新幹線の高速化技術 遠藤 隆 107 (1027) 2004-06 pp

The Japan
The
Japan Society
Sooiety
of Meohanioal
Mechanical Engineers
Engineers
of
432
日本機械学
会 誌 2004 .
6Vol
.107 No .1027
攤蕪 灘議灘黷灘鑼韈
钁 鱒鑼懸爨 欝攤
が そ の 後 生 ま れ ,ヨ ーロ
鉄道 ネ ッ
,さ
つ ある
パ に も 高速
ッ
トワ ーク が 着 々 と構 築 さ れ つ
らに
,東 ア
,
ー
ジ ア にお いて も
韓 国 ,台 湾 ,中 国 で は 高 速 鉄
道の ニ
ズ が 高 ま っ て き た ,特 に 、台 湾 で は 日
本 の 新幹線 シ ス テムをベ
遠藤 隆
Takashi ENDO
1951 年 12 月 生 まれ
1975 年 東 京 大 学 工 学 部 機 械 工 学 科 卒 業
1980 年 ロ ン ドン 大 学 イ ン ペ 1丿ア ル カ レ ッ ジ修
士課程修 了
圏 主 と して行 っ て い る 業 務 研 究
鉄道車両の開発
■ 所 属 学 会 お よび 主 な活 動
日本 機 械 学 会
■勤務先
東 日本 旅 客 鉄 道 〔株 〉 先 端 鉄 道 シ ス テ ム 開
発セ ン タ 所長
(〒 331 8513 さ い た ま 市 北 区 日 進 町 2 0 /
E mair :taka endou @jreast
co
)
−
−
−
.、
jp
最 高 速 度 は ,210km /hで あ る ,ち
る.
なみ に
2,
1
2004
年で,
年 は 開 業 40 周 年 を 迎 え る
.こ
.
,新 幹 線 電車 が生 ま れ る 前 に は ,
1958 年に 登場 した 特 急 電 車 「こ だ ま」
が 最 高 速 度 110km /h ,東 京 〜大 阪 間
を 6 時 間 30 分 で 結 ん で い た ,電 車 が
長 距離区 間に 使 用さ れて い た こ とは ,
速化技術
高速化 技術 とは
高 速 鉄 道 は ,車 両 ,軌道 ,電 力 ,信
そ の 後 の 新 幹 線 電車 実 現 に つ な が っ て
号 通 信 ,土 木 構 造 な ど 鉄 道 に お け る す
いる,
て の 分 野 に お け る イ ノ ベ ーシ
ンが
現 在 ,0 系 新 幹 線 電 車 は イ ギ リ ス ヨ
進 み ,シ ス テ ム と して バ ラ ン ス 良 く 構
ークの 鉄 道 博 物 館 で ,世 界 の 高 速 鉄 道
第 一号 車 両 と して展 示 さ れ て い る .
ョ
ョ
ン および
、適 切 な 改 良 が な さ れ て ,
と に行 わ れ
1964
て い る .台 車 には ,蛇
っ
た
メ ン テ ナ ン ス が し っ か り し た 管理 の も
営業 運 転を 開 始 したの は
気 密構造 と な
地 の 軌道敷設工 事 など にも参画 して い
成 さ れ た 時 に 実 現 す る ,ま た ,運 行を
新幹 線が世界 の 鉄道 に先 駆 け て 高速
の 気圧 変動 が 車 内 に影 響 しな い よ う に
る た め に 新機 軸 の 技 術 が織 り込 まれ
べ
めに
, トン ネ ル 内 の 車 外
合 が 車 両 や 信 号 シ ス テ ム を 受 注 し ,現
開 始 して か ら の オ ペ レ ーシ
轍
車体は 鋼鉄 製で
速 鉄 道 が 建 設 中 で あ り ,日本 の 企 業 連
・
,駆 動 装 置 を 介 して 車 軸 に
動力 を 伝え て い る ,
行 動を起 こさないで 高速 走行を実現す
編
ー
で
した 高
鑼鞍
・
・
ース と
流モ ータ
3 最新の 新幹線
2.
