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ガーラット式機関車の模式図
南アフリカ鉄道のGMAM、右に見えるのは水槽車。 1979年撮影
最初のガーラットである軌間2 ft (610 mm)のK1の写真

ガーラット式機関車関節式蒸気機関車の一形式で、考案者のイギリスの機関車技術者であるハーバート・ウィリアム・ガーラット (Herbert William Garratt) の名前が由来である。なお、日本語では表記揺れで「ガラット」や「ギャラット」などと表記されることもある。

特徴は車体が3分割構成でボイラーは中心の台枠上にあり浮いており、その前後に動輪がついた首を振る台枠が置かれて中央の台枠を支え、それぞれが別々のシリンダーで駆動され、足回りが2台分あることで通常型蒸気機関車を背中合わせに重連にしたような動きとなるが、1人の機関士が操縦できるので操作性自体は重連より楽になる。

同じ関節式蒸気機関車のメイヤー式(Meyer locomotive)には一見似ているが、メイヤー式はボイラー自身には独自の台枠がなく前後の首を振る台枠2つで構成されているのに対し、ガーラット式は足回り2つとボイラー用の3つ目の台枠があるのが異なる[1]

ウェルシュ・ハイランド鉄道で動態保存される南アフリカ鉄道の2 ft (610 mm) SAR NGG 16 ガーラット
ソ連のYa-01形

目次

歴史編集

この方法はイギリスの植民地の鉄道であるニューサウス・ウェールズ鉄道で働いたイギリスの機関車技術者であるハーバート・ウィリアム・ガーラットによって1907年に開発された。彼は連接式の大砲輸送機を参照にしたという[2]。その後、この方式はベイヤー・ピーコック社の協力で実用化され、1920年代後半に特許が切れるまで同社が独占製造をしていた[3][注釈 1]

初めて作られたガーラット式機関車はオーストラリアのタスマニア島政府鉄道(Tasmanian Government Railways)のK1型で軌間610㎜ゲージ、複式[注釈 2][4]、総重量34tのB+B機だが、牽引力は6521㎏あるなど[5][注釈 3]後述の「ガーラット式の短所」にある一点以外は成績良好であった[6]

これ以後のガーラット式機関車はオーストラリアやアフリカ諸国の重量貨物用が有名だが、スペインやアルジェリアには旅客用の形式もあった[7]

なお、ベイヤー・ピーコック社はイギリスのメーカーではあるが、イギリス本国では列車単位が小さいこともありガーラットはあまりはやらず、国内向けの製造はロンドン・ミッドランド・アンド・スコティッシュ鉄道(LMS)とロンドン・アンド・ノース・イースタン鉄道(LENR)が、それまで重連以上で運んでいた長編成の石炭列車用にそれぞれ別々に製造した1形式づつのみである[注釈 4]

後述の「ガーラット式の利点」にあるような強みから蒸気機関車末期まで新造された形式で、1961年製造のスペイン国鉄(RENFE)282形がヨーロッパ最後に新造された幹線用蒸気機関車だったりするほか[8]、ローデシア鉄道(RR)や南アフリカ鉄道(SAR)でも1960年頃まで普通に増備が続けられ、SARに至っては1968年に610mm軌間向けとはいえ新造があったほどである。

その後、石油ショック後に石炭を燃料とする蒸気機関車見直しの流れがあった際に、ACE(アメリカン・コール・エンタープライズス)社が計画していた新型蒸気機関車の検討案の一つにこの形式を使ったものがマーク1-Cとして採用されている。 これは石炭列車牽引用として計画されたもので、煙室側の水タンク[注釈 5]を動輪の上ではなくボイラー下部に置いているという違いはあるが、それ以外は車輪配置2-6-0+0-6-2のガーラット式そのもので、これ以前に発案されていたマーク1-B[注釈 6]に比べて火室を大きく取れ[注釈 7]、より簡単にできる[注釈 8]のに牽引力は増大できるという強みがあったが、これの改良案(車輪配置を2-8-0+0-8-2にして大型化したもの)であるACE6000-Gなどの他の案と同様にGPCS(Gas Produce Combustion System ガス化燃焼システム[注釈 9])の自動制御・スリップコントロール(車輪の空転時にそれを抑える制御)・総括制御の問題が解決できず、そもそものきっかけであった石油の値段高騰も収まったことで実用化されることはなかった[9]

ガーラット式の利点編集

 
K1の図面、ボイラーと火室が走行装置と分離されている。

構造上ボイラー下が空間となるため、固定台枠式やガーラット式以外の関節式機関車に比べ、缶胴部や火室設計の自由度が高く、特にナローゲージでも重心をあげずに大きな火室やボイラーと動輪が干渉しないようにできるという点が重宝され、極端な例では東アフリカ鉄道59形の軌間1000㎜に対しボイラーの最大直径が2284㎜と、軌間の倍以上もある太いボイラーを積んだうえで動輪直径1372mmを達成しているものもある[10]

