渡されたDD51形はDD51 1101・1106・1032・1132の4両である。

室蘭にミャンマー向けとされ、2016年（平成28年）から放置されていたDD51形のうち、DD51 1137・1142の2両がタイ国鉄の複線化工事のためにタイの工事会社に引き取られた。2018年（平成30年）9月にタイへ渡るために改軌、手すりを車両限界まで合わせる改造、塗装などを経て2020年（令和2年）からの本格稼働に備えている。ただ購入の際に日本から誰も技術指導者が来なかったため、それを憂慮した日本の鉄道ファン有志がクラウドファンティングを活用して技術者派遣プロジェクトを企画し、2019年（令和元年）10月31日にプロジェクトが成立したタイのDD51北斗星色を支援して両国の友好の星にしたい 2019年12月2日閲覧。 。

 ラオス 
2016年（平成28年）から室蘭に留置されていたDD51形のうち1143は1137・1142がタイに輸送された後も引き続き留置されていたが、2024年末に船積みされ、タイへと輸送された。その後バンコク近郊にある工場で整備が実施された後、ラオスの首都・ビエンチャン近郊にあるドライポートまでトレーラーで陸送された。今後、ラオスとタイを結ぶ貨物列車を牽引する予定。

 マレーシア 
日本からタイに譲渡されていたDD51形のうち、2両はタイからマレーシアに再譲渡された木村忠吾「マレーシア クアラルンプール近郊のDD51」『鉄道ピクトリアル』2020年5月号、p.57。クアラルンプール近郊でマレーシア国鉄の軌道改良工事を請け負うDMIA（DAHYA MAJU INFRASTRACTURE ASIA）に所属しており、2019年5月時点では1両は小豆色、もう1両は水色で塗装されていた木村忠吾「マレーシア クアラルンプール近郊のDD51」『鉄道ピクトリアル』2020年5月号、p.58。

 脚注 

 注釈 

 出典 

 参考文献 
 交通協力会『交通技術』1963年5月号「第2次DD51形ディーゼル機関車」
 交通労働研究所『鉄道工場』1963年6月号「第2次DD51形式1160トンの牽出し（ひきだし）に成功（第2次DD51ディーゼル機関車性能試験）」
 交友社『鉄道ファン』
 1981年9月号特集「DD51・DF50」
 2005年6月号 No.530 特別企画・DD51形
 2014年5月号 No.637 仮屋昭典「惜別・岡見貨物 16年の軌跡」pp.72-77
 石井幸孝『DD51物語-国鉄ディーゼル機関車2400両の開発と活躍の足跡』（JTBパブリッシング、2004年） 
 電気車研究会『鉄道ピクトリアル』
 2004年12月号 No.755 特集・DD51形ディーゼル機関車
 2005年11月号 No.768 「ミャンマーへ渡った日本の車両」斉藤幹雄
 2020年5月号 No.972 特集・DD51形ディーゼル機関車
 誠文堂新光社『鉄道画報』No.5 2006 SPRING 特集・至高のディーゼル機関車 いまこそDD51 
 石井幸孝他9名『幻の国鉄車両』JTBパブリッシング、2007年

 関連項目 

 外部リンク 
 日立製作所『日立評論』1963年4月号「」
 日立製作所『日立評論』1963年7月号「」

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