日本國鐵DF50型柴油機車

**DF50 型柴油機車**（日語：DF50 形ディーゼル機関車）是日本國有鐵道的電力傳動柴油機車車型之一，於 1957 年由三菱重工業研製成功，也是日本鐵路史上第一款投入批量生產的柴油機車，是日本國鐵牽引動力現代化的一個重要距離碑。1957 年至 1963 年間共生產了 138 台 DF50 型柴油機車，其中包括由三菱重工業、汽車製造、日本車輛製造生產的基本番台機車 65 台，以及由川崎重工業、東京芝浦電氣、日立製作所生產的 500 番台機車 73 台，兩者除了所裝用的柴油機型號不同之外，其他部分均完全相同。

## 開發背景

1950 年代初，受到美國和聯邦德國（西德）大力推動牽引動力內燃化改革的影響，日本國有鐵道也開始計劃非電氣化幹線的牽引動力現代化。與此同時，隨著舊金山和平條約的簽訂，日本在 1952 年完成了從統制經濟邁向市場經濟的轉變，正式結束了石油製品統制制度，日本國鐵隨即恢復新型柴油機車的研製工作。1953 年，新三菱重工業和三菱電機成功試製了 DD50 型柴油機車，並投入北陸本線進行試運轉。

DD50 型柴油機車是 1000 馬力的電傳動柴油機車，由於日本當時缺乏鐵路機車使用之中等功率柴油機的研製經驗，因此採用了由瑞士蘇爾壽公司轉讓技術及授權生產的 8LDA25 型柴油機。然而，DD50 型柴油機車投入北陸本線運用後，很快就顯示出一些設計上的不足之處。例如，單端司機室的設計令機車幾乎總是需要重聯運用，大大降低了這種機車的運用靈活性和經濟性；加上機車的平均軸重達到了 15 噸，使其不能在軸重限制為 14 噸的四級路線上使用。此外，該型機車亦沒有安裝為旅客列車供暖的蒸汽鍋爐，旅客列車在冬季仍需要加掛燃煤的暖房車。

1957 年，隨著鐵路運輸量伴隨日本經濟高速增長，日本國鐵宣布執行第一個五年計劃（1957 年 —1961 年），旨在提高鐵路系統運輸能力和推進牽引動力現代化。同年，日本國鐵在 DD50 型柴油機車的基礎上，開發研製了新一代的 DF50 型柴油機車，以推動次級幹線鐵路的旅客列車無煙化。針對上述關於 DD50 型柴油機車的缺點，DF50 型柴油機車是按照次級幹線的單機運用為原則進行設計，採用了設有貫通門的雙端司機室布置方式，並搭載了一台與 EF58 型電力機車相同形式的自動化蒸汽鍋爐。因考慮到在次級幹線的運用需要，而且搭載蒸汽鍋爐亦增加了機車重量，因此 DF50 型柴油機車特別採用了 Bo-Bo-Bo 軸配置，不僅使機車具有良好的曲線通過性能，還可以令軸重減輕到約 14 噸。

三菱重工業、汽車製造、日本車輛製造生產的基本番台機車採用經過改良的 8LDA25A 型柴油機，裝車功率為 1200 馬力（895 千瓦）；而川崎重工業、東京芝浦電氣、日立製作所生產的 500 番台機車則裝用由西德 MAN 集團授權生產的 V6V22/30MA 型柴油機，裝車功率進一步提高至 1400 馬力（1040 千瓦）。電力傳動系統包括一台直流牽引發電機和六台直流牽引馬達。為了提升 DF50 型柴油機車的牽引力，將最高速度設定為 90 公里 / 小時，使其在低速時能發揮同 D51 型蒸汽機車一樣的性能，高速時能發揮同 C57 型蒸汽機車一樣的性能。

雖然 DF50 型柴油機車的出現大大加快了日本國鐵的非電氣化幹線無煙化，但與其他功率較大的蒸汽機車相比，比如 1600 馬力的 C62 型蒸汽機車，其功率和牽引力水平仍然比較低；而且當時電傳動柴油機車的製造成本居高不下，加上其柴油機的部分零部件需要從國外進口，一台 DF50 型柴油機車的造價高達 7000 萬日元。除此之外，在柴油機車選用電力傳動抑或液力傳動方面，日本國鐵認為液力傳動機車單位功率重量較小，因而更適合允許軸重較輕的日本鐵路，所以於 1960 年確定以後研製的柴油機車均採用液力傳動。這些因素都減少了日本國鐵繼續購置 DF50 型柴油機車的意欲，最終 DF50 型柴油機車亦在 1963 年停產。

