関門トンネル (山陽本線)
関門トンネル担当のEF10形は、車室内両側通路に鋳鉄ブロックを約5トン搭載して粘着重量を増加させていたほか、パンタグラフの継ぎ手やスリ板受けに耐食アルミ合金を採用、要所に対塩害塗装を行うなどの腐食対策を行っていた。車体の腐食が特に激しい6両については、1951年(昭和26年)から1954年(昭和29年)にかけてステンレス鋼製の車体を製作して取り換えた。30号機以降は当初から重連総括制御装置を備えており、空転への対処が困難という問題を抱えながらも常用されていた。
門司機関区配置のEF10形は、1942年(昭和17年)7月の貨物営業開始の時点では11両、11月の旅客営業開始の時点では15両、そして1944年(昭和19年)9月の複線開業時には最高の25両に達した。戦後は輸送構造の変化により所要両数が減少し、東京鉄道局管内や中央本線甲府機関区などへ転出していき、最低で14両まで減少した。その後、後続のEF30形に置き換えられる時点では17両となっていた。1961年(昭和36年)に、九州の交流電化に伴いEF30形の配置が始まると、8月12日にEF10 23号機が吹田第二機関区に転属になったのを皮切りに、11月1日までに全17両が直流電化区間へ転属され、門司機関区の在籍車両が消滅した。
こうして比較した結果、トンネルの方が橋梁よりも建設費が安く、そのうえ爆撃を受けると重要な交通路が途絶するという国防上の問題点を抱えずに済むことから、国鉄ではトンネル案を採用する方針を決定した。1919年(大正8年)度から10か年継続で総額1,816万円の予算を計上し、第41回帝国議会での協賛を受けた。そして1919年(大正8年)6月から9月にかけて鉄道院技師の平井喜久松が連絡線路の実測調査を行い、また同年7月から10月まで、および1920年(大正9年)7月から10月までの2回にわたり関門海峡大瀬戸の海底地質調査を実施した。ところが、第一次世界大戦後の物価高騰により当初の予算ではトンネルの完成を見込めなくなり、加えて1923年(大正12年)の関東大震災に伴ってその復旧に資金を割かれることになったことから、1924年(大正13年)の第50回帝国議会において大正17年度以降に新規着手する事業は後年別途予算協賛を得る方針となり、関門トンネル予算はいったん削除されてこの時点では建設が見送られることになった。
しかし、関門海峡連絡の問題は放置することができず、1925年(大正14年)には鉄道省が再び関門海峡連絡問題の検討を開始し、技師大井上前雄に命じて調査を行わせた。この際には、シールド工法だけではなく沈埋工法も検討対象とした。この結果、再びトンネル案が最良であると結論づけられ、その工法について大井上は、トンネルの強度が大きいこと、圧気中での作業の必要がないこと、より浅い場所にトンネルを通すことができて列車の昇降に伴う損失が少ないこと、建設作業が海峡を通航する船舶に対して与える支障は十分軽微であるとして、沈埋工法が適切であると主張した。
国鉄EF81形電気機関車は、国鉄在来線の電化区間の3種類の電源方式(直流1,500ボルト、交流2万ボルト50ヘルツ、交流2万ボルト60ヘルツ)のすべてに対応できる標準形交直流電気機関車として、1968年(昭和43年)に開発された。関門トンネルでは、1973年(昭和48年)に貨物列車の増発用として2両が配置された。これらの車両は関門トンネル用に塩害対策が施され、既存のEF30形と同じくステンレス鋼製の車体を装備し、耐食アルミ合金製のパンタグラフを搭載するなどされている。耐寒耐雪装備を省略し、列車暖房装置も省略したうえで代わりに死重を搭載しており、さらにEF30形にはついていた重連総括制御装置が省略されていた。標準形と異なることからこの2両は301号機・302号機と番号をつけられ、300番台と呼ばれる。1974年(昭和49年)には、寝台特急の増発用としてさらに2両(303号機・304号機)が追加投入された。これらの4両は、重連総括制御装置が省略されていて重連での重量貨物列車の牽引ができないことから、旅客列車の牽引に限定して使用されていた。1978年(昭和53年)に余剰となったことから2両が常磐線へ転出したが、1984年(昭和59年)・1985年(昭和60年)に再び門司機関区に戻された。
