連結器について考えよう（連載第22回）

　「列車」も「Train」も、複数の車両がつながっている、という意味の言葉です。車両どうしをつなげる連結器には、さまざまな種類があります。ただロープやチェーンなどで結べば良いというものではありません。連結器の不具合が原因で、列車が脱線することも多く、とても重要なパーツなのです。

　連結器は、できるだけ簡単に連結と解放ができるように考えられています。また、連結したら決して外れないことも重要です。連結部には、引く力だけではなく、押す力もかかります。押し引きいずれの場合も、ある程度「あそび（余裕）」や弾力を持ち、ショックを和らげる性能も要求されます（小さな模型では、省略される場合が多いですが）。

　機関車が客車や貨車を引っ張っているとき、連結部には主に引く力が作用します。しかし、下り坂や機関車が減速する場合には、後続車両が機関車を押すことになり、連結部に押す力（圧縮力）が生じます。ロープや鎖でつなぐだけでは、車両どうしが衝突してしまいます。それを防ぐため、連結器とは別にバッファ（緩衝器）を装備するタイプも、実際の鉄道に多く存在しています（図１）。小型車両が多い庭園模型であれば、シンプルな連結法を採用してもかまいません（図２）。

　線路が直線の場合、連結部には線路に平行な力が加わり、特に問題は生じませんが、カーブでは、引っ張る力が進行方向からずれ、特に急カーブになると、車両を脱線させるような横方向の力が働きます。このとき、連結部は斜めになっているはずです。連結部が長いときと短いときで、力の角度が変化し、不要な横方向力の大きさに影響します。一般に、連結の棒材が長くなるほど角度が小さくなり、脱線しにくくなります（図３）。しかし、長くなると圧縮力を受けたときに、連結棒が座屈して曲がってしまいます。

　もうひとつの注意点は、連結器の高さを決めておくこと。自分の鉄道の規格として定め、新しい車両を作るときに、その規格に準じて連結器を設置します。連結器の高さがずれていると不具合が生じます（図４）。

　欠伸軽便で採用している連結器は、連結棒とピンによる簡単な機構のものです。実物のスケールで作った機関車には、実物と同じ連結器を付けますが（写真１～３）、運行するときは、ピンと連結棒で連結できるように工夫しています。

写真１　ナックル型自動連結器：　欠伸鉄道４号機（銚子電鉄デキ３）の連結器。自連と呼ばれ、ぶつかると自動的に連結する仕組み。

写真２　朝顔型連結器：　欠伸鉄道19号機（頸城鉄道DB81）の連結器。ピンによるリンクとバッファを兼ねた形状。

写真３　高さを選べる連結器：　欠伸軽便28号機（ホィットコム）の連結器。牽引車両の連結器の高さに合ったスリットに連結棒を差し入れる、上からピンで止める。

追伸　ラジコンヘリを庭園内の芝生でホバリング：　どちらも、AS350エキュレーユのスケール機。いずれも、電動なので静かに飛行する。

図１　引きと押しを分けた場合の連結法：　ヨーロッパに多いタイプ。中央をフックやリンクなどでつなぎ、左右のバッファで接近しすぎを防ぐ。リンクの長さを調節するタイプもある。

図２　庭園鉄道でよく採用されるシンプルな連結法：　連結棒は金属板の両側に穴があいたもの。３mm厚程度の鉄板では、押しの力がかかったときに曲がってしまう。

図３　Ｓ字カーブでの連結棒：　単純なカーブとＳ字カーブでは条件が異なるが、多くの場合、連結棒が長い方が脱線しにくい。

図４　連結器の高さが違うと……：　後続車両の抵抗が大きいときに、車輪が浮き上がって脱線する。連結棒の形状を変えても解決しない。連結棒を長くすると緩和される。