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JR貨物EH800型電力機車

EH800型電力機車，是供日本貨物鐵道（JR貨物）使用的交流電傳動八軸電力機車，適用於20,000伏特與25,000伏特的50Hz交流電化區段，由東芝公司承造。

JR貨物EH800型電力機車
概覽
類型電力機車
生產商東芝
序列編號試驗車：901
量產車：01-19
生產年份2012年－2016年
交付日期2014年 - 2016年
首次運行2014年7月16日
技術數據
UIC軸式Bo'Bo'+Bo'Bo'
軌距1,067 mm
受流電壓交流 20 kV 50Hz
交流 25 kV 50Hz
牽引電動機FMT4A x8
最高速度140km/h
牽引功率3,040 kW (20kV)
4,000 kW (25kV)
制動方式回生制動並用電氣指令式自動空氣制動
901號車可以切換為發電制動。
安全系統ATS-SF
ATS-PF
ATS-Ps
DS-ATC (包含ATC-L機能)
最高運營速度110km/h
現所有方JR貨物

概要

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此電力機車是因應預定於2016年3月通車營運的北海道新幹線而開發製造，因北海道新幹線與在來線共用海峽線路段，該路段的電壓將由原本的20000V 50Hz交流電升壓為25000V 50Hz[1]:4，列車保安裝置也要能使用新幹線的DS-ATC系統。現有EH500與ED79兩種電力機車無法使用25,000V交流電，需要新型電力機車以在此路段行駛[1]:4。本類型機車以同為東芝製造的EH500為藍本設計，因此外觀及車體結構相近。[2]:36

EH800型全部配屬於JR貨物的五稜郭機務段，運用範圍北從五稜郭站，南至青森鐵道線的東青森站。截至2024年3月，共有20台EF800型機車投入使用。[3]

構造

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車體

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本車為雙機固定連結的H型機車。車體尺寸與EH500型相似，車身長度為12,137毫米，車身寬度為2,808毫米，車身高度為3,711毫米，兩車體連接時總長為25,000毫米，呈箱型結構。[4]:167、169前照燈位置與EH500型901號1·2號機相同。在車體結構和冷卻系統的設計中考慮了青函隧道內高濕度環境[注 1]下產生的冷凝問題，主電機和主變換裝置通過獨立的冷卻送風機進行冷卻。此外，為防止底部設備積雪，底部設備間均覆蓋防雪罩。[4]:167駕駛台均已更換為液晶式顯示器和速度計，與近年新幹線速度計類似。

車體塗裝以與EF510型0番台相同的紅色為基調，側面運用銀色展現新幹線的速度感，用白色表達連接本州和北海道的形象，並配以線條裝飾[4]:169。

電源和控制設備

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該機車的基本性能與EH500型相似，通過主變頻器將交流20kV或25kV電力導入主變壓器，驅動交流感應電動機。[2]:36

該機車為適用於交流20kV和25kV的多電壓車輛[1]:5，每輛車搭載一台外鐵形送油風冷式的FTM5主變壓器，共計兩台。[4]:167為了適應交流電壓不同，該變壓器經過改造後額定容量為2,598kVA[4]。在三次繞組上，本機車採用了山形新幹線和秋田新幹線上使用的三次電源切換方式。機車根據ATS-P地上子傳送的信號進行切換來通過分相區，以抑制三次繞組的電壓波動[4]:167。為了能在青函隧道的12‰連續坡道上牽引1,000噸的貨物，在共用區間25kV下，啟動最大牽引力與EH500型相同，達到411.6kN；額定功率為4,000kW。在傳統線路上的交流20kV下，性能為共用區間輸出功率的76%，即每小時3,040kW，不過最大牽引力不變，但高速域的性能會下降[2]:36。

主變壓器二次繞組及以下的主迴路設備與EH500型相同，主變頻器使用基於EH500型變頻器改造以適應交流25kV的FMPU17裝置，由一個電壓型PWM變流器和一個電壓型PWM逆變器組成，共搭載4台。[注 2][4]:167主變頻器控制兩台電動機的配置被稱為1C2M結構（以轉向架為單位控制），在異常情況下，可以從相鄰機車取電。與主變壓器的三次繞組不同，即使架線電壓變化，也無需切換主迴路。當架線電壓下降時，輸出會相應地受到限制，可以實現前述25kV下輸出功率的76%。[2]:36

