日本國鐵KiHa40系柴油列車
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日本國鐵KiHa40系柴油列車（日語：国鉄キハ40系気動車）是日本國有鐵道於1977年啟用的柴油列車，後來由後繼的各JR公司使用於郊區和農村地區。 [1]其它使用者包括會津鐵道、道南漁火鐵道、錦川鐵道等。有部分原KiHa40系柴油列車轉至緬甸仰光使用。
| 日本國鐵KiHa40系柴油列車 | |
|---|---|
 城端線上的KiHa 40-2136柴油列車 （2022年5月） | |
| 概覽 | |
| 製造 | 富士重工、新潟鐵工所 |
| 車輛總數 | 888 |
| 製造年份 | 1977-1983 |
| 技術數據 | |
| 車輛長度 | 21,300mm |
| 車體闊度 | 2,900mm |
| 軌距 | 1,067mm |
| 車體材質 | 鋼 |
| 營運速度 | 95km/h |
| 設計最高速度 | 120km/h |
| 驅動裝置 | 液力傳動 |
| 制動方式 | 空氣制動 |
簡介
編輯於1977年（昭和52年）至1982年（昭和57年）間共製造888輛，投入日本全國各地，替換已老化的KiHa17型。
承繼了KiHa 65、KiHa66、67型的許多設計，與當時的一般用柴油客車相比，改善了車內設備與動力性能，引擎的出力略有增加，但車體重量也較重，故與舊型車輛相比，整體性能提升有限。
本系列可分為兩端設有駕駛室、車門為單扇門且設於車體兩端的KiHa40形、僅一端設有駕駛室、車門為單扇門且設於車體兩端的KiHa48形，以及僅一端設有駕駛室、車門為雙扇門且設置於車體較中間位置的KiHa47形等三個主要形式，各形式依照投入地區天候的不同及廁所設置的有無分為數種不同的番台。
國鐵分割民營化後，除一輛因事故報廢以外，其餘887輛由JR貨物以外的其他各社承繼，並因應需求進行諸如動力裝置更換等等改造，產生多種不同的番台。此外，1990年代後也開始以過剩車輛改造為觀光、團體用車。
2000年代後半起，由於引入新型車輛與部分地方線廢線，本型車開始退役。JR東海於2016年報廢其所屬的KiHa 40型。JR東日本所屬車輛除改造為觀光列車的車輛外，也已全數退出營運。JR北海道預計於2025年3月時結束KiHa40型一般車輛的定期運用。JR四國宣佈預計將於2027年開始投入新型車輛，並徹底汰換本型車。但JR九州、JR西日本在2024年時，尚未有進行大規模汰換的消息。
在JR各社的汰換行動之下，部分車輛開始讓渡至私鐵、第三部門鐵道及日本以外的國家，如緬甸、泰國。
| 形式 | 駕駛室數量 | 車門形式 | 番台 | 數量 | 設計使用區域 | 廁所 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| kiha40 | 2 | 單扇門 | 100 | 150 | 酷寒地 | 有 |
| 500 | 94 | 寒地 | ||||
| 2000 | 148 | 暖地 | 有 | |||
| kiha47 | 1 | 雙扇門 | 0 | 193 | 暖地 | 有 |
| 500 | 22 | 寒地 | ||||
| 1000 | 134 | 暖地 | 無 | |||
| 1500 | 21 | 寒地 | ||||
| kiha48 | 1 | 單扇門 | 0 | 6 | 暖地、準寒地 | 有 |
| 300 | 4 | 酷寒地 | ||||
| 500 | 59 | 寒地 | ||||
| 1000 | 4 | 暖地、準寒地 | 無 | |||
| 1300 | 3 | 酷寒地 | ||||
| 1500 | 50 | 寒地 |
酷寒地：北海道 寒地：東北、中部地方
準寒地：中部地方
引擎
編輯以DMF15HSA型柴油引擎取代了舊型的DMH17型引擎。這具引擎衍生自 1963 年開發的 DMF15HS 型，配備排氣渦輪增壓器和中冷器。曾用於 Kiha 90 1 號車進行測試，DMF15HSA型柴油引擎連續額定輸出220 PS / 1,600 rpm，連續額定輸出時的燃油消耗率185 g / PS / h，最大輸出250 PS / 2000 rpm。其設計為直列6缸，汽缸採臥式配置，配有預燃室、TB11B廢氣渦輪增壓器。輔助設備包括CW750D型空氣壓縮機、DM99A或DM99B 4 kVA交流發電機；兩者都使用齒輪而非皮帶傳動。引擎的額定燃油消耗率為185 g/PS/h，與舊DMH17系列（190 g/PS/h）相較並未大幅改善。後來JR東海進行引擎改裝，發現燃油效率改善了71％[2]。
