新干线高速化技术开发的概要

1、107-11新干线高速化技术开发的概要日本荒井 稔JR东日本于2002年4月制定新干线高速化计划，将“提高运行速度”、“确保安全性、可靠性”、“提高快捷、舒适性”、“适合环境”为题目将营业最高速度360km/h为技术目标，进行新干线高速化技术开发。制造新干线高速试验车“FASTECH360S（新干线专用型）”、“FASTECH360Z（新既有线直通型）”，同时改造地面设备，将实际环境、实际负荷状态的车辆、地面设备的综合验证为目的，以东北新干线的仙台北上间为主体的高速运行试验从2005年6月到2009年6月进行。并在2009年进行解体检查，现在这些成果反映到下一期投产前车上。有关这种FASTEC

2、H360试验、调查已经完成，取得一定的成果。所以在今年春季31期综合反映开始新干线高速化计划、运行试验、解体检查、投产前车的内容专辑做介绍。前言JR东日本的新干线以东京为中心向东北、上越、长野、山形新庄、秋田5个方向延伸，连接本公司管内的主要城市。东北新干线预计在2010年新青森开业、2015年新涵管开业、北陆新干线在2014年富山金泽开业铁路网的逐步扩大进行准备。另外在欧洲2002年8月开业的高速新线（科隆法兰克福间）最高速度300km/h, 2007年6月开通的TGV东线（巴黎斯特拉斯堡间）最高速度320km/h等，可以说世界的高速铁路已经进入超300km/h的范围。图1 新干线铁路网的扩

3、大在这种情况下，随新干线铁路网的扩大，将提高服务质量，强化与飞机的竞争，以世界最高水平的高速化技术为目标，揭示将“提高运行速度”、“确保安全性、可靠性”、“适合环境”、“提高快捷、舒适性”为大的题目，将营业最高速度360km/h为技术目标进行技术开发。在以前由制造新干线高速试验车FASTECH360(以下称“FASTECH360”)和地面设备的改造，进行环境、实际负荷状态的车辆、地面设备综合验证，解决向320km/h营业运行的技术课题，设计、制造新型高速新干线（E5系）投产前车。并为实现向320km/h运行也进行设计、制造新既有线直通型新型高速新干线（E6系）投产前车，但技术开发部门向着实现3

4、60km/h运行做继续技术开发的挑战。图2 新干线高速化的开发课题到FASTCH360开发的过程2002年4月向着新干线的高速化制定“新干线高速化推进计划“（以下称”计划“）。这个计划首先开始将STAR21（19921997年运行试验电动车最高速度达到425km/h），以前开始做的公司内外研究开发成果和现在营业运行各种数据为基础，为经验的整理及达到目标进行课题的明确化。图3 STAR21试验电动车这些技术开发为防止重复和遗漏，同时在技术领域多分支的高速铁路，不仅车辆、轨道、电力、信号、土木等各领域的技术人员认识之一为进行短时间高效率进行技术开发是特别重要的。最终设定70余个课题，策划各个开发一

5、览表。找出的高速化课题如图4所示。对设定的课题做要素开发，根据各自的内容，计算机模拟、机械、部件的试制、试验，应用JR东日本研究开发中心保有的转向架试验装置实施转向架、主电路的各种性能试验，应用铁道综合技术研究所（以下称“铁道总研”）保有的车辆试验台、大型风洞试验装置实施性能试验、气动噪声试验等。并在2003年使用E2系1000型车辆、E3系车辆实施高速运行试验，尽可能的获得现车试验数据，同时在这时进行各种要素开发的验证试验。将这些结果到2003年秋一起集中进行探讨，结果获得以下的结论。由环境方面和乘坐舒适度、车内宁静性等方面有应解决的课题，向着360km/h等级的高速运行能够有一定的技术积累

6、。向着高速运行为获得精度比较高的技术前景，制造专用高速试验车实施运行试验，各种项目以实际环境、实际负荷为基础，需要综合评价、验证。图4 新干线高速化的课题这种计划体制初期阶段是推进基础研究开发的计划，但此后随着使用E2系1000型车辆、E3系车辆和FASTECH360开始的高速运行试验，为确实的推进将此做追加任务。并由高速试验电动车运行试验结果做某种程度的归纳，从所谓的研究开发阶段变成高速化措施探讨阶段体制实态不相称，所以改编部分分科会和关键研究组，同时也进行重新估计任务。这个计划除公司内有关系者外，作为有关新干线高速化技术开发的综合指导铁道总研参加策划。铁道总研有新干线高速化需要的有关各种专

