ツリカケ駆動
つりかけくどう
記述について
本項目は本来かな漢字表記の可能な名詞である。
しかし、媒体によってその表現がバラバラであり、度々論争になっている。
一般的にはモーターを「吊る」ので吊り掛け式といれる。
しかし、台車枠に緩衝ばねが入っているため台車枠から「釣る」構造にも見えるため、釣り掛け式という表現もかなり多い。
また、釣ったモーターが車軸を駆動するため釣り駆け式とする表記も見られ、これもまた珍しくない。
また送り仮名を省略した吊掛式・釣掛式・釣駆式の表記も存在する。
なお商業媒体では二大鉄道趣味誌である『鉄道ピクトリアル』では「吊り」、『鉄道ファン』では「釣り」をそれぞれ多用している。
しかし、記事を書くライターによってはメイン特集記事とは違う記述法を使う場合もあり、要するに統一は取れていない。
本項目では無用の論争を避けるためカナ表記とする。
概要
この形式は電気車や電気式内燃車の台車にモーターを装荷する方式の一つであり、モーターの一方を台車枠に、もう一方を車軸に吊り掛け(釣り掛け)る方式である。
比較的単純な構造のため装荷は容易であるが、ばね下に車軸だけでなくモーターの重さも加わるため、乗り心地や線路に加わる衝撃の面では不利であり、また線路からの衝撃はモーターに直接かかるためモーター自体を頑丈に作らなければならず、その周りの各部品も頑丈に造らなければならない。さらに高速走行にも限度が存在する。
それゆえ、国内の電車では昭和30年あたりから新造車には殆ど使われなくなっていった(かわりにカルダン駆動方式、動力源をバネ上に配置し、撓み継手を介し車軸側の歯車装置を駆動する方式、やWN駆動方式、電動機を車軸と平行に台車枠に固定し、小さな偏位を許容する「WN継手」を介して電動機の出力軸と駆動歯車を接続する形式で、新幹線などに使用される、などが用いられる)。
なお現在「最新の(機器流用等ではない)」ツリカケ式電車は近畿日本鉄道北勢線270系モ277(2003年に三岐鉄道に移管)で、1990年(平成2年)製となる。
なおドイツやイギリス、ベルギーなどヨーロッパ諸国ではメンテナンス性その他の理由で長距離鉄道や都市鉄道においてもツリカケ式電車が1980年代まで量産されていた。
路面電車
路面電車においても、1950年代に普通鉄道にてカルダン駆動車が導入されて間もなく同駆動車が各地で採用されている。
しかし、路面電車は単行車が多い故に古典的なツリカケ車両が多く、そうした中でこれら「新性能車」は当時のベテラン運転士に嫌われ、多くは本格採用されずに消えて行った。
当時のカルダン駆動路面電車の成功作には大阪市電3001形や名古屋市電2000形などがいるが、これらは路線そのものの廃止で運命を共にしてしまった。
そう、なかなか新機軸の採用が本格化出来ないうちに、モータリゼーションの時代が到来して路面電車は各地で道路の邪魔者扱いをされ、60年代以降多くの路線が廃止に追い込まれてしまったのだ。
幾つかの事業者では、戦前の古い車両を淘汰するため、廃止された別事業者の中古車を導入する例が相次いだが、これらの対象のなったのは古典的なツリカケ駆動車であった。
さらにはカルダン駆動車の一部も、機器を旧型車のツリカケ駆動に変更した上で採用されたため、50年代の新性能路面電車はほぼ絶滅した。
今も当時からのカルダン駆動車として活動するのは熊本市電5000形（元は西日本鉄道福岡市内線車両）と阪堺電気軌道モ501形のみである。
そのため、60年代から70年代にかけて行われた路面電車の過酷な淘汰劇を生き残った車両の大半がツリカケ駆動車であり、普通鉄道が次々とカルダン一辺倒になる中で各地の路面電車は吊りかけ王国と化した。
