日本國鐵KiHa 80系柴聯車是由日本國有鐵道(下稱國鐵)開發的特急型柴聯車,包括1960年生產的26輛KiHa 81系量產原型車(用於行駛初雁號特急列車),以及1961年起生產的358輛KiHa 82系量產車,基本結構大致相同。
概述
本型車為日本首款特急型柴聯車,截至 1967 年共生產 384 輛,活躍於日本各地,用於行駛特別急行列車。
1987年國鐵分割民營化後,由北海道旅客鐵道(JR北海道)和東海旅客鐵道(JR東海)繼承,部分車輛隨後被改裝為主題觀光列車。
JR東海繼承的車輛用於行駛特急列車到1992年,其後約兩年半轉為行駛臨時特別列車,最終於 1995 年 1 月正式退役。同年 2 月,共有四輛車作為保存車移往美濃太田車輛區存放,後於 2009 年全數報廢。
本型車使用於四國以外的日本各地,長期作為各地特急列車的代表,目前日本全國仍有十餘輛車以靜態保存形式留存。
開發經過
1950年代日本國鐵的優等列車
日本國鐵於1953年開始量產可總控重聯運轉的KiHa 45000型(後改編為KiHa 17系)柴聯車,使得地方路線的客運列車動力無煙化,班次增加、速度提升,也降低了營運成本。國鐵後續於1956年推出KiHa 44800型(後改編為KiHa 55系)準急型柴聯車。雖然KiHa 55系的最高時速僅為95公里,並不比客運用蒸汽機車快,但每輛車裝有兩部引擎,加速與爬坡性能遠勝蒸汽機車牽引的客運列車。除了沒有蒸汽機車的煤煙困擾以外,KiHa 55系的車體比起KiHa17系更大,車內設備亦有改進,縮小了柴聯車與傳統客車廂之間的舒適度差距,其高速也頗受好評。KiHa 55系的成功,顯示即使是路線標準較差且未電氣化的地方路線,也可以使用柴聯車營運高速優等列車。
KiHa 81系(1960年)
KiHa 81系是日本首款特急型柴聯車,於 1960 年生產兩個 9 車編組及 8 輛預備車,總計生產 26 輛。因最初用於行駛初雁號列車,又被稱為「初雁型」(はつかり形)。於1961年榮獲日本鐵道友之會第 4 屆藍絲帶獎 。
車體外觀
外觀與車體承襲 151系電聯車的設計。採用「國鐵特急色」塗裝(車身為奶油 4 號,窗邊為紅色 2 號)。車頂為銀色,裝有AU12型分散式空調機。車體採用浮動地板構造以強化隔音與防震,車窗為固定式双層玻璃窗,每節車廂僅有一端設置上下車門;因應非電氣化或交流電氣化區間較低的月台高度,車門處設有一級台階。
駕駛車 KiHa 81 形的引擎室呈現獨特的長鼻外型,被鐵道迷暱稱為「狗臉」或「鬥牛犬」。
初期車輛在車廂之間裝有與 151 系相同的「外幌」以減少空氣阻力,但因既有路線(在來線)的列車時速較慢、外幌效益不高且使用不便,很早就拆除。 1961 年度之後增購的車輛,包括 KiHa 82形,即採用傳統設計。為了提升乘坐舒適度,車輛之間有抗滾動阻尼器。
車內的冷暖空調及餐車廚房設備全面電氣化,廚房配備大功率電熱爐。空調方面,採用了在 151 系上表現優異的 AU12 型分散式空調機,座位下方裝設電暖器。由於所有電力均由柴油發電機組供應,客艙環境的舒適度與電聯車相去不遠。不過為了控制成本,除了餐車以外,其餘車廂的窗簾由 151系的橫拉式改為上下拉簾,一等車廂的走道也沒有鋪設地毯,質感略遜於電聯車。不過,天花板內襯仍比照 151 系採用多孔吸音板,以維持良好的隔音效果。此外,除部分車輛外,引擎排氣管皆置於車廂角落,以減少對客艙的干擾。
