王立ザクセン邦有鉄道IV K型蒸気機関車

250px|thumb|right|IV K型の工場完成写真、ザクセン機械工場、1892年250px|thumb|right|ヴァイセリッツタール鉄道で混合列車を牽引するIV K型109号機、ヴァイスリッツ駅、1909年王立ザクセン邦有鉄道IV K型蒸気機関車（おうりつザクセンほうゆうてつどうIV Kがたじょうききかんしゃ）は、現在ではドイツの一部となっているザクセン王国の王立ザクセン邦有鉄道（Königlich Sächsische Staatseisenbahnen（K.Sächs.Sts.E.B.））およびその後身の鉄道で使用されたメイヤー式蒸気機関車である。

概要 導入の経緯 現在のドイツ東部にあり、ポーランドと国境を接するザクセン州と同様の領域を有していたザクセン王国では1839年以降に最初の鉄道が開通し、1847年に王立ザクセン-バイエルン邦有鉄道管理局が設立されており、これがその後の変遷を経て1869年に王立ザクセン邦有鉄道となっていた。そして1870年代頃には邦有鉄道のほか多くの標準軌の私鉄路線が建設されていたが、1873年恐慌の影響による私鉄各社の経営難に応じて邦有鉄道が1876年以降それらの私鉄を買収しており、その経済的負担により新規路線の建設はほとんどされなくなっていた。そのため、1878年7月1日に施行された「低重要度路線規則」Bahnordnung für Eisenbahnen untergeordneter Bedeutungに拠る”2級路線”Sekundärbahnenが設定されたが、それでも地方交通網の整備は進捗しなかった『Die sächsische IV K (Baureihe 9951-60)』 p.10。

こういった状況の中、エルツ山地西部の街であるキルヒベルクからヴィルカウ＝ハスラウまでの鉄道建設も資金面の理由により難航していたため、1876-77年のザクセン邦議会において邦政府から建設コスト・運用コストの両面で有利とされる狭軌での建設が提案され、その後数年に渡る議論の結果、1880年3月2日の邦議会でザクセン王国最初の狭軌（750 mm軌間）路線としてヴィルカウ＝ハスラウ - キルヒベルク - ウパースドルフ間の建設が承認され、1881年10月17日にそのうちのヴィルカウ＝ハスラウ - キルヒベルク間が開通している『Die sächsische IV K (Baureihe 9951-60)』 p.10-11。これ以降、王立ザクセン邦有鉄道鉄道では地方路線の建設においては狭軌を優先的に採用し、併せて狭軌路線用の機材の標準化を進めることでコストを最低限に抑制した『Die sächsische IV K (Baureihe 9951-60)』 p.11ものの、経営状況が良好であった路線はごく一部のみであったが、ザクセン邦政府は農林業や鉱工業・観光などの地域産業の発展に対する狭軌鉄道の重要性を鑑みて資金投入を継続し、路線網拡張と機材の調達を進めた『Die sächsische IV K (Baureihe 9951-60)』 p.14。その結果、1896年末には王立ザクセン邦有鉄道の総営業距離2865.98 kmのうち327.42 km（約11 %）、1903年末には3148.34 kmのうち422.25km（約13 %）を750 mm軌間を主とする狭軌路線が占めるに至り、その整備は1923年11月10日のガイジング - アルテンベルク間の開業をもって一旦完了し『Die sächsische IV K (Baureihe 9951-60)』 p.11-14、30路線、そのうちの多くを占める750 mm軌間の路線は561 kmという路線網となっている。なお、この間、1918年11月13日のザクセン王フリードリヒ・アウグスト3世の退位に伴い王立ザクセン邦有鉄道はザクセン邦有鉄道Sächsische Staatseisenbahnenとなり、さらに、1919年8月11日に採択されたワイマール憲法に基づき、オルデンブルク大公国邦有鉄道、バイエルン邦有鉄道、プロイセン邦有鉄道、ザクセン邦有鉄道、ヴュルテンベルク邦有鉄道、バーデン大公国邦有鉄道、メクレンブルク邦有鉄道が帝国へ譲渡されてドイツ国営鉄道に統合され、旧ザクセン邦有鉄道の狭軌路線はドレスデン鉄道局Reichsbahndirektion（RBD）Dresdenの管理となった。

