日本の蒸気機関車データ集

第2章　重量関係

3. 粘着力と牽引力

蒸機が動力車として牽引力を発揮するには、シリンダ牽引力（シリンダが理論的に出せる動輪周における牽引力）に対して十分な動輪上重量（粘着重量）が必要です。シリンダ牽引力に対する動輪上重量の比を粘着率（アドヒージョン・ファクター）、その逆数を粘着係数（アドヒージョン・コエフィシェント）と呼びます。

3-1. 粘着重量・粘着率・シリンダ牽引力

P:　缶圧 [kg/cm2]
d:　シリンダ内径 [mm]
s:　シリンダ行程 [mm]
N:　シリンダ数
D:　動輪径 [mm]
TE:　シリンダ牽引力 [t]、動輪周における理論上の値 ( = 0.85P・d・d・s・N/2D)
Wa:　動輪上重量、粘着重量 [t]
AL:　平均動軸重 [t]
We:　機関車重量 [t]
AF:　粘着率 ( = Wa/TE)
Wa/We:　動輪上重量／機関車重量 [%]

＜解説＞
粘着率は、2シリンダ機または4シリンダ機では4.0以上、3シリンダ機では3.5以上とするのが世界的には普通ですが、日本国鉄では動軸重が軽いため、これよりかなり小さめになっています。従って空転しやすく、発車時や登坂時、およびレールが濡れているときの加減弁操作や撒砂に神経を要することになります。この傾向は大型機ほど、また後年になるほど顕著であり、C51形に対するC54形やC55形、D50形に対するD51形が、当初乗務員の不慣れもあって空転が多く敬遠された理由であったわけです。
また、動軸重が軽いため動輪上重量が小さく、機関車重量に占める比率も小さくなります。最も比率の小さいC62形（軽軸重）では、運転整備状態で機関車重量のほぼ半分しか動輪上にかからず、残りの約半分は先・従輪上にかかっていることになります。

呉線末期のC59形とC62形（重）との比較で、「C59形のほうがC62形（重）より安登越えの1000分の16.7勾配でも空転しにくい」とか言われてましたが、この場合のC59形は全機戦後製 (161, 162, 164) でしたから、C62形（重）のほうが動軸重が重く、動輪上重量も大きいはずです。これはむしろ、C59形のほうが重心が前寄りのため（第2項1-3.参照）、牽引抵抗と勾配とによる軸重の後方移動に対して有利であったものと考えられます。
動輪上重量がほぼ等しいC60形 (1〜39) とC62形（軽）との比較ではどうだったのか、興味が沸きます。

C62形のエンジン後部　（梅小路にて　2006.11撮影）


C621（重）の従台車前側イコライザ支点。支持部の中央にある。
第3動輪フランジとの当りを避ける部分は、鋳物の角を削って孔を開け、目隠しの薄板を溶接している。
（梅小路にて　2006.11撮影）


C622（軽）の従台車前側イコライザ支点。支持部の後ろ寄りにある。
第3動輪フランジとの当りを避ける部分は、鋳物自体に凹みを設けており、軽め孔はC621（重）よりわずかに小さい。
支持部のリブも厚く、後年の改良をうかがわせる。
（梅小路にて　2006.11撮影）

C62形（重）とC62形（軽）では、上掲の写真のように従台車前側のイコライザ支点位置が異なり、しかもピン孔はどちらも１ヶ所しか開いていませんので、（重）→（軽）もしくは（軽）→（重）の改装時は、従台車を丸ごと交換するか、元のピン孔を鋳掛で埋めて新しいピン孔を明け直したものと思われます。S42.10の常磐線電化によって平区のC6223, 37, 46, 47, 48が糸崎区に転属した際、（軽）のままとして空転傾向のため嫌われたり、S45.10の呉線電化によって糸崎区のC6215, 16が小樽築港区に転属した際、用途廃止となった同区のC6232, 44と従台車を交換したりしたのは周知の通りです。

生涯を通じて（重）のC621の従台車は原型のままと思われますが、（重）→（軽）となったC622は、東海道から北海道に転出するに際して、イコライザ支点位置変更を兼ね、新しい従台車（第３動輪フランジ対応部分の鋳型を修正）に履き替えたものと思われます。

会長も昔、平区で第３動輪フランジ対応部分の鋳物を削ったタイプと、同部分の鋳型を修正したタイプの両方を実見していますが、機番との対応をメモしなかったことが悔やまれます。

一方、C612の当該部イコライザ支点位置はC62形（軽）と同様、支持部の後ろ寄りにあります。

C612の従台車前側イコライザ支点。支持部の後ろ寄りにある。
第3動輪フランジとの当りを避ける部分は、鋳物自体に凹みを設けており、軽め孔は上掲のC621, 2よりかなり小さい。
（梅小路にて　2007.5撮影）

通説では「C58形の代機として、動軸重をさらに軽減して丙線への入線も可能」などと言われていますが、そのためにはイコライザ支点位置をさらに後ろ寄りとせねばならず、現物を見た限りでは対応困難のように思われますが、現状のC612の従台車は第３動輪フランジ対応部分の鋳型を修正したタイプであり、新製時からのものか現時点では不明です。

なお、英国鉄では、標準設計の蒸機について、粘着率を下記のように設定していました。

上表より、粘着率は2シリンダ機では4.2〜5.1、3シリンダ機では3.7としており、従って空転しにくく、発車時や登坂時もシリンダ牽引力を活用でき、それだけ加速度や登坂速度の増大が図れます。
また、許容軸重が大きいため動輪上重量が大きく取れ、機関車重量が牽引力に活用できますので、同一機関車重量でより重い列車を牽引できることになります。

日本国鉄で保線側が許容軸重を小さく抑えたため、輸送力を低下させたことは否定できません。蒸機時代を通じ、国家レベルでどの程度の累積損失になったか、試算してみたいものです。

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