所有座位均為雙人座可旋轉橫排座椅。一等車廂(現稱綠色車廂)採用R20型座椅,椅背可傾斜,配有腳踏板及隱藏在扶手中的折疊小桌。二等車廂(現稱普通車廂)椅背後方設有小型折疊桌,邊緣有鍍鉻飾條。不過二等車廂座椅為了降低成本,使用T19型座椅,椅背為米色的美耐板。
- 設計開始時預定編為二等與三等車廂,但在1960年日本國鐵的客車等級由三等級改為二等級制,因而變更設計為一等與二等車廂,也成為新制下首款國鐵新製車輛。
一等車廂設有兩組廁所和盥洗設備,日式、西式各一;二等車廂設有一組廁所與盥洗設備。
每節車廂僅有一端設有乘客上下車門,其中 KiRo 80、KiHa 81 和 KiHa 82形位於車廂後端,KiHa 80形則設於前端。緊急出口在KiRo 80形設於車廂後方,KiHa 80形則位於車廂前方。
主要機器
最初計畫使用輸出達400 匹馬力的 DMF31HS型柴油引擎,當時正利用KiHa 60系柴聯車研發與試驗。 但因搭配的 DW1 型液體變速機(液聯一段、直聯兩段)試驗結果不佳,且無充足時間解決機械問題,最終決定改用既有技術。
所以本系列車輛採用KiHa 55系等車輛所使用的 DMH17 系列引擎,每部僅出力180匹馬力,並未裝有涡轮增压器,也未配备发动机制動 。為確保動力充足,每輛車安裝兩部引擎。車體構造採用浮動地板以提升客艙靜肅性與防震效果。又因為採用臥式汽缸配置的 DMH17H 型引擎,而非直立汽缸的 DMH17C 型,可以從側面檢修底盤下方的引擎,客艙內無需設置檢修蓋,提升了乘坐舒適度。
中間車 KiRo 80形與 KiHa 80 形各配備兩台行駛用引擎。駕駛車 KiHa 81形因前端引擎罩內裝有發電用引擎,僅裝有一台行駛用引擎。至於KiSaShi 80形餐車則為無動力拖車,但裝有廚房水箱與發電用引擎。
變速機沿用 TC2A 型或 DF115A 型等標準型液體式變速機,但將逆轉機的最終減速齒輪比由 2.976 調整為 2.613,使最高時速提升至 100公里。此外,過去變速機通常以輕油作為傳動油,但本型車的變速機傳動油與內部潤滑油共用,以簡化密封機構。
轉向架採用新開發的 DT27 型(動力轉向架)與 TR67 型(無動力轉向架)。其設計基礎為 KiHa55系(第三批次後)所使用的 DT22 型,但將枕簧改為波紋管式空氣彈簧且加裝搖枕錨,可說是151系電聯車使用之DT23系轉向架的柴聯車版本。制軔系統沿用傳統的 DA1 型自動空氣軔機。然而,由於採用單側踏面制軔,高速行駛時制動力不足,且曾因鑄鐵軔塊過熱引發火災。因此結束行駛「初雁號」後,,全數車輛改裝配備碟式煞車的 DT31B 型與 TR68A 型轉向架。
空調等服務電源由 DMH17H-G 型引擎驅動容量 125 kVA 的 DM63 型三相交流440V發電機供應;該引擎基本構造與行駛用的 DMH17H 型相同。一個發電機組可負擔「一輛餐車加兩輛客車」或「四輛客車」的電力需求,電力經由 KE4 型跳線連接器傳輸。
新造車
此系列車輛促进了日本鐵道車輛工業的发展,幾乎所有當時為國鐵製造電聯車與客車廂的廠商都參加了製造,包括日本車輛製造、新潟鐵工所、帝國車輛工業、富士重工業、東急車輛製造、近畿車輛、日立製作所笠戶事業所、汽車製造、川崎車輛(→川崎重工業車輛公司→現川崎車輛)。不過其中有幾家並沒有製造柴聯車的經驗。
KiHa 81形(1-6)
有駕駛室的先頭車,為座位40人的二等車,底盤下方裝有一部行駛用引擎,前方引擎蓋內裝有提供電源的引擎與發電機組一組。
為方便維護,引擎蓋可大幅度開啟。
