国鉄D52形蒸気機関車
D52 5, 7-9, 27, 30, 47, 51, 59, 73, 78, 80, 83(事故), 84, 87, 88(戦災), 90(戦災), 91(戦災), 95, 97, 103, 107, 110-114, 116, 120, 205-208, 209(事故), 212, 215, 220-221, 238, 346, 347, 350-351, 359, 364, 371, 381, 394-395, 409-413, 443, 465
一方、戦時中にはアメリカ軍機による機銃掃射等への対策として本形式への迷彩塗装の実施と運転室の防弾化改造が計画されている。迷彩塗装は他形式も含めいくつかの事例があった一方、運転室防弾化については図面が用意されたのみで実施はされていないが、その内容は以下の通りとなっている。
屋根は雨樋を撤去し、この部分に防弾板を設置。
側面は防弾板およびコンクリートの防弾材を設置するとともに、側面窓の前方を鋼板で塞ぎ、防弾引窓を設置。
前面は正面窓庇を防弾化。
背面に防弾戸を設置。
本形式は、性能を確保して大量速製を主眼とする点ではその目的を達し、耐用年数約2-3年という当初の目標もほぼ達成されていたが、終戦後の日本の状況においては、耐用年数に達した本形式を廃車することができず、引続き使用さざるを得ない状況であった。そのため、本形式をはじめとする戦時設計の車両は通常設計への復元工事を施工することとし、蒸気機関車に関しては1945年10月に「戦争終結に伴う車両並に同部分品の原設計復元に関する件」という通達が各鉄道局長へ出され、「戦時設計機関車装備改造」として1947、48年度に予算が計上されてボイラー控の改造、シリンダーへの安全弁の設置、速度計の設置、炭水車の補強などが施工されているほか、以降も補修や原設計への復元が継続され、機体によっては除煙板や炭庫など木部の鋼製化が実施されている。
ボイラー缶胴の周継手をリベット1列とした乙缶と丙缶では、経年により缶胴下半部のリベットに緩みが生じたものが多く、缶胴下半部に板を継足して継手をリベット2列に補強している。なお、同様の事象は同じく周継手をリベット1列とした戦時設計のD51形と戦後製のC59形でも発生しているが、戦後製のC57形では発生しておらず、ボイラー径に拠るものと考えられている。また、ボイラー控のうち、ボイラーの火室外板と外火室後板の間の後隅板控は、戦時設計においては板厚を薄くしてリベット組立から溶接組立としていたが、亀裂の発生や溶接部の剥離が発生したため、戦時設計機関車装備改造で原設計に復元されているほか、原設計ではねじ組立であった、火室外板と内火室板の間の側控は、戦時設計においては溶接組立としていたが、こちらも溶接部の剥離が発生したため、同じく戦時設計機関車装備改造で原設計に復元されている。
走行装置においては、弁装置のリンク装置で黒皮付きのままの鋳鋼部品を使用したものは傷の発見が困難であったり曲損の検査に手数を要するため、原設計の鍛造機械仕上のものに交換されている。また、戦時設計によりタイヤの抜出し防止用の止輪が廃止されたが、実際にはタイヤの抜出しが発生したため、1952年には止輪の必要性が再確認され、以後止輪を追加している。さらに、先台車・従台車および炭水台車の軸受や棒類の受金に使用された三メタル式受金は、銅合金は節約されるが、鋼材をに銅合金を裏貼りする際に工数がかかり、当初は密着がよくないものがあったが、工作が良好なものは使用状態も良好であり、炭水車車軸の受金では戦後もそのまま使用されているものもある。
戦時設計機関車装備改造における炭水車の補強は、前後の台枠鋳物と水タンク底板との取付部の緩みや、水タンク底板の台枠鋳物取付部の亀裂発生に対応するもので、台枠鋳物の取付面積を増大して衝撃荷重の伝達を良好にするとともに、水タンク底板の台枠鋳物取付部の板厚を9 mmから12 mmとしつつ、内側にも当板を設置するものであり、施工後の状況は良好であった。