-
DMF15HSA型引擎，攝於釧路運輸車輛所。
液體變速機
編輯變速機為DW10型，液聯一段、直聯一段。其基礎設計來自於 Kiha 65 型和 Kiha 66 型的 DW9 型變速機。採用半自動系統進行液聯與直聯切換，可偵測變速機輸入軸和輸出軸之間的轉數差異並以最佳轉速切換檔位。也相容於傳動特性不同的傳統手動換檔車輛。變速機冷卻也由氣冷改為油冷。
冷暖氣空調裝置
編輯暖氣系統由裝置在車室底下的熱交換器，使用引擎的冷卻水加熱空氣，無須在車廂內安排複雜的管線，構造簡單；容量為30,000 kcal/h，比使用煤油爐的暖氣系統容量更大。但是在原始設計並沒有裝置冷氣，因為當時認為對於本型車預定使用的地方路綫尚不需要裝置冷氣，而所使用的DMF15HSA引擎雖然比DMH17型出力增加約兩成，但車重也增加了，相較之下出力不足，不管是由引擎直接驅動冷氣設備或加裝發電機，都會造成困擾。[注 1]
對於性能的批評
編輯由於車體加大與設備增加，與先前的柴油客車相比本型車車重增加，但引擎出力相對低下，招致對性能的批評。[3][4][5][6][7]。其所欲取代的kiha17系車重約28至32噸，而kiha45形車重33噸，kiha24形34.5噸；kiha47形0番台車重35.5至35.6噸（車長21.3米，一端有駕駛室，並且有廁所與兩組車門與寒帶設施），kiha40形100番台車重為36.8至37.6噸（全長21.3米，兩端有駕駛室，並且有廁所與兩組車門與極寒帶設施），相較之下車重多了一到兩成，而所使用的連續出力220匹馬力的引擎，在10-55公里時速下，輪周張力高了15-45%。[8]因此重量出力比與kiha17系與kiha20系等裝配一部引擎的車輛相似，遠不及裝有兩部引擎的kiha51與kiha52形，結果新型車輛的行駛性能低下，無法改善行駛排點。[3][4][5][6][7]。
本型車的速度種別設定是普通列車的「停氣F1」，在千分之25的上坡均衡速度是26 km/h。[9]在電化區間中，相較於其他車輛，本型車的加速性能不佳，增加了運行排點的困難；就算在平坦的非電化區間，也很難跟使用裝有兩部引擎的車輛行駛的列車配合排點。[注 2]
DMF15HSA引擎的耗油量為185 g/PS/h，等同1940年代 - 50年代之間開發的DMH17系的水準（190 g/PS/h），[注 3] ，但與後來採用的康明斯NTA855-R1（JR形式DMF14HZA）燃油直噴引擎的 154 g/PS/h相比大為不及。[注 4][5][6][15] 此外變速機的設計換檔速度過高，平常營運時行駛時使用液聯位的時間拉長，效率更加不彰。[5]另外，DMH17型引擎為了避免過熱，限制全力運行以五分鐘為限，但是DMF15HSA引擎沒有這個限制，實際營運時引擎經常長時間全力輸出，耗油量更是增加。
新製形式
編輯以下為日本國鐵新製時的番台區分。 [16]
Kiha40形
編輯100番台
編輯Kiha40形100番台為北海道地區專用的酷寒型車，於1977年開始製造，至1982年為止共生產150輛，為本系列最早投入營運的番台區分之一。 上下車門部分空間有隔間與客室分離，車窗為雙層、一段式上升開啟的設計，全車輛設置廁所、使用空氣彈簧轉向架。
1988年（昭和63年）時其中9輛 (141 - 149) 改造為キハ400形。剩餘的車輛則於1990年（平成2年）至1995年（平成7年）間進行單人操作（日文：ワンマン）改造，改編為700番台，100番台消滅。
500番台
編輯
以投入東北地區為主的寒地型車，於1977年至1982年間共製造94輛（501-594）。
新製時上下車門有隔間與客室分離，車窗為上半部下降開啟、下半部上升開啟的設計，使用空氣彈簧轉向架。
KiHa 40-1000
編輯- KiHa 40-1001–1007（7輛）。
2000番台
編輯關東以西之暖地型車，1979年（昭和54年）開始製造。
- KiHa 40-2001–2148（148輛）
KiHa 47
編輯0・1000番台
編輯
暖地型車，使用金屬彈簧懸掛。0番台車設有洗手間，1000番台不設洗手間。
