超強力機関車を求めて
黎明期
ガスタービンはエンジン自体の誕生後すぐに機関車への応用が検討されました。1941年、世界初の近代型ガスタービンを開発したBrown
Boveri社は2000馬力のガスタービンを積んだ電気式機関車を開発、その機関車はスイス国鉄に納入され長期の試験が行なわれました。
当時の技術ではタービン入り口での燃焼ガスの温度を600°程度にしかできず熱効率は19％程度でしたが、蒸気機関車よりは効率が良く、ディーゼルよりも大出力化できる可能性を示しました。
発展期
第2次大戦後、欧米では積極的にガスタービン機関車を研究しました。
アメリカではユニオンパシフィック鉄道で1948年から4500馬力の電気式機関車が試作され、1950年にはイギリスで2500馬力機、1952年にフランスで1000馬力自由ピストンガス発生方式の
機械式機関車などが試作され、世界的に広がりを見せました。一方、ユニオンパシフィック鉄道では1951年から上記機関車の量産が開始され25両が生産されました。
頂点
アメリカ大陸横断鉄道のひとつであるユニオンパシフィック鉄道には長大な峠越えという難所があり、数キロに及ぶ長大貨物列車を世界最大級の蒸気機関車「ビッグボーイ」で牽引していました。
「ビッグボーイ」は4シリンダ2-8-2-8-2の軸配置で500トンに及ぶ巨大な機関車で、出力は動輪周出力6000馬力以上に達し、ディーゼル化が進むアメリカでもこれを置き換えるディーゼル機関車はありませんでした。当時の電気式ディーゼル機関車は2000馬力程度のエンジンしか搭載できず、動輪周出力は1400馬力程度しかなかったのです。
ここでもガスタービン機関車が注目されました。なんと8500馬力のガスタービンを搭載した電気式ガスタービン機関車の登場となったのです。ここに空前絶後、史上最強の内燃機関車が登場したのです。
出力も半端ではありませんが、そのサイズも半端ではありませんでした。機関車は3両から構成され、先頭にガスタービンと発電機、2両目はディーゼル発電機、3両目は燃料前処理装置を積んだテンダーという構成になっていました。
なぜこのような構成になったかというと1つにはその長距離運転が関係していました。大陸横断鉄道ですから駅間距離は長く、当然給油所の間隔も長くなり、大馬力のエンジンを長時間回すには大量の燃料を搭載しておく必要がありました。しかもこのガスタービンは1軸単純サイクル方式で、当時は耐熱合金の制約で燃焼温度は低く熱効率は20％程度と悪く、部分負荷の効率悪化を考えると当時のディーゼルと比較しても倍以上の燃料を消費した可能性があります。長時間のアイドリングを減らすため峠を越えて下り坂になるとガスタービンは停止していたようです。
また、当時1台のエンジンにすべてを依存するには信頼性に不安があり、万が一故障した時のために予備のディーゼル電源を用意したのです。予備電源では機関車自体の回送くらいしかできなかったでしょう。
もうひとつには特殊燃料を使用したいという事情がありました。大量の燃料を使用するガスタービンをメインの列車で使うには燃料コストをいかに下げるかが課題です。当時、バンカーCという油がタダ同然の値段で入手でき、これに目をつけたのです。しかし、この油は粘性が高くそのままではガスタービンに使えません。そこでこれを加熱処理して粘性を下げて利用することになりその処理装置も一緒に搭載されたわけです。
斯くして化学工場、燃料タンク、発電所をそのまま引っさげたような機関車が誕生したのです。燃料がまさにコールタールのような燃料だけにガスタービンとは思えないような煙を吹き上げて走るものの、この機関車は好調で30両に増備され、長大重量列車のロッキー山脈越えに威力を発揮しました。
一方、ドイツではアメリカほど強力な内燃機関車は必要とせず、ガスタービンの燃費にも抵抗がありましたが、ディーゼル機関車を手軽に出力向上する手段としてガスタービンをブースターとして採用することにしました。巡航用に2500馬力のディーゼル、ピークロード用に1200馬力のガスタービンを搭載、合計3700馬力というBBクラスとしては非常に強力な液体式機関車となりました。
そのほか、ソビエトでは6000馬力の電気式、機械式機関車を試作し、性能試験が行われ、中国でも試作されたようです。
ディーゼルの反撃
このころディーゼルは急速に性能を上げていました。アメリカでは単機2000馬力足らずだったディーゼル機関車が単機6600馬力に達し、ヨーロッパでは電気運転が進展し、ディーゼル自体も3000馬力級が実用可能となったのです。
ユニオンパシフィック鉄道の輸送量は増える一方で、8500馬力でも不足するようになってきました。このガスタービン機関車は総括制御機構をもっておらず、しかもバンカーC油がプラスティック原料や船用に利用できるようになり価格が急騰したのが致命的でした。ついに6600馬力ディーゼルに道を譲らなければならなくなり、1969年にはすべてこれら大出力ディーゼルの重連ないし３重連に置き換えられてしまいました。