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皇鉄DE-400型高速内燃機関車は、大神国皇立鉄道設計局が設計した電気式ディーゼル機関車である。D-100型内燃機関車2000番台の代替として2018年から調達が開始され、主に詠月機関区のD-100型2000番台80両、詠月長距離広域機関区の30両と神居中央機関区長距離貨物部所属のD-200型内燃機関車60両の計170両を本形式で入れ替える計画である。これが達成されると国内のD-100型内燃機関車は消滅し、形式消滅となる。
現在は40両が運用についており、2023年度会計年度末までに80両を調達し詠月機関区及び詠月長距離機関区の運用に配備されている。
皇鉄DE-400型高速内燃機関車
種別電気式高速内燃機関車
設計皇立鉄道公社鉄道技術室
製造桜島機関製造
神居工場
詠月湖工場
運用大神国皇立鉄道公社
大東亜国営鉄道(乗り入れに伴う貸与)
運用状況現役
主要諸元
軸配置Co-Co
重量133t
最高速度営業運転最高速度:230km/h
設計最高速度:250km/h
動力伝達方式電気式
軌間1435mm
機関大型V型12気筒機関
小型直列6気筒エンジン(牽引車用電気用)
機関定格出力2035kw(1時間)
主電動機最高出力(一基あたり)380kw
車両定格出力(一時間あたり)2280kw
保安装置YATS-P
YATC-High

概要

本型機はD-100型内燃機関車の後継機関車として開発された。高速鉄道や本線などの高規格路線への乗り入れを前提として設計されているため、超高出力エンジンを二基搭載している。ただ、前述の事情のためD-100型と比較して重量が増しており、亜幹線を含める路線への乗り入れには一定の制限がかかる。
このため、本型機関車は当初より大量製造は想定されておらず合計200両程度の製造に限られると見られ、植民地や概要連邦の鉄道へは輸出されない見通し。このことや、最新技術を多用したため車体単価は一編成あたり1億夜去円と非常に高額である。

構造

車体は前面を傾斜させた20m級箱型車両であるが、重連運転が想定されているため貫通扉が装備されている。
側面より見て車体中央部に十分に砂塵対策がなされた放熱器・冷却ファンなどの冷却系統、その両隣に動力源となる機関と発電機のセットを計二基搭載する。車体下部には中央部に小型直列6気筒エンジンの放熱器や冷却ファンなどの冷却系統が設置され、右側に同エンジンが設置される。このエンジンは、130km/hを超える超高速運転時に電力供給が不安定となる主機の代わりに高速運転時に電気供給を行うエンジンであり、主に高速運転区間に入るときに動作する。また、本エンジンは始動時にバッテリに変わり膨大な電力を消費する主機の始動用にも用いられている。
主変換装置・補助電源装置など電気系統機器は運転台の真後ろに設けられた電子機器類収納各々配置される。機器配置はおおむね前後対称である。運転室の奥行寸法が小さく、乗務員扉は側面向かって左側のものは車体中央付近に設けられる。冷却機構は側面を見て右手に二基ついているものが主機用のファンで左手に一基ついているものが補機用のファンである。このファンを回す電力は高速運転時にも主機が担う。
主発電機は夜去電子工業社製のブラシレス同期発電機をそれぞれの機関とセットにする形で取り付けている。
主電動機は桜島機関製造製のかご形三相誘導電動機を吊り掛け駆動式とし、一台車あたり三基、二台車で計六基搭載する。一台車あたりの定格出力は1140kwであり、一両当たりの定格出力は2280kwとなる。このため500t牽引時には230km/hの超高速営業運転を実現している。
機関車本体用の単独ブレーキ(単弁)は電気指令式空気ブレーキを採用している。被牽引車両への編成ブレーキ(自弁)にはノッチ式のハンドル操作により、各ノッチで設定された圧力までブレーキ管圧力を減圧する自動空気ブレーキを採用している。また、自車が牽引される場合は牽引する機関車からの空気圧指令によりブレーキが作動する。ブレーキ設定器には単弁部と自弁部があり、ブレーキ操作はブレーキ指令器で演算された後にブレーキ制御装置へ出力している。発電ブレーキは40km/h以上で作動するようになっており、その時には発電ブレーキのみでブレーキを掛けるが、編成ブレーキ力が不足と判断された場合には、機関車の空気ブレーキがフォローする仕組みとなっている。
砂塵対策として、従来の機関車と同じく排砂装置を装着したほか、空気吸い込み部に取り付けられているフィルターが一定以上目詰まりを起こすと高圧空気によって内部から砂を吹き飛ばす装置を新たに開発搭載した。この装置は、ブレーキ用の空気だめと区別される高圧空気用の空気だめを車体下部に装備し、ブレーキに影響がないようにされている。
耐寒・耐雪構造としては運転室では気密対策、暖房能力を向上させ前面窓ガラスは熱線入り、温風式デフロスタを装備。台車では砂マキ管の目詰り防止のため、電動機の排気熱による温風ヒーターを装備。ブレーキ装置では、車輪踏面と制輪子間に雪が噛込むのを防ぐために耐雪ブレーキ制御を行う。ブレーキ制御装置と除湿装置には保温ヒーターを装備する。
運転席は高度な電子化が図られ、車両に関する事柄や運転線区の事柄などを表示するモニタなどが三枚取り付けられている。マスコンは左手側に単弁ブレーキハンドル右手下側に自弁ブレーキハンドルは右手上側に搭載している。マスコンとブレーキハンドル類の間には機関制御用のボタンなどが搭載されている。モニタの間に取られたスペースに丸型の速度計など計器類が6個搭載されている。
モニタは左側に一枚、右側に二枚搭載され左側の一枚が高速運転時の保安装置用として、中央のモニタが車両情報を、最も右側のモニタが路線状況などを表示する。緊急停止ボタンは運転台中央部にある懐中時計おきの上に搭載され、迅速に緊急停車できるようになっている。
各種操作は運転士右側の装置から行えるようになっており、各機関の管理を行う。ただし、主機の操作などは起動後は運転席の車両用パネルから行えるようになり、切り替えは基本的に補機への切り替えは電子化されたシステムによって行うため運転士がこのパネルを使う場合はバッテリや補機も起動していない最初の機関操作のみである。ちなみに、始動手順はバッテリ装置→補機→主機でありこれらは監視員一人を車外に置くことにより車内から行えるようになっている。また、貨物列車として運用する際には運転席後部のパネルによって各貨物車の切り離しができるようになっている(但し増結には人の手を要する)。
システムや電子部品の多くをEF-300型電気機関車と共通化することによってコスト削減を成し遂げており、この削減によって一両あたり200万円程度のコスト削減が実現されている。