- KiHa 47-1–193（193輛）
- KiHa 47-1001-1134（134輛）
500・1500番台
編輯
寒地型車，使用空氣懸掛。500番台車設有洗手間，1500番台不設洗手間。
- KiHa 47-501–522（22輛）
- KiHa 47-1501–1521（21輛）
KiHa 48-0
編輯- KiHa 48-1–6（6輛）
KiHa 48-300
編輯- KiHa 48-301–304（4輛）
KiHa 48-500
編輯- KiHa 48-501–559（59輛）
KiHa 48-1000
編輯- KiHa 48-1001–1004（4輛）
KiHa 48-1300
編輯- KiHa 48-1301–1303（3輛車）
KiHa 48-1500
編輯- KiHa 48-1501–1550（50輛）
JR北海道
編輯在1987年4月JNR私有化和拆分之後， JR北海道接收157輛KiHa 40型（150輛KiHa 40和7輛KiHa 48）。 截至2010年4月1日[update]JR北海道共有153輛KiHa 40型車輛，分類如下。 [16]
- KiHa 40-300
- KiHa 40-330
- KiHa 40-350
- KiHa 40-400
- KiHa 40-700
- KiHa 40-1700
- KiHa 48-1300
- KiHa 400-100
- KiHa 480-300
- KiHa 480-1300
JR東日本
編輯在1987年4月JNR私有化和拆分之後， JR東日本接收了219輛KiHa 40型（117輛KiHa 40，28輛KiHa 47和74輛KiHa 48）。 截至2010年4月1日，JR East使用159輛KiHa 40型，分類如下。 [16]KiHa 48 502和KiHa 48 1512在2011年 3月11日的2011 年東北地震和海嘯中出軌並嚴重受損而停用。此外有些車輛改裝成「愉快列車」，用作觀光特別列車使用。
- KiHa 40-500
- KiHa 40-1000
- KiHa 40-2000
- KiHa 47-0
- KiHa 47-500
- KiHa 47-1000
- KiHa 47-1500
- KiHa 48-500
- KiHa 48-1500
-
重新粉刷成舊國鐵塗裝的KiHa 40 1003，2011年1月。 -
2011年海嘯後的KiHa 48 502和KiHa 48 1512 -
故鄉號，2007年11月。
JR東海
編輯在1987年4月JNR私有化和拆分之後， JR東海接收59輛KiHa 40型（14輛KiHa 40，5輛KiHa 47和40輛KiHa 48型）。 到2010年4月，JR東海仍有59輛KiHa 40型使用中， [16]但已於2016年停用。
- KiHa 40-3000
- KiHa 40-3300
- KiHa 40-5000
- KiHa 40-5500
- KiHa 40-5800
- KiHa 40-6000
- KiHa 40-6300
- KiHa 47-5000
- KiHa 47-6000
- KiHa 48-3500
- KiHa 48-3800
- KiHa 48-5000
- KiHa 48-5300
- KiHa 48-5500
- KiHa 48-5800
- KiHa 48-6000
- KiHa 48-6300
- KiHa 48-6500
- KiHa 48-6800
JR西日本
編輯在1987年4月JNR私有化和拆分之後， JR西日本接收了257輛KiHa 40型（63輛KiHa 40，189輛KiHa 47和5輛KiHa 48）。截至2010年4月1日[update]JR西日本使用255輛KiHa 40型車輛，分類如下。 [16]有些車輛改裝成觀光特別列車使用。
- KiHa 40-3000
- KiHa 41-2000
- KiHa 47-2000
- KiHa 47-2500
- KiHa 48-3000
- KiHa 48-3500
-
キハ40 2007 津山鉄道部一人車色・舊塗裝（1997年） -
キハ47 3001 朱色（1997年） -
キハ47形朱色（2009年8月26日） -
キハ47 146（2007年3月14日） -
キハ47 10（2007年1月6日 浜坂駅） -
キハ40-2091 「はばタン」列車 -