老朽化してきたEF30形の代替用として、余剰となっていた基本形のEF81形からの改造で、1986年度(昭和61年度)に14両のEF81形400番台(401号機 - 414号機)が門司機関区に投入された。改造にあたっては、不要となる列車暖房装置が撤去され、海水に耐えるための塗装を施したほか、関門トンネルでの重量貨物列車の引き出しには重連運転が不可欠であったことから、重連総括制御装置の取付が行われた。
1960年(昭和35年)3月19日に1号機が落成し、米原機関区に配置されて北陸本線の交直接続設備の試験を行った。1961年(昭和36年)4月に門司機関区に転属し、8月からは量産機が配置されて順次営業運転を開始して、10月1日から本格的に使用が開始された。運用開始当初はEF10形を同数で置き換えて17両体制であった。1963年(昭和38年)10月に東小倉駅に小荷物センターが開設されたことから、東小倉駅まで運用が拡大された。輸送需要の増加に対応して1965年(昭和40年)と1968年(昭和43年)にそれぞれ2両と3両が増備され、最終的に22両となった。1978年(昭和53年)に試作車であった1号機が廃車となり、1984年(昭和59年)からは量産車の廃車も始まった。1987年(昭和62年)3月29日に「お別れ運転」を門司港駅 - 遠賀川駅間で実施して、EF30形の全車両の運用が終了した。
これは、関門トンネルは九州の人が本州に来るときに使うものだから、九州が担当すべきとの理由で決められたという。下関駅を管理する西日本旅客鉄道(JR西日本)との境界は下関駅構内の九州側の外れにある。
2005年(平成17年)10月1日のダイヤ改正では、JR西日本所有の気動車による関門トンネル通過運用がなくなり、気動車の関門トンネル通過が定期では全廃となった。同時に、JR九州からの山陽本線方面への直通列車もなくなり、九州からの列車は下関駅で折り返しとなった。
2007年(平成19年)3月18日ダイヤ改正からEH500形が関門地区に投入され、関門トンネルを抜ける貨物列車の牽引を担当するようになった。同時に1,300トン貨物列車の北九州貨物ターミナル駅までの乗り入れが開始された。2009年(平成21年)3月14日のダイヤ改正により、寝台特急「富士」「はやぶさ」が廃止となり、関門トンネルを通過する旅客列車は415系による折り返し運転の電車のみとなった。2011年(平成23年)3月12日ダイヤ改正で、EF81形牽引の貨物列車が臨時1往復のみとなり、またEH500形が福岡貨物ターミナル駅まで1,300トン貨物列車を牽引しての直通運転を開始した。翌2012年(平成24年)3月17日ダイヤ改正で、EF81形による臨時1往復の設定も無くなり、関門トンネルの貨物列車は完全にEH500形が牽引するようになった。
2020年(令和2年)11月に、JR九州門司保線区は関門トンネル開業77周年で自社建物内に整備してきた「関門トンネル記念館」を公開した(観覧は要予約)。
先に建設した下り線(第1線)は、508K881M20地点を入口とし、512K480M00地点を出口として、総延長は3,614.04メートルである。トンネル内に重キロがあるため、両端のキロ程の差より全長が15.24メートル長い。縦断勾配は、510K772M地点を最低点として、両側とも20パーミル勾配になっている。下関側の入口は東京湾中等潮位を基準とする標高(以下同じ)で+1.80メートル、トンネル内最低地点は-36.39メートル、門司側の出口は-1.99メートルの位置にある。当初は、トンネル中央付近に2パーミル勾配の区間を設定する計画であったが、トンネル上部の被覆をできるだけ厚くするために途中で変更された。
のちに建設した上り線(第2線)は、508K856M10地点を入口とし、512K460M73を出口として、総延長は3,604.63メートルである。下り線建設の際に、下関側海底区間の第三紀層断層破砕帯の突破に困難を極めたことから、この区間についてシールド工法や圧気工法の採用も検討されるほどであった。しかし労務や資材の都合上普通工法で突破せざるを得ず、のちに上り線(第2線)を建設する際には、下り線工事の影響もあることから、海底との間隔が同程度では掘削の自信を持てなかった。このため勾配を犠牲にして海底との間隔を広げることにし、510K697M地点を最低点として、下関側は22パーミル勾配とした。これにより、断層破砕帯においては下り線より約4.
