山陽電気鉄道の旧型電車(さんようでんきてつどうのきゅうがたでんしゃ)では山陽電気鉄道(山陽電鉄)の旧型電車とその発達過程について記述する。

合併両社の規格差 山陽電鉄は、もともと旧・兵庫電気軌道(兵電)に由来する兵庫駅 - 明石駅(鉄道省明石駅とは別の場所)間の軌道と、その系列会社であった旧・神戸姫路電気鉄道(神姫電鉄)に由来する明石駅前駅(現在の山陽明石駅) - 姫路駅前駅(現在の山陽姫路駅)間の鉄道を母体としている。

旧兵庫電軌区間は軌道法による特許線で実際に併用軌道を主体として建設され、直流600V電化で急曲線が多く、架線も直接吊架式で架線柱は木製、かつ併用軌道区間に埋設された水道・ガス管の電蝕防止のため複式架線方式を採用するなど総じて路面電車に準じた規格であった。風致地区である須磨周辺の住民の反対なども影響し、一説には松の木を避けて線形が決定された区間があるという。

兵庫電軌においては、その開業時に用意された1形が当時として異例の60馬力電動機4基搭載の大出力車とされ、歯数比も2.48と高速重視のセッティングとされたものの、それらを含む歴代旅客車全てについて両車端にヴェスティビュールを備えるデッキ構造の高床車体の前後に安全畳垣と救助網が備わり、ダブルポール搭載、機器も電装品は全てゼネラル・エレクトリック(GE)製で直接制御器と直通ブレーキを搭載し単行運転にのみ対応する、同時代の路面電車用に近い設計・構造の2軸ボギー車の新造に終始した。

一方の神姫電鉄区間は、技師長の渡米視察の成果を受けて、当初より本格的な都市間高速電気鉄道として建設された直線主体の良好な線形を備える路線であった。しかも、電化設備については効率の良い架線電圧1,500Vの直流電化とし、架線はシンプルカテナリーを当初より採用、架線を支える架線柱も鉄塔を基本とするなど、当時のアメリカのインターアーバンの最新トレンドを導入しており、中でも特に直流1,500V電化は1923年に電化された大阪鉄道(現・近鉄南大阪線他の前身)に4ヶ月遅れで日本国内2番目、新規開業路線では日本初という意欲的措置であった。

もっとも、それ故に開業時に準備された1形電車については、電装品が全てGE社製で当然に直流1,500V対応品、台車はボールドウィン(BLW)社製A形、ブレーキもGE社製非常弁付直通ブレーキ、と当時のアメリカのインタアーバン向けとして概ね最新の機器が輸入されており、車両各部の国産化が進んだこの時代には珍しく、川崎造船所が手がけた車体以外はことごとくアメリカ製であった。また、集電装置についても直流1,500V電化で先行した大阪鉄道がパンタグラフ集電を選択していたにもかかわらず、新規開業路線故の路盤沈下などによる架線高の変動を考慮してトロリーポールが搭載されており、この結果神姫電鉄線は日本国内では史上唯一の「ポール集電による直流1,500V電化路線」となった。

直通車 このような両社線の極端な規格差異は、合併後も後々まで尾を引いた。このため直通運転開始に当たっては、旧兵電規格の小さな車両限界に適合する小型車体で、600V - 1,500V複電圧切り替え機能を搭載した専用車(51形・初代76形)を製造する必要に迫られた。

なお、開業時に15両揃えられた神姫1形は全車が51形の第一陣にその主要機器を提供して廃車されたが、旧車体のうち、9両分は当時宇治川電気傘下にあった近江鉄道の電化に際して譲渡され、主要機器を新造の上で同社モハ1 - 9として再起し、残る6両分も1942年に2.74mあった車体幅を唐竹割りにして2.4mに寸法を詰めた上で再度組み立てられ、手持ちの機器・台車などを組み合わせて2代目76形として再就役しており、一まとまりの車両としては寿命が約4年と非常に短命であったが、各構成機器や車体そのものは姿を変えつつ全て無駄なく活用されている。