キハ40 2136 忍者小靈精主題車 (A) （2013年6月25日 高岡站） -
リバイバル急行「ちどり」キハ48 4（2013年9月7日 三次駅） -
キハ47 1036 みまさかノスタルジー
（2016年4月10日） -
キハ40 2134 みまさかノスタルジー塗裝
（2017年1月22日） -
キハ47 1036 みまさかノスタルジー國鉄急行色
改造車
編輯改裝冷氣
編輯從 1989 年到 1995 年，所有車輛改裝日本電裝製造的AU34型獨立機關式冷氣機。工程拆除了一部底盤下方的熱交換暖氣，安裝一台AU34，並在車內行李處安裝一台室內熱交換器。
改裝引擎與變速機
編輯1994 年至 2000 年更換了引擎和液體傳動裝置。更換為小松製作所的SA6D125H-1A或SA6D125HE-1型柴油引擎。全車系尚未改裝完成時，考慮到與舊引擎車輛的融合，限制輸出為 265 PS / 2,000 rpm；改裝完成後，逐步將輸出增加至 355 PS。但截至2019 年1 月，屬於岡山氣動車區的 Kiha 40 型 2000番台與部分3000番台，仍僅使用265 PS的功率。
液體變速機改換為小松製作所的KTF3335A-1A型（液聯2段、直聯3段自動切換）或新潟變速器的TACN-22型（液聯1段、直聯2段自動切換），但因轉向架仍是單軸驅動，相對於軸重容易發生空轉。故考慮轉向架強度問題，將輸出由原來的355 PS降低至330 PS。此外，由於Kiha 40型的最高時速僅為95公里，故配備小松KTF3335A-1A型液體變速機的車輛，雖然理論上在105公里時速以上可使用直聯第三段，但實際上只用到液聯2段、直聯2段。
車體改造與再次更新空調
編輯KiHa47型車於1998年至2009年，KiHa40型車於1999年至2007年，全數進行了與舊國鐵車輛（如103型、113型電動列車）類似的結構改進工程（延命40N）[17]。改裝工程在後藤綜合車輛所、網干綜合車輛所（2000年改為鷹取工廠）、下關綜合車輛所、金澤綜合車輛所進行。主要工程包括更換腐蝕的車身、改裝車窗、拆除通風裝置、更新車內牆板、改裝電氣指令式半自動門裝置。另外大約在同一時間，除了 5 輛 Kiha 47 型車以外，所有車輛的冷氣系統均更換為引擎直接驅動的 WAU201型，拆除了底盤下方的 AU34型裝置，並將 WAU201的熱交換器安裝在車頂上。
JR四國
編輯在1987年4月JNR私有化和拆分之後， JR四國共接收53輛KiHa 40型（11輛KiHa 40和42輛KiHa 47）。 截至2010年4月1日[update]JR四國仍有43輛KiHa 40型車輛，分類如下。 [16]有些車輛改裝成觀光特別列車使用。
- KiHa 40-2000
- KiHa 47-0
- KiHa 47-500
- KiHa 47-1000
- KiHa 47-1500
JR九州
編輯在1987年4月JNR私有化和拆分之後， JR九州接收了142輛KiHa 40型（36輛KiHa 40和106輛KiHa 47）。 截至2010年4月1日，JR九州仍有140輛KiHa 40型車輛，分類如下。 [16]有些車輛改裝成觀光特別列車使用。
- KiHa 40-7000
- KiHa 40-8000
- KiHa 47-3500
- KiHa 47-4500
- KiHa 47-5000
- KiHa 47-6000
- KiHa 47-8000
- KiHa 47-8500
- KiHa 47-9000
- KiHa 47-9500
- KiHa 140-2000
- KiHa 147-0
- KiHa 147-1000
-
隼人之風，2022年1月。 -
指宿之玉手箱，2011年2月 -
2015年10月的Aru Ressha
道南漁火鐵道
編輯其他國家
編輯
從2011年至2016年，來自JR東日本、JR北海道 、JR四國和JR東海的48輛KiHa40型車（包括KiHa 40，KiHa 47和KiHa 48）送往緬甸使用於仰光環形鐵路 [18]。
參考文獻
編輯- ^ Haraguchi, Takayuki. Encyclopedia of JR's Railway Cars: JR全車輌. Japan: Sekai Bunka. 2009: 126–127. ISBN 978-4-418-09905-4.