標準軌以上であっても、ボイラーは同じ容積でも太く短い方が表面積が小さくなるので無駄な放熱が減るほか、加熱面積が同じなら煙管の長さが短く数を増やせるので通風がよくなり、煙が抜ける際に抵抗になる過熱管をより多く入れられることで過熱蒸気の温度上昇を見込めるという強みがあるうえ、火室も完全燃焼のためには深い(上下方向に大きい)方がよいため、これらの要素は大きなメリットになる。また、ボイラーを太くすると煙室も太くできるが、これも煙突全体の長さを長く取れて通風を良好にする強みがある[11]

他にも関節式であるため、当然同じ長さのホイールベースを持つ固定台枠式より急曲線に強くなる(動輪を増やせるので重量も分散でき線路への負担を減らせる)が、関節式同士の機関車とも比べるとマレー式(単式マレー含む)に対しては後部の動輪も首を振ることや、ボイラー前部のオーバーハングがほぼ無く、なおかつ重いボイラー回りの部位がカーブで内側によるので遠心力を抑えられてさらに急曲線に強いというメリットがある[12]

こうした要素により、かつてドイツでメッツェルチンという人の「理論上我が国の鉄道[注釈 10]を走れる最大最強の蒸気機関車はどういうものになるか?」という思考実験で出た回答が「ガーラット式機関車(1F+1D1)+ブースター付きテンダー(1D)×2」の、「運転整備重量525t(動輪上重量450t)、最大出力8000馬力、引張力60900㎏(35km/h時)」とされた[注釈 11][13]

なお、理論上はボイラーに邪魔されずに大動輪の高速機関車を作れるはずだが、実際には極端に高速向けのガーラット式機関車は作られることはなく、世界最速記録はフランスのパリ・リヨン・地中海鉄道(PLM)が、当時フランス領であったアルジェリア北部の路線用に作らせた231-132.AT形(動輪直径1800㎜)がパリ~カレーを試運転中に出した132㎞/hである[14]

ガーラット式の短所編集

ガーラット式は基本的にシリンダーが通常の蒸気機関車と違い、かなりボイラーから離れた位置にある。これは最初に作られたK1形でシリンダーを足回りの内側(ボイラー側)に設置した所、前側は問題なかったが後部シリンダーが運転台の真下にあることで運転台が熱くなるという欠陥があった[15]ためで、以後のガーラットではシリンダーを足回りの外側(車端側)に取り付けるようになったが、これによって蒸気パイプがそれぞれのホイールベース分長くなり、特に飽和蒸気を使う場合は延々のびたパイプ内で冷えて凝縮する割合が高くなるという問題があった。
また、これ以外にガーラット式に限ったことではないが、関節式機関車なのでボイラに対して首を振るシリンダーに蒸気を送れるように、蒸気パイプにたわみ継ぎ手を設けてなおかつ蒸気が漏れないようにするなど技術上の精度が高くなる必要性があった[16]

他に走り装置が中央部の長さ分だけ離れているということは、それだけ全長が伸びる(通常型の重連やマレー式関節式機関車の方が短くて済む)ということであり、有効長が厳しい路線では扱いにくくなるという問題もある。

これ以外に前後の走り装置の上を水タンクにしていると、水タンクをあまり大きく取れなかったり、水を消耗すると軽くなって粘着力が低下することがあるが、これについては水槽車(water tender)を引くことで解決した[注釈 12]

生産の一覧編集

保存編集

現在、およそ250輌のガーラットが現存する。多くは部品取り用等で解体されかかったような状態で放置されていたりもするがそれでも尚、100両以上が博物館や保存鉄道で保存される。動態保存のガーラット機関車はヨーロッパ、アフリカ、インド、オーストラリアで見る事ができる[21]

 
最初に製造されたタスマニア鉄道の2 ft (610 mm) K Class ガーラットは保存され、軌間600 mm (1 ft 11 58 in) のウェルシュ・ハイランド鉄道で運行される。

2007年12月、ニュージーランドで本線走行するためにジンバブエのクラス14Aガーラット509号機がBulawayoで分解された。[22] 2011年初頭にジンバブエの15番目のクラス398も同様にSteam Incによって走行できるように修理する為にニュージーランドへ運ばれた。

2011年2月時点では世界中でジンバブエのBulawayo/HwangeとアルゼンチンのUshuaiaの2か所のみベイヤーガーラットが毎日運行されている様子を見る事ができる。 北ウェールズのDinasは年間およそ10ヶ月間、毎日運行する。