しかしその天下も長くは続かない。80年に入りついに路面電車の見直しが始まり、同年広島電鉄と長崎電気軌道にて「軽快電車」と呼ばれる新型路面電車が登場。
以降、各地で少しずつだが新型路面電車の製造が再開されていった。
…とは言え車両の新造はお金がかかり、特に路面電車では機器流用がお家芸のようになっていたため、見た目は新型だが中身は旧型の機器を流用したツリカケ駆動電車、という事例も多発した。
こうした改造は21世紀になっても続いており、路面電車ではまだ当面ツリカケ駆動の音が消えることは無さそうである。
ただし、80年代以降の流れの中で完全新製されたツリカケ駆動車は一両も存在していない、つまりその全てが機器流用車である。
更に1997年には熊本市電が床がフラットな超低床電車を採用、やがて高床構造で最初から床がフラットな一部事業者を除き、全ての路面電車に採用されることとなった。
この構造を実現するために特殊な台車を履くのが超低床電車の常識であり、もはや機器流用車は主流ではなくなった。
なお、無謀にも機器流用をしながら超低床を実現した車両に函館市電8100形がいるが、単純に入り口付近の低床部を広げたようなもので台車部との間にはステップをつけざるを得ない部分超低床構造となり、しかも転倒事故が発生したことで危険とされ採用は1両で留まっている（函館市電は後に完全新製の超低床車9600形を導入）。
また、アルナ車両の製造する超低床車「リトルダンサー」のタイプSは機器流用も可能としているが、実行した事業者は未だに存在していない。
超低床車はそもそも構造的にツリカケ駆動そのものが採用しにくく、ゆっくりとではあるが、ツリカケ駆動車は路面電車でもまた、終焉に近づいているのだとも言える。
なお1960年代にも京阪80形など諸事情でツリカケ駆動を採用しながら高性能な車両が存在しており必ずしもツリカケ駆動=低性能旧式とは断言できない。
機関車
ツリカケ駆動は構造が単純で信頼性が高く、尚且つ継ぎ手を要さないためにモーターのスペースを広く取れるので大出力モーターを有する機関車では現在でも採用が続いている。
ED70・ED60・ED61・EF60・EF61にてクイル式という形式を試験したものの問題があり再びこの形式に戻された。クイルの継ぎ手は金属バネで異常振動を起こしやすく、またギアボックスを密閉できないなどの故障の因子が多かった。
また、EF66ではより大型の主電動機を搭載するためツリカケ式とクイル式の中間と言える中空軸可撓ツリカケ駆動方式が採用され、以降に開発されたVVVFインバータ制御のEF200ではリンク式というクイル式の改良型（継ぎ手がゴムブッシュで、ギアボックスも密閉されている）が採用されたが、後に続かなかった。
カルダン駆動・もしくはWN駆動の車両もあるにはあるが、名古屋鉄道のEL120のように、限定的な運用しか想定せずなおかつ部品も電車由来というものしかない。
一方、電気機関車の運転操縦方法は電車のソレとは違って特殊であり、JR貨物以外では搭載している部品や運転操縦取り扱いをすべて電車(もしくは気動車)のほうに揃えることで、作業環境の効率化・合理化が図られている。
ちなみにJR東日本のE493系件についてだが、これは近郊路線内で電気機関車で配車・甲種回送を行っていた時期の方が特殊であり(機関車牽引の旅客列車の削減に伴う余剰機関車の活用が主たる目的だが、2005年に京浜東北線で209系が立ち往生こいた苦い経験もある)もともと国鉄時代にも「電車扱いの牽引車」というものは存在していたので、むしろ原点回帰であるといったほうが正しい(他のJRグループや私鉄を見回しても機関車が配車・救援を行うのは電化区間が殆どないJR北海道と大井川鐵道ぐらいである)。
