2021/08/29

直接制御器の設計

旧制御器
  これまでデ1の加速制御には、モータの電機子と直列に接続した抵抗器をロータリースイッチで順々に減らしていく方法を採っていました。スイッチのツマミに木製のハンドルを接着してそれらしくしていましたが全体的に華奢で、ハンドル操作は力加減に気を遣う必要がありました。加えて巻線のインダクタンス(電磁誘導)が大きいために、実際には見えませんが接点でアークが発生しているようで、溶着して制御不能になるのではないかと不安を抱えていました。ここはひとつ見た目も頑丈で力任せに操作しても壊れず、電気的にも安定した制御器に作り直したいと考えました。つまり、構造の強化と接点容量の向上を目指し、大沼電鉄のデ1もおそらく装備していたであろう直接制御器を模したコントローラーを設計製作することにしました。

直接制御器
横浜市電保存館
 ひと昔前の路面電車はほとんど直接制御器を備えていました。運転手が左手で大きなハンドルを回す様子をご存知の方もいらっしゃるかと思います。連結運転する電車が小型のマスコンで各車の床下にある制御器を遠隔操作するのに対して、運転手が600Vの電圧のかかったタップを切り替えるので直接制御器と呼ばれます。仕切りのない運転台からノッチを刻む音や「ボン」というスパーク音、エアブレーキの「シューッ」、車掌の合図の「チンチン」、すぐ足元から「ポーッ」と警笛が聞こえる、なんと懐かしい世界でしょう。これぞ子供の頃に憧れた市電を運転している光景です。交通が輻輳する街中で自動車に進路を譲るまいと、運転手は制御器とブレーキを間断なく操作して加減速していました。「ガチャガチャ、プッシューン、ガチャ、ガッチャーン、プシュプシュッ」大沼電鉄でそういうシーンが見られたかどうかわかりませんが、直接制御器はそんな荒っぽい扱いに耐えるものでなければなりません。

 ネットで「直接制御器」と画像検索すると、楕円形の天板に弓型の柄のハンドル、前後切替器がついた写真が出てきます。メーカーは多数あるようですが、いずれもほとんど同じ形状であることからイングリッシュエレクトリック社製のライセンスもしくはデッドコピーと思われます。天板とハンドルは黄銅(もしくは砲金)鋳物製で、胴の部分は天板に合わせて湾曲した鋼板のカバーが取り付けられています。現役で働いている直接制御器もありますが、採寸するには各地の常設市電博物館が便利です。札幌、仙台、横浜、京都の他、申し込めば見学可能な保存車両もあります。主要寸法の測定と真上や真横からの写真を撮れば三面図が作れるので、デ1に取り付けられる大きさにスケールダウンします。電車は実物の1/3ですが、制御器のスケールは1/2にしました。先に取り付けてあるブレーキとのバランスもあり、できるだけ大きい方が運転も実感的になります。その大きさの中に主ハンドルの軸やノッチ機構、カム軸、前後切替軸などを配置し、余ったスペースに端子台と抵抗器を取り付けることにします。抵抗器の発熱量は実物に比べると桁違いに小さく、通風のない制御器のなかに入れても問題がないことは実証済みです。

図面化した直接制御器外形

 制御器全体の内部機器配置検討と並行して個々の部分の詳細構造を設計し、寸法や購入部品の決定をします。相互の位置関係に影響が出る場合はフィードバックして修正します。