王立ザクセン邦有鉄道の狭軌路線に最初に導入された機体は、1881-92年にザクセン機械工場Sächsische Maschinenfabrik AG, Chemnitz、1878年までの名称はRichard Hartmannで44機うち5機は私鉄として開業したツィッタウ-オイビン-ヨンスドルフ鉄道（Zittau-Oybin-Jonsdorfer Eisenbahn-Gesellschaft（ZOJE））が王立ザクセン邦有鉄道に統合された際に同鉄道から編入された機体製造されたI K型1900年以降の形式名、導入当初はH V TK型、1896年以降はK I型で、この機体は車軸配置を固定軸距1800 mmのCとして最急曲線半径40 mに対応することを可能とした機体『Die sächsische IV K (Baureihe 9951-60)』 p.19であった。I K型は急曲線での軌道への横圧が高く、タイヤの摩耗も早かったほか、脱線が多発していたため1883年から1891年の間にI K型で33件の脱線事故が記録されている、前者に関しては一部の機体の先頭軸にクリン＝リントナー式の輪軸転向機構を追加し『Die Sächsische IV K』 p.10、後者に関しては先頭軸に軸重を付加することで、それぞれ対策としていた。一方で、初期に開業した路線の多くが後の支線区間であったこともあってI K型でも性能的に十分であった『Die Sächsische IV K』 p.9が、その後の輸送量増加や輸送量の多い路線の開業に伴い、1890年以降に車輪の破損が増加するなど過負荷による不具合が増加したため、路線網の拡充に伴い想定される要求性能には満たないと判断された『Die Sächsische IV K』 p.11。そこで、牽引力が高く、かつ急曲線に対応した新型の機体の導入を図ることとなり、1885年にイギリスのホーソン・レスリーHawthorn, Leslie & Company, Limited, Newcastle upon Tyne製のフェアリー式機関車2機を購入してII K(alt)型1900年以降の形式名、導入当初はHth F TK型、1896年以降はK II型としたが、重量や運用・保守面の問題から量産には至らなかった『Die sächsische IV K (Baureihe 9951-60)』 p.20。さらに、1889-91年には、クラウスLocomotivfabriken Krauß & Comp, Münchenが現在のボスニア・ヘルツェゴビナにあった二重帝国ボスナ鉄道die Kaiserliche und Königliche Bosnabahn (kkBB) およびその後身であるボスニア・ヘルツェゴビナ国有鉄道Bosnisch-Herzegowinische Staatsbahnen（BHStB）向けに製造したIIIa4形をベースとしたIII K型1900年以降の形式名、導入当初はKr Kl T K型（クラウス製）もしくはH Kl T K（ザクセン機械工場製）、1896年以降はK III型6機を導入した『Die sächsische IV K (Baureihe 9951-60)』 p.21。この機体は車軸配置C1'で片持式テンダーと第1・第3動輪にクローゼ式輪軸操舵機構を装備したもので、この方式はボスニア・ヘルツェゴビナ国有鉄道が約90機を導入して1970年代まで使用した方式であり、III K型の曲線通過性能も良好であったが、構造が複雑で性能的にも将来的な輸送量の増加にも対応できない見込みであったため、本形式も量産には至らなかった。

1891年時点の王立ザクセン邦有鉄道の750 mm軌間の路線は15路線・288 kmが営業中、5路線・80 kmが建設中で、さらに多くの路線の建設が要請されている状況であり、I K型39機とII K(alt)型、III K形型6機、元建設用のVII TK型1機など計48機により運行される列車の60％以上が混合列車であった一方で、輸送量の多い路線では貨物列車も運行されていた。その後に導入された機体も含め、王立ザクセン邦有鉄道およびその後身であるドイツ国営鉄道ドレスデン鉄道局管内の狭軌路線で使用された蒸気機関車は以下の通りとなっている。