輔助電源裝置用於提供備用電源，其中搭載了兩台電壓型PWM控制逆變器FAPU8[4]:167-168。這些裝置通過主變壓器的二次側的電源切換功能，利用三次繞組（單相交流1,366V・50Hz[注 3]/單相交流1,389 V・50 Hz[注 4]）作為電源，輸出三相交流440V・50Hz（額定容量150kVA）[2]:36。通過改變設備佈局，提高了機器防水性和防塵性能[4]:167-168。

機車搭載了8台掛式FMT4A（定格電壓1,100V、定格電流370A、1小時定格輸出功率565kW）的斗形三相感應電動機作為牽引動力源，是自EF210系以來JR貨物電力機車上的標準配置[4]:167-168。電動機採用強制風冷方式進行冷卻。集電裝置採用單臂式受電弓FPS6，每個車體搭載一台，但在行駛過程中通常升雙弓取電。本受電弓是為了適應新幹線共線區間的架空線變化而新開發的。共線區間，架線中心向新幹線軌道中心偏移92mm；架線電壓為25kV。受電弓的升降方式是彈簧提升式[4]:167。

制動方式採用了回生制動與電氣指令式自動空氣制動的組合；回生制動用於抑速和減速。在以往的JR新型機車中，在直流區段列車運行密度較低的電網輕負荷狀態下，使用回生制動可能導致弓網電壓過高，回生制動失效[5]，因此運行於直流區的機車採用了電氣制動與發電制動的組合。但是，由於該機車將在交流區段運行，所以只使用回生制動。此外，試驗機901號機具備通過主變換裝置軟切換電動機到發電制動的功能，但考慮到2013年的行車試驗結果和環境負荷減少的角度，計劃撤除與發電制動相關的設備，僅保留回生制動[4]:168。現在901號機也僅使用回生制動，發電制動使用的電阻冷卻鼓風機配套的散熱器與量產車一樣被封閉。[6]

考慮到車頂設備在25kV下需要有效絕緣隔離，故一側車體裝有3台真空斷路器和1個避雷器，且使用在新幹線上已經過驗證的設備。這3台真空遮斷器可以控制電力向主變壓器的流動方向。通過改變三個單元的組合，可以選擇集電器或隔離某台主變壓器。此外，駕駛室屋頂上也安裝了新幹線使用的靜電天線。[2]

轉向架

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轉向架採用基於EH500型所用FD7的帶軸箱支撐裝置的無搖枕轉向架。從第一端開始，各個轉向架編號為FD7O、FD7P、FD7Q和FD7R。[2]:38基本制動器為單壓式踏板制動器和彈簧式固定制動器[4]:167。枕形彈簧為空氣彈簧式，牽引裝置為Z連杆式[2]:38，動力傳動方式為單齒輪減速懸掛式，傳動比為5.13（82/16）[4]:167。車輪採用一體式滾制，直徑為1,120mm，軸距為2,500mm[4]:169。

速度傳感器採用了新幹線同款的非接觸型設備，並在每個台車的輪軸軸端上新增了軸箱溫度和振動傳感器。通過這些傳感器，行車電腦可以檢測到車輪異常磨損和軸溫異常上升，並通過電子控制裝置將警告信息顯示在駕駛室內的監視器和指示燈上。此外，機車還在軸箱下方增加了L型導軌，用於防止地震時大幅脫軌，提高安全性能。[4]:168

信號設備

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凸起的LCX列車天線

保安裝置方面，該列車裝備了用於常規線路的ATS-SF、Ps、PF以及用於新幹線的DS-ATC車載設備。在機車中間的牽引裝置下部，額外安裝了用於DS-ATC的車載子設備，以便在青函隧道等共用區段利用DS-ATC進行進路控制。[2]:38因此，駕駛室的監視器裝置新增了列車編號輸入功能。此外，駕駛室還設有駕駛員防失能裝置和兩個緊急列車防護裝置，分別用於共用區段和常規線路。由於共用區段中的列車防護與在來線不同，另一個防護裝置採用與新幹線相同的保護接地開關方式，通過架空線停電來實現防護。本機車還配備了無電壓繼電器（NVR），以便在共用區段中無法使用DS-ATC時，檢測到架空線停電時能夠自動緊急制動[注 5]。[2]:38