戦時輸送の終了による貨物用機関車の余剰化と、旅行の制限がなくなったことによる旅客輸送量の増加にともなう旅客用機関車不足のため、1948年から1949年にかけて本形式のボイラーを流用し、C59形相当で従軸を2軸とした走行装置と組合わせた旅客用機関車C62形が49両(うち1両は2両分のボイラーを組合わせて1両分としたため、種車となったD52形は50両。)製造された。前後の機番対称は以下の通り。
また、第二次大戦後に主要幹線の急速な電化が計画されたことに伴い、1950年から1951年にかけて戦時設計から標準設計への復元に併せて従軸を1軸から2軸として、軸重を線路規格の低い「乙線」への入線可能な値に調整することが可能なD62形に20両が改造された。当時の線路等級ごとの軌道延長は以下の通り。
改造後しばらくは動輪上重量をほとんど軽減せずにD52形と共通運用されていたが、1958年から1959年にかけて動輪の軸重を軽減して乙線に入線可能にするとともに、シリンダー直径を550 mmから530 mmに縮小してシリンダー牽引力をD51形とほぼ同等に変更しており、低速域ではD51形と、高速域ではD52形と同等の性能となった。しかし、幹線の電化が当初の計画通りには進展せず、輸送情況も変化したため、当分の間はD52形が必要とされることとなってD62形への改造は20両で終了し、D52形のまま標準設計に復元する装備改造の実施に移行することとなった。
改造前後の機番対称は以下の通り。
1947、48年度予算による「戦時設計機関車装備改造」や1948年度以降のC62形化改造、1950年度のD62形化改造に引続き、D62形・C62形へ改造した70両と状態不良等で廃車となった55両を除いた160両のうち148両に対し、1951年度から「D52形装備改造」の名称で改造工事を実施している。装備改造はD62形の整備内容に準じたもので、浜松工場、鷹取工場ならびに広島工場で実施された。この装備改造によって全面的に標準設計に復元されるとともに、保守取扱も容易な日本最強の貨物用機関車となっている。装備改造の主な内容は以下の通りであるが、一方で戦時設計でも長期使用に耐えると判断された炭水車の台車や鋳鉄製車輪、主連棒のビッグエンドの丸ブッシュなどは引続きそのまま使用されたほか、この装備改造により、機関車本体の重心高は1660 mmから1668 mmになっている。
自動給炭機の装備。
ブラストノズルへの吐出加減装置の装備。
炭水車の車端耐荷重に対する強度増大。
給水加熱器の位置変更。
炭庫の本設計復元。
蒸気溜・砂箱カバーの本設計復元。
木部の鋼製化など代用材料の本設計復元。
一方、装備改造から外れた13両 (D52 12, 96, 126, 131, 146, 216, 222, 340, 417-419, 456, 460号機) は、給水加熱器の移設と除煙板や歩み板、石炭庫側板などの木製部を鋼板製への交換程度の改造のみで、自動給炭機も装備しておらず、角型のドームを残すなど戦時型の形態を残した通称準装備改造となっており、その多くは瀬野機関区に配置されて瀬野八の後部補機運用に使用された。また、1950年から数次に渡って順次改造を実施して装備改造機相当となったD52 335号機のような事例や、給水加熱器の位置変更のみ先行して実施されたD52 13号機のような事例も見られるほか、瀬野機関区で補機専用として運用されるため、装備改造実施済みながら自動給炭機を装備しないD52 100号機のような事例もあった。
自動給炭機は南満洲鉄道では1921年の試用の後、ミカニ型以降の大型機に搭載され、日本においては1948年5月に発動機製造製のHT形のもの3台が製造されてC62 2-3号機に搭載されたのが最初となっており、以降は給炭機部分を発動機製造、機関部を汽車製造を担当した本省基本形がC61形、C62形に搭載されている。本形式ではC62形と異なり機関部が機関車側ではなく炭水車側に搭載されているほか、搭載に際しては、給炭用コンベアを避けるために運転室床板の中央部を205 mm嵩上げして中央部が1段低い2段であった床面がほぼ平面となり、これに伴い乗降口のクリアランス確保のために運転室屋根後部を切上げて幅も若干狭くなっているほか、床面を一部切取ったため後台枠から運転室への支持材が追加されており、また、機関車本体と炭水車間が100 mm延長されて機関車全長が21105 mmとなっている。
