第2節(jié) 日本新干線

1、新干線列車的發(fā)展歷史從1964年10月1日0系高速列車投入東海道新干線高速鐵路營業(yè)運行以來，日本新干線高速列車已發(fā)展了40多年，相繼研制開發(fā)了100系、100n系、200系、ei(max)系、400系、300系、500系和e系列等高速列車，并為21世紀最高運行營業(yè)速度30okm/h 35okm/h，開發(fā)了win350、300x、star21等3種高速試驗列車。日本高速列車是在既有線旅客列車技術基礎上逐步發(fā)展起來的。1872年，日本修建的第一條1067mm軌距的鐵路，采用動力集中的蒸汽機車牽引；后來在京都地區(qū)出現了城市地面有軌電車；1910年出現了電動車組，主要在高速鐵路線上運行；到1930年至

2、1940年，電動車組也僅僅在有限的鐵路線上運行。這種電動車組主要在40km5okm范圍的短途運輸中采用，而長途的鐵路運輸主要還是采用蒸汽機車牽引。戰(zhàn)后，日本東海道鐵路運輸量急劇增長，旅客列車嚴重超員，運輸壓力增大。到1951年，東京濱松間已開通電動車組運行，但東京大阪間仍采用機車牽引。車輛的輕量化、電機技術的發(fā)展和轉向架懸掛等技術的發(fā)展，均促使了電動車組技術的發(fā)展。到1958年，東京大阪已是日本的經濟發(fā)展中心。東京一大阪間，要求當天能往返，并要求在6小時30分鐘之內。但是，當時東京一大阪間有4對旅客列車，其中2對為特快，另2對為普通直達快車，特快運行時間需7小時3o分鐘。當時日本國鐵提出，不管

3、采用機車牽引還是采用電動車組，東京一大阪間必須達到6小時3o分鐘之內旅行時間的要求。若采用機車牽引，受軌道結構的影響，填方路基質量不高，機車改造費用高;若采用電動車組，技術上也需要改造，但改造費用較低。爭論的結果是在1067mm軌距的既有線上，決定開行4對特快旅客列車，其中2對采用機車牽引，另2對采用電動車組運行，開始了動力集中與動力分散的競爭。經過劇烈的競爭和旅客的評價，東京大阪間4對特快旅客列車全部采用了電動車組，為日本動力分散電動車組高速列車的發(fā)展奠定了基礎。到了1964年，日本東海道新干線高速鐵路的建成，比較順利地采用了動力分散的動車組高速列車。0系新干線動車組新干線高速動車組主要特點

4、：1、動力分散。相對于傳統(tǒng)列車，新干線高速列車采用動力分散方式，也就是大部分車廂均裝有驅動電機，可以為列車提供動力。特點如下：(1)牽引動力大，起動加速快。每臺電動機的功率是有限的，最多1000多千瓦，而機車軸數也是一定的，所以動力集中型列車的機車功率很難再提高了。動力分散型列車則沒有這方面的困擾，以新干線0系動車組為例，雖然每臺電機的功率只有185kw，但是整列車64根車軸均裝有電動機，列車總功率達11840kw，這大大提高了列車的牽引力和啟動速度。(2)軸重小。軸重指列車每根車軸所承受的包括輪對自身的重量，動力分散型列車每臺電機重量大大減小，變壓器等附屬設備也相應得減輕，使得列車軸重不僅小

5、，而且比較均勻。由于軸重小，可以帶來一系列好處，如同樣編組的高速列車重量輕、阻力小、節(jié)約能源，由于軸重小，簧下重量輕，減輕了對線路的動力作用，可以降低基本建設的投資，還能減小線、橋維修保養(yǎng)費；輪軌之間的磨耗就減少，并減少了列車各機械之間的磨耗和維修保養(yǎng)費。(3)列車定員多，技術經濟指標高。動力分散型列車沒有機車，只是在兩端有司機室，這就多出了很大的空間用于載客。(4)電動力制動的分擔率高。列車電機多了，在制動的時候，每節(jié)車的每臺電機都能進行動力制動，提高了制動效率。(5)列車編組自由、靈活，運用方便。動車組在到達終點車站之后，不用更換機車，直接就可以換向運行，提高了列車的運用效率。(6)降低車

6、輛的成本。由于新干線高速列車采用了動力分散的牽引方式，使用車輛的車體、轉向架、電動機等都變得小型化、輕量化，而使得電力設備變得大容量化。由于車體、轉向架、感應電動機的小型化、輕量化，電器動力設備的大容量化，必然可以降低制造成本。東海道山陽新干線歷代車輛。左算起100系、0系、n700系、300系、700系e編成、500系、300系2、氣密性好高速列車的氣密性直接關系到旅客乘坐時的舒適性，列車在會車或通過隧道的時候，氣壓會急劇變化，旅客的耳膜受到變化的氣壓將會感到不適甚至刺痛。日本高速列車車輛寬度為3.34m3.38m，新干線高速鐵路的線間距為4.3m，隧道截面僅為64平方米，而法國的線間距也為