製造・運用

製造は桜島機関製造で製造された機関や電子機器を車両本体を製造する皇鉄の工場で組み立てる方式が取られた。車両製造数が少ない当初は神居工場のみで製造が行われていたが低率量産から高率量産機である21号機からは詠月湖工場でも製造が開始された。総製造予定数は210両であり、本線用の車両は本機に統一される見通しである。現在ではすべての車両が詠月機関区と詠月長距離広域機関区に属している。将来的には神居中央機関区長距離貨物運転部にも配備され、満州の海岸までの長距離高速貨物・乗客輸送を想定しておりここでは最高速度は160km/hに抑えて運転される見通しである。
前述の通り、この列車は現在機器類などの影響で非電化の本線区間の運転用や非電化区間と高速高規格区間を経由した長距離輸送を行う列車のために開発されたため、あくまで長距離運転で経由されるような高規格線路を備えた路線や高速鉄道用の路線でしか用いられない計画となっており、亜幹線以下の路線はこれから先は客車列車ではなく気道車や電車によるによる運転が行われる予定である。

車番区分

000番台:1両(一号機)

高速運転試験車。車両番号は000で、この時は蒸気発生装置や補機などは搭載されておらず、客車の連結や長距離高速運転などは想定されておらず、あくまで高速運転の試験として将来想定される重量を死重として搭載し高速鉄道区間を運転された。このときに国内のディーゼル機関車最速となる254km/hの速度記録を樹立している。また、車体全面に6個の前照灯がつけられ車体側面に「New Generation」と記されたラッピングがされていた。現在は詠月機関区所属の救難専用列車となっている。

001番台:2両(二号機〜三号機)

総合試験車。車両番号は001,002で二両制作された。このときの列車は従来の装備とほとんど異ならないものを搭載しており、高速域での長距離運転が実施できるようになった。130km/h以上走行時の電源エンジンの迅速かつスムーズな切り替えなどの試験や耐荷重訓練、高速運転試験などが行われた。当番台が二両製造されたのは統合運転装置の実証実験のためで実際に統合運転装置使用での重連運転を実施している。
現在は両車輌とも詠月機関区に所属しており保安装置の取り付け改造工事後に、客車、貨物列車の牽引に使用されている。

100番台:17両(四号機〜二十号機)

初期低率量産車。前照灯は4個に減らされこの世代から最高運転速度が250km/hで強制的に制限されるようになった。このときから営業運転に供されるようになり、導入後すぐに営業運転に供された最初の番台でもある。
車体製造と最終組立工程はすべて神居工場のみで実施され、ここでのコスト等も調査された。車番は101〜120である。

200番台:20両(二十一号機〜四十号機)

高率量産車。100番台と変更点はないが、量産区分変更のため改番となった。二十一号機〜三十号機までが神居工場、三十一号機〜四十号機までが詠月工場で制作された。車番は201〜220である。このときから導入初期に営業運転用列車として大東亜側路線を使用した。

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