ボイラー台内部に設置された本形式の給水加熱器は場所的に保守点検が困難であったため、D51形と同様に煙室上部煙突前部に移設されて煙突が50 mm後方へ移設されており、あわせて燃焼室とシリンダーの間に排気つなぎ管が追加されている。また、ブラストノズルへの吐出加減装置は1950年にボイラーの燃焼機構の改良策として試験されたもので、C61形から搭載されたものであり、自動給炭機により粉砕された粉炭による火床詰まりに起因する通風不良への対応としてC61, 62形およびD52, D62形に装備されている。この装置は吐出管内中央部に設置した、先端が水滴形の加減棒を上下に動かすことで吐出口径を加減するものとなっており、C61形、C62形では煙室横部のレバーで加減棒を操作するものであったが、本形式およびD62形のものは運転室内助士席側に設置されたハンドルで操作が可能なものとなっている。動力火格子装置はD62形で好成績であった、蒸気分配弁を回転滑り弁からピストンバルブに変更し、揺シリンダー径を140 mmとしたものとしており、火格子は自動給炭機を装備したことから、構造の簡易化のため前後左右の4分割からC62形やD62形と同じ左右2分割のものに変更されている。
炭水車は前後の台枠鋳物を撤去して全長に渡る鋼材組立式の台枠に置換えて車端耐荷重に対する強度を増大しており、水タンクの一部を仕切って自動給炭機を搭載して前部にその機関部を設置したほか、炭庫の鋼製化を実施して形式が10-22AS形となっているが、装備改装前に炭庫の鋼製化を実施していたものの中には炭庫側面の高さが高く、後部だけでなく前端部にも欠き取りがある機体がある。一方でベッテンドルフ式の炭水車台車はタイヤ摩耗時の高さ調整作業が難しく、改造方の要望があったものの改造が困難であり、長期使用に耐えるとされたため引続きそのまま使用されているが、枕ばねの重ね板ばねが3組並列のものは2組並列のものに改造されている。
本形式の丸ブッシュ式の主連棒ビッグエンドは戦後には調整式の角ブッシュ式への改造の要望があり、本形式からD62形への改造の際には角ブッシュ式に改造されて主動輪のバランスウェイトに鉛を充填しているが、本形式の装備改造に際しては丸ブッシュ式のままとされている。これは当時、1950年から実施された本形式での主連棒のビッグエンドに浮動ブッシュを試用する試験において良質のグリースを使用した場合には良好な結果が得られており、将来浮動ブッシュ式に改造する際には丸ブッシュ式からの方が改造が容易であったことと、主連棒ビッグエンドには在来の割ブッシュから一体ブッシュが使用されるようになっており、この一体ブッシュは摩耗時にはホワイトメタルを盛替えるものであるため、角ブッシュ式におけるクサビ調整が不要になったため、丸ブッシュ式のままでよくなったことによるものである。
施工年度・実施工場ごとの番号は下表のとおり。
装備改造機は当初の設計どおりの性能を発揮できるようになり、ボイラーは戦時中製造のものを検査・修繕を実施しながら引続き使用していたが、1954年にD52 365号機のボイラーの火室左肩部が破裂する事故が発生し、1948年にはD51 1140号機でもボイラー破裂事故が発生していたことから、本形式やD51形、D62形・C62形を中心に、戦中戦後に製造された蒸気機関車のボイラー再検査を実施し、翌1955年から新造ボイラーへの交換が行われ、甲缶に準じたボイラーが搭載されている。
施工年度・実施工場ごとの番号は下表のとおり。
