自動空気ブレーキと制御弁⑫ A動作弁（その3）

「自動空気ブレーキと制御弁」 第12回は、国産の代表的な制御弁である「A動作弁」の3回目。A動作弁が適用されたブレーキ方式について、解説します。

【適用ブレーキ方式と車種】

(1) 客車

AV：

昭和4年度から旧型客車の標準ブレーキとなったもので、オハ31系から10系客車まで広く採用された。形式の「A」はA動作弁、「V」はV形ブレーキシリンダを表す。

A動作弁・V形ブレーキシリンダ・補助空気溜・付加空気溜・急動空気溜・チリコシなどから構成され、A動作弁はブレーキシリンダの蓋にある取付座に取り付けられる。編成内の引き通しはブレーキ管のみ。緩急車には更に車掌弁・圧力計などが追加される。

V形ブレーキシリンダには直径305 mmと355 mmの2種類があり、車体重量などに応じて使い分けられたようだ。

客車用AVブレーキ装置の主要部分。マロネフ59 1。2007年9月7日、交通科学博物館

現在も保存客車（動態･静態）で見ることができるが、JR西日本の保存車の中には、ブレーキシリンダはそのままでCLブレーキ装置に改造された車両もある（マイテ49など）

AS：

20系固定編成客車に採用された自動空気ブレーキ装置で、床下の艤装の関係上ブレーキ引棒を引き通すことができないため、AVブレーキ装置を元に、SO形ブレーキシリンダを各台車枠に取り付けるように変更したもの。形式の「S」は、Separateか？

登場順からは、気動車用のDAブレーキ装置から空気源や運転台機器を取り去って、客車用に変更したものと言っても良いかも知れない。

編成内の引き通しはブレーキ管のみ。ブレーキシリンダはカニ22が180×150を8台、それ以外の電源車が203×250を4台、一般車は180×150を4台装備していた。 ^※27

昭和43年10月ダイヤ改正での110km/h走行に向けて、全車がAREB形速度増圧付電磁自動空気ブレーキに改造され、姿を消した。

AREB： ^※27

20系客車の高速化に伴ってASブレーキ装置を改造した電磁自動空気ブレーキ装置。形式の「R」は中継弁（Relay valve）、「E」は電磁ブレーキ（Electromagnetic brake）、「B」はブレーキ率制御（brake-rate control）を表す。速度95 km/hを超えて運転する区間では、このブレーキ装置の使用が必須とされた。

後述のAREブレーキ装置を客車用とし、更に高速走行時のブレーキシューの摩擦係数低下を補正するための、速度増圧機構を追加したものと言える。その構造及び特徴は、

・管取付座（急動空気溜と作用空気室を内蔵）にA動作弁・複式中継弁・切替電磁弁と締切コックを取り付けて、C8Bブレーキ制御装置を構成する。

・複式中継弁はA動作弁からのブレーキ指令（作用空気室圧力）に応じて、供給空気溜の圧力空気をブレーキシリンダに給排する。

・中継弁の採用には、ブレーキ管圧力を上回るブレーキシリンダ圧力を設定できるほか、制輪子の摩耗や台車のバネのたわみでブレーキシリンダのピストン行程が伸びても一定のシリンダ圧力を確保できるなどの利点がある。

・中継弁の採用により急ブレーキ位置でブレーキ管圧力を吐き出す先が小容量の作用空気溜となるため、急ブレーキ作用によるブレーキシリンダ圧力の変動が大きくなる。そのためA動作弁の逆止弁の通路を塞いで、急ブレーキ作用を殺してある。

・補助空気溜と付加空気溜は二室空気溜として一体化されている。ブレーキシリンダの役割を小容量の作用空気室が果たすので、容量が小さくて済むためである。そのため又込めの時間が短く、階段緩めを小刻みに行うことができる。

・各車のブレーキ管から分岐してB電磁給排弁を設け、常用･非常ブレーキの際に機関車からの電気指令によりブレーキ管の圧力空気を吐き出して、各車同時にブレーキ管の減圧を行うようにした。

