第2节日本新干线

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1、新干线列车的发展历史从1964年10月1日0系高速列车投入东海道新干线高速铁路营业运行以来，日本新干线高速列车已发展了40多年，相继研制开发了100系、100N系、200系、EI(Max)系、400系、300系、500系和E系列等高速列车，并为21世纪最高运行营业速度30Okm/h 35Okm/h，开发了WIN350、300X、STAR21等3种高速试验列车。日本高速列车是在既有线旅客列车技术基础上逐步发展起来的。1872年，日本修建的第一条1067mm轨距的铁路，采用动力集中的蒸汽机车牵引；后来在京都地区出现了城市地面有轨电车；1910年出现了电动车组，主要在高速铁路线上运行；到1930年至

2、1940年，电动车组也仅仅在有限的铁路线上运行。这种电动车组主要在40km5Okm范围的短途运输中采用，而长途的铁路运输主要还是采用蒸汽机车牵引。战后，日本东海道铁路运输量急剧增长，旅客列车严重超员，运输压力增大。到1951年，东京滨松间已开通电动车组运行，但东京大阪间仍采用机车牵引。车辆的轻量化、电机技术的发展和转向架悬挂等技术的发展，均促使了电动车组技术的发展。到1958年，东京大阪已是日本的经济发展中心。东京一大阪间，要求当天能往返，并要求在6小时30分钟之内。但是，当时东京一大阪间有4对旅客列车，其中2对为特快，另2对为普通直达快车，特快运行时间需7小时3O分钟。当时日本国铁提出，不管

3、采用机车牵引还是采用电动车组，东京一大阪间必须达到6小时3O分钟之内旅行时间的要求。若采用机车牵引，受轨道结构的影响，填方路基质量不高，机车改造费用高;若采用电动车组，技术上也需要改造，但改造费用较低。争论的结果是在1067mm轨距的既有线上，决定开行4对特快旅客列车，其中2对采用机车牵引，另2对采用电动车组运行，开始了动力集中与动力分散的竞争。经过剧烈的竞争和旅客的评价，东京大阪间4对特快旅客列车全部采用了电动车组，为日本动力分散电动车组高速列车的发展奠定了基础。到了1964年，日本东海道新干线高速铁路的建成，比较顺利地采用了动力分散的动车组高速列车。0系新干线动车组新干线高速动车组主要特点

4、：1、动力分散。相对于传统列车，新干线高速列车采用动力分散方式，也就是大部分车厢均装有驱动电机，可以为列车提供动力。特点如下：(1)牵引动力大，起动加速快。每台电动机的功率是有限的，最多1000多千瓦，而机车轴数也是一定的，所以动力集中型列车的机车功率很难再提高了。动力分散型列车则没有这方面的困扰，以新干线0系动车组为例，虽然每台电机的功率只有185kW，但是整列车64根车轴均装有电动机，列车总功率达11840kW，这大大提高了列车的牵引力和启动速度。(2)轴重小。轴重指列车每根车轴所承受的包括轮对自身的重量，动力分散型列车每台电机重量大大减小，变压器等附属设备也相应得减轻，使得列车轴重不仅小

5、，而且比较均匀。由于轴重小，可以带来一系列好处，如同样编组的高速列车重量轻、阻力小、节约能源，由于轴重小，簧下重量轻，减轻了对线路的动力作用，可以降低基本建设的投资，还能减小线、桥维修保养费；轮轨之间的磨耗就减少，并减少了列车各机械之间的磨耗和维修保养费。(3)列车定员多，技术经济指标高。动力分散型列车没有机车，只是在两端有司机室，这就多出了很大的空间用于载客。(4)电动力制动的分担率高。列车电机多了，在制动的时候，每节车的每台电机都能进行动力制动，提高了制动效率。(5)列车编组自由、灵活，运用方便。动车组在到达终点车站之后，不用更换机车，直接就可以换向运行，提高了列车的运用效率。(6)降低车

6、辆的成本。由于新干线高速列车采用了动力分散的牵引方式，使用车辆的车体、转向架、电动机等都变得小型化、轻量化，而使得电力设备变得大容量化。由于车体、转向架、感应电动机的小型化、轻量化，电器动力设备的大容量化，必然可以降低制造成本。东海道山阳新干线历代车辆。左算起100系、0系、N700系、300系、700系E编成、500系、300系2、气密性好高速列车的气密性直接关系到旅客乘坐时的舒适性，列车在会车或通过隧道的时候，气压会急剧变化，旅客的耳膜受到变化的气压将会感到不适甚至刺痛。日本高速列车车辆宽度为3.34m3.38m，新干线高速铁路的线间距为4.3m，隧道截面仅为64平方米，而法国的线间距也为