電化まで九州で使用されていた6両のうちD52 333号機は本形式で唯一小倉工場式切取除煙板を装備した機体であるが、改造当初は除煙板下縁部が歩み板に接する形状であった。一方、残る5両(D52 79, 379, 396, 415, 451号機)は除煙板の前半部下部を斜めに切除した形態となっており、これは前部デッキに添乗する誘導員の足場確保を目的としたものと推測されている。また、岡山機関区や糸崎機関区に配置された機体(D52 28, 32, 89, 102, 203, 354, 418, 466号機など)や五稜郭機関区に配置されたD52 204号機といった除煙板の前端を短く切除した機体も、同様に誘導員の足場確保を目的としたものと推測されている
1960年以降に北海道に配置された機体のうち13両は苗穂工場で耐寒仕様機への改造を実施しており、その主な内容は以下の通りであるが、機体によって詳細は異なる。
運転室正面窓への旋回窓の設置と、窓横部へのツララ除けの設置。
運転室側面窓へのバタフライスクリーンの設置。
運転室後部への防寒カーテンの設置。
凍結防止のため清缶剤投入装置の撤去。
炭水車の水タンク保温のため、空気圧縮器の排気を炭水車へ導く配管を設置。
速度計の速度検出軸を従輪から第4動輪へ変更。
さらにD52 56, 136, 201, 235号機の4両は運転室を密閉式運転室に改造している。密閉式運転室への改造に当たっては運転室背面に妻板を、側面に乗降扉を設置しているほか、炭水車前部端面を平面から3面折妻として曲線通過時の運転室との接触を回避している。また、本形式の運転室は幅がC62形やD51形などの2800 mmより広い2900 mmであるため、扉の把手や手摺が車両限界(2950 mm)を超えないよう乗降扉を側面から47 mm奥まった位置に設置している。
吹田第一機関区に配置されて東海道本線の東山トンネルおよび逢坂山トンネルを通過する運用に使用される本形式の計34両にはD62形13両とともに鷹取式集煙装置が装備されている。1953年にまず吹田機関区でD52 142号機に試作型のものが、次に1954年に鷹取式の試作型のものがD52 229号機にそれぞれ装備され、試作型の開閉機構は電車用の戸閉機械を転用したものであった。その後1955年から装備された鷹取式の集煙装置は多度津式のものから発展した空気作動式で、本形式とD62形のほか、D51形、D60形、C57形、C58形に装備されており、開閉機構には多度津工場製の専用のものが装備されている。
国府津機関区および沼津機関区に配置されて御殿場線で運用されていた機体は転車台のない途中駅折返しの列車をバック運転で運行するため、通常は第1 - 3動輪の前方に設置されていた砂撒管がバック運転時にも対応できるよう第2  - 3動輪の前方と第3動輪の後方に設置されるように改造されていた。
瀬野機関区に配置されて山陽本線の瀬野 - 八本松で補助機関車として運用されていた機体は、1951年以降瀬野駅を通過する列車は後補機の走行開放を行うこととなったため、前部端梁にドレン弁作用シリンダーを転用した連結器の解放テコ作用シリンダーを設置して遠隔操作を可能としてい。この連結器自動解放装置は瀬野機関区が開発したもので、運転室内のコック操作によって圧縮空気により解放テコを押し上げるとともに、シリンダの動作状態を運転室の解錠指示器で表示する仕組みとなっている。
広島工場では運転室特別整備として、運転室内の採光改善のための側面窓の拡大改造をD52 45, 125, 135, 348, 444, 467号機の6両に実施をしている。改造内容はC59形などに実施されたものと同様のもので、側面前方に縦長の固定窓を、その後方に原型のものより若干幅が狭く天地寸法の大きい開閉窓を設置したもので、開閉窓は2枚引窓で固定窓部裏側に引込まれる構造となっている。
本形式はまず東海道・山陽本線(沼津 - 下関間)沿線の機関区へ重点的に配置され、続いて函館・室蘭本線(函館 - 倶知安間および長万部 - 岩見沢間)での運用目的から北海道に配置されたほか、品鶴線・山手貨物線・東北貨物線(新鶴見操車場 - 大宮操車場間)用として関東地方にも投入された。