・緩急車と電源車にはA14-1電磁給排弁とE吐出弁を設けている。A14-1電磁給排弁は、ブレーキ弛めの際に機関車からの電気指令で、元空気溜管の圧力空気を直接ブレーキ管に込めて、ブレーキ管の増圧を編成内で同期的に、かつ迅速に行う。

・E吐出弁はA動作弁の非常部を独立させたようなもので、非常ブレーキ指令を速やかかつ確実に後続車に伝える役割を持つ。

・編成内にはブレーキ管、元空気溜管と、9芯のKE72ジャンパ連結器で、電磁ブレーキ・増圧関係の指令線が引き通される。

・時速40 km/h以上になると、機関車の速度検出器からの指令で、中継弁はブレーキシリンダ圧力を66倍に増圧する（最高7.5 kg/cm²）

昭和46年度以降に、ブレーキ緩解不良の防止、ブレーキ性能の向上と保守の容易化を図るため、当時最新の3圧式KU1A制御弁への交換と、ブレーキ力補足装置の追加が行われ、昭和52年頃までに全車がCREB形速度増圧付電磁自動空気ブレーキに改造されたと思われる。

(2) 電車

AE：

国鉄旧型電車標準の電磁自動空気ブレーキ装置で、モハ31系より採用されたものと考えられ、80系・70系を除く旧型電車全般に装備された。

動作弁・ブレーキシリンダ周りは客車用AVブレーキ装置と同じで、電動空気圧縮機・元空気溜・圧力加減器・給気弁などの空気源機器と、ME23ブレーキ弁・圧力計などの運転台機器を設けている。

更に各車に電磁吐出弁（常用･非常）を設け、ブレーキ指令を迅速化・同期化している。また平坦線区での運用を前提としたため、先頭車のみブレーキシリンダ圧力を保ちながらブレーキ管の込め直しを行う、保ち機能も持たない。

編成内にはブレーキ管・元空気溜管と、KE52ジャンパ連結器（補助）で、圧縮機同期・常用･非常の指令線が引き通される。

AMA：

AMMブレーキ装置のM三動弁をA動作弁に置き換えたもので、私鉄用にWH式の呼称。主に第二次世界大戦後の吊掛駆動車に多く採用され、一部にはM三動弁やU自在弁からの更新もあった。また初期のカルダン駆動車でも採用されたものがある。

長編成化のため電磁ブレーキを付加したAMAE、中継弁を使用したAMAR、発電ブレーキと連動させたAMADなどもあった。

HSC：

ＷＨ社により開発された、セルフラップの電磁直通ブレーキを主体に自動常用ブレーキの機能を併設するブレーキシステムで、Ｈｉｇｈ　Ｓｐｅｅｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌの略である。１９３２年に試作、１９３６年より実用化された。日本には１９５３年頃から導入され、私鉄車両に広く導入された。

発電ブレーキ併用のHSC-D、回生ブレーキ併用のHSC-Rなどがある。

日本では自動ブレーキ部にＡ動作弁を使用したものが多かったが、保守の厄介さや緩解不良の発生などから、後に非常弁に交換する事で常用ブレーキ機能を廃止し、更に非常ブレーキを電気指令化して自動ブレーキ部を無くす改造も行われた。

ARE： ^※28

AEブレーキ装置を改良した電磁自動空気ブレーキ装置。

1938年（昭和13年）10月に東京鉄道局で第一次現車試験、翌1939年に第二次現車試験が行われ、1941年には試作が完了した模様。元々10両編成用に計画されたが、15両編成対応のため弛め電磁弁を追加して、モハ80系湘南形電車で実用化された。他に70系電車にも採用された。

その構造及び特徴は、

・中継弁管取付座（急動空気溜と作用空気室を内蔵）にA動作弁・A中継弁を取り付けてある。

・A中継弁はピストン滑り弁式で、A動作弁からのブレーキ指令（作用空気室圧力）を受けて、供給空気溜の圧力空気をブレーキシリンダに給排する。

・各車のブレーキ管から分岐して電磁吐出弁を設け、常用･非常ブレーキの際にブレーキ弁からの電気指令によりブレーキ管の圧力空気を吐き出して、各車同時にブレーキ管の減圧を行う。

