蒸気機関車

ボイラーをもち，蒸気機関を原動機とした機関車。日本では英語のsteam locomotiveの頭文字をとってSLと略称されることも多い。

発達と衰退の歴史

蒸気機関で車輪を回して走る蒸気車が出現したのは，J.ワットが蒸気機関を発明してまもなくの1769年で，フランスのN.J.キュニョーによって試みられ，ふつうの道路を時速3.6kmの速さで15分間走行したといわれている。蒸気機関車を発明したのはイギリスのR.トレビシックで，彼はそのころ広く敷設されていた馬車鉄道に着目し，そのレール上を走る蒸気機関車を1804年に製作した。08年には公開実験も行われたが，当時のレールでは機関車の重さに耐えられず，トレビシックの考案は注目を浴びるまでには至らなかった。14年ころから蒸気機関車の研究と製作を進めていたG.スティーブンソンは，25年ストックトン～ダーリントン間に世界初の公共鉄道が開通したとき，彼の製作になるロコモーションLocomotion号を開業式当日自ら運転し，90tの列車を毎時16～19kmで運転してその実用性を世に示した。しかし蒸気機関車が馬車鉄道よりはるかに優れたものとして真に認められるようになったのは，これより4年後の29年，リバプールとマンチェスター間の鉄道開設時の懸賞運転で，G.スティーブンソンが息子のロバートとともに作ったロケットRocket号が他の2台の機関車を押さえて優勝し，その優れた性能が確認されてからである。ロケット号は客車1両を引いて最大時速46kmで48kmを完走したが，ボイラー構造や車輪に動力を伝達する機構などは現在の蒸気機関車と大差なく，以後，蒸気機関車は急速に進歩発達を遂げるようになった。

　日本には天保年間（1830-44）ころから蒸気機関車に関する知識が伝わっていたが，それが具体的に深まる契機となったのは，蒸気機関車の模型がもたらされてからである。1853年（嘉永6）開港を求めて長崎に入港したロシア使節E.V.プチャーチンは蒸気機関車の小型模型を披露し，翌年2度目のペリー来朝のときには将軍家定へフィルモア・アメリカ大統領から蒸気機関車と客車の模型が献上され，横浜の応接所裏でアメリカ人による運転が行われており，55年（安政2）には佐賀藩によって模型の製作，運転もなされた。72年（明治5）品川～横浜間に鉄道が開業したが，機関車は前年にイギリスから輸入したものを使用した。87年には，初めてアメリカ製機関車が輸入され，以後しだいにアメリカ製が多くなるが，ドイツ，スイスからも数は少ないが輸入されている。国産機関車は，92年鉄道監察方であったイギリス人，R.F.トレビシックの指導のもとに鉄道庁・神戸工場で1B1形飽和複式機関車（860形式）が製作されたのが最初で，明治の終りには，国内製作の方針と機関車工業の発達によって，輸入しなくてもすむようになり，1913年には国産で最初の過熱機関車1D形の9600形式が製造された。

　蒸気機関車は，陸上交通機関の雄として長年にわたって活躍し，その両数の増大とともに，牽引力，速度，熱効率などの性能向上も盛んに研究され，いろいろなタイプのものが考案され実用化された。しかし，第2次世界大戦を境にしてしだいに衰退の一途をたどることになる。これは，ディーゼル機関や電動機が発明され，第1次世界大戦ころから機関車に適するような軽量，小型，大出力のディーゼル機関などの開発と液体変速機などの動力伝達装置の急速な発展が相まって，優れたディーゼル機関車や電気機関車が出現するようになったためである。ディーゼル機関車や電気機関車に比べると蒸気機関車は，熱効率が低いため動力費がかさみ，また給水・給炭作業を比較的頻繁に行う必要があるので長距離走行には不利で，機関車運用効率が悪く折返し時間も長くかかる。また低速での引張り力が低く，運転操作も容易ではなく，多量のばい煙は旅客からきらわれるなどの欠点が目だち，しかも安価で豊富な石油が得られたことも蒸気機関車には不利に働き，しだいにディーゼル機関車や電気機関車に置き換えられるようになった。とくにアメリカでは積極的なディーゼル化が進められ，他の各国も程度の差はあっても蒸気機関車を廃するようになり，現在，蒸気機関車を主力として使用している国はきわめて少なくなっている。日本でも，1936年にはおよそ8700両，第2次大戦終戦後も5000両を超えていた蒸気機関車は，60年から始まった国鉄（現JR）の動力近代化によって急減し，76年には営業運転を停止した。現在では梅小路機関区に代表形式が保存されている。なお私鉄の大井川鉄道など，一部では蒸気機関車の運転が行われているものの，これはあくまで観光客を対象にした例外的なものである。