- 外型設計模仿151系電車的風格,但由於裝有發電機組以及行駛的路線需要交換路牌,駕駛室較低且車體下緣的收窄幅度減小、寬度加大,外型較為粗短,與151系電車外觀不大相同。
前方大燈僅有車頂兩盞,兩側有紧急停車時使用的红色閃燈 ,以及位于引擎盖下部的普通尾灯。
由於發電機組引擎持續以1200 rpm高轉速運轉產生噪音問題,以及引擎蓋內空間限制,車內布局從駕駛室後方開始,依次為機器室 (散热器等)、廁所暨洗手間、客室、販賣部、置物區、上下車玄關。
駕駛室至機器室之間,車頂比後部略高,且為了保護散熱器以及通風考量,機器室之側面的百葉窗位置也較高。
由於端面為非貫通式設計,加上前端沒有用於總控重聯和空調電源用的跳線連接器,因此無法作為編組的中間車,且載客量僅有 40人,所以僅限於行駛需要無線電裝置的常磐線,作為初雁號特急列車的先頭車。1968年「初雁號」改用電聯車行駛後,改用於奧羽本線「翼號」特急列車的其中一往返。
- 行駛「翼號」時,由於在板谷峠區間需要連結EF71型電力機車作为辅助机车,所以拆除了前部連結器蓋,並在裙板挖出開口,以方便連結時的作業;連結器蓋直到報廢都沒有裝回。
但由於座位較少,僅行駛「翼號」一年,在 1969年10月1日的時刻表改正中,轉移到秋田機關區(現秋田綜合車輛中心南秋田中心),改行駛經由上越線・羽越本線,來往上野 - 秋田的特急「稻穗(いなほ)」號,並利用空檔時間行駛常磐線「常陸號」特急列車。
1972年10月2日的時刻表的修訂中,稻穗號和常陸號改用485系電聯車行駛。因此本型車再次轉至和歌山機關區(現為吹田綜合車輛所日根野支所新在家派出所),僅用於往返名古屋的紀勢本線特急黑潮號下行5號和上行2號車次。
由於車輛老化、非貫通式設計、與 KiHa 82形座位數目不同,造成運用限制和編組困難,在 1976年10月1日的時刻表改正中,從向日町運轉所調入四輛 KiHa 82形車輛,而停止使用KiHa 81形的 1、2、4、6 號車,並停放在天理站,後與同時期製造的 KiRo 80形 的 3、4 號車於 1977年12月23日報廢。3 號和 5 號車則繼續使用於附屬編組,但主要用於多客期加掛車輛。隨著紀勢本線新宮區間電氣化完工通車,於1978年10月2日改訂時刻表後將不再需要這兩輛車,故於9月30日進行了兩端皆為KiHa 81形的告別運轉,在次日10月1日最後一次行駛後停用,1979年7月、10月分別報廢了5號、3號車,KiHa81形全數消滅。
KiHa 80形(1-12)
裝有兩部行駛用引擎的中間車,為載客72人的二等車。與KiHa81形和KiHa82形的先頭車外觀完全不同,後續增備車的外觀幾乎沒有變化。為行駛「初雁號」製造的車輛,以本型服役最久,10號車自1960年製造完成起,保有車籍長達23年,直到1983年報廢為止。
KiRo 80形(1-5)
裝有兩部行駛用引擎的中間車,為定員 48 人的一等車廂。
於客室前後兩端皆有廁所與洗面室,但與 6 號之後的增備車不同,屋頂並未設置水箱。座椅採用雙人座的 R20 型旋轉式可調傾斜座椅,特點如下:
- 座椅表面為棗紅色,各座位可獨立調整。
- 為減輕長時間乘坐的疲勞,配備可動式腳踏板與上下滑動式頭枕。
- 桌子是可拆卸的 。
** 座椅背面的置物袋為布製,側邊附有拉鍊。
- 車頂安裝了收音機天線。
** 在「初雁號」特急列車運行初期,座椅上曾設有收音機開關和耳机插孔,但因消毒等維護作業困難,且不少地區訊號不佳,不久後便拆除了。
後來有 3 輛車被改裝為普通艙等,而 3、4 號兩輛車仍為一等車,於 1977 年 12 月報廢。