・制御車には電磁弛め弁を設けている。ブレーキ弛めの際にブレーキ弁からの電気指令で、元空気溜管の圧力空気を直接ブレーキ管に込めて、ブレーキ管の増圧を編成内で同期的に、かつ迅速に行う。

・ブレーキシリンダは、電動車は新設計の355×250S形、制御車･付随車には同じく254×250S形が、台車別に車体装荷で2台ずつ設けられている。

・編成内にはブレーキ管、元空気溜管と、KE53ジャンパ連結器（補助）で、圧縮機同期・常用･非常・弛めの指令線が引き通される。

SE：

モハ90（101系）以降の国鉄新性能電車に標準として使用された、電磁直通空気ブレーキ装置。「SE」で電磁直通ブレーキを表す。基本的にはWH社のHSCブレーキ装置そのもので、国鉄はＷＨ社にライセンス料を払って導入したとの事である。

バックアップとなる自動ブレーキ部にA動作弁が使われている。本質的には中継弁付自動空気ブレーキ装置であり、電磁吐出は持たない。これは自動ブレーキ部の用途が列車分離などの際の保安、留置や運転台交換時などの転動防止、無動力回送などが主であり、比較的俊敏性を必要とされないためではないかと思われる。

発電ブレーキ付きのSEDが基本で、

・ＳＥ： 発電ブレーキなし

・ＳＥＬＤ： 応荷重機能付で、応荷重弁が追加されている。「Ｌ」は Ｌoad controlを表す。

・SEBD： 特急電車の120 km/h運転用に、速度増圧付きとしたもの。中継弁をＪ１６型に変更し、自動ブレーキの場合にブレーキシリンダ圧力を約１．６倍に増圧する。

などがある。

初期のブレーキ制御装置は、電動車用は管取付座（急動空気室内蔵）にA動作弁・A中継弁・複式逆止弁・D圧力調整弁・締切電磁弁を取り付けたC1A、制御車・付随車用はD圧力調整弁と締切電磁弁を省略したC2が使用された。

ＪＲ西日本の１１３系・１１５系、ＪＲ九州の４１５系１５００番台などで残存する。

４１５系１５００番台に搭載されたＡ動作弁（黄丸内）　２０２１年１０月２１日　鹿児島本線久留米駅

(3) 気動車

DA： ^※29

客車用AVブレーキ装置を基本に空気源及び運転台機器追加した、ディーゼル動車用の標準ブレーキ装置。「D」はディーゼル動車用を表す。

1952年のキハ44000形電気式気動車を最初に、キハ45系までに一般型気動車とキハ56系・58系急行形気動車に採用された。また国鉄最末期のキハ32・キハ33・キハ54の各形式にも、廃車発生品利用の形で採用された。

A動作弁は管取付座（急動空気溜を内蔵）に取り付けられ、運転台付車では弛め管がブレーキ弁まで配管され、保ち作用を可能にしている。床下艤装の関係でブレーキ引棒を引通せないため、ブレーキシリンダは前後の台車別に設けられており、車体装荷式の254×２５０形となっている。これは８０系電車の制御車･付随車用と同一品であると思われる。

運転台機器はME23Dブレーキ弁・釣合空気溜・圧力計・B6圧力調整弁・D吐出弁・車掌弁など、空気源は空気圧縮機・元空気溜・S17調圧器・C電磁給排弁などで構成され、2台機関の形式では空気圧縮機も2台になる。編成内にはブレーキ管･元空気溜管と圧縮機同期回路が引き通される。

運転台の有無により、次の3つの細分形式がある。

DA1

片運転台車用のブレーキ装置。

DA1A

両運転台車用のブレーキ装置。弛め管に、弛め管切替弁乙が追加されており、逆転器の指令に連動して弛め管を進行方向前側のブレーキ弁につなぐ。

DA2

運転台なし車用のブレーキ装置で、DA1ブレーキ装置から運転台機器を取り去ったもの。但しキロには、車掌弁が設けられる。

DAR：^※29

キハ57・キロ27に採用されたブレーキ装置で、ラックレール区間を通過するため基礎ブレーキ装置をディスクブレーキに変更したのに伴い、DAブレーキ装置を中継弁式とし、ブレーキシリンダを増圧シリンダに変更したもの。