電気機関車を大量に使用してきた欧州大陸では、整流子モーターの時代は長らくクイル式・リンク式の系譜の駆動装置を用いてきたが、インバータ式機関車しか作られなくなった近年では140km/h以下でしか走らない貨物用機関車の構造簡略化のため、貨物用に限りツリカケ式の車両が作られている。
構造
モーターに車軸の軸受けと台車枠への固定部があり、台車枠にはバネや緩衝ゴムを介して固定し、もう一方の軸受けには車軸を通して固定する。モーターの重量は台車枠と車軸に、モーターからのトルク反動は台車枠にかかる。車軸の変位による車軸－モーター間の間隔は変化しない為、減速歯車－モーター間の変位を吸収する継手は不要。
歴史等
この形式はアメリカの発明家が19世紀後半に発明した。しかし、アメリカにおいては1930年代に直角カルダン駆動方式を採用した高機能路面電車PCCカーの発明やその後の高速鉄道の衰退とともにこの形式はほぼ見られなくなった。
一方ヨーロッパでは路盤が頑丈であり、都市近郊電車で使う限りデメリットが特に気にならず、現在でもこの形式の車両が新造されていたりする(中にはVVVF制御でこの駆動形式を用いているものも)。
日本でもPCCカーを導入、国産化を目指して技術開発が行われ、東京都交通局5500形がその第1号(和製PCCカー)として製造された。しかし初期のカルダン駆動車はそのキモである継手の精度不足からピニオン脱出や継手の破壊などのトラブル、また高回転主電動機の取り扱いに不慣れなことから潤滑不足に陥るなど返って保守の手間が増加した。この頃路面電車は斜陽と言われており比較的経済的な不安のない都交ですらコスト削減を強く要求されている事態で、加えて従来車に慣れた運用側からの要求もありツリカケ式に回帰していった。
また、京阪電気鉄道80形のように、京津線という特殊条件の路線（併用軌道あり、最急勾配66.7‰）で回生ブレーキを使用するために大型の複巻電動機を採用したため、カルダン式ではメンテナンスに難があることからあえてツリカケ式を採用した事例もある。（同時期に製造された京阪本線系の回生ブレーキ車2000系はカルダン式）
皮肉なことに欧米が全面採用には二の足を踏んだ高速鉄道では小田急電鉄・帝都高速度交通営団・東急電鉄がその実用化に傾注した結果1954年までには実用化への大きな障害を克服し、さらに狭軌で大出力の並行カルダン方式をとれる中空軸並行カルダン(発想自体は海外発だが、日本の中空軸並行カルダン方式に使用されたTD撓み継手は東洋電機(Toyo Denki)が開発したもの)を採用した国鉄101系が登場、やがて新幹線へと至る電車大国の2ステップ目を踏み出すことになる。
類似した構造
JR東日本E331系のDDM方式がよく見てみると車軸－モーター間の減速歯車が無い(車軸を直接駆動する方式のため)だけで、モーターが車軸と台車枠に装荷してありツリカケ駆動と類似点を持つ構造となっている。
……ところが、その直接駆動という方式がモーターが非常に重くする(低速回転かつ特殊なモーター)結果となってしまい、編成重量は他の形式の列車より軽いのにもかかわらず動力台車の軸重が線路の許容軸重ギリギリで線路に与える負担が非常に大きいという泣き所となってしまっている。
ついでに言うとこの方法、古くはロンドンの地下鉄で電化黎明期に採用されたという、ツリカケ式よりも古典的な方法だったりする。
現時点での動向
JRでは既にツリカケ駆動方式を用いた旅客車は現存しない。2000年代初頭まで旧型国電として一部が運行されていた。大手私鉄では2000年代後期の東武鉄道群馬ローカル区間や名古屋鉄道瀬戸線での全廃に加え、近畿日本鉄道のナローゲージ区間が三岐鉄道・四日市あすなろう鉄道に譲渡・分離されたため、ついに消滅した。