徹底的な機器の使い回し・有効活用 こうした合理性の徹底、部品の使い回しは山陽電気鉄道成立後、積極的に行われた。まず山陽電気鉄道として分社後最初の新造車となった200形の第1・2次車では車体こそ川崎車輌での新製、それも溶接構造や流線型の前頭部意匠、鋼板張り屋根、1mと広幅の側窓、ツートンカラー塗装、間接照明を採用するなど、当時最新のデザインを取り込んだ意欲的な設計であったが、機器については徹底的な在来車からの使い回しが図られた。主電動機は29形・36形のそれの界磁コイルにタップを立てて配線を引き出し、界磁接触器に接続して界磁制御による高速運転を可能とした物、制御器は最古の1形搭載のGE製K-36-A直接制御器を横倒しにして床下吊下として間接自動制御方式に改造した物、そして台車に至っては兵庫電軌由来の在来車が履いた軸距1.372mmの軸ばね式台車の枕ばね部を撤去、側梁を中途で切断し間に延長部材を挿入、軸距を1,905mmに延長し全電気溶接にて組み立てた上で新造の釣り合い梁と釣り合いばね、それに揺れ枕装置を取り付けた、他に例のない構造の釣り合い梁式台車(社内形式BW-2)をそれぞれ搭載したのである。

更に戦中になり先の2代目76形の改造時に従来直通車で採用してきた芝浦製作所RPC-101主制御器の調達が上手く行かなかった際には、RPC-101で制御可能な容量が山陽電鉄の直通車で標準であった芝浦製作所SE-107B(端子電圧750V時1時間定格出力52.2kW)4基のおよそ2倍に相当する制御可能容量を備えていた事を利用して、RPC-101を搭載する電動車本来の4基の電動機と並列接続にする形で、制御器が調達・搭載できなかった2代目76形に搭載の4基の電動機を制御させる、今で言う1C8M制御の走りとなる2電動車1制御器方式を考案、採用している。

こうした機器の使い回しの徹底は戦後も続いた。初の高性能車2000系はcM-T-Mcの2M1T編成での運転を前提として端子電圧340V 1時間定格出力110kWの主電動機を採用、続く神戸高速鉄道乗り入れ対応車である3000系ではcM-M'-T-Tcの4両編成での運転を考慮し、三菱電機との打ち合わせ・検討の結果、同社が1954年に奈良電気鉄道デハボ1200形用として設計したより強力な端子電圧340V 1時間定格出力125kWのMB-3020-Aを基本とするMB-3020-Sを搭載した。こうした事情から山陽電鉄では高性能車用として大別して110kW級と125kW級で2種の電動機が併用される様になったのだが、双方共に使途にあわせた転用・流用を繰り返すことになった。

まず1968年の神戸高速鉄道開業後の輸送量増大に伴う3000系の4両編成化の際に、2000系2扉セミクロスシート車3両編成3本を解体して全車電装解除・3扉ロングシート化を行って付随車の3550形9両とし、それらを既存の3000系3両編成に組み込む事で4両編成を増やす措置が採られた。この際電装解除で発生した6両分のMB-3037-A主電動機は別途新造されることとなった3000系電動車ユニット(cM-M')の主電動機として流用、これらの電動車は区分のため3200形という別形式が与えられ、以後cM-M'-Tcの3両固定編成で本線普通・網干線列車用として長く運用されることになった。

更に1989・1990年の2000系淘汰後にはMB-3037-A系電動機が複数発生したが、これらは折から新造されつつあった5000系に搭載する主電動機を捻出するために有効活用された。具体的には、2000系発生のMB-3037-A系電動機を3両編成で運用されていた既存の3000系、および同形電動機を搭載しやはり3両編成で運用されていた2300系の電動車ユニットが搭載するMB-3020-S系電動機と交換、3000系については3200形に改造編入、2300系は2編成のみで双方とも電動機を交換したため改番せずそのままとし、その上で発生したMB-3020-S系電動機を新造の5000系に転用するという措置が採られた。しかもその内2300系については1997年から1998年にかけて3両編成2本が電装解除・付随車化改造により3550形3560番台へ改番となり、この際発生したMB-3037-A系電動機は再び転用され3000形の3200形改造、および5000系新造用MB-3020-S系電動機の捻出源とされた。

また、後述するが5000系の増備として初のVVVF制御車である5030系が設計された際には、機器の使い回し・循環検査を念頭に置いてMB-3020-S系電動機に近い特性を備えた三相交流誘導電動機が新規設計され、減速比を従来のWNドライブ車と同一とすることでWN継手やギアボックスといった摩耗部品の共通化を実現、この方針は最新の6000系でも踏襲されている。

車両限界拡大・昇圧 この様に戦前から山陽電気鉄道は新技術や新工法の採用に貪欲で、また柔軟な発想での改造にも積極的に取り組んできたが、軌道線由来の明石以東の車両限界や橋梁の荷重上限などに起因する制約、中でも軌道法の定める併用軌道区間での列車編成長30mの制限は厳しく、輸送力の増強が求められた戦前戦中を通じ、最大でも14m級100人乗りの小型車2両編成が輸送の上限となっていた。