注釈編集

  1. ^ ただし、特許存続時代にも一部ライセンスを取った別メーカーの製造がある。
  2. ^ 複式はこれのみで次に作られたダージリン・ヒマラヤ鉄道のガーラット機からはすべて単式である。
  3. ^ 参考までに言うと、日本の蒸気機関車で総重量が近い(36.48t)4軸動輪の4000形が牽引力5660kgである。
  4. ^ 現在はイギリス国内のウェルシュ・ハイランド鉄道に動態保存されているガーラット式機関車があるが、これは元々はニュージーランドや南アフリカ向けの輸出機達である。
  5. ^ これはあくまで予備用であり、基本は後述の水槽車を連結させて供給する予定であった。
  6. ^ 一見背中合わせに連結されたディーゼル機関車のような姿をした2-10-2のキャブ・フォワード型蒸気機関車と、運転台がありブースター付きの炭水車という構成の案。
  7. ^ マーク1-Bは動輪の上に火室が乗っているので、必然的に火床の位置がやや高くなった。
  8. ^ 火室の前後を動輪で支えるので従輪やテンダーにブースターが不要、マーク1-Bは炭水車と反対の方から石炭をくべるのでコンベアのようなもので前側に石炭を送る必要があるが、こっちは元々火室側に石炭を搭載しているので普通の給炭機でよいなど。
  9. ^ 火室を深く取り、蒸気を吹き込むなどして石炭を蒸し焼き状態にし、COガスを発生させ、このガスによる火炎に別の空気を吹き込むというもの、副作用で石炭殻が固まりにくくなるメリットも生じた。
  10. ^ 軌間:1435mm、車両限界:高さ4550mm・幅3150mm、最大軸重:25tという条件。なお連結器は取り換えれるとしてねじ式連結器の強度上限は考慮していない。
  11. ^ これ以外のスペックは以下の通り「全長(テンダー込み)46750mm、動軸数18、動輪直径1500mm、最大軸重25t、シリンダ数9(注)シリンダ行程700×650(4軸駆動用×6)or 820(6軸駆動用×3)mm、ボイラーの最大外径2800mm、火格子面積16m2、石炭25t、水100m3、半径200mのカーブを通過可能。」なお、この機関車のテンダーは前後に逆向きにつけられ水のみを搭載、機関車後部に石炭のみを搭載という構造。
    (注:原文ではシリンダー数は“19”とあるが、P114の表を数える限り4軸を動かすシリンダーが2つづつ3組、6軸を動かすシリンダーが3つ1組なので誤植と判断した。)
  12. ^ この水槽車はテンダー式機関車と違い永久連結ではないので任意で切り離せるうえ、機関車の前後どちらからでもパイプさえ設置すれば水は供給可能のため、終点で向きを変える場合も切り離して機回しすればよかった。

出典編集

  1. ^ 日本国有鉄道 編 『復刻版 鉄道辞典(上巻)』 株式会社同朋社メディアプラン、1958(2013年復刻)。ISBN 978-4-86236-040-3、p.285-286「関節式機関車」。
  2. ^ Durrant, A.E. (1981). Garratt Locomotives of the World. Dawlish: David & Charles. ISBN 0-7153-7641-1. 
  3. ^ デイビット・ロス『世界鉄道百科事典』小池滋・和久田康雄訳、悠書館、2007年、P147・231-232。
  4. ^ 高田隆雄「タスマニアのガーラット1号機」『鉄道ファン 第20巻4号(通巻228号)』株式会社交友社、昭和55年4月1日発行、雑誌06459-1、P90。
  5. ^ デイビット・ロス『世界鉄道百科事典』小池滋・和久田康雄訳、悠書館、2007年、P87。
  6. ^ デイビット・ロス『世界鉄道百科事典』小池滋・和久田康雄訳、悠書館、2007年、P87。
  7. ^ デイビット・ロス『世界鉄道百科事典』小池滋・和久田康雄訳、悠書館、2007年、P147・177-178。
  8. ^ デイビット・ロス『世界鉄道百科事典』小池滋・和久田康雄訳、悠書館、2007年、P239。
  9. ^ 齋藤晃『蒸気機関車200年史』NTT出版、2007年、P443-447。
  10. ^ デイビット・ロス『世界鉄道百科事典』小池滋・和久田康雄訳、悠書館、2007年、P233。
  11. ^ 齋藤晃『蒸気機関車200年史』NTT出版、2007年、P446。
  12. ^ Hollingsworth & Cook 1987
  13. ^ 朝倉希一「技術随筆 汽車の今昔10」『鉄道ファン 第19巻第10号(通巻222号)』株式会社交友社、昭和54年10月1日発行、雑誌06459-10、P113-114。
  14. ^ デイビット・ロス『世界鉄道百科事典』小池滋・和久田康雄訳、悠書館、2007年、P177-178。
  15. ^ デイビット・ロス『世界鉄道百科事典』小池滋・和久田康雄訳、悠書館、2007年、P87。
  16. ^ 高田隆雄「タスマニアのガーラット1号機」『鉄道ファン 第20巻4号(通巻228号)』株式会社交友社、昭和55年4月1日発行、雑誌06459-1、P89。
  17. ^ The End of the World Train - Tierra del Fuego National Park - Engineer Zubieta
  18. ^ Hamilton, Gavin N., The Garratt Locomotive - Garratt Locomotives produced by Beyer, Peacock, http://www.beyergarrattlocos.co.uk/bp.html 2012年11月10日閲覧。 
  19. ^ Hamilton, Gavin N., The Garratt Locomotive - Garratt Locomotives from Other Builders, http://www.beyergarrattlocos.co.uk/other.html 2012年11月10日閲覧。 
  20. ^ The End of the World Train - Tierra del Fuego National Park - Engineer Porta
  21. ^ ガーラットの残存機
  22. ^ RailwaysAfrica 2008/1 p 34

文献編集

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外部リンク編集