A動作弁はA中継弁と共にAA管取付座（急動空気溜を内蔵）に取り付けられ、C2Aブレーキ制御装置を構成する。他の中継弁式ブレーキ装置と同じく、二室空気溜と作用空気溜が付属する。

作用については、AREブレーキ装置と基本的に同じ。

DARS： ^※30・31

80系特急形気動車に採用されたブレーキ装置で、AREブレーキ装置を基本に電磁速動付きにしたもの。「S」はSpeed driveの頭文字ではないかと思われる。

電磁速動ブレーキ装置は、電磁直通ブレーキに近い性能を持ち、かつ低コストのブレーキ装置として、日本エヤーブレーキが開発したもので、1958年度（昭和33年度）よりの国鉄の技術課題として、クハ76・モハ71で試験が行われた。

A動作弁はA中継弁・切替弁・中間体・電磁弁（ブレーキ･弛め）と共に管取付座（急動空気溜を内蔵）に取り付けられ、C3ブレーキ制御装置を構成する。DARブレーキ装置と同じく基礎ブレーキ装置はディスクブレーキのため、ブレーキシリンダは増圧シリンダとなっている。ブレーキ弁はME23Sで、DAブレーキ装置のME23Bとは電気部接点の構成が異なる。

制御弁の空気指令とは別に、電磁弁の指令により切替弁を動作させ、バイパス通路を開閉してブレーキシリンダへの給排気を行う。具体的には、

・ブレーキ時には、補助空気溜の圧力空気を直接ブレーキシリンダに送る

・弛め時は、ブレーキシリンダの圧力空気を、A動作弁を通じて排気する

ようになっており、小刻みなブレーキの掛け弛めができて、込め時間も不要となっている。

ブレーキ時には、ブレーキ管はブレーキ弁により減圧されるが、その前に補助空気溜圧力もブレーキシリンダへの給気によって低下しているため、A動作弁は常に弛め位置を取っている。非常ブレーキは、ブレーキ管の減圧により指令が行われる。

DAE：

急行形気動車の編成が長大になるに従って、従来のDAブレーキ装置ではブレーキ指令の遅れが大きくなったため、1962年度（昭和37年度）の第5次急行用（キハ58　401～など）以降に採用された電磁自動空気ブレーキ装置。

DAブレーキ装置に弛め用のA14-4電磁給排弁・ブレーキ用のC13-4A電磁給排弁を設け、ブレーキ弁を、電気接点を追加したME23Bに変更した。指令線にはブレーキ･弛めの2線を追加し、2芯のKE67ジャンパ連結器、または19芯のKE53Cジャンパ連結器（冷房車）で編成内を引き通す。

キハはDAE1、キロはDAE2となる。

なお1965年度（昭和40年度）の本社特別修繕費工事で、第4次急行用までの車両についても、ＤＡからＤＡＥに改造する長大編成化工事が行われた。

DARE1：

キハ65に採用されたブレーキ装置で、DAR1ブレーキ装置に電磁給排弁などを追加したもの。ブレーキ制御装置はC2A。

同期の181系特急形気動車は三圧式のC制御弁を採用し、12系客車は最新のKU制御弁を採用したが、本形式は従来の気動車との混結を前提としたため、引き続きA動作弁の採用となった。

(4) 貨車

AD： ^※32・33

1960年（昭和35年）製作のチキ5500形長物車（コンテナ専用）に採用されたブレーキ装置で、手動式の積空切替装置を持っていた。

Ａ動作弁は管取付座（急動空気溜を内蔵）に取り付けられ、補助空気溜･付加空気溜・254-356×300差動ブレーキシリンダ・H積空切替弁により構成される。他に一方の台車の枕バネの撓みをテコで伝達して指針で表示する、積空表示装置を備えている。

ブレーキ力の切替は、差動ブレーキシリンダの有効面積の切替で行う。

ＫＳＤブレーキ装置に先立つ積空切替式ブレーキ装置であるが、登場当初より取扱い誤りや、積空表示装置の指示の曖昧さ、偏積への対応の困難さが指摘されており、結局は後のＫＳＤブレーキ装置やＡＳＤブレーキ装置で、切替の自動化が行われる事になった。

