日本の蒸気機関車史
関東と日本海側を結ぶルートとして信越線の建設を進めていたが、横川 - 軽井沢間は約10 kmの距離で標高差が552 mの急峻な地形のため、路線の選定に苦心し、窮余の隙して導入されたのが、ドイツのハルツ山鉄道で1885年(明治18年)に開業していたラックによるアプト式蒸気機関車による方式で、67 ‰勾配のルートを採用した。そのため機材はドイツより輸入し、1893年(明治26年)開業時に投入されたのが、本州で最初のドイツ機のエスリンゲン社製アプト式3900形で、1908年(明治41年)に3両追加した。トンネルが26も介在して特に運転室は乗務員が煤煙と熱気に悩まされ、 蒸気機関車の整備保守も複雑な機構のため容易でなかった。
当時の信越線は関東地域と日本海側を結ぶ唯一の路線で、ドイツ機のほかに後にイギリス機12両(ピーコック社製)と国産機6両(汽車製)が加わって25両が就役したが、小単位と低速の輸送力では間もなく行き詰まり、打開策として本区間は我が国最初の電化に選ばれ、アプト式蒸気機関車は17年の運転で1910年(明治43年)に後継の電気機関車に使命を譲った。
B6形の増備と並行して、1900年(明治33年)前後には官鉄、私鉄とも輸送の強化改善を図るため、より高性能の6400形が2B形の強化機として輸入され、これ以降はアメリカ機の進出が激増した。在来機に比べて牽引力は変わらないが、ボイラーが一回り大きくなり出力に余裕をもたせた。1906年(明治39年)から設定された急行列車の牽引機に選ばれ、山陽鉄道、関西鉄道、日本鉄道などでも採用された。
動輪上重量を増加させるため動輪数を増やし、北海道炭鉱鉄道が炭鉱の出炭増加と開拓の進展に対応するため、1893年(明治26年)以降に我が国最初のD形機の9000形を購入した。
1897年(明治30年)に日本鉄道がボールドウィン社より9700形を輸入した。ボールドウィン社は低カロリーの豆炭を使うため広火室を採用、1D1の輪配置とし、この軸配置を発注した日本の天皇に因んでミカド形と命名した。鉄道輸送が盛んになるのに対応して、牽引力が優れ、ボイラー出力の強化が可能なこの軸配置の蒸気機関車は、貨物用の主力機として世界的に普及した。後年の国産標準形貨物機D50形・D51形・D52形に継がれた。明治の最強の機関車として、改良前の東北線の勾配区間や貨物列車牽引に使用されたが後に過熱式の9600形の誕生により、早期に廃車された。
1などが存在し、客観的に見て本当に旧式化した手法であったかも不明である。チェコは回転数の向上にも関心があり複式3気筒で1624mmで2気筒1750mm動輪と同等の性能を目指したが振動が酷く、運転にかかわる人員と整備にかかわる人員の負担が大きくなる問題に直面したため実用を断念している。
米英をはじめとする諸外国における蒸気機関車の技術革新導入も問題の多さから及び腰で、採用した場合も本来のメリットを損なう独自改変を加えることが多かった。技術導入に積極的な技術者は省内部で冷遇されがちで、早期に民間に下野、あるいは日本資本で先進技術導入に寛容であった南満洲鉄道に転じる事例もあった。
結果として、鉄道省・日本国有鉄道の蒸気機関車の技術水準はC51形・D50形の段階で停滞し、以後はボイラー圧力のある程度の向上や電気溶接採用などの部分改良が成功した程度で、本格的な新技術の導入はうまくいかないことが多かった。幹線用蒸気機関車の実用最高運転速度は、保線側の反対もあり戦後まで100 km/h未満にとどまった。 なお、例外的に重油併燃焼装置の独自開発に成功しており、改造が容易ながら燃焼率550 kg/km3h以下の場合で30 %以上の石炭節約、消煙効果と投炭量の減少による労働環境やサービスの改善、引張定数または速度を10%向上と言った絶大な効果を発揮している。
C62形は、1954年(昭和29年)に東海道本線木曽川橋梁上で、129 km/hという「狭軌鉄道における蒸気機関車の速度記録」を樹立した。