気動車
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ディーゼル機関車」とは異なります。

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JR東日本キハE130形気動車(2007年 袋田駅)

気動車(きどうしゃ)とはエンジンを搭載した列車の車両のことで、人員・荷物もしくは貨物を積載する空間を有し、運転に必要な動力源として内燃機関や蒸気機関などの熱機関を搭載して自走する鉄道車両である。

現在の気動車は、動力として一般に内燃機関の中でも熱効率と安全性に優れるディーゼルエンジンが用いられている。そのため、日本では「ディーゼル動車」または「ディーゼルカー」(Diesel Car, DC)、「汽車」 などとも呼ばれる。対して、欧州では動力分散方式の車両を「マルチプル ユニット」と呼ぶことから、気動車を「DMU」(Diesel Multiple-Unit) と称する[1]。 また「レールカー」(Railcar) とも呼ばれる。

以下、特記ない限り、主に日本国内の事情に基づいて記す。


目次

1 概要

1.1 気動車の分類

1.1.1 機関・燃料の種類による分類

1.1.2 変速機による分類



2 構造

2.1 車体

2.2 機関

2.3 燃料


3 運用特性

4 走行性能の特性

5 日本の気動車の略史

6 現状

6.1 現代の気動車・高性能化とレールバス

6.2 メーカーの寡占化


7 気動車の体制変化

7.1 環境対策

7.2 JRグループ

7.3 地方路線・バス転換について


8 列車番号

9 脚注

10 関連項目


概要

電車と同様に動力分散方式の鉄道車両に分類される。一両ごとに蒸気もしくは内燃機関を搭載し、単独または複数両の車両で運行される。複数両の車両を連ねる場合には、かつては動力車一両ごとに運転手が乗務してそれぞれの車両を操作していたが、現在では先頭車の運転台から一括して制御する総括制御方式が一般化している。気動車の構造はその種類により異なる。
気動車の分類
機関・燃料の種類による分類

蒸気動車

ガソリン動車

ディーゼル動車

天然ガス動車

ガス発生炉搭載動車(発生炉ガス動車)

車載ガス発生炉で固形燃料を不完全燃焼させ、発生したガス[2]を燃料にして走行する内燃動車。代用燃料車(代燃車)[3]の代表的存在であり、 ガス発生炉搭載動車のみを指して代用燃料車(代燃車)と呼ぶこともある。



ガスタービン動車
ガソリン動車、ディーゼル動車、天然ガス動車、ガス発生炉搭載動車(発生炉ガス動車)、ガスタービン動車など内燃機関を搭載した気動車を内燃動車と呼ぶこともある。

デュアルモード電車

フランスで、ローカル線用として実用化されている車両で、2004年から投入されている。電動機で駆動するが、駆動用電源はディーゼル発電機による発電と架線・パンタグラフ(現在は直流1500V電源に対応)集電の両方に対応する。端的に言えば電気式ディーゼルに対して架線から電力を得る回路を付加した形である。日本語文献では重複動力装備車輌という用語が用いられることもある[4]


燃料電池動車(仮称、鉄道総研で開発中)

燃料電池車両は、電源機構が一般的な熱機関に該当しない電気動力車であるため、正確には気動車の範疇に含まれない。ただし、非電化路線での気動車を代替する運用の想定や、在来型気動車およびハイブリッド気動車との開発研究上の兼ね合いから、気動車を解説する文脈で併せて取り上げられることが多い。

この他、動力を持たない気動車として付随車(気動付随車)と制御車(気動制御車)があり、動力を持つ気動車とともに使用される。
変速機による分類

詳細は、気動車・ディーゼル機関車の動力伝達方式の項を参照。

液体式(流体式・液圧式とも) - トルクコンバータ(略称・トルコン)を使用して総括制御可能とした変速方式。比較的軽量なことが特徴。戦後の日本における主流。かつてはトルクコンバータに依存する領域が広く、動力伝達時のロスを生じがちだったが、1990年代以降多段式の遊星歯車変速機を電子制御してトルクコンバータと組み合わせることで、広い速度域に適応させつつトルクコンバータへの依存領域を小さくする手法(2速以降はトルクコンバータを介さない)が普及し、伝達効率を向上させている。その為、現在の流体式と電子制御化された機械式との違いは、実質的に「起動の方法の違い」のみとなっている。