7、4.3平方米，但TGV的车辆宽度仅为2.9m，隧道截面却达到70平方米以上;德国的线间距达到4.5m，而ICE的车辆宽度也仅为3.1m，隧道截面却达到80平方米。同时，日本山阳新干线高速铁路的隧道里程达到50%，且在隧道里仍以27Okm/h速度运行，不减速。这样，日本高速列车的气密性的要求就非常高，才能满足高速运行下的舒适性，不致导致乘客的耳痛感。日本新干线高速列车全车采用飞机等级的气密结构，气密性达到7500pa的要求。3、大运量日本开发新干线的首要目标是增强客运能力，其次才是提高速度。东海道新干线开始运行，每天的客运量是6万人次，10年后增加到每天30万人次，现在全国8条新干线每天客运达7

8、5万人次。乘客如此之多，依靠电话预约和手工售票，无论如何也适应不了。日本早在开发新干线的同时就研制出了综合自动售票系统，经过多年的不断改进，现在每天可处理160万张车票，基本无差错。如今，乘客在任何车站或旅行社经销点随时都可买到自己所希望的车票，不仅节省了时间，也减少了诸多烦恼。4、安全正点新干线开通40余年以来，已经运输过50亿人次的旅客，没有一个乘客因列车事故死伤，世界上再也找不出比这更安全的交通工具了。在2004年日本新泻发生的7级大地震中，由东京开往新泻的上越新干线“朱鹮325号”脱轨，列车向前滑行了1.6公里才停下，列车40根车轴中的22脱落，车窗被毁坏，轨道也被脱轨的列车拧得像麻花

9、一般。然而，却没有造成任何人员伤亡。东海道新干线在运营的几十年中，列车平均误时间不超过一分钟，而且这个时间还包括因自然灾害（如台风、地震、暴风雨等）所引起的误点。不仅仅是东海道新干线，日本其他新干线和普通列车的正点运行水平在世界上也是顶尖的。只要是正常运行，误差一般不过数秒或者十几秒，新干线列车运行完全可代替手表的作用。新泻地震中脱轨的“朱鹮325号”E2系新干线动车组我国CHR2系列动车组是引进日本新干线的技术，以E2系新干线动车组为原型车 ，故在此特别介绍E2系新干线动车组的主要技术特点：1、 车头外型长而细，形状光顺，进行空气动力学方面的优化，使进入隧道时产生的压力波减小，每列车采用两个

10、受电弓；2、 采用了IPM或R-GTO的VVVF逆变器控制方式；3、 车体采用铝合金材料，车体高度较低，车体质量较轻；4、 采用无摇枕转向架5、 采用了交流感应电动机，每台电机功率为300kW，最高转速达6120r/min，传动比3.14，列车编组为（6M2T）总输出功率为7200kW；6、 制动采用了交流再生制动，在下大坡道时发挥了作用，可使其以210km/h的速度在30的连续大坡道上运行，这就适应了北路新干线高崎-轻井泽一段礁井岭山长20km的30连续大坡道；7、 由于在北路新干线高崎-轻井泽一段，存在着50/60Hz电源双频交界区，因此列车采用了双频制。新干线E2系动车组型 号0系100

11、系200系300系400系500系700系E1系E2系E3系E4系供电制式25kV60Hz25kV60Hz25kV50Hz25kV60Hz25kV50Hz25kV60Hz25kV60Hz25kV50Hz25kV50/60Hz25kV50Hz25kV50Hz列车编组16M12M4T12M10M6T6M1T16M12M4T6M6T6M2T4M2T4M4T定员一等1321685220020200200102512354二等115311538331123379112411231133579315763空车编组质量(t)896857702635318630630693350259428最高速度(km/h

12、)220230275270240300285240275275240编组长度（m）400.3402.1300.3402.1148.65404404.7302.1201.4128.15201.4转向架型式有摇枕旁撑支重有摇枕旁撑支重有摇枕旁撑支重无摇枕车体支重无摇枕车体支重无摇枕车体支重无摇枕车体支重无摇枕车体支重无摇枕车体支重无摇枕车体支重无摇枕车体支重牵引控制方式变压器切换晶闸管相控晶闸管相控VVVF逆变器晶闸管相控VVVF逆变器VVVF逆变器VVVF逆变器VVVF逆变器VVVF逆变器VVVF逆变器牵引电动机直流串励直流串励直流串励三相鼠笼直流串励三相鼠笼三相鼠笼三相鼠笼三相鼠笼三相鼠笼三相鼠笼制动方式动车电阻+盘形电阻+盘形电阻+盘形再生+盘形电阻+盘形再生+盘形再生+盘形再生+盘形再生+盘形再生+盘形再生+盘形拖车盘形+涡流盘盘形盘形+涡流盘盘形+涡流盘盘形+涡流盘盘形盘形盘形盘形