+王立ザクセン邦有鉄道およびその後の旧ザクセン王国地域における狭軌用蒸気機関車一覧形式製造概要備考王立ザクセン邦有鉄道（1900年称号改正後）ドイツ国有鉄道ドイツ国営鉄道製造年製造数軌間方式車軸配置運転整備重量VII TK1897年に廃車となっているため型式名は書類上のもの - 1872年1750 mm - B10.3 t建設工事用I K99751881-92年44 - 最終増備の4機のみクリン＝リントナー式C15.3 -16.8 tこのほか2008年にレプリカ1機を導入II K(alt) - 1885年2フェアリー式B'B'28.9 tIII K99751889-91年6クローゼ式C124.7 - 26.3 tIV K9951-601892-1921年96メイヤー式B'B'26.8 - 29.3 tV K99611901-07年9クリン＝リントナー式D26.8 - 29.3 tI M99161902年31000 mmフェアリー式B'B'41.8 tスチームトラムII K(neu)9975（1913年）2750 mm双合式C-C I K型を双合式に改造VI K9964-651918-19年15ゲルスドルフ式E40.4 t - 9967-71ザクセン邦有鉄道式のVI K型と通称される場合がある1923-27年47旧ザクセン王国地域以外の路線向けの機体を含む42.3 tVI K型の増備型9973-76ザクセン邦有鉄道式のVII K型と通称される場合がある1928-33年321'E1'56.7 t9977-791952-56年2655.0 t9973-76形の増備型

開発・製造 上記ような経緯を経て、王立ザクセン邦有鉄道本社機械部門担当役員のユーワルド・リヒャルド・クリンは将来の輸送量に対応するためには動輪を従来の3軸から4軸として牽引力を向上させた機関車が必要であると判断するに至り、その結果としてザクセン機械工場で開発された機体が本項で述べるIV K型である。

通常の輪軸転向機構を持たない動軸4軸の機関車では最小曲線半径40 mという線路条件には対応できない『Die sächsische IV K (Baureihe 9951-60)』 p.22一方で、III K型で採用されたクローゼ式はメンテナンスコストの面で問題があったため『Die Sächsische IV K』 p.13、ザクセン機械工場では、それぞれに駆動装置を有する2軸ボギー台車2基を装備した車軸配置B'B'のマイヤー式を採用することとした。マイヤー式は、1851年にゼメリング鉄道用機関車のコンペティション用にウィーナー・ノイシュタット機関車工場Wiener Neustädter Lokomotivfabrik, Wiener Neustadtで製造された「NEUSTADT」で採用された方式をルーツとしてフランス出身のジャン-ジャック・マイヤーJean-Jacques Meyerが開発した方式であり、王立ザクセン邦有鉄道ではIV K型の導入に先立つ1890年に標準軌用のI TV型1900年以降の形式名、導入当初H M I TV型、1896年以降はM I TV型、後にドイツ国鉄98.0形となったI TV型とは別形式2機を試作し、また、後の1910年にI TV型（後のドイツ国鉄98.0形）として15機を導入している。

IV K型は設計承認後の1891年にまず7機が発注されて製造が開始され、103号機となった最初の機体は1892年1月に31 ‰の勾配区間が含まれるポツチャッペル - ケッセルスドルフ間でIII K型との比較を含む試運転が実施され、III K型より約16 %高い34 kNの牽引力を有することが確認されたほか、同年中に残る6機も納入されてハインスベルク - キップスドルフ間で試運転が実施された。先行して導入されていた標準軌用のI TV型は牽引力不足や起動時の空転などの問題があったが、IV K型は使用実績が良好であったためザクセン機械工場で量産が進められてザクセン公国内の750 mm軌間のほとんどの路線で使用された。