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- ^ 舊北海道鉄道學園『キハ40系ディーゼル動車』，第223頁.
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- ^ 湯口徹 『日本の內燃動車』 成山堂書店 交通ブックス121 2013年、p.99・115
- ^ 湯口徹 『日本の內燃動車』 成山堂書店 交通ブックス121 2013年、pp.99・103・114 - 122
- ^ 早川陽司 「JR東海と『カミンズエンジン』」（『鉄道ジャーナル』1990年5月號 (No.283) pp.70-71 ）
- ^ 14.0 14.1 14.2 湯口徹 『日本の內燃動車』 成山堂書店 交通ブックス121 2013年、pp.114 - 129
- ^ 湯口徹 『日本の內燃動車』 成山堂書店 交通ブックス121 2013年、pp.117・125 - 127
- ^ 16.0 16.1 16.2 16.3 16.4 16.5 16.6 Japan Railfan Magazine. 缺少或
|title=為空 (幫助) - ^ 交友社『鉄道ファン』-2011年1月號 キハ40系 車歴表
- ^ Diesel Railcars from Japan （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） [來源可靠？]
- ^ 連続定格出力150 - 180 PSと非力なDMH17系機関が標準だった國鉄気動車では、バスと同様の機関直結式冷房裝置を採用することは困難であり、當初より冷房裝置を搭載した特急形気動車では一部車両に大型のディーゼル機関による発電セットを搭載して4 - 5両単位で給電を行うシステムを、のちに冷房を追加した急行形気動車で 一部車両にコンパクトな発電ユニットを搭載して3両単位での電力供給を行うシステムを採用しており、本形式のベースとなったキハ66系も同様の冷房システムと當時の近郊形電車と同様の集中式冷房裝置を搭載していた。
- ^ 1990年代當時、根室本線釧路以東の快速列車は、バス路綫との対抗上キハ54形基準の比較的速いダイヤ設定としていたところ、車両數の都合でキハ40形が運用に入る便のみは遅いダイヤ設定とされていたという例[10]などがある。
- ^ 1951年（昭和26年）の製品化時點で既に技術的に立ち遅れた機関であった[11]が、大幅な改良はほとんどなされないまま長期間にわたって生産・使用が続けられ、世界水準との落差は著しいものになっていた[12]。
- ^ カミンズNTA855-R1などは、原設計は決して新しいものではなく保守的な設計であるが、自動車や建機向け等として豊富な採用実績があり、その中で出力・燃費・環境性能・信頼性についても改良が進んでいた[5][13][14]。鉄道関連以外の國內メーカーにも小松SA6D125等があったが、國鉄時代には採用の動きは全くなかった[14]。湯口徹は、車両開発を所管した國鉄工作局が、気動車用エンジンにこうした実績のある外部専門メーカーの技術を採用せず自主開発に固執し、著しい停滯を招いたとして批判している[14]。