こうした明石を境にあまりに異なる両区間の規格統一作業は併走する国道の整備などの機会を捉えて段階的に実施された。須磨 ー 明石間については併用軌道区間の新設専用軌道への移設などの形で戦前から地道な軌道改良工事が進められていたが、大戦後に予想外の事態によって一気に車両限界拡大や架線電圧の昇圧が実現されることとなった。

1947年になって、戦中の明石工場焼失等に1945年9・10月に相次いだ風水害復旧が重なった事で生じた危機的な車両不足への緊急対策として、運輸省からモハ63形の割り当て供給が認められ、この20m級超大型車が63800形という国鉄での形式番号から記号を省略しただけの番号を与えられて一気に20両導入されたのである。この形式は建設当時から地方鉄道法免許線で軌道法特許線区間よりも高規格にて建設されており、入線に当たっての地上設備の手直しの必要性が少なかった電鉄姫路駅 - 電鉄飾磨駅 - 電鉄網干駅より順に導入されたが、明石以東の軌道法特許線区間についても限界拡大や直接吊架式であった架線のシンプルカテナリ式への変更をはじめとする施設改良と架線電圧昇圧、変電所増強などの措置が順次行われたことで1948年10月21日に63800形による兵庫 ー 姫路間直通運転が可能となった。この結果、全線の施設建築限界と架線電圧の統一、それに全車両の集電装置のパンタグラフ化が果たされた。

もっとも、端子電圧750V時の一時間定格出力が142kWにもなる強力主電動機(MT40)を4基搭載ということで当時山陽電鉄が保有していた脆弱な変電所ではその負荷激増に耐えられず、63800形は直通運転開始後も変電所増強完了までは並列段への進段を禁止され、代わって制御器に改造を施し直列段のままで界磁制御を行える様にする事で高速性能を引き上げる運転手法を1953年まで強いられた。

ロマンスカー 1949年に導入された800形(820番台)は、日本で戦後初めて新造された転換クロスシート電車で、その宣伝に当たっては「旅はこれでこそ楽しい」のキャッチフレーズがつけられた。

この転換クロスシート車(ロマンスカー)による特急は運転開始後大反響を呼び、翌年新製の増備車 (830 - 831) では、川崎車輛(現・川崎車両)の技術部長であった岡村馨技師(当時)が開発したユニークな軸梁式台車を試用した。更に1951年新造の800形(850番台)3編成6両においては座席配置など車体設計・設備のアウトラインは800形(820番台)と大差無いものの、発電制動機能付の東芝PB-4C多段電空油圧カム軸式制御器やローラーベアリング付台車などの新技術導入や機器・車体の軽量化の徹底に加え、電動車と制御車の重量の平均化による電動車の軌道負担軽減が特に重視され、従来ならば電動車に搭載されていた電動発電機(MG)や空気圧縮機(CP)といった補助機器類が制御車に集約搭載され、そのためブレーキ装置として中日本重工業製ARブレーキ装置を採用したが、電動車に制御車用のACA-R、制御車に電動車用のAMA-Rが搭載されるという異例の構成となった。この機器構成と構体設計の工夫により850番台車の電動車は820番台車比で約4tの軽量化を達成している。

こうした転換クロスシート車の新製は高性能車2000系の世代になっても継続されたが、1950年代後半以降の沿線への工場立地が進んだ結果、特急の混雑が激化、転換クロスシートの特急車は2000系2010-2500-2011編成(1960年新製)で終了となり、1970年までには既存の転換クロスシート車も全てロングシート化された。

以後、山陽電鉄でのクロスシート車の復活は1986年、固定クロスシートを扉間に配した5000系30両の一挙新製を待つことになる。

在来車の体質改善 特急車で転換クロスシートが積極採用された一方で、63800形導入以前に新製された狭幅車体の一般車を対象とした体質改善も平行して積極的に進められた。

特に複電圧対応の直通車であった51・76・100(I)形→100・1000形の更新車である250形では2次車で内装や屋根布などにビニル樹脂材料を全面的導入、250形4次車に当たる270以降での当時最新の2000系に準じた軽量構造準張殻車体の採用による車体の大型化、250形5次車281への2回に渡る富士電機製電機子チョッパ制御器の搭載試用など新技術の試用を織り交ぜつつ2000系新製開始に伴う中断を挟んで28両が更新された。