1957 年 3 月至 1962 年 10 月，三菱重工業、汽車製造、日本車輛製造共生產了 65 台基本番台機車（1～65）。1958 年 4 月至 1963 年 10 月，川崎重工業、東京芝浦電氣、日立製作所共生產了 73 台 500 番台機車（501～573）。

## 運用歷史

從 1950 年代末起，DF50 型柴油機車作為日本國鐵第一種可以在次級幹線投入長距離運轉的柴油機車，被廣泛運用於除北海道以外的非電氣化次級幹線和部分幹線鐵路，例如奧羽本線、北陸本線、中央本線、紀勢本線、關西本線、山陰本線、土讚本線、予讚本線、日豐本線等區域，曾經配屬長野、秋田、敦賀第一、米子、龜山、高松、高知、大分等機關區，擔當包括特急列車在內的旅客列車和貨物列車牽引任務；尤其對於有較多隧道的路線區段，牽引動力內燃化徹底解決了蒸汽機車噴出煤灰煙塵的問題。當奧羽本線的矢立隧道和松原隧道在 1970 年代初開通之前，列車通過秋田和青森縣境內的矢立嶺大坡度區間時，一般需要加掛多一台 DF50 型柴油機車作為補機進行重聯牽引。

然而，作為日本國鐵柴油機車的初代實用化車型，DF50 型柴油機車最主要的問題是功率不足。雖然它能夠在大坡度區間上保持良好的粘著性能而不會造成嚴重的空轉，但其功率等級對於幹線柴油機車而言實在偏低，使其牽引列車運轉在長大坡道時速度大幅下降，當牽引 630 噸列車通過 10‰連續坡道的平衡速度為 26 公里 / 小時，當牽引 370 噸列車通過 25‰連續坡道的平衡速度更只有 20 公里 / 小時；此外，機車在平原地區運轉時亦沒有充足的功率餘量，其牽引性能僅與過去使用的蒸汽機車相當。

1962 年，日本國鐵成功研製了 2000 馬力等級的 DD51 型液力傳動柴油機車（1965 年以後提高到 2200 馬力）。隨著製造成本較低的 DD51 型柴油機車投入批量生產，並陸續投入到日本各地的非電氣化鐵路幹線使用，部分貨物列車和優等旅客列車牽引任務亦轉交由 DD51 型柴油機車承擔，而替換下來的 DF50 型柴油機車則相繼集中轉往運用負荷較輕的次級幹線使用。1970 年代中期後，由於日本國鐵加快對次級幹線進行電氣化改造，或使用 DD51、DE10 型柴油機車取代老化的 DF50 型柴油機車，DF50 型柴油機車於 1976 年起開始逐步報廢。

九州地區的 DF50 型柴油機車曾經擔當「富士號」、「彗星號」特急臥舖列車和「高千穗號」、「日南號」急行旅客列車的牽引任務，直到日豐本線全線於 1979 年完成電氣化後才改用 ED76 型電力機車牽引。而紀勢本線的「紀伊號」列車是最後一列使用 DF50 型柴油機車牽引的臥鋪特急列車，其中上行的 4004 次列車於 1979 年 6 月改用 DD51 型柴油機車牽引；上行的 4004 次列車在龜山至紀伊勝浦間，以及回 4003 次回送列車在紀伊勝浦至新宮間的牽引任務，一直使用龜山機關區的 DF50 型柴油機車擔當，直到在 1980 年 2 月被 DD51 型柴油機車淘汰為止。

