日本国铁KiHa 60系柴联车

日本国铁KiHa 60系柴联车是日本国有铁道（下文简称国铁）在1960年制造的急行列车用原型柴联车。其乃以KiHa55系为基础，使用大出力柴油引擎、新设计的液体变速机、转向架、车体等。不过后来并未进入量产，而是更换引擎作为KiHa55系使用。

## 发展历史

国铁当时使用的标准柴油引擎（DMH17系）出力不足的问题，该系列引擎输出功率仅为150至180PS，但当时其他国家已有大出力柴油引擎可让柴联车只装一部引擎就有适当的性能。为了提升单引擎柴联车的性能，而发展装有大出力柴油引擎的原型车为KiHa60系。

### DMH17系柴油引擎

DMH17系引擎是当时国铁的标准柴油引擎，排气量17升，为水冷直列（或水平排列）8汽缸OHV引擎，采自然进气、副燃烧室（预燃室或涡流室）设计。其原型乃应铁道省要求，于1935年由新潟铁工所、池贝制作所（现池贝株式会社及池贝柴油机株式会社）、三菱重工比赛开发，出力150PS等级的柴油引擎。铁道省以此为基础，于1942年完成了DMH17的原始设计，但受第二次世界大战影响，迟至1951年才开始量产。

作为国铁首款量产型高速柴油引擎，设计上较为保守并留有余裕，缺点为重量和排气量大但输出功率低，但因性能稳定而受到重用。1950年代后半起，可靠的DMH17系引擎在日本普及柴联车过程中扮演重要角色，使得国铁得以增加班次频率、实现动力无烟化、提高行车速度，大大改善了国铁地方路线的运输情形，后来主要采用于1960年新增的汽缸水平排列型号。1951年至1969年，本系列引擎广泛运用于国铁各种量产的柴联车，以及特急型柴联车的发电机。到了1977年仍有私铁新造车使用本系列引擎，甚至有少数车辆在21世纪仍使用本型引擎。

国铁型号DMH17的来源是“Diesel Motor 8汽缸（英文字母第8个是H）17升”，后续改进型号依序后缀 A、B、C等字母。汽缸水平配置的型号则在后缀前加 H（Horizontal），配备增压器（Supercharger）的型号在后缀前加 S，配备中间冷却器（Intercooler）的型号在后缀前加 Z。不过国铁所使用的本系引擎并没有配有增压器和中间冷却器的型号。

### DMH17系的出力不足问题

柴联车行驶于陡坡路线时，凸显出DMH17系引擎功率不足的缺点：单引擎柴油客车的爬坡性能有时不如蒸汽机车牵引的列车。由于当时没有更强劲的引擎可以使用，因应之道为每辆车装上两部引擎。

1954年推出了双引擎原型车 KiHa 44600形（后来的 KiHa 50形）。由于大型的直列8汽缸 DMH17B 形引擎及其辅助设备需要更大空间，于是转向架中心间距增加2米，成为15.7米，结果在许多路线上通过转辙器或弯道时发生问题，限制了KiHa 44600形所能行驶的路线区间。

所以1955年开始制造的KiHa 44700系列（后称KiHa 51型）调整了底盘下方设备的大小与布局，将转向架中心间距缩短至14.3米，改善了行驶时的问题又确保有足够的动力输出与行驶性能，后来特急型柴联车也沿用了这些方法。

但双引擎车也有一些问题。虽然输出功率是单引擎车的两倍，但也需要两组引擎、变速机、逆转机，所以制造和维护成本也加倍。此外，为了防止排气歧管过热，限制仅能于短时间使用最大出力（第五段油门）。加上考虑到引擎耐用性，未配备增压器，因此进一步提升性能空间有限。

基于上述考量，国铁放弃提升DMH17系引擎性能，很早就开始尝试将 DMF31系引擎转用于柴油客车。

### DMF31系柴油引擎

1937年，铁道省试制了 KiHa 43000形电力传动式柴油客车。在以岛秀雄为首的铁道省技术人员主导下，由日本三家引擎制造商竞相开发柴油引擎，总称为 “DMF31H形”，输出功率为 240 PS，为排气量31升的直列6汽缸引擎，每个汽缸排气量是DMH17形的两倍以上，体积巨大。为了能安装在柴油客车的底盘下方，将汽缸采取水平排列，故在形式名称末尾附加了表示水平汽缸的 "H" 字。但耐用性不佳，经常发生曲轴断裂等严重故障，据信是当时设计和制造技术不够成熟所致。

当时，日本国力已因第二次中日战争而大幅削弱，石油严重短缺，加上1941年太平洋战争爆发，日本无力改进此型引擎，KiHa 43000型车也被空袭摧毁。

第二次世界大战后，开始考虑将 DMF31系引擎用于柴油机车。DMF31S型引擎改采直立汽缸配置，配有涡轮增压器，可输出370马力，成为量产的标准型引擎，使用于1957年开发的DD13型调车机车上，表现良好。

DMF31S形后来改进成为 DMF31SB形，输出功率提升至 500 PS。后又以该设计为基础将汽缸数加倍，而成V型12汽缸的DML61S系引擎，加装中间冷却器后输出功率达到 1,100 PS - 1,350 PS，用于DD51形和DE10形等柴油机车。

为了将成功的DMF31S引擎使用于柴联车，又将气缸由直立改回水平配置，仍保留涡轮增压器，经过调整，输出功率达到400马力，称为DMF31HSA引擎。于是KiHa 60系配备一台DMF31HSA（400 PS / 1,300 rpm），原型车于1959年底开始生产，并于1960年初完成。

## 特征

KiHa 60系计划做为新世代大功率柴油客车，设计的最高速度为 110 km/h。超过了传统型柴油客车的最高速度 95 km/h，与当时国铁最快的 151系电车相当。

