国鉄トキ900形貨車
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国鉄トキ900形貨車(こくてつトキ900がたかしゃ)は、1943年(昭和18年)から1946年(昭和21年)にかけて8,209両が製造された、鉄道省(日本国有鉄道)の無蓋貨車である。
第二次世界大戦中の輸送増強策で開発され、大量生産された戦時設計の特異な三軸貨車であるが、構造の欠陥や粗悪さによって戦後は比較的早期に淘汰された。
一般的な一段リンク式の二軸無蓋車ホイールベース間に、中間軸追加で三軸貨車とすることで積載荷重を増やし、周囲の妻板・あおり戸を高く嵩上げして、貨物積載容積をも増加させた構造である。
妻面、あおり戸ともに最低限の鋼材で支えられた木造で、あおり戸は下段だけが3分割で開き、上段は固定されている。外板塗装は黒(但し、後述する例外規程あり)。最高速度65 km/h、自重10.7 t、荷重30 t。
製作に必要な資材や労力を節約しつつ輸送力を最大化するという「戦時設計」の思想のもとに誕生した3軸無蓋車である。これまで船舶で行ってきた石炭の輸送を鉄道で代替することを狙いとして設計された。
設計・製造されたのは戦時中であり、資材が限られる中での輸送力増強が強く求められていた。そのため、貨車は簡素かつ、多量の物資を積載できることが設計の前提となった。
一般的に貨車は大型化するほど、自重あたりの荷重を大きくすることができる。当時の日本の貨車には軸重16 t 以内という制限が課せられており、無蓋車の場合二軸走り装置では17 t 積み(トラ)が限界であった。軸重を軽くするには一両当たりの車軸の数を増やせば良いが、ボギー走り装置を採用すると多くの資材と手間が必要になる。このジレンマを解決するため、本形式ではボギー走り装置ではなく二軸走り装置の2本の車軸の間にもう1本車軸を追加した三軸走り装置が採用された。
本形式は、中央軸の車輪についてもブレーキシューを有している。三軸車の中央軸は曲線通過時に横動するから、それを妨げないように中央軸の車輪にはブレーキシューを設けないのが従来の常識であった。しかしながら、極端に自重を低減しつつ荷重を増した本形式では、空車時の車輪フラットを防止しつつ、積車時の制動力を確保するためには、中央軸にもブレーキシューが必要とされた(積空ブレーキ装置は当時研究中であった)。また、編成中の大部分をトキ900形式で占める石炭輸送列車の場合に、トキ900形式の中央軸に制動がきかないとすると、編成全体として制動力が不足する。これらの検討から、常識を破って中央軸についてもブレーキシューが設けられた。
また本形式は、石炭輸送充当時の効率性を重視し、一般貨物の荷役の利便性を犠牲にして、アオリ戸上部に固定の側板を設け、容積を拡大した。この側板がないと、比較的低密度の積荷である石炭を積むときに荷重が30 t に達しないための措置である。一方、あくまで無蓋車であって専用の石炭貨車ではないためそれ以外の木材・鋼材などの積載も行われたが、開閉機構もない固定の側板は荷役時にはなはだしく邪魔になることから、後述する側板破損や欠落車両の多発に繋がったと考えられる。
車体断面は石炭積込場の縮小限界に収まる寸法とされた。
製作に必要な資材と労力を節約するため、以下のような工夫が施された。
従来、中梁には250×90溝形鋼(チャンネル材)を使用していたが、これを側梁と同一の180×75溝形鋼に変更した。これによって製造に必要な鋼鉄の量を抑え、使用する鋼材の種類も絞り込んで、厳しい資材供給事情への対策とした。しかし、一方で台枠構造の脆弱化を招き、戦後の転用を困難にした。この頃、戦時中の酷使もあいまって台枠が屈曲する事故を起こしている。
日本の鉄道には改軌論があったので、貨車の輪軸としては長らく、改造して標準軌に対応できる長い輪軸(長軸)が採用されてきた。長軸には、車体ローリングの抑制、走行抵抗の低減といった長所に加え、標準軌化して大陸に持ち込めるという軍事上の意義もあった。しかし資材節約の観点から、本形式では標準軌には対応しない狭軌専用の短い軸(短軸)を採用した。長軸二軸分の材料で短軸三軸が製造できた。
戦後の国鉄ワム80000形貨車_(初代)・トラ40000形以降の構造と異なり、軸箱守は台枠側梁に直付けであるため、車軸の長短により台枠構造を変える必要があり、台枠全体が狭軌専用構造である。
従来、タイヤが車輪から万一にも抜け出ないように、タイヤに止輪を取り付けていたが、資材節約のためにこれを廃止した。
従来、新製タイヤ厚は65 mmとしていたが、これを55 mmとした。新製タイヤ厚を減らすことは、タイヤ交換の頻度を増し、長期的、総合的には不利であるが、目先の鋼材節約を重視して、新製タイヤ厚を減らした。
代用塗料を採用し、塗装の大部分省略も可とする
黒色のペイントのかわりに、コールタールで塗装をした。そのコールタールさえも、金属部品と標記部を除いて省略して、アオリ戸、側板、妻板は木材むきだしとしてもよいこととした。