KiSaShi 80形(1 - 3)
這是日本第一種柴聯車編組中的餐車,為無動力拖車,可容納40人用餐。
基本構造和格局與同期開發的 SaShi 151形餐車相似,但後部設有乘務員室,廚房和空調設備全為電氣化。
餐廳側車廂末端的車門上方,有151系電聯車採用的列車位置顯示器。 。
底盤下方除了三具大型水箱之外,還搭載了發電機組,為燃料噴射特性經過調整的 DMH17H-G 引擎與 DM63形發電機,但本車並未裝有行駛用引擎。車重為 38.2 噸,是所有形式中最輕的,但就動力分散式列車的拖車而言,重量偏重。後來,這三輛車都加裝了行駛用引擎,並改造為 KiShi 80形 900番台。
出師不利
眾所矚目的 KiHa 80 系投入營運後,爆發了一連串嚴重的技術問題。
- 新型的臥式汽缸引擎 DMH17H 比舊型直立汽缸引擎不可靠,包括润滑不均、車重增加但齒輪比較低,導致長途列車於高負載狀態時經常發生引擎故障。
** 編組中包含KiSaShi 80型無動力餐車時,全列車動力不足。有時因為部分引擎停轉,列車無法爬上東北本線奧中山嶺(十三本木峠)的連續坡道,甚至曾因排氣歧管過熱引發火災。自 1961 年 6 月起,國鐵規定列車行經奧中山嶺兩端的御堂站和小鳥谷站時需停車检查。
** KiHa 82系在試運轉階段也出現了類似狀況。為此,國鐵針對故障問題緊急重新設計,並對現有車輛進行大規模整修改裝。
- 發電機引擎也常故障,導致冷暖氣失靈;加上乘務人員對新設備操作經驗不足,常因配線熔斷引發逆轉機與控制系統故障。
諸多故障使得本系列車輛風評不佳,遭到媒體大肆奚落。究其根本,是因為本系列車輛由九家廠商生產,品質性能不一 。再者,研發時程過於倉促,沒有足夠時間針對新型臥式汽缸引擎在長程高速行駛下的潛在問題,進行徹底改善。
KiHa 82系(1961-1967年)
開始行駛「初雁號」以前,日本國鐵就計畫在 1961 年 10 月 1 日的時刻表改點中,於全國大幅增加特急列車。這些新開行特急列車的路線多為地區的非電氣化次級幹線,而必須使用柴聯車。所以國鐵開發KiHa 82系用來行駛這些新的特急列車。其製造期間從 1961 年至 1967 年,包含全新設計的先頭車 KiHa 82形、餐車 KiShi 80形,以及改良型的 KiHa 80形與 KiRo 80形。
由於此系列最初行駛的列車之一為「白鳥」,因此也被稱為「白鳥型」。既有的 KiHa 81系便與本系列車輛合稱為 KiHa 80系或 「80 系氣動車」。本系列車輛由日本車輛、新潟、帝車、富士、東急等五家具有製造一般型及急行型柴聯車經驗的公司負責生產。
主要设备
; 貫通型先頭車與餐車動力化
KiHa 81系除了動力傳動系統故障頻傳外,還有不少缺點;其中最重要的如下:
DMH17 系列引擎輸出功率不足。如編組中包含無動力的 KiSaShi 80形餐車,整個編組出力不足。
僅在先頭車與餐車搭載發電機組,且先頭車為端面非貫通式設計,編組運用不夠靈活。
國鐵曾顧慮在首次營運特急列車的次級幹線,使用 9 輛編組的特急列車運量過剩;但在1961年時,特急列車編組中必須包括一等車(綠色車廂)與餐車。如果全編組僅有6或7輛車,且其中還有無引擎餐車 KiSaShi 80形時,行駛用動力比 9 輛編組時更少,無法確保特急列車應有的行駛性能。相對地,既有的 KiHa 55系準急、急行柴聯車,不像特急型柴聯車必須在編組中編入裝有發電用引擎的車輛,而可編入雙引擎車以提升行駛性能;若動力遜於這些車輛,排點時就難以排出符合特急列車水準的時刻了。