自從本州和九州地區終止 DF50 型柴油機車的營業運轉後，四國就成為了該型機車最後一個活躍​​的地方。截至 1980 年 3 月 31 日，國鐵四國總局下轄的高知機關區及高松運轉所仍配屬有 44 台 DF50 型柴油機車，是土讚本線和予讚本線的主力機車。1981 年 10 月，四國的客車列車均改由 DE10 型柴油機車牽引，DF50 型柴油機車不再牽引定期旅客列車，同時 500 番台機車全部中止營運報廢。1983 年 9 月，貨物列車亦停止使用 DF50 型柴油機車。同年 9 月 25 日，隨著 DF50 1、DF50 65 號機車完成重聯牽引「再見 DF50 土佐路號」臨時急行列車的告別運轉，亦標誌著 DF50 型柴油機車正式告別歷史舞台。1985 年 1 月 21 日，DF50 34 號機車除籍報廢後，除了三台機車獲得保留外，其餘 DF50 型柴油機車已全部報廢。

## 技術特點

### 總體布置

DF50 型柴油機車是客貨運通用的電力傳動柴油機車，採用底架承載的全鋼焊接結構貫通式箱型車體，車體鋼結構的非承載部分由高強度鋼板和預製構件組成。車體兩端各設有一個司機室，司機室內機車運轉方向的左側設有司機操縱台，右側設有副司機座席及手制軔手柄，司機室兩側設有供乘務員乘降的側門。司機室前端中央設有一道貫通門，貫通門外側還設有踏板和扶手，以便機車重聯時乘務人員通過到另一台機車。車體中部是設有各種機械及電氣裝置的機械室，機械室內從第一端至第二端順序布置有動力室、冷卻室、鍋爐室三個部分，並設有貫通式雙側內走廊連接兩端司機室，司機室和機械室之間設有隔牆和內車門以阻隔機械室噪音。

動力室內安裝了一套柴油發電機組，牽引發電機上方裝有渦輪增壓器，並設有勵磁機、勵磁電阻器、膨脹水箱、機油濾清器、機油冷卻器、輔助發電機、牽引馬達通風機、總風缸等配套設備，靠近司機室的隔牆上還設有控制電器櫃，每邊側牆上各設有八個通風格柵，車體頂蓋上設有多個小型採光玻璃窗。冷卻室設有柴油機和機油熱交換器的冷卻水散熱系統，冷卻室頂部裝有一個軸流式冷卻風扇，兩邊側牆上各設有一個通風百葉窗和大型散熱器，冷卻風扇經百葉窗口吸入冷風再從車頂排出熱風，另外還設有牽引馬達通風機、電動空氣壓縮機、氣軔裝置。鍋爐室設有一台為旅客列車供暖的 SG3 型蒸汽鍋爐。為了儘可能縮短車體長度，蓄電池和鍋爐水箱被設置在機械室內走廊下方。在車體下方除了有三台轉向架之外，之間還吊掛著兩個燃油箱。

### 柴油機

DF50 型基本番台機車裝有一台三菱重工製造的 8LDA25A 型柴油機，由瑞士蘇爾壽公司轉讓技術及授權生產，是在 DD50 型柴油機車使用的 8LDA25 型柴油機基礎上強化而成，通過提升增壓壓力使輸出功率提高了 20%。這是一種四行程、直列式、八氣缸、廢氣渦輪增壓的水冷式中速柴油機，氣缸直徑為 250 毫米，活塞行程為 320 毫米；小時功率為 1200 馬力（895 千瓦），額定轉速為每分鐘 850 轉；持續功率為 1060 馬力（790 千瓦），額定轉速為每分鐘 800 轉。除了活塞和增壓裝置等少數零部件不同外，其他部分基本與 8LDA25 型柴油機通用。

DF50 型 500 番台機車裝有一台川崎重工製造的 V6V22/30MA 型柴油機，由聯邦德國的 MAN 集團轉讓技術及授權生產，是在 DF40 型柴油機車使用的 V6V22/30 型柴油機基礎上強化而成，通過提升增壓壓力使輸出功率提高了 16%。這是一種四行程、12 氣缸、廢氣渦輪增壓的水冷式 V 型中速柴油機，氣缸直徑為 220 毫米，活塞行程為 300 毫米；小時功率為 1400 馬力（1040 千瓦），額定轉速為每分鐘 1000 轉；持續功率為 1200 馬力（895 千瓦），額定轉速為每分鐘 900 轉。後來日本為台灣製造的台鐵 R0 型柴電機車也使用同系列柴油機。

DF50 型柴油機車採用氣動式調速器作為柴油機的控制機構，司機控制器手柄通過改變控制風管供給圓盤形凸輪節流閥的氣壓，使燃油系統的噴油泵改變供油量。這種控制方式雖然容易獲得較多的調速級位，但是重聯運轉時的響應延遲是一個主要缺點。