中小私鉄では下記に記した鉄道では保存車または現役車でいくつか運用されている。筑豊電気鉄道は日本で唯一ツリカケ駆動電車のみ保有する鉄道であったが、同年に新型の超低床電車がデビューしこの状態は解消された。
1067mm以上の一般的軌間において、1983年製造の江ノ電1200形(※)を最後に、また併用軌道を走らない電車としては1978年の遠州鉄道30形を最後にツリカケ方式の新製車は誕生していない。
- ※：江ノ島電鉄がツリカケ式を採用した理由は、連節車のトラックベースと同線の車両限界からの関係であり、車両自体は純然たる高床式の鉄道型電車である。また同線は1945年11月に全線を鉄道線(旧鉄道省→運輸省管轄)に変更しており、法的には所謂「路面電車」ではない(「路面電車」は軌道線、旧内務省→建設省管轄)。本来鉄道線では併用軌道は認められないが、同線と熊本電鉄のみ既設区間の特例として認められている。
ナローゲージ区間では最初のほうで述べた1990年製造の近鉄モ277が今のところ最後の(モーター搭載)新製車だが、同区間故の特殊事情(軌間が狭く、車両規格も極端に小さいためカルダン駆動が採用しにくい)故今後の新造車も踏襲する可能性はある。
ただし、ナローゲージ区間のモーター車は古いものでも製造30数年程度であり、何れの路線の懐事情も良くは無いことから、未だ早くの置き換えは難しいと思われる。2015年以降に四日市あすなろう鉄道で導入予定の新車は、付随車のみである。
とはいえ一般の狭軌（3’6”＝1067mm）や標準軌用でももはや直流モーターの電車の新造は行われておらず、すべて交流モーター駆動となっている。とくにかご形誘導電動機の場合、回転子の中にシャフトが通ることで軌間に関係なくTDまたはWN駆動となっており、今後も2’6”軌間にはツリカケしかない、とは言い切れない。
路面電車界では、古くなった車両の車体を改修することで延命が続いているが、都電のように足回りを改修してしまう例もちらほら現れている。
路面電車において完全新製されたツリカケ駆動車は、最近では1964年の広島電鉄2500形(現3100形)などがあるが、大半は一度以上機器流用されたものである。
電気機関車では最新式のEF210などでも採用が続けられており、今後も主役を務めると思われる。
ちなみにあの国では…
鉄道発祥国のイギリスでは、21世紀に入りVVVFインバータ制御の電車が登場している……が、なんとVVVFインバータ制御にツリカケ駆動を組み合わせた電車が実在する。もう一度言おう。実在するのだ。
電気機関車ではありふれた組み合わせなのだが、イギリスの場合電車でそれをやってしまっているから、少なくともわれわれ日本人からすればかなりヘンなのである。英国面すごいですね。
ちなみにちなみに
イギリスの名誉のために言っておくと、ロシア・モスクワの地下鉄を走る電車もVVVF制御にツリカケ駆動を組み合わせた車両を採用している。使用しているVVVFは日本製との噂らしい。…おそロシア。
また台湾鉄路管理局のEMU500型電車も、製造当時はツリカケ駆動のVVVF車。こちらはドイツのシーメンス製のものを使用しているが、機器更新でカルダン駆動化および日本製のVVVF装置への取り替えが2023年までに順次行われている。
なんでかというと……
直流モーターと違ってかご形誘導電動機の場合回転子に外からブラシ等で給電しておらず、衝撃を受けて磁界が歪んだとしてもそれがスパークなどモーターを傷める原因に繋がらない。
ましてアルミ合金などの素材でできた回転子が軽いということも、こういう選択につながっているのだろう。
そして炸裂するブーメラン
電気機関車では現在もツリカケ式が主流なので、日本でもJR貨物保有機がツリカケ駆動で製造中。