外观与Kiha 55系列（KiHa 55和KiRo 25）非常相似，但Kiha和Kiro的一大特点是均采用外挂内嵌式门。由于引擎汽缸采水平配置，地板上无需设有检修盖。KiHa 60 1 的地板为木龙骨的双层结构，而 KiRo 60 和 KiHa 60 2 则分别采用了不同方式的浮动地板结构，以求防震和隔音。

引擎采用以 DMF31型为基础将汽缸改为水平配置的 DMF31HSA (出力400 PS)，搭配新开发的充排油式 DW1液体变速机，直联档位增加为两段，以提高驱动效率。

为降低噪音，车辆配备了内衬吸音材料的引擎盖和大型消音器，引擎冷却水散热装置的冷却风扇也有降噪设计。为防止热量积聚，在引擎盖正上方、车体下缘部分，在驾驶座侧设置了三角形进气口。

转向架是以 DT22系为基础但改用碟式刹车。KiHa 60 形使用线圈弹簧转向架 DT25 (动力转向架) 和 TR61 (无动力转向架)。KiRo 60 形则为国铁柴联车中首次使用空气弹簧转向架，其动力转向架为 DT25A，无动力转向架为 TR61A，为DT25型转向架将枕簧改为波纹管式空气弹簧。因应大出力引擎与高速行驶，动力转向架采用两轴驱动，刹车系统也试用空气控制的液压刹车。

1960年由东急车辆制造与帝国车辆工业分别制造了 KiHa 60 1 和 KiHa 60 2 号，皆为三等车（不久后随客车等级更改，改为二等车）。这两部车仅有一端有驾驶室，除了外挂内嵌式门外，外观与同期的 KiHa 55形 相似。车内有厕所但无洗手台。座位为普通固定式横排座椅，但由于在厕所旁（一般设有洗脸台的位置）也设有座位，因此载客量比 KiHa 55形多，为 88人。两辆车均在久留里线运行。

另外，也是在1960年，由新潟铁工所制造了KiRo 60 1号车，为二等车（不久后改编为一等车）。仅有一端有驾驶室，除了车门外，外观与同期的 KiRo 25形极为相似。驾驶室助手座旁空间设有隔板和拉门，使得驾驶室与客室完全隔开。车身内饰板背面贴有吸音材料，天花板也开有小孔并在背面贴有吸音材料，以降低噪音。试运转时还在车窗外侧用螺丝增加固定另一层，形成双层窗户，但因无法打开窗户通风，在正式投入营运前拆除。车内有厕所与盥洗室，座位与 KiRo 25形相同，是可旋转式横排座椅。

## 问题丛生

在试运转中发现，汽缸水平排列的大排气量引擎表现并不理想。与垂直汽缸相比，水平汽缸的润滑更加困难，且单个汽缸的排气量对于柴油客车而言过大。

但更重要的是对应于大出力引擎的变速机运作不顺。由于当时电子控制技术仍未成熟与普及，引擎和变速机的控制都只能依赖机械式调速器，无法实现精细的控制，未能使大排气量引擎和直联二段变速机之间达到平稳且精密的同步。因此直联段在低速档和高速档之间切换时，转速差导致了剧烈冲击，一直到最后都未能解决。

这批车辆后来改用标准型DMH引擎和变速机，车门也改成一般的车门，外观与 KiHa 55系相差无几。另外，KiRo 60原计划用于测试装设空调，但由于引擎故障而中止。这三辆车后来使用在准急、急行列车以及久留里线的普通列车，于1978年前就已报废。

然而，配备碟式刹车的空气弹簧转向架，后来被 KiHa 80系特急型柴联车采用，高速下的制动能力表现优异。在两轴驱动方面，后来在 KiHa 90系试用了取消横梁的转向架，共有 KiHa 90系、181系 和 KiHa 65 等型车辆，后来更在国铁末期开发出更为轻量的无摇枕转向架，成为现在的主流。

## 改造工程

KiHa 60系所搭载的大功率引擎和直联二段变速机在试验期间故障频传，从 1962年起进行了改装工程，将引擎换为与 KiHa 58系等相同的 DMH17H形 (180 PS / 1,500 rpm) 一具，液体变速机更换为单轴驱动的 DF115 或 TC2A。

因一等车辆不足，KiRo 60形于1962年便进行改造。KiHa 60型则作为预备车辆在房总地区各线作为海水浴场旺季的无动力拖车代用车，但 KiHa 60 1号车发生双轴驱动轴承卡死而无法行驶的故障。这是因为转向架的两根车轴由于各种条件影响，转速不一定相同，如果用齿轮将它们连结起来，齿轮传动会承受巨大的负荷。国铁也预料到这一点，因此在 1 号车上安装了仪器监测齿轮传动所承受的负担，但轴承部分承受负荷却是出乎意料之外。再者，为避开转向架横梁而设计的齿轮传动配置不够合理，加上结构与强度不足等问题而导致卡死。

因此于 1965年，KiHa 60 1 和 2 两辆车都改装成搭载一具 DMH17H形引擎。之后这些车辆也未被编入 KiRo 25形或 KiHa 26形，其形式编号直到报废仍是代表搭载大功率引擎的“60”。

KiRo 60形 与 KiRo 25形一样，座椅椅背不能调整倾斜度，未被列入加装冷气，于 1968年降级为二等车，并改编号为 KiHa 60 101。

KiHa 60系试用的外挂嵌入式车门被认为更适合通勤、近郊运输而非优等列车，1962年出现的的通勤用柴油客车 KiHa 35系正式采用这种车门。至于KiHa 60系，在试验结束后就改装为常见的内藏式车门。