### 傳動系統

傳動系統使用直 — 直流電傳動裝置，柴油機直接驅動一台直流牽引發電機，並將發出的直流電供給六台直流牽引馬達。機車裝用一台獨立勵磁的 DM49 型牽引發電機，持續功率為 700 千瓦，額定電壓為 450 伏特，額定電流為 1560 安培，額定轉速為每分鐘 800 轉，冷卻方式為半密閉式強迫通風。當柴油機啟動時牽引發電機變為串勵馬達，作為起動馬達使用並改由蓄電池供電。機車還裝有一台 2 千瓦的 DM51 型勵磁機，用來供給牽引發電機勵磁電流，並使牽引發電機具有恆功率勵磁特性。

每個轉向架裝有兩台 MT48 型四極串勵直流牽引馬達（原始型號為 MB340-AVR），額定功率為 100 千瓦，額定電壓為 225 伏特，額定電流為 520 安培，額定轉速為每分鐘 410 轉，最高轉速可達 2600 轉，電樞及定子線圈均採用 B 級絕緣，冷卻方式為半密閉式強迫通風。為了擴大機車的的恆功率調速範圍，還可以通過在牽引馬達勵磁線圈並聯分流電阻的方法，對牽引馬達進行二級磁場削弱，磁場削弱率分別為 50% 和 30%。六台牽引馬達採用「兩串三並」的連接方式，即每兩台馬達分為一組串聯連接，三組馬達採用並聯連接。空轉警告系統與 EH10 型電力機車相同，通過檢測同一組兩台牽引馬達端電壓的差異來判斷空轉。

### 轉向架

DF50 型柴油機車是日本第一種採用 Bo-Bo-Bo 軸配置的鐵路機車。日本鐵路有著許多半徑較小的曲線區段，主要幹線的最小曲線半徑為 400 米，二級路線的最小曲線半徑為 300 米，在一些支線上甚至還有 200 米的小半徑曲線。兩台三軸轉向架（Co-Co 軸配置）和三台二軸轉向架（Bo-Bo-Bo 軸配置）相比，由於三軸轉向架的固定軸距較長，當機車通過小半徑曲線時會產生較大的橫向側壓力，這在之前試製的 DF40 型柴油機車上已經進行過試驗。若果採用軸距較短的二軸轉向架，則可減少輪對在曲線上的沖角和側壓力，從而使轉向架更容易通過小半徑曲線區段，較小的輪緣磨耗亦有利於減輕路線維護負擔，因此日本國鐵決定仿效當時歐洲的一些六軸電力機車，在 DF50 型柴油機車上應用了 Bo-Bo-Bo 軸配置。

機車走行部為兩台搖枕式的二軸轉向架，包括兩台 DT102 型兩端轉向架和一台 DT103 型中間轉向架。兩端轉向架可以互換使用，但中間轉向架因其搖枕裝置較為特殊，不能與兩端轉向架互換。轉向架採用「日」字形的鋼板焊接箱型結構構架（1～8 號機車使用一體化鑄鋼構架），轉向架固定軸距為 2,600 毫米。車軸軸承採用了雙列滾柱軸承，並使用了滾珠軸承作為止推軸承之用。軸箱採用導框式定位結構，一次懸吊裝置為軸箱頂端構架側梁內的捲簧。車體重量由搖枕旁承和心盤共同承載。牽引力和制軔力則通過下搖枕以及心盤傳遞給車體。基礎制軔裝置採用雙側踏面制軔。牽引馬達採用軸懸式驅動方式，輸出的扭矩通過一級減速齒輪傳遞給輪對，牽引齒輪傳動比為 4.235（17：72）。

搖枕裝置由上搖枕、下搖枕、搖枕彈簧、吊杆等部分組成。兩端轉向架的上下搖枕通過四根吊杆懸掛在構架側梁上，而搖枕彈簧則採用每側兩個縱向並列的捲簧，並配有垂向油壓減震器。中間轉向架的搖枕裝置具有橫動機構，「T」形吊杆機構能允許轉向架的橫向自由移動 ，使中間轉向架在機車通過曲線時，可以產生相對於車體中心線左右各最多 150 毫米的橫向位移；而且中間轉向架要求搖枕彈簧具有較大的橫向剛度，因此搖枕彈簧採用每側兩個橫向並列的捲簧，以便轉向架通過曲線後能夠自動復位。