その後、1901-07年にはIV K型では性能が不足する勾配線区用にIV K型と類似のボイラーと2気筒複式・車軸配置Dでクリン＝リントナー式輪軸転向機構を装備したザクセン機械工場製のV K型9機が導入されたが特殊な設計のためそれ以上は量産されず、1913年にはI K型を双合式に改造したII K(neu)型が2機試作されたが同じく量産はされておらず、さらに1918-19年にはヘンシェルHenschel & Sohn, Kassel製で車軸配置E、ゲルスドルフ式のVI K型15機が導入されて輸送量の多い区間ではこの形式が主力となったが、この間も並行してIV K型の量産が進められ、1921年までの29年間にドイツ狭軌用機関車としては一形式最多となる計96機が導入されている。

本形式の製造ロットごとの製造年、王立ザクセン邦有鉄道型式機番、ドイツ国有鉄道/ドイツ国営鉄道/ドイツ鉄道形式機番、製造所、製番、設計変更点等は下記のとおり『Die Sächsische IV K』 p.14-17で、当初の形式名はH M T K V型（"H"はザクセン機械工場製（Hartmann（旧称））、"M"はメイヤー式、"T"はタンク式（Tenderlok）、"K"は750 mmの狭軌用（Kleinspur）、"V"は複式機関車（Verbundtriebwerk）のそれぞれ頭文字）となっており、1896年にK IV型、1890年にIV K型にそれぞれ変更されている。その後、1925年にはドイツ国営鉄道の「旧ザクセン機再指定計画」に基づく形式称号改正が実施されてIV K型は狭軌用蒸気機関車99形の一区分である9951-60形となっているが、現場では王立ザクセン邦有鉄道時の型式名も引続き通称として使用されて本形式もIV K型と呼称されるほか、後にドイツ国営鉄道や東ドイツ国鉄が導入した9973-76形や9977-79形も正式には設定されていない通称であるVII K(alt)形、VII K(neu)形と呼称されている『Die sächsische IV K (Baureihe 9951-60)』 p.23。

+IV K形製造一覧製造ロット製造年製造数王立ザクセン邦有鉄道ドイツ国有鉄道ドイツ国営鉄道ドイツ鉄道製造所製番備考形式機番形式機番製造時1896年以降1900年以降1925年以降1970年以降『Die Sächsische IV K』 p.342-343（残存機のみ）1992年以降『Die Sächsische IV K』 p.315（残存機のみ）11892年16機H M T K VK IVIV K103 - 10999 511 - 51799 1516 - ザクセン機械工場1774 - 17801893年110 - 11699 518 - 524 - - 1870 - 18721934 - 19371894年117 - 11899 515 - 526 - - 2030 - 2031炭庫容量を0.8 tから1.02 tに拡大、運転室側面窓を拡大21896年7機119 - 12599 527 - 532IV K型123号機を除く - - 2121 - 21371894年製の機体と同一31898年12機 - 126 - 13199 533 - 53899 1534 - 2274 - 2279一部機体から台車枠端梁の形状変更1899年132 - 13799 539 - 54499 1539...1542099 701/(702書類上のみの変更で現車の番号変更は実施されず)2381 - 238641904年3機 - 138 - 14099 545 - 546IV K型139号機を除く - - 2847 - 2849運転室屋根の形状変更51908年23機141 - 15099 551 - 558IV K型147, 148号機を除く99 1555...1557 - 3204 - 3213ボイラーの板厚を11 mmから13 mmに変更し、圧力を12 kg/cm2から14 kg/cm2に昇圧1909年151 - 15699 561 - 56699 1561...1556099 703/(704)/7053214 - 3320低圧シリンダ径を370 mmから400 mmに変更1910年157 - 16399 567 - 57399 1568...1573(099 706)3449 - 342361912年31機164 - 17599 574 - 585IV K型174号機を除く99 1574...1585099 707 - 7103556 - 35613592 - 3597170号機以降はボイラー圧力を15 kg/cm2に変更173号機からブレーキ装置を蒸気ブレーキから真空ブレーキに変更1913年176 - 18199 586 - 59199 1586...1590099 7113606 - 36711914年182 - 19499 592 - 60499 1592...1602 - 3712 - 37143735 - 37383787 - 379271916年4機195 - 19799 605 - 60799 1606099 7123906 - 39081914年製の機体と同一1921年19899 60899 1608099 7134521予備部品の組立品と推測される