蒸気機関車の種類

蒸気機関車は，炭水車の有無，用途，使用蒸気の性質，蒸気の使用方法，車輪の配置などによって分類される。

　ボイラー付きの車体自身に石炭や水を積み込めるものをタンク機関車，燃料や水は炭水車と呼ばれる車に積み込み，これをボイラー付車体と連結したものをテンダー機関車という。前者は主として短距離用で，前後の見通しも利くから入換え用としても適しており，後者はボイラーや炭水車を大型にできることから重量列車や長距離用として使用される。一般に高速旅客列車用としては動輪径を大きくし，速度より大きな牽引力を必要とする貨物用には動輪数を増やし大きなシリンダーをもった機関車とする。

　ボイラーで発生したままの蒸気（飽和蒸気）を火室あるいは煙道などの高熱ガスで加熱してから蒸気シリンダーに送るものを過熱（蒸気）機関車，飽和蒸気をそのまま使用するものを飽和（蒸気）機関車といい，前者は高温蒸気が得られるので熱効率がよく経済的であることから蒸気機関車の主流となった。また一度使用した蒸気をさらに別のシリンダーに送って再利用するものを複式機関車と呼ぶ。複式機関車は蒸気の使用効率はよいが複雑な構造となるため，効率のよい過熱機関車の登場によりだんだんと消え去っていった。

　機関車の各動輪は連結棒で互いに結ばれており，曲線通過のためある程度の融通性をもっているが，曲線通過をさらに容易にし，直線区間では蛇行動を制限するような先輪または先台車と呼ばれる，動輪より直径の小さい車輪を動輪の前に有するものが多い。また，線路や橋梁（きようりよう）の強度上各車輪上の重量が制限されているため，重量の大きい機関車では，動輪のほかに従輪あるいは従台車と呼ばれる小径の車輪を動輪の後ろに配する場合もある。機関車の車輪配置による分類，呼び方は国によって異なり，アメリカのように車輪配置に対しそれぞれ特殊な名称を付けたり，車輪の数に応じて6輪式とか8輪式と呼ぶ例や，イギリスのように先輪，従輪のないものは連結動輪の数に応じて4輪連結とか6輪連結と呼ぶなどさまざまである。アメリカのF.ホワイトが提唱した，先輪，動輪，従輪の順にそれぞれの車輪数で表す方式（ホワイト式）は，簡単で機関車の形態がよくわかることから各国で広く用いられている。日本の国鉄では，1906年の国有化後にそれまでまちまちであった呼び方を統一し，タンク機関車は4000代まで，テンダー機関車は5000代以上とし，連結動輪数により形式番号を表すようにした。さらに28年からは動軸が1軸（片側の動輪1個）のものをA，2軸をB，3軸をCなどのようにし，これに先軸，従軸の数を数字で前後の順に並べた。また個々の形式については，動軸数を表すアルファベットの次にタンク機関車は10～49，テンダー機関車は50～99の数字を並べ，さらに以下に製造順の車両番号を付した。なお，炭水車は燃料積載量（t）と水タンク容積（m³）で表し，自動給炭機付きのときはSを付した（表）。

大きさと速度の記録

大きな蒸気機関車としては，1919年アメリカのボールドウィン・ロコモーティブ社が製造したものと，41年アメリカン・ロコモーティブ社が製造したものが代表的なものである。前者は，軸配置1-D-D-D-1（動輪4個が1組のもの3組とその前後に先輪，従輪を配したもの）で，全長31.4m，総重量387t，シリンダー牽引力72.6t（日本のD51の約4倍）であった。後者はビッグボーイBig Boyの愛称をもち，軸配置2-D-D-2，全長25.9m，総重量508t，シリンダー牽引力61.5tであるが，動輪径が1727mmもあり最高時速は130kmも出せるので，機関車出力（牽引力×速度）では世界最強の蒸気機関車といえる。速度記録としては，1938年イギリスのマラードMallard号による時速202.8kmがあり，日本では，54年C62形式が時速129kmを記録している。
［福田 信毅］