諸般の地質調査により、ある程度海峡の地質は把握できており、小規模の坑道であれば掘ることができるという自信を得たため、本線坑道より深い場所に試掘坑道を先に掘削することにした。試掘坑道は、本坑掘削の前にあらかじめ地質を確認して本坑の施工計画を立て、必要に応じてセメントの注入作業を行い、また本坑工事の際の排水路となることを目的としていた。さらに可能であれば、試掘坑道から本坑に取りついて、掘削箇所を増やすことで工期を短縮することも狙い、本坑完成後は電力・通信ケーブルを収容し排水路とすることも目的としていた。この試掘坑道は、取材の新聞記者により「豆トンネル」という愛称がつけられた。試掘坑道は、下関方・門司方それぞれで立坑を掘削し、そこから海峡を横断する形で建設されている。本坑が、両側から海峡中央付近へ下って行く線形をしているのに対して、試掘坑道は立坑の位置がもっとも低くなっており、両側から海峡中央へ向かって上っていく線形となっている。これは、本坑工事中の湧水を試掘坑道に落とすことで、水が試掘坑道両端に自然に流れて、そこからポンプで排水ができるようにするためである。
下関方の立坑は、1937年(昭和12年)1月に弟子待出張所を開設するとすぐの1月7日に掘削工事を開始し、7月に掘削工事完了、11月5日に竣功した。立坑の内径は4.2メートル、深さは55.14メートルであった。
関門トンネルの開通により乗換・積替がなくなり、旅客で約1時間、貨物で約10時間の所要時間短縮が実現された。費用的には、貨車の車両航送による特別運賃が廃止されることにより、荷主にとっては年間約200万円の費用節約となった。これは鉄道省にとっては逆に年間約200万円の減収を意味し、また航路とトンネル関係の資本費や年間の運営経費を考えると、航路もトンネルも年間経費は約100万円と見積もられたため、トンネル開通による誘発需要がなければ国鉄にとっては減益となる。しかし、客車も貨車も直通運用が可能となり運用効率が増すことから、直接計上できない利益があったものとされる。輸送力の点では、それまで関門地区の駅は滞貨の山で溢れ返っていたが、トンネル開通により貨物が順調に流れるようになり、滞貨が原因で出荷できずにいた産品の出荷が可能となった。
関門トンネル開通以前、関門間の連絡は第一から第五の「関門丸」で貨車航送を行っており、2月から7月にかけて発生する濃霧や激しい潮流、冬期の北西季節風による障害の中で、海峡を往来する船舶を避けながら5隻の船舶を頻繁に往復させるのは大変な労力であった。それまで、海峡を通航する船舶と海峡を横断する船舶は平面交差している状況であったが、関門トンネル開通により立体交差化が図られたことになり、事故の防止に多大な貢献をすることになった。
関門トンネルの開通は、第二次世界大戦のさなかのこととなった。
関門トンネル(かんもんトンネル)は、関門海峡をくぐって本州と九州を結ぶ、鉄道用の海底トンネルである。九州旅客鉄道(JR九州)の山陽本線下関駅 - 門司駅間に所在する。単線トンネル2本で構成され、下り線トンネルは全長3,614.04メートル、上り線トンネルは全長3,604.63メートルである。
後に開通した国道2号の関門トンネル(関門国道トンネル)と区別するため、関門鉄道トンネル(かんもんてつどうトンネル)と呼ばれることもある。