## 重大事故

* 1962 年 11 月 29 日晚上 10 時 15 分，DF50 548 號機車牽引青森開往吹田（上行方向）的 2050 次貨物列車，當列車運轉至羽越本線羽後本莊至羽後岩谷間，與新潟開往川部（下行方向）的 D51 637 號蒸汽機車的 867 次單機回送列車發生正面衝突，即 1962 年羽越本線列車衝突事故。事故造成 DF50 548 號機車的兩名司機死亡，D51 637 號蒸汽機車的三名司機受輕重傷，兩台機車大破，五輛貨車脫軌顛覆。事故直接原因是 867 次列車從羽後本莊車站發車前未確認並冒進顯示紅燈的出發號誌機。其後 DF50 548 號機車在國鐵土崎工廠完成修復。
* 1964 年 6 月 25 日下午 4 時 28 分，DF50 10 號機車牽引多氣開往串本的 135 次普通旅客列車，當列車運轉至紀勢本線大曾根浦至九鬼間，列車駛出大二行野隧道時該處突然發生山體滑坡，造成列車脫軌顛覆，機車墜落到約 30 米的懸崖下並起火。這是第一台因事故報廢的 DF50 型柴油機車。
* 1969 年 1 月 24 日凌晨 0 時 50 分，DF50 39 號機車牽引名古屋開往天王寺的 921 次普通旅客列車，當列車運轉至紀勢本線紀伊日置附近時，機車突然脫軌顛覆並掉落到路線旁邊的水稻田，因無法被修復而在同年 9 月 24 日除籍報廢。
* 1972 年 7 月 5 日清晨 6 時 45 分，DF50 45 號機車牽引高松開往高知的 224 次普通旅客列車，當列車經由土讚本線運轉至繁藤車站停靠時，由於車站旁的山坡因連日暴雨引發大規模山體滑坡，約 10 萬立方米的泥石流瞬間沖毀車站及附近民房，224 次列車的機車及兩節車廂被全部或部分淹埋，事故總共造成 60 人遇難，當中包括機車司機、列車乘客、當地居民和消防人員，即震驚全國的「繁藤災害」。嚴重損毀的 DF50 45 號機車被就地解體，部分車體連同司機和一些乘客的遺體被埋葬於車站附近的穴內川，而機車上的銘牌則被拆下來並保存於多度津工廠。
* 1978 年 3 月 22 日清晨 5 時 10 分，DF50 569 號機車牽引高鬆開往松山的 121 次普通旅客列車，當列車運轉至予讚本線高瀨至比地大間一個平交道口時，與一輛橫越道口的吊臂車相撞。機車受撞擊後車頭嚴重損壞，司機和副司機分別受輕傷和重傷，機車後來於同年 6 月 5 日除籍報廢。

## 車輛保存

* DF50 1 號機車：退役前配屬四國總局高松運轉所，於 1983 年 10 月 1 日除籍報廢后，被存放於國鐵四國旅客鐵道多度津工廠內，同年被指定為準鐵道紀念物；隨後在 1987 年 3 月 6 日恢復車籍，並在多度津工廠內動態保存；國鐵分割民營化後該機車被四國旅客鐵道（JR 四國）繼承。2007 年 10 月 13 日，這台機車被轉移到愛媛縣西條市四國鐵道文化館，並於同年 11 月 26 日起以靜態保存方式向公眾公開展示。
* DF50 4 號機車：退役前配屬龜山機關區，於 1980 年 3 月 17 日除籍報廢后，在同年 6 月轉移到大阪市東淀川區的菅原天滿宮公園靜態保存。
* DF50 18 號機車：退役前配屬四國總局高知機關區，於 1984 年 1 月 26 日除籍報廢后，在同年 2 月 2 日轉移到大阪市港區的交通科學博物館以靜態保存方式向公眾公開展示，直至 2014 年 4 月該博物館閉館；隨後這台機車被轉移到岡山縣津山市的津山鐵道教育館，並於 2016 年 4 月 2 日起再次向公眾展示。

## 參考文獻