本形式の牽引定数は、1944年に行われたD52 1号機の性能試験の結果に基づいて一般貨物列車が19 km/hで1100 t、石炭列車が17 km/hで1200 t運転に設定され、東海道・山陽本線においても10 ‰勾配で1100 t、石炭列車は1200 tの列車を牽引するようになったが、大戦末期から終戦前後にかけての車両・線路の保守状況や炭質の低下のため列車の運行が乱れたため、運用上はD51形と同じ1牽引トン数(一般貨物列車で1000 t)に変更され、終戦直後の1945年10月には牽引定数が見直されて10 ‰勾配における牽引トン数が本形式・D51形ともに900 tに変更されている。この結果、この時期1200 t列車を牽引していたのはEF12形電気機関車のみであった。
なお、本形式の重要な用途でもある戦時輸送における石炭輸送列車用として、1943年から1946年にかけて戦時設計の30 t積、3軸無蓋車であるトキ900形が8209両製造されている。このトキ900形は当時製造されていた17t 積無蓋車のトラ6000形と全長は同じ9550 mmであるが、石炭等の積載荷重を30 tとするため、側面は高さ856 mmのあおり戸の上部に高さ638 mmの側板を追加した高さ1500 mmのものとし、妻板は最大高を1800 mm(トラ6000形はそれぞれ800mm、1100mm)とし、軸重を建設規定内に収めるため3軸としている。線路有効長460 m、機関車の牽引トン数1000 tの場合、トキ900形と35 t積2軸ボギー貨車の石炭列車の比較において、機関車1両の場合の積載量はトキ900形の列車で720 t(貨車24両)、2軸ボギー貨車の列車で665 t(貨車19両)、機関車を重連とした場合はトキ900形の列車で1220 t(貨車38両)、2軸ボギー貨車の場合で1330 t(貨車41両)となっており、製造時の所要資材量、工数ともに2軸ボギー車より大幅に少ないものとなっていた。
本形式が全機出揃った1946年3月末時点の配置は以下のとおりであるが、戦災や事故等により未稼働もしくは現車が存在しない機体も含まれる。
東海道・山陽本線では状態不良から本形式はD51形とほぼ同一性能として運用されていたが、1949年5月の東海道線の浜松までの電化に合わせて原設計への復元整備を実施した本形式を名古屋鉄道局管内に集中配備し、D51形が950 tを牽引する区間で本形式が1100 tを牽引した。また、同年6月の夏季牽引定数制定の際に本形式にこれを適用して東海道本線浜松 - 稲沢操車場間の牽引トン数を1100 tから1200 tとし、EF12形・EF13形・EF15形による浜松以東の1200 t牽引と合わせて新鶴見操車場 - 稲沢操車場間で1200 t列車を運転し、同年末には新鶴操車場行として吹田操車場から4本、稲沢操車場から1本、浜松から2本、静岡から2本の計8本の上り列車を1200 tとした。その後1952年11月時点の東海道・山陽本線における貨物列車の牽引機および牽引トン数は以下の通り。
また、本形式の牽引トン数の推移は以下の通り。
その後、関ヶ原や船坂峠といった10 ‰勾配の連続する区間も含む東海道・山陽本線全線での1200 t貨物列車運転に使用された一方で、ワキ1形やワキ1000形などで編成された急行貨物列車も牽引している。東海道本線は1949年に浜松間が電化され、以降1953年に稲沢まで、1955年に米原、1956年に京都までが電化されて東京 - 神戸間が電化され、一方、山陽本線は1958年に西明石 - 姫路間が電化され、以降1959年に上郡まで、1960年に倉敷、1961年に三原、1962年に横川までと順次電化区間が延伸され、1964年7月25日の横川 - 小郡間の電化により全線電化されて本形式の運用区間も順次短縮されていったが、柳井機関区と小郡機関区に配置された本形式の一部は1966年6月まで使用されていた。