0 系 以 降 ,そ の 時 代 に お け る 先端技
術 を 取 り込 み な が ら新 幹 線 電 車 はモ デ
(
図 3 ) さ れ て き た ,特 に ,
初 め て安 全 か つ 安 定 した 交 通 機 関 と な
ル チェ ン ジ
る の で あ る ,新 幹 線は ま さ に ,以 上 の
民 営 分 割 に よ りJR 各 社 が 発 足 して か
よ うな 理 想 的 な 鉄 道 シ ス テ ム と し て 育
ら は ,そ の ピ ッ チ が 早 ま っ た ,
っ
たとも言えるので ある ,
最 新 の 新 幹 線 電 車 の 諸 元 は ,JR 各
の 間新 幹 線 の 路 線 は 東 海 道 を 皮 切 り
さ て ,新 幹 線 開 業以 来 .何 回 か の 速
社 が そ れ ぞ れ に 開 発 す る の で 必 ず しも
,山 陽 ,東 北 、上 越 ,長 野 ,九 州 と
延伸 (
2004 年 4 月 現 在 約2365km ,
図 1 ) さ れ ,日 本 の 高 速 交 通 機 関 と し
て の 機 能 を 果 た し て き た ,特 に 、40
度 向上がな されて きたが
,お お む ね 車
同 一で は な い が ,主 な 技 術 的 特 徴 は以
に
年 間 安 全 運 行 を 継続 し て ぎ た こ と は
世 界 に も 類 例 を見 な い
紀 におい て も
,ま た ,21
、
世
,最 も 環 境適 合性 の あ る
両 の 大 幅 な モ デル チ ェ ン ジの 時で あ
た ,そ こ で
新 幹 線 は 開 業 以 来 今 日 に至 る ま で ,
新 幹 線 開 業 時の 0 系新 幹線電 車 (
図2 )
方 式 で あ るが
は ,動 力 分 散 方 式 を採 用 し ,オ ール 電
と 同 じ電 車 方 式 と な っ た .新 幹 線 に お
,2両
1ユ ニ
動車で
い )高速 輸送機 関 と して 期待 さ れ て い
回 路 が 構 成 され て い る
る.
交 流 25kV で
ま た ,新 幹 線 の 成功 が 大 き な 刺激 と
ラフがユ
ICE
下 の と お りで あ る .
,主 に 車両 を 中心 に 新 幹線
の高速化技術 を概説する .
2 開業時の 新幹 線
2 .
(単 位 輸 送 に必 要 な 002 量 が 最 も 少 な
な り ,フ ラ ン ス の TGV や ドイ ツ の
っ
ッ
トと して 駆 動用 主
.電 車 線電 圧 は
,小 型 ひ し形の パ ン タ グ
ニ ッ
ト単 位 に 搭載 さ れ て い
る .主 電 動 機 は 出力 185kW
一
16
一
/台 の 直
動 力 分 散 の 電 車 方 式 で あ る .こ れ に対
して
,TGV
や ICE は 動 力 分 散 の 機 関 車
,最 新 の ICE3 は 新 幹線
い て も ,編 成 の 一部 に付 随車
(主 電 動
機 搭 載 な し) が 組 み 込 まれ る よ うに な
っ
た
ン タ
.集 電 シ ス テ ム も 改 良 が進 み ,パ
グラ フ は 編 成 で 2 個 ,シ
ーム タ イ プ が 主 流 と な っ
一
ン グル ア
て いる
,主 電
NNII-Electronic
工 工 Eleotronio
Library Service
Library
The Japan
The
Japan Society
Sooiety
of Meohanioal
Mechanical Engineers
Engineers
of
433
名称
東 京 一新 大 阪
新 大 阪 一博 多
東 京 一八 戸
福 島 一新 庄
東海道新幹線
山陽 新 幹 線
東北新幹 線
山形 新 幹線
住
二
新幹線)
二
622 .
3km
631 .
9km
148.
6km
127
盛岡
新幹線 )
上 越新幹線
大宮 一新 潟
長野新幹線
高
九州新幹線
新 八代
303 .