針對這些問題,KiHa 82系以提升整體可靠性為前提進行了改良:先頭駕駛車改為貫通式端面且裝有發電機組( KiHa 82形),餐車則改為搭載兩具行駛用引擎的動力車(KiShi 80形)。如此一來,編組的中間車全數配置兩具行駛用引擎,若需要增加發電容量,就在編組中增加 KiHa 82形車,以確保基本的編組輸出功率,也可在途中增減車廂或分割、合併行駛,提升了運用自由度。
; 搭配碟式剎車的轉向架
日本柴聯車的轉向架首次使用碟式煞車,是1960 年 KiHa 60系所採用的 DT25 系列。採用碟式煞車的原因是信越本線橫川至輕井澤區間仍使用Abt齿轨,一般採用踏面煞車的轉向架,會有零件觸碰到兩條鋼軌之間的齒軌。此外,為了防止車輪踏面產生擦平傷並改善高速域的煞車性能,本型車採用以 DT27 系為基礎、結合空壓油壓轉換式卡鉗的碟式剎車轉向架,型號為 DT31A 型與 TR68 型。此款轉向架改良自 1961 年 5 月投入信越本線的 KiHa 57 系急行型柴聯車所使用的 DT31型。1965 年度以後生產的車輛改用 DT31B 與 TR68A,但並無太大差異。
然而在車輪之間的狹窄空間塞進了逆轉機與碟式煞車單元,使得維修極為困難。據說當時的作業人員,必須在令人窒息的侷促空間內,全身被煞車粉塵燻得漆黑,進行更換煞車來令片等維修工作。
KiHa 82形(1-110)
為了取代 KiHa 81 型而開發的先頭車,端面為貫通式設計,1961 年至 1967 年間共製造了 110 輛。本形前端無引擎室,將發電機組改裝於底盤下方,並採用與當時一般型、準急型柴聯車及急行型電聯車相同的貫通式端面駕駛座設計。客室配置則將廁所與盥洗室移至靠近出入口處,且取消了販賣部,座位數相較於 KiHa 81形多了 3 排座椅,達到 52 人。
此系列車輛曾經是特急柴聯車的代名詞,外型風格由後續的 KiHa181系和KiHa 391系柴聯車所沿用,甚至影響至國鐵分割民營化後製造的KiHa 189系柴聯車和373系電聯車。其兼顧造型與功能性的端面設計大受好評,端面兩側帶有微小後掠角度的曲面擋風玻璃與挑高駕駛台設計,乃是當時由星晃等人為KuHa153型500番台所推出的最新設計,但由於燈具位置與塗裝差異,視覺印象有所不同。
但本型車並未裝設153系電聯車的車種顯示幕,而是在車頂兩側設置了整合前照燈與標識燈的燈殼。曲面擋風玻璃為昂貴的大型一體化玻璃,下方塗有紅帶作為裝飾,後來也可在 KiHa181系看到類似的設計。
貫通門上有小型列車名稱牌以及倒三角形的特急標誌。貫通風擋收納時與車體側的凹槽齊平,不像普通風擋那樣突出。
1963 年製造的 46 號車起,改變AU12 型冷氣的安裝位置並增至 5台。靠近盥洗室側加裝通風管,既有車輛後來也陸續進行了加裝工程。1965 年製造的 78 號車起,轉向架變更為 DT31B/TR68A 型。
KiHa 80形(13-166)
1961 年至 1967 年間共製造了 154 輛。
與 1960 年製造車輛基本構造並無重大不同,差異在於更換轉向架為 DT31A 型,以及在引擎周邊(包括排氣管)加強隔熱措施,因此車輛編號與前形連續;自 119 號車之後,轉向架更換為 DT31B 型。
KiHa 80形(6-62)
1961年至1967年間生產了57輛。