山陽本線の瀬野 - 八本松間の通称「瀬野八」(10.6 km)は特に上り線で22.6 ‰の勾配が連続する難所で補助機関車を使用して運転されていた。補機には1931年からD50形が、1935-36年からはC52形が使用され、さらに1941年からはD51形が使用されたが、1945-46年に本形式が瀬野支区に配置されて使用されている。本形式は同区間を通る上り旅客列車と軽量の貨物列車には単機、重量貨物列車には重連で使用されており、特急列車では広島から補機が連結され、その後部にはテールマークが設置されていた。その後1962年5月12日にこの区間を含む山陽本線の三原 - 広島間が電化がされて翌1963年からはEF59形が使用されるようになったが、本形式の補機は1964年6月まで使用されていた。
大宮機関区と新鶴見機関区に配置された機体は1946年から1954年まで東北貨物線、赤羽線、山手貨物線、品鶴線で使用されており、大宮 - 赤羽 - 大崎 - 新鶴見間でD51形とともに貨物列車を牽引している。
御殿場線では国府津機関区と沼津機関区に配置された機体が1945年から使用され、沼津機関区の機体は同線用の機体が国府津機関区に集約される1961年まで、国府津機関区の機体は1968年まで使用され、貨物列車のほか旅客列車も本形式が牽引していた。なお、1969年4月23日の東海道本線の土砂崩れや1965年6月20日の早川橋梁架替工事の際には本形式による御殿場線への迂回運転が実施されており、本形式が特急・急行列車の牽引にも使用されている。
岩徳線でも旅客列車や貨物列車を牽引している。
吹田機関区に配置された機体は1958年頃から梅田貨物線や城東貨物線でも運用されるようになり、梅田貨物線では新幹線開業の頃まで、城東貨物線では1969年まで貨物列車を牽引しており、最終的にはD52 28, 142号機の2両が使用されていた。
鹿児島本線では東海道本線の電化により余剰となった機体が1955年11月に6両、1956年7-8月に1955年に配置となった機体と入替わりで3両が門司 - 鳥栖間の貨物列車牽引用として門司機関区の配置となったが、1961年の門司 - 久留米間電化により全車が休車となり、廃車となった1両を除き翌年までに本州へ転属した。
戦時中に函館・室蘭本線用として長万部機関区に配属されていた本形式は全機が1950年にかけて本州へ転属もしくは廃車となったが、1960年に函館・室蘭本線の函館 - 東室蘭・鷲別間の重貨物列車牽引用として五稜郭機関区に本形式が改めて配置されている。この時に配置となった機体は山陽本線の電化に伴い余剰となった姫路第一機関区所属の8両 (D52 56, 136, 138, 202, 204, 235, 404, 468号機)と岡山機関区所属の5両 (D52 140, 201, 217, 400, 414号機)の計13両であり、また、1964年に糸崎機関区からの3両(D52 89, 418, 422号機)が配置となったが翌1965年に廃車となり、1968年に吹田第一機関区から2両(D52 28, 142号機)が配属となったが、同年中に他の3両(D52 201, 217, 400号機)とともに廃車となった。残る10両のうち1972年12月に4両(D52 56, 138, 204, 404号機)、翌1973年に4両(D52 136, 140, 235, 414号機)が廃車となったほか、1973年に門司機関区に展示用として貸出されたD52 202号機が1975年に、梅小路蒸気機関車館に保存されるために1972年9月に梅小路機関区に移動していたD52 468号機が1979年に廃車となっている。
参考として、1962年6月1日時点の配置表は以下の通り(総数154両)。
また、年代ごとの配置両数の変遷は以下の通り
京都市の京都鉄道博物館ほか各地で7両が静態保存されている。本形式の使用線区の一つだった、御殿場線沿線の神奈川・静岡両県での保存が多い。