ツェントラル鉄道Deh120形電車
ツェントラル鉄道Deh120形電車(ツェントラルてつどうDeh120がたでんしゃ)は、スイス中央部の私鉄であるツェントラル鉄道(Zentralbahn (ZB))で使用されていた山岳鉄道用ラック式荷物電車である。なお、本形式はツェントラル鉄道の前身の一つであるスイス国鉄ブリューニック線用のDeh4/6形として導入されたものであり、また、本項ではDeh120形を粘着区間専用に改造したDe110形荷物電車についても記述する。
Q:粘着区間力行 0:切 E:ラック区間進入 F:ラック区間力行 A:ラック区間進出 Br:ラック区間ブレーキ ブレーキハンドル:自動空気ブレーキ用Bozič式ブレーキ弁、ラック区間用直通空気ブレーキ用Wブレーキ弁、粘着区間用直通空気ブレーキ用No.9ブレーキ弁、運転室右側機器箱上の手ブレーキハンドル タップ切換器手動操作ハンドル:運転室背面に設置されており、故障によりタップ切換器をマスターコントローラーで遠隔操作できなくなった場合に、タップ切替器にシャフトを介して接続されたこのハンドルにより直接操作する。
運転台の計器類は以下の通り。 架線電圧計 主回路電流計:粘着式駆動装置用主電動機およびラック式駆動装置用主電動機用の2個の電流計を装備する。 速度差分表示計:ラック式駆動装置用電動機軸と粘着式駆動装置軸にそれぞれ設置された速度計発電機の発生電圧の差分を両駆動装置の速度差(km/h)に換算して表示するもので、ラック区間運転時の粘着式駆動装置の空転状況や、ラック区間への進入時の粘着式駆動装置とラック式駆動装置の周速の同期状況を表示する。 速度計:前位側運転台のものが記録速度計、後位側運転台のものが通常の速度計となっている。 検電表示器:運転室右側機器箱上に設置され、後位側運転室屋根上に設置された検電アンテナによって検知した架線電圧の有無を表示する表示灯。 暖房引通用電圧計および電流計:客車に給電される暖房出力電圧および電流を表示。
運転台の主なスイッチ類は次の通り:灯具、暖房、主電動機冷却用送風機、電動空気圧縮機、制御電源、パンタグラフ、逆転器。
本形式は上記のような経緯を経てスイス国鉄がFhe4/6形の901-916号機として16機を導入することとなったラック式の荷物電車であり、粘着式駆動装置とラック式駆動装置を別個に設ける方式を採用していた。一方、電車や電気機関車のラック式駆動装置は様々な方式があるが、一般的な方式は動輪の車軸の中央にラック用ピニオンを滑合し、1台の主電動機から動輪とピニオンの両方に動力を伝達する(動輪とピニオンの径の差は歯車比で調整する)ものであった。この方式は構造が単純で多くの実績があるものであるが、摩耗による動輪径の変化により、動輪とピニオンの周速に差が発生して駆動装置に負荷がかかることと、ピニオンの位置が下がるためにラックレールとの噛合が変化するという問題があった。これらの問題に対しては動輪のタイヤの許容摩耗量を通常の車両より少ない量で管理することが対応していたが、このうち前者の問題は出力の小さい電車等ではあまり問題にならなかった一方で、特に出力の大きい機関車では問題が顕在化することがあった。
ブリューニック線においても、本形式の後1954年に導入されたHGe4/4形ではこの方式を採用して274 kNの牽引力を確保したものの、粘着区間での最高速度が50 km/h、1時間定格速度が31 km/hと低く、また、駆動装置の損傷等の不具合が発生したため動輪のタイヤ厚の管理をさらに厳しくするとともに、タイヤ交換回数増に伴うメンテナンスコストを抑制するため走行距離を制限していた。
そのため、その後1986年から導入されたHGe101形(旧HGe4/4形)では動輪とピニオンの間に遊星歯車機構を使用した差動装置を装備して動輪径の変化に対応するとともに、両者の駆動力の配分を最適化する方式を採用し、ラック区間での牽引力280 kN、粘着区間での最高速度100 km/hの性能を確保していた。さらに、2012年に導入されたABeh150形とABeh160形では再度本形式と同じ粘着式駆動装置とラック式駆動装置を別個に設ける方式を採用し、ラック区間での牽引力を440/220 kN、粘着区間での最高速度を120 km/hとしつつ、タイヤの許容摩耗量を一般の車両と同等とすることでメンテナンスコストの抑制と稼働率の向上を実現している。
本形式は、勾配の緩い粘着区間が大半を占めるブリューニック線の線路条件に対応するため、前述の通り、粘着動輪のみの2軸ボギー台車の間にラック区間用ピニオンを搭載したラック式台車を配置して車軸配置Bo'2zz’Bo'とすることで粘着式駆動装置とラック式駆動装置を別個としており、この方式の特徴は以下の通りとなっている。
ピニオンとラックレールの嵌合を確保するための動輪のタイヤの摩耗量制限が不要であるため、動輪のタイヤの交換周期を長くすることが可能となる分、メンテナンスコストを抑制可能。
粘着式駆動装置とラック式駆動装置の性能を個別に設計できるため、粘着区間の定格速度および最高速度を高く設定することが可能。
粘着式駆動装置とラック式駆動装置が別個に設けられ、それぞれ構造が単純であるため、メンテナンス作業が容易。