7、4.3平方米，但tgv的車輛寬度僅為2.9m，隧道截面卻達到70平方米以上;德國的線間距達到4.5m，而ice的車輛寬度也僅為3.1m，隧道截面卻達到80平方米。同時，日本山陽新干線高速鐵路的隧道里程達到50%，且在隧道里仍以27okm/h速度運行，不減速。這樣，日本高速列車的氣密性的要求就非常高，才能滿足高速運行下的舒適性，不致導致乘客的耳痛感。日本新干線高速列車全車采用飛機等級的氣密結構，氣密性達到7500pa的要求。3、大運量日本開發(fā)新干線的首要目標是增強客運能力，其次才是提高速度。東海道新干線開始運行，每天的客運量是6萬人次，10年后增加到每天30萬人次，現在全國8條新干線每天客運達7

8、5萬人次。乘客如此之多，依靠電話預約和手工售票，無論如何也適應不了。日本早在開發(fā)新干線的同時就研制出了綜合自動售票系統(tǒng)，經過多年的不斷改進，現在每天可處理160萬張車票，基本無差錯。如今，乘客在任何車站或旅行社經銷點隨時都可買到自己所希望的車票，不僅節(jié)省了時間，也減少了諸多煩惱。4、安全正點新干線開通40余年以來，已經運輸過50億人次的旅客，沒有一個乘客因列車事故死傷，世界上再也找不出比這更安全的交通工具了。在2004年日本新瀉發(fā)生的7級大地震中，由東京開往新瀉的上越新干線“朱鹮325號”脫軌，列車向前滑行了1.6公里才停下，列車40根車軸中的22脫落，車窗被毀壞，軌道也被脫軌的列車擰得像麻花

9、一般。然而，卻沒有造成任何人員傷亡。東海道新干線在運營的幾十年中，列車平均誤時間不超過一分鐘，而且這個時間還包括因自然災害（如臺風、地震、暴風雨等）所引起的誤點。不僅僅是東海道新干線，日本其他新干線和普通列車的正點運行水平在世界上也是頂尖的。只要是正常運行，誤差一般不過數秒或者十幾秒，新干線列車運行完全可代替手表的作用。新瀉地震中脫軌的“朱鹮325號”e2系新干線動車組我國chr2系列動車組是引進日本新干線的技術，以e2系新干線動車組為原型車 ，故在此特別介紹e2系新干線動車組的主要技術特點：1、 車頭外型長而細，形狀光順，進行空氣動力學方面的優(yōu)化，使進入隧道時產生的壓力波減小，每列車采用兩個

10、受電弓；2、 采用了ipm或r-gto的vvvf逆變器控制方式；3、 車體采用鋁合金材料，車體高度較低，車體質量較輕；4、 采用無搖枕轉向架5、 采用了交流感應電動機，每臺電機功率為300kw，最高轉速達6120r/min，傳動比3.14，列車編組為（6m2t）總輸出功率為7200kw；6、 制動采用了交流再生制動，在下大坡道時發(fā)揮了作用，可使其以210km/h的速度在30的連續(xù)大坡道上運行，這就適應了北路新干線高崎-輕井澤一段礁井嶺山長20km的30連續(xù)大坡道；7、 由于在北路新干線高崎-輕井澤一段，存在著50/60hz電源雙頻交界區(qū)，因此列車采用了雙頻制。新干線e2系動車組型 號0系100

11、系200系300系400系500系700系e1系e2系e3系e4系供電制式25kv60hz25kv60hz25kv50hz25kv60hz25kv50hz25kv60hz25kv60hz25kv50hz25kv50/60hz25kv50hz25kv50hz列車編組16m12m4t12m10m6t6m1t16m12m4t6m6t6m2t4m2t4m4t定員一等1321685220020200200102512354二等115311538331123379112411231133579315763空車編組質量(t)896857702635318630630693350259428最高速度(km/h)220230275270240300285240275275240編組長度（m）400.3402.1300.3402.1148.65404404.7302.1201.4128.15201.4轉向架型式有搖枕旁撐支重有搖枕旁撐支重有搖枕旁撐支重無搖枕車體支重無搖枕車體支重無搖枕車體支重無搖枕車體支重無搖枕車體支重無搖枕車體支重無搖枕車體支重無搖枕車體支重牽引控制方式變壓器切換晶閘管相控晶閘管相控vvvf逆變器晶閘管相控vvvf