6km
117 4km
(
点 線部 )
崎
/
/
1 ’
ア
髴灘
博 多 山 陽 新 幹 線
織
Z
、
3km
山形 新 幹 線
一長 野
.
1
一鹿 児 島 中 央 13 .
6km
1
一
八 戸一
新青森 長 野 富 山
一
一
石 動 金沢 ,
博多 新八代
整備新幹線着工
区間
552 .
6km
一秋 田
秋 田 新幹線
侯
営業 キ ロ
区間
畿
営 業 キ ロ 2365
(ミ ニ 新 幹 線
島 中央
鹿児
v
/
図
1 新 幹 線 ネ ッ トワ
.
4km
275 .
9km
除 く)
ーク
E2 系 1000 番 代
E3 系
E4 系
図
動機 も小型 高出力 (
約 300kW
/台 ) の
新 線で
誘 導 モ ータ と な り ,駆 動 制御 は VVVF
イン
て 350km
バ ータ 制 御 で 半導 体 素子 は GTO
サ イ リス タ か ら IGBT が 主 流 と な
っ
, ドイ ツ 製の 新型 車 両
3 東
を導 入 し
/h運 転 を 目指 す と の 名 乗 り
を上げてい る ,
て
車体 は アル
ミ ニ ウ ム 合金 の ダ ブル ス
心 に 5 方 面 の 新幹 線ネ
トワ ーク が で
うち 2 方 面 は 在 来 線 の
,そ の
き上 が り
ッ
新幹線 で あ り ,首 都 圏
ー
はオ
ル 2 階建 新 幹 線 車 両 に よ
改 軌による ミ ニ
近傍で
驫鯉
る 通 勤輸送 が 年々 拡 大 して い る .この
か らの 覊
いる ,
日本 エ リア の 最新 の 新幹 線電 車
よ う に ,新 幹 線 は 今 後も ます ま す エ リ
ーズ を 受 け て 多 様 化
して い く と
,台 車 は 「ま く ら ば り 」 を な
く した ボ ル ス タ ー レ ス 台車 と な り ,車
今 後 の 新 幹線 を 展 望 す る と 「さ らな
アの ニ
る多 様 化 」 と 「さ ら な る 高 速 化 」 で は
思わ れ る
.
両 全 体 の 軽 量 化 が大 幅に 進 ん だ ,
な か ろ うか
さ らな
る 高速化 に つ い て は
最 高 速 度 は ,線 区 の 条 件 や 所 要 時 間
JR
キ ン 構造
のニ
ーズ に よ り 異 な
新 幹 線 で 300km
各社 に よ
っ
年以 降 ,
て 別 個 に 運 営 さ れ ,ま
っ
て い る が ,山 陽
た車両や 地 上 設 備の 開 発も 独 自になさ
/h運
転が 実 現 して い
れてきた
,こ の
間 ,東海 道 に お い て は
全 列 車 270km /h の 安 定 運 行 が 指 向 さ
る.
ヨ ーロ
,新 幹線 は 1987
ッ パ におい て も
ドイ ツ に お い て 300km
れて い る が
,ス ペ
,フ ラ
ンス
,
/h 運 転 が な さ
イ ン が 現 在建設 中の
.山 陽 に お い て
は 航 空 機 との
厳 しい 競 争 の 中 で 300km
/h 運 転 が 実
れて き た
現 した .東 日本 エ リ ア で は ,東 京 を 中
一 17 一
の 新 幹 線ネ
ッ
,今 後
ー
トワ
クの 延 伸 計 画 と
.延 伸 が 進 む
競 合 が 激 し く な り 、シ
大 い に 関 係が ある
と航
空機 と の
ェ
ア
の明 暗を 分 け る の は到 達時 間 であ る .
こ の
東 日本 エ リア で は ,
点を に らん で ,
360km
/h レ ベ ル の 高 速 運 転 を 目指 し
た 開 発 プ ロ ジ ェ ク トが 進 ん で い る .
一
NNII-Electronic
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