7、门领域的技术积累，为研究开发的高效进行要紧密协作是重要的。于是设置“高速化研究开发讨论会”，有关新干线高速化全部研究开发在“有关高速化信息交换”、“高速化研究开发课题的共享化”、“铁道总研与本公司分担研究开发”等能够进行探讨。并在“环境研究组”、“接触网、受电弓研究组”、“快捷、舒适性研究组”、“黏着研究会”等研究组铁道总研也参加，各种技术课题共同进行探讨。而有关工厂在各个个别开发课题以彼此合同的立场参与开发。FASTCH360开发概要这个计划的基础将“360km/h运行车辆的原型”、“解明高速运行时现象的试验平台”、“不久将来快捷、舒适移动空间的提案阶段”为概念而开发试验专用车FASTECH

8、360。这种FSTECH360有两种编组，2005年6月制造新干线专用型是E954型式新干线高速试验电动车FASTECH360S（以下称“FASTECH360S”），2006年4月制造新既有线直通型E955型式新干线高速试验车FASTECH360Z（以下称“FASTECH360Z”）。制造这些车辆同时改造地面设备，以实际环境、实际负荷状态将车辆、地面设备综合验证为目的从2005年6月进行高速运行试验。图5 到FASTECH360的开发过程及试验FASTCH360SFASTECH360S以8辆编组的新干线专用型试验车，两头车为拖车，中间6辆为动车的6M2T构成。车头为隧道微气压波措施有16m长的

9、鼻子，为微气压波性能比较两边的车头有不同的车头形状。其他外观上的特征有空气阻力增加装置、车辆间全周风挡、车体下部安装吸声板、悬臂式单臂受电弓等。主电路以两辆一单元为3单元，为比较评价分别安装不同的系统。为提高曲线通过的乘坐舒适度，而装备最大侧倾2空气弹簧行程式车体侧倾控制装置。图6 FASTECH360S（上：1号车，下：8号车）FASTCH360ZFASTECH360Z以6辆编组新既有线直通型试验车，仅两头车前转向架为拖车转向架（头车后转向架及中间车全部转向架都是动车转向架），整个编组的MT比相当5M1T。为新既有线直通运行车体小，如除装备直通运行需要的机械外，为高速运行和环境措施的主要装备

10、与FASTECH360S一样。新既有线直通用转向架，为确保在新干线区间高速运行性能及既有线区间小曲线通过性能，现在进行营业运行的E3系车辆转向架轴距2250mm，但新干线区间高速运行为目标新既有线直通试验车FASTECH360Z重视高速运行时的稳定性，将转向架轴距与新干线专用试验车相同的2500mm。但是，在既有线区间小曲线通过时为降低横向力，将转向架摇头减振器为转换式而减少既有线运行中的阻尼力。图7 FASTECH360Z图8 TASTECH360的主要开发项目FASTCH360运行试验概要高速运行试验除在东北新干线的仙台北上间为主体外，也包括新干线专用试验车FASTECH360S在盛冈八户

11、间、新既有线直通试验车FASTECH360Z在盛冈秋田间（秋田新干线区间）的线路区间实施运行性能评价试验、环境评价试验、会车试验、连挂试验、耐久性评价试验，2009年5月从当初的目标长期耐久运行试验（约60万km运行）结束。最后在北陆新干线的轻井泽高崎间下行小曲线区间（限速210km/h区间）也追加制动性能试验（提速到260km/h），由FASTECH360的运行试验完成。运行试验结束后，为反映到今后的新干线车辆设计、开发而进行解体检查。由高速运行劣化评价和新技术制造的机械及部件的评价等，FASTECH360S从2009年10到2010年3月进行调查（FASTECH360Z在2008年10实施

12、）。图9 高速运行试验的业绩FASTCH开发成果向投产车的应用 本公司2007年末发表“从2010年东北新干线进行阶段高速化，预计2012年末进行320km/h营业运行”。这从FASTECH360试验结果等，考虑高速化需要的环境措施和对费用的效果，作为当前高速化判断320km/h是妥当的。这也设计、制造新型高速新干线车辆（E5系）投产前车320km/h的车辆性能，从2009年进行性能试验、耐久试验，预计2011年春在东北新干线开始营业。而2010年7月落成的新型高速新干线（E6系）投产前车也同样反映FASTECH360的成果，2013年末预计开始最高速度320km/h的营业运行。向更高速化的研究 新干线高速化的目标没有实现最高速度360Km/h的运行，但接着向以后的提速做技术开发的挑战。通过FASTECH360的研究开发，为36