概要

工学において「原動機」とは、燃料やエネルギー源を有用な機械仕事に変換する機械を指す。機関車では、原動機が牽引力の主要な供給源となる。車上の内燃機関である場合もあれば、機械的連結、油圧伝達、電気伝達を通じて最終的に車輪を駆動する別の装置である場合もある。

種類と配置

鉄道分野では、いくつかの種類の原動機が用いられてきた。一般的な方式には次のようなものがある。

  • ディーゼル電気式: ディーゼル機関が発電機または交流発電機を駆動し、その電力が車軸上の牽引電動機に供給される。
  • ディーゼル油圧式: 機関が油圧トルクコンバーターと変速機に接続され、車輪を回す。
  • ガスタービン: 高速または実験的な設計の一部で試験・使用され、通常は電気牽引用の発電機を駆動する。
  • 蒸気式: 歴史的には支配的な原動機であり、燃料の燃焼熱を往復運動またはタービン運動に変換する。

統合のされ方

現代のディーゼル機関車の多くでは、原動機は冷却、吸気・排気処理、燃料供給、発電などの補助系統と結合されている。原動機は、調速機やパワーエレクトロニクスによって制御される連続的な動力源を提供する。より広い工学上の概念については燃料から仕事への変換を、一般的な機関の種類については内燃機関を参照。

歴史と発展

初期の鉄道牽引はほぼ完全に蒸気原動機に依存していた。20世紀には、機関、伝達装置、電気制御の改良に伴い、内燃機関と電気方式へ徐々に移行した。ディーゼル電気式が広く普及したのは、燃料効率、信頼性、制御のしやすさのバランスに優れるためである。一方、電気機関車は外部電源から電力を得るため、通常の車上原動機を搭載しない。

運用上の考慮点と意義

原動機の選択は、燃料の種類、保守体系、排出、路線への適性、運用コストに影響する。ディーゼル原動機には定期的なオーバーホールと排出 नियंत्रण設備が必要であり、油圧方式は電気方式とは異なる保守技能を求める。鉄道計画者は、輸送密度、燃料の入手性、環境規制、既存インフラとの適合性を踏まえて原動機を選定する。