仕様 走行装置 ボイラーは主台枠上に配置される、2つの缶胴と火室、煙室を接合したもので、第1缶胴/第2缶胴それぞれの内径はボイラー板厚11 mmの140号機（99 546号機）までが928 mm/950 mm、板厚13 mmの141号機（99 551号機）以降は920 mm/946 mm、ボイラー長は3500 mmで内径40 mm、板厚2.5 mmの小煙管104本が配置されており『Die Sächsische IV K』 p.19, 28、使用圧力は140号機（99 546号機）までが12 kg/cm3、141号機（99 551号機）以降は14 kg/cm3、170号機（99 581号機）以降が15 kg/cm3となっている。火室は火格子が幅718 mm、長さ1330 mmの0.97 m2、194号機（99 604号機）までは銅製、195号機（99 605号機）以降は第一次世界大戦中の非鉄金属不足の影響で鋼製に変更されているほか、煙室は長さ1100 mmで王立ザクセン邦有鉄道では一般的であったプレート式の火粉止装置が設置されている。また、補機類として蒸気作動式ベル、補助ブロワー、蒸気ブレーキ（172号機（99 583号機）まで）、シリンダー予熱装置などを装備している『Die Sächsische IV K』 p.29ほか、水タンクは容量2.4 m3のサイドタンク式、炭庫は運転室背面に116号機（99 524号機）までは容量0.8 t、117号機（99 525号機）以降は1.02 tのものが配置され、その多くは後年容量1.2 tのものに拡大されている。 主台枠は13 mm厚の鋼板を左右1100 mm間隔に配置して横桁を渡し、山形鋼等で補強したリベット組立式のもので、台枠上にボイラー、運転室、水タンク、炭庫などを配置し、台枠下には中心間距離5000 mmで台車を配置しており、牽引力は心皿を介して、車体荷重は側受を介してそれぞれ台車との間で伝達されていたほか、機関車の前後端下部と前後それぞれの台車端部の間にも調整可能な荷重伝達機構を設け、これによって軸重を調整することを可能としていた。 台車は前位側台車・後位側台車とも鋼板リベット組立式の板台枠台車で、前位側台車の台車枠は15 mm厚の鋼板を左右620 mm間隔で配置した内側台枠式、後位側台車は同じく15 mm厚の鋼板を使用するが、台車枠の内側にボイラーの灰箱など配置するために左右972 mm間隔で配置して外側台枠式としたものとなっている『Die Sächsische IV K』 p.19, 31。いずれの台車も軸距は600 + 800 = 1400 mmの偏心式となっており、機関車中央側を軸距800 mmとし、こちらの台車端部にシリンダーを配置して全軸距6200 mm、最小通過可能曲線半径40 mとしている。動輪は車輪径760 mmのスポーク式車輪で、軸箱支持方式は軸箱守式、軸ばねは重ね板ばねとなっており、各台車の前後の軸箱間にはイコライザーを設置して機関車全体では4点支持式として、条件の悪い軌道においても走行性能を確保している『Die sächsische IV K (Baureihe 9951-60)』 p.38。また、曲線走行時に台車の安定性を向上させ、また、後述の前後台車間を接続する蒸気管に応力や衝撃が加わることを防止するため、前後台車間をリンク機構で結合していた『Die sächsische IV K (Baureihe 9951-60)』 p.36。 走行装置は飽和蒸気を使用する4気筒複式で、後位側台車に設置された高圧シリンダーで第3・第4動輪を、前位側台車に設置された低圧シリンダーで第1・第2動輪を駆動し、弁装置はいずれもホイジンガー式となっており、高圧シリンダーは直径240 mm、低圧シリンダーは150号機（99 558号機）までは直径370 mm、151号機（99 561号機）以降は400 mmでいずれもストロークは380 mmとなっている。