機械式 - 自動車のマニュアル車同様に、変速機・クラッチを用いる原始的方式だが伝達効率は良い。過去においてはそれぞれ手動操作であり日本では1950年代前半まで主流だったが、クラッチ容量の限界による出力向上の制約や、当時の日本ではこの方式による総括制御の研究が進まなかったため1960年代までにほぼ廃れた。欧州では総括制御技術が開発されたこともあり採用例が多く、特にイギリスでは1980年代初頭の統計では電気式、液体式の合計よりも車輌数が多く[5] 気動車の主流となっていた。

ただし昨今の技術向上に伴い、電子制御による総括制御が可能になったこともあり上述の通り流体式との差は小さくなってきている。デンマークでは機械式気動車を用いた200km/h運転の試験が行われているが、これは多段変速液体式のトルコンを省略して摩擦クラッチのみの装備に置換したものである。



電気式 - エンジン動力で発電を行い、発生電力でモーターを駆動して走行する方式。大出力向けで伝達効率自体は良く、保守点検も流体式に比べて容易であるため、重量は増加するものの世界的には主流とする国が多い。日本では1930年代?1950年代に若干の採用例が見られたのみであったが、パワーエレクトロニクスが発展し重量面のハンデを緩和させた2000年代以降は、ハイブリッド気動車という形態で新たな開発がなされている。

構造
車体

車体は、床下に架装されるエンジンと変速機、燃料などの重量や動揺に対応するため台枠強度を上げてあること、遮音・吸音に配慮されていること以外には一般的な客車や電車と大きく変わるところはない。出力面での制約を補うため、概して軽量化への志向が強い。

日本国内では、古い時代の基準でホームの高さが低いままの地方線区での使用が多く、乗降口にステップを備えている車両が多い[6]
機関

現在営業運行に供されている日本の気動車では、ディーゼルエンジン以外の熱機関を搭載したものは皆無である。

過去においては、明治時代末期から戦後間もないころまでは蒸気動車があったほか、大正時代から1950年代まではガソリンエンジンを動力とする「ガソリン動車」(「ガソリンカー」とも)も存在したが、いずれも経済性・安全性などの面から廃れた。なお、ガソリン動車は戦後すぐに置き換えが進み、日本においては1969年磐梯急行電鉄廃止に伴い営業用車両は全廃されている。ガソリンカー廃止のきっかけとなった事件については西成線列車脱線火災事故を参照。

またガスタービンエンジンを搭載した「タービン動車」(「ターボトレイン」とも)も研究され、1960年代以降アメリカカナダフランス・革命前のイラン(フランスより輸入)などで実用化されたが、日本では燃費の悪さと甲高い騒音、故障の頻発が嫌われ、さらにオイルショックにも見舞われたため、キハ07 901キハ391-1の2両が試作されたのみで、実用化されなかった。

日本国外ではマイクロガスタービンを使用した新世代ガスタービン-エレクトリック式気動車が開発されつつある。

なお、歴史的に見ると日本における気動車用ディーゼル機関は、4ストローク式が主流で、かつての私鉄における少数の例外[7]を除き、2ストローク式の採用例はほとんど見られない[8]
機関の搭載場所

現在営業運行に供されている日本の気動車では、車体床下台車間に機関を搭載している。 過去においても機関の搭載場所は床下が主流であったが、初期には単端式気動車のように自動車に倣って車輌端に機関を搭載した車輌も多く、車体内床上に搭載した車輌(キハニ36450形)や台車に搭載した車輌(長門鉄道キコハ10)も少数ながら存在した。


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