一方、こうして定員92名の100・1000形グループの更新と並行して、より新しい定員100名の狭幅車である200形グループについても更新が実施されたが、こちらは実用本位の15m級3扉車となり、機器も従前のものがそのまま搭載されている。

アルミ車体の採用 山陽電鉄では様々な新素材の採用に挑戦したが、その中でも増備途上の2000系 (2012 - 2505 - 2013) でのドイツ・WHD社と川崎車輌の技術提携による、都市間高速電車での本格的なアルミ合金製車体の日本初採用(1962年)は以後の日本の高速電車開発に大きな影響を及ぼした。

もっとも、この時点でのアルミ車体の新製は素材であるアルミニウム合金が高価であった上に溶接に手間がかかり、その人件費が製造コストを大きく押し上げた。そのため山陽電鉄でも3000系新製にあたって全車のアルミ化を希望したが、神戸高速鉄道開業に伴う車両増強要請はそれを許さず、そのためこの時期の3000系新製車は全て普通鋼製車体となっていた。

だが、1980年代初頭には新開発のアルミニウム合金による大型アルミ型材の自動溶接技術が開発され、これを初めて適用された3050系後期グループ(3066以降)の開発により低コストなアルミ車製造手法が確立され、以後山陽電鉄の新製車は再びアルミ合金製車体を採用する様になった。

「川崎」との関係 以上の通り失敗に終わったものも含め、山陽電鉄の企業規模からは想像もつかないほどの多彩かつ重要な技術がここを揺籃としている。

山陽電鉄本社と近傍の神戸市内には車両メーカー大手の川崎車両があり、その立地条件も手伝って同社との協力による試作品のデータフィードバックや不具合対策に好適という背景があった。その結果、山陽電鉄は新しい車体構造や台車の開発などで目立たないながらも、日本の鉄道車両史に少なくない役割を果たしてきたのである。

新型台車の採用 830-831より採用が始まった川崎車輌製のOK形軸梁式台車は1950年代後半以降新製の高性能電車2000系で全面採用され、3000系アルミ車まで試用を含め33両分が製作・装着された。

こうした新型台車の試作にあたっては、川崎車輌の場合、まず山陽電鉄の本線東垂水駅前後に存在する厳しい線形のS字曲線区間で試験を行うのがOK形台車以来慣例となっていた。

その後も西日本旅客鉄道(JR西日本)が新造車に大量採用したことで一気に普及した軸梁式ボルスタレス台車シリーズが、山陽の5000系 (5012F) に長期間試験装着されたKW-73・74で初採用されている。

標準指向・規格化 もっとも、最初の高性能車である2000系はそうしたメーカーとの共同作業による試行錯誤を重ねた結果、合計8編成製造されたうち、同型で揃えられたのは3編成のみで、残りは車体材質、側扉数、あるいは側窓寸法などの相違から全て仕様が異なるという状態であった。しかも複電圧対応のために採用された親子方式の複雑なKMC-101/KMC-102制御装置は親子方式故の同期調整・保守に難渋した。

これらの保守に苦労した経験は同社に車両の仕様統一や機器構成の単純化という面で大きな教訓を残した。1968年の神戸高速鉄道開業までに保安性の向上と輸送力の増大を目論んで3000系19m級3扉ロングシート車を大量投入し、以後の増備車両にまで繋がる基本的なフォーマットを確立している。

この仕様統一、標準化の徹底という教訓は今も墨守され続けており、長く使用されてきた主電動機の設計を変更する絶好の機会であった5030系での三相交流誘導電動機によるVVVF制御の導入に際しても機器の互換性をできるだけ確保することがテーマとされ、新設計の電動機と従来の3000・5000系で採用されてきた三菱電機MB-3020S電動機との駆動装置の共用が実施された。これにより、以後現行最新の6000系に至るまで、同一出力の電動機であれば定格回転数を引き上げ低トルク特性として歯数比を高く設定することで在来車との性能特性の整合を図りつつ電動機寸法や質量の縮小を行うのが常道のVVVF制御車としては異例となる、歯車比5.47(82:15)のWNドライブの採用が、駆動装置自体についての低騒音化などの改良は続けられているものの実に60年以上に渡って踏襲され続けている。

脚注

注釈

出典

参考資料 書籍

雑誌記事 『交通と電気』 電通社

『交通技術』交通協力会 

『鉄道ピクトリアル』 鉄道図書刊行会

『鉄道史料』 鉄道史資料保存会

『SUBWAY』、日本地下鉄協会

論文