高圧蒸気は蒸気溜内の加減弁から後位側台車心皿内部に設置されたボールジョイントを経由して高圧シリンダーに至り、高圧シリンダーを出た低圧蒸気は前述の前後台車間に設置されたリンク機構と並行に設置されたボールジョイント2箇所を介した蒸気管を経由して低圧シリンダーに至り、排気は低圧シリンダーから、こちらは心皿は経由せずにボールジョイント2箇所を介して煙室下部の吐出管に至っており、構造は複雑であるが保守上の問題はなく、使用実績は良好であった。 ブレーキ装置は、172号機（99 583号機）までは機関車用のカウンターウエイトブレーキドイツ語：Wurfhebelbremse、英語：Counterweight brake、蒸気ブレーキと列車用のヘーベルラインブレーキを装備していた。カウンターウエイトブレーキは手ブレーキの一種であり、操作レバーの先端に設けられた錘の重力によりブレーキ力を確保するもので、操作レバーは運転室内の機関助士側（ボイラー左側）に設置されて後位側台車の第3・第4動輪の片押式踏面ブレーキに作用するものであった『Die Sächsische IV K』 p.19, 34。また、蒸気ブレーキは前位側台車の台車枠の心皿受下部に設置されたブレーキシリンダーから第1動輪の両抱式踏面ブレーキに作用するもので、機関士が操作するものであった。ヘーベルラインブレーキは車両間に渡されたケーブルを利用した貫通ブレーキで、機関車運転室後部壁面に設置された巻き上げ機から、運転室後部および煙突先端部に設置されたプーリーを介してケーブルが渡される形となっていた。 1912年製の173号機（99 584号機）以降は、蒸気ブレーキを省略して機関車および列車用のブレーキとしてケーニッヒ式真空ブレーキを装備している『Die sächsische IV K (Baureihe 9951-60)』 p.40。機関車のブレーキシリンダーは前後の台車間の台枠下部に設置され、前位側台車の第1動輪の両抱式踏面ブレーキに作用するものとなっており、172号機（99 583号機）までの機体も1960年代にかけて順次真空ブレーキを装備するよう改造されていたが、一方で旧来のヘーベルラインブレーキも最後まで残ったオーシャッツ – ミューゲルン間（オーシャッツ – ミューゲルン – デーベルン線の一部）では1987年8月まで使用されていた。 このほか、連結器はピン・リンク式連結器を装備し『Die Sächsische IV K』 p.37、砂撒き装置は水タンク前部の砂箱から第1動輪の前位側、ボイラー上部の砂箱から第3動輪の前位側、運転室後部壁面の砂箱から第4動輪の後位側に重力式に撒砂されるように装備され、それぞれ運転室からロッドで操作される方式であった『Die Sächsische IV K』 p.38。また、灯具類はオイルランプであったほか、暖房装置は蒸気暖房装置は装備されず、各客車の室内のストーブが使用されていた『Die Sächsische IV K』 p.39。 王立ザクセン邦有鉄道時代の塗装は正確な記録は残されていないが、狭軌用の蒸気機関車にも同鉄道の蒸気機関車向けカラースキームが採用されたと考えられており、台枠、台車枠などの走行装置は濃赤色（RAL3003（Rubinrot）に相当）、水タンク、炭庫、運転室壁面、ボイラーなどの上部構造物は濃緑色（RAL6028（Kieferngrün）に相当）、煙室および煙突、シリンダー、スノープラウ、運転室屋根は黒（RAL9005（Tiefschwarz）相当）となっており、水タンク、炭庫、運転室縁には黒と赤茶色の縁取りが入れられていたとされている『Die Sächsische IV K』 p.43。また、ザクセン邦有鉄道末期から1924年頃までの時期に現在まで使用されている、ボイラー、水タンク、炭庫、シリンダー、スノープラウ、運転室などを黒、台枠、台車枠などの走行装置を赤とする蒸気機関車向けカラースキームが採用されている。 本形式のうちボイラー圧力15 kg/cm2の機体の出力は当初243 kWとされて牽引トン数等を決定していたが、1962年4-5月に定期検査を実施直後の99 585号機を使用して改めて性能試験を実施した結果、実際には大幅に出力が低いことが判明し、161 kWに設定が改められている『Die sächsische IV K (Baureihe 9951-60)』 p.74。

主要諸元