これ以外にも、ブレーキ部品の浸炭焼入れの廃止、ブシュの廃止などの簡略化が行われている。
昭和19年度発注分からは、さらに、アオリ戸受バネと綱掛の構造を簡易化して資材と工数の一層の削減を図った。
本形式は三軸走り装置を採用したが、カーブを曲がる際に偏倚が多くなり、中間軸が車体に固定されていたために中間軸が強くレールに押し付けられ、大きな走行抵抗を生じさせた(現在でも3つのボギー台車を用いた機関車は存在するが、これらの機関車は中間の台車が回転するだけでなく、左右に自在に動くことができ、これによって中間台車にかかる力を逃がし、走行抵抗を小さくしている)。
実際に、本形式を連ねた貨物列車を10パーミルの上り勾配で引き出すことができず、いったん下がって勢いをつけようと制動緩解したが全く動かなかったというトラブルも発生している。
太平洋戦争中盤まで石炭、木材などの日本国内沿海輸送に多用されていた一般貨物船は、連合国側の攻撃による船舶の損耗を補充するため、戦争後半には南方・中国戦線への輸送に多数が徴用された。海上輸送力の不足により、軍需物資の国内輸送においては鉄道への依存度が著しく高まった。
トキ900は、その非常時輸送を担うためにEF13形電気機関車、D52形蒸気機関車、63系電車とともに作られた戦時設計貨車である。
資材節約、構造の簡素化、製作コスト削減を図りつつ、駅の有効長を最大限に利用するために、二軸車並のサイズで側、妻を高くして積載嵩を増やした三軸車とし、台枠などの設計強度も限界まで下げて、車長が長く自重も嵩むボギー無蓋車に比肩する荷重を実現、輸送効率を高めている。
1942年(昭和17年)に大宮工場で試作されたのち日本車輌製造本店・支店、川崎車輛、汽車製造本店、日立製作所、新潟鐵工所、田中車輛、帝國車輛工業および苗穂工場、五稜郭工場、旭川工場、釧路工場の各工場で大量生産が行われた。総生産数は8,209両。
汎用無蓋車として多彩な用途に利用され、輸送力不足の折、その役割は大きかった。
しかし強度面のみならず、三軸固定の構造は走行安定性にも難があり、破損・脱線事故や軌道負荷増大などの問題を起こした。このため、戦後は廃車や他形式への改造(車軸・連結器や台枠の一部流用)が早期から積極的に行われ、1959年(昭和34年)までに全廃された。
2000年(平成12年)に1両が浜松工場で復元された。これは下回りだけが浜松工場の構内作業用として残っていたものである。番号はトキ4837と推定されている。
復元されて以降は、浜松工場が一般公開される新幹線なるほど発見デーで展示、公開されてきたが2010年(平成21年)に浜松工場のリニューアルが実施される事により在来線車両の入出場が一切無くなるため、翌年に美濃太田車両区に移動しカバーを掛けられた状態で留置されている。 一時期にはリニア・鉄道館に保存されるのではないかとされていたが、収蔵はなされなかった。
太平洋戦争後も一般貨車や業務用客車の需給自体は逼迫していたことから、整理対象になったトキ900形は多種多様な客貨車の改造種車となっている。暖房車マヌ34形、ヌ100形、有蓋車ワ10000形、ワム90000形、豚積車ウ300形、陶器車ポ300形、長物車チサ1600形、操重車ソ50形、雪かき車キ950形、車掌車ヨ3500形他多数あり。改造に際しては種車台枠の強度不足など問題も多く、多くは中間軸を省いた二軸車か、ボギー台車装備かに変更され、改造流用といえども台枠部材の一部や連結器、ブレーキ装置など、比較的限られた部品類流用に留まった事例が多い。
戦時設計に起因すると思われる特異な事故が発生している。
1954年(昭和29年)11月17日、稲沢操車場に進入して来た貨物363列車がブレーキにより減速中、後部に大音響を認めたため停車して調べたところ、32両目のトキ2655(空車)の中央梁・側梁がくの字に屈曲して脱線していた。原因は老朽化により台枠の疲労が極度に達していたため、停車時の衝撃に耐えられなかったものと見られている。
なお、終戦後に撮影されたトキ900の写真には、側面で2段3列配置となった木製あおり戸のうち、中央上部の板が失われ、側板が凹型の外観を呈している事例が多数存在した。トキ900では凹状側板の個体が極端に多かったため、趣味者の間では、この形態が原型であると誤認される事例すらあった。
これは後天的な欠落で、中央上あおり戸が妻板に直接固定されていないため固定強度が低く、運用中に両脇のあおり戸との接合が外れて、脱落してしまったことによる。更に酷くなると妻板寄りの上段あおり戸までも一部欠落した事例まで生じたが、それらのほとんどが、他形式改造ないし廃車となるまで、上あおり戸脱落状態で運用され続けていた。
1948年(昭和23年)に4両(車番不明)が名古屋鉄道に譲渡され、トキ12000形(トキ12001 - トキ12004)となった。4両とも日本車輌製造の私有車で国鉄直通車であった。1953年(昭和28年)に休車となり、1958年(昭和33年)に廃車された。