於1961年 - 1967年間製造了57輛。本型車編號接續於 1960 年製造車輛。除了加強隔熱措施與改用 DT31A 型轉向架外,座椅更換為 R23 型,扶手增設收納式小桌,座椅後方的置物袋也改為網袋形式。考量地方路線的收訊不佳以及耳機消毒維護困難,座椅並未裝置收音機。因設有兩處廁所與洗面室,參考初雁號的營運經驗而於車輛前位端車頂增設了水箱。
1965年7月完工的48號以後車輛改用DT31B型轉向架。
KiShi 80形(1-37)
1961 年至 1967 年间製造了37輛。與KiSaShi 80 型有以下不同:
- 為了改善動力不足的問題,原本僅於底盤下方裝有一部發電用引擎,本形改為裝置兩部行駛用引擎。
- 水箱改裝在廚房側的底盤上方。
- 後方的乘務員室改為餐廳員工休息室,位於水箱室的前面。
- 廚具電力改由編組中的 KiHa 82 形或 KiHa 81形供應。
雖然其主要構造與 SaShi 151(161・181)形,以及繼承其設計風格的 SaShi 481・489形大致相同,但由於水箱改設在底盤以上(因此佔據了車廂空間),餐廳座位從KiSaShi 80形的40人減少為 32 人(兩側各減少一桌,為 8 桌)。因此,餐廳區域與廚房側通道各減少了一扇車窗。
軼事
本系列車輛並未強化耐寒、耐雪功能。在北海道使用時,冬季帶來了嚴酷的考驗,飽受結冰、積雪導致車體腐蝕與頻繁的故障困擾。國鐵檢修人員努力改善(例如將水箱更換為鋼鐵製),才能長期使用。不過在冬季期間,為了確保能有充足的檢修維護時間,會有計畫地縮減編組(減車)。
在 1975 年3 月的改點中,「飛驒」的運轉業務由金澤運轉所移交給名古屋機關區,車輛亦隨之轉屬。曾計劃將「信濃」號全面改由 381 系電聯車行駛後,多餘的KiHa 181 系柴聯車轉用於此--因為高山本線坡度陡峭,理論上使用出力較大的 181 系才合理。再者,當時高山本線已有電氣化的計畫(預定於 1980 年)。
然而,由於KiHa 181 系柴聯車行駛「信濃」號時問題頻傳,名古屋機關區的檢修人員不歡迎KiHa 181 系柴聯車,這批車輛最後改用於四國地區的班次增加。同年 11 月「翼」號改用電聯車行駛,多餘的柴聯車原本也預定轉用於「飛驒」,最後用於行駛「隱岐」號,連帶汰換的本系列車輛轉入名古屋機關區,用以增加班次。
國鐵時代,本系列車行駛於日本各地--除了四國島以外。但在本州地區有一些例外:即使計入國鐵分割民營化之後的時期,KiHa80系也未曾在山梨縣境內行駛;在神奈川縣與静岡縣,則無定期列車,僅有臨時列車或回送列車。
在四國地區,後來使用 KiHa 181系柴聯車行駛特急列車,在德島縣與高知縣並無KiH a80系的行駛紀錄。在香川縣與愛媛縣方面,1989年,四國四縣與四國旅客鐵道共同舉辦觀光宣傳活動「幸福之島四國(しあわせランド四国)」,活動中舉辦了「JR 6社 Joyful Train 大集合」時,JR北海道派出本系列車款的「Tomamu Sahoro快車(トマムサホロエクスプレス)」,在予讚線的高松至松山區間舉行了體驗搭乘會。此外,JR東海的「Resort Liner」(リゾートライナー)曾於1990年行駛為團體列車至高松、松山以及土讚線的琴平。
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參考資料
脚注
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