ASD： ^#３４

ADブレーキ装置の改良版で、Ｐ切替弁によって積空切替えを行う。製造年次や用途によって以下の細分形式がある。
なお差動ブレーキシリンダでは積車と空車でシリンダ容積が異なるため、最大限圧量が一定しない欠点がある。

手動切替式

コキ５５００形コンテナ車の１９６０～１９６５年度（昭和３５～４０年度）製造車に採用されたもので、積空切替はＡＤブレーキ装置と同じく手動式。但し付加空気溜が省略されたため、階段緩めはできない。これは当時、コンテナ専用列車はわずかで、一般貨車との混結での運用を前提としたためであろう。

Ａ動作弁は管取付座に積空切替用のＰ切替弁とＵ２切替弁と共に取り付けられ、U2切替弁を操作する事でP切替弁の空気通路が切り替わる。ブレーキシリンダは２５４-３65×３００差動ブレーキシリンダである。

１９６９年度（昭和４４年度）以降、順次自動切替式に改造された。

自動切替式

コキ５５００形コンテナ車の、１9６6年度（昭和４1年度）以降、１９６９年製のコキ８５３９に至るまで採用されたもので、荷重検知器を追加して自動切替式となった。但しU2切替弁も残されており、荷重検知器が故障した時、積空動作を検査したい時などは、手動で切り替える事もできた。

なお基礎ブレーキ装置の抵抗が大きく、空車時におけるブレーキ管の最小減圧ではブレーキ作用が起こらない事象が発生したため、差圧逆止弁を追加して空車時のブレーキシリンダ圧力を増加させる改造が、後に行われている。 ^※３５

勾配線区用

付加空気溜を追加して、階段緩めを可能としたもの。ホキ２５００・８５００・９５００形石灰石専用車、タキ８４００・８４５０形アルミナ専用車、ホキ５５００形セメント専用車などに採用された。積空切替は自動式である。 ^※６

なおホキ2500形では、積空で最大限圧量が異なる欠点を補正するため、荷重検知器の指令空気圧を使って補助空気溜の容積を切り替える機能が、後に追加された。 ^※36

その他レサ５０００形・ワキ５０００形（６２３４まで）でも採用されたが、変遷はコキ５０００形に準じるものと思われる。

ARSD： ^#３４

１９６９年度（昭和４４年度）以降に製作されたコキ5500形（8540以降）やワキ5000形（6235以降）に採用されたもので、中継弁によって直接ブレーキシリンダ圧力を二段階に変化させる方式の積空ブレーキ装置。付加空気溜を持たず、階段緩めはできない。

Ａ動作弁は管取付座（急動空気溜を内蔵）に取り付けられ、別にＪ１０５中継弁・Ｕ２切替弁・差圧逆止弁を取り付けた管取付座を2組備える。動作弁には二室空気溜が付属するが、補助空気溜と作用空気溜との組み合わせになっている。また中継弁用に、供給空気溜が新設された。ブレーキシリンダに代わって、２９０×１００ブレーキダイヤフラムが台車毎に設けられている。

なおコキ８５４5～８５5４は、中継弁及びブレーキダイヤフラムは各1台のみとなっている。

後年、ＴＲ２１６台車付車で ９５ ｋｍ/h走行用に改造（コキ４５５００番台化）された車両は、制御弁をＥＡ制御弁に交換して、ＣＲＳＤブレーキ装置となった。 ^※３7

ＡＬＤ： ^※38

50000系コンテナ貨車の試作版である、コキ9200形コンテナ車に採用されたブレーキ装置で、2両のみの試作であったところから、Ａ動作弁に応荷重制御を付加するという変則的なものとなった。

仕組みとしては、ＡＲＳＤ方式(コキ8540～)の荷重検知器とＪ１０５中継弁を、測重弁とＵ応荷重弁に置き換えたものである。付加空気溜を持たず、階段緩めはできない。

(5) 機関車

ＡＭＡ：

Ａ動作弁は、私鉄の電気機関車でも用いられた。資料的には、上信電鉄のデキ１・ＥＤ３１６が該当する。 ^※８