無線通信裝置方面，該列車裝備了常規線路用的B/C型無線電、新幹線用的數字列車無線以及津輕海峽線用的青函B型無線電。[2]:38

大事記

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2018年1月在京都鐵道博物館展示的EH800-11

EH800自2011年起由東芝和JR貨物聯合開發，901號原型試驗車於2012年11月27日下線，[7]東芝在下線日公開報道了這一消息。[8]隨後，在東福島站車輛段內進行了試運行。

2012年12月開始進行性能確認試驗，根據2014年在五棱郭機務段進行的運行試驗結果，東芝於同年開始量產。量產車均配屬五棱郭機務段。[9][10]從2014年10月起，海峽線將在深夜進行設備檢查。[11]該量產機於同年7月16日投入商業運行，作為ED79型的替代機車[注 6]運行。[12]

EH800型電力機車的開發是與整備新幹線相關的項目，因此使用了鐵路建設和運輸設施整備支援機構的特例業務款項中的盈餘資金進行費用支援。[1]

2015年8月21日，機車在通過青函隧道時發生了故障。8月21日，由EH800型牽引的從大阪貨物終端站開往札幌貨物終端站的貨物列車（20輛編組）在穿過青函隧道時出現故障。駕駛員在下午5點30分左右注意到故障告警燈亮起，因此在距離知內町出口約5公里的隧道內緊急停車，臨時切除電壓轉換器。約40分鐘後機車恢復行駛。[13]在抵達木古內站後，JR公司員工確認故障存在。該故障由電氣系統異常引起，原因是電壓轉換裝置的螺栓擰緊不足，導致過大電流產熱過多，使絕緣體的樹脂熔結。雖然本故障被報告給了國土交通省北海道運輸局，但公共關係辦公室沒有公開這一信息，並表示：「我們認為這只是車輛故障，並不認為這是值得宣佈的事情。」。根據JR北海道的公告，此故障影響了4班特急列車，最多延誤了53分鐘。[14]

2018年1月20日至28日，京都鐵道博物館與JR貨物合辦鐵道貨物特展，JR貨物將EH800-11電力機車從五稜郭迴送到京都參與展出，為EH800型罕見出現在固定運用的範圍之外，也是本機車首次進入關西地區並展出。[15]在最終展覽日，本機車還掛上了暮光之城快車的車頭標誌。[16]

本車的大型檢修工作由大宮綜合車輛中心負責，在直流線區的牽引任務通常由EF210型機車[17]或者EF65型機車[18]負責。

參考資料

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註釋

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  1. ^ 溫度約20度，濕度可達90%以上。
  2. ^ 25kV條件下，變流器將其轉換為直流1,800V，然後由逆變器將其轉換為三相交流1,034V；20kV條件下，變流器將其轉換為直流1,800V，然後由逆變器將其轉換為三相交流827V。
  3. ^ 架線電壓為交流25kV・50Hz時
  4. ^ 架線電壓為交流20kV・50Hz時
  5. ^ 在共用路段，由於架空線路停電，DS-ATC會輸出ATC緊急制動。
  6. ^ 1號機用於五棱郭～東青森之間的1次往返（4094レ、99レ）

參考來源

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  1. ^ 1.0 1.1 1.2 1.3 日本貨物鉄道株式会社. 共用走行に必要となる専用新型機関車の開発と費用支援. 整備新幹線小委員会ヒアリング資料 (PDF) (報告). 國土交通省. [2012-03-18]. （原始內容存檔 (PDF)於2023-10-15）. 
  2. ^ 2.00 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.09 2.10 山田真広. 日本貨物鉄道（株）EH800形式交流電気機関車 (pdf). 東芝レビュー (東芝). 2014, 69 (5): 36 – 38 [2024-03-28]. （原始內容存檔 (PDF)於2022-10-09）. 
  3. ^ Kisumi, Kenzo. 世代交代が進むJR貨物の機関車 [JR貨物的機車正在換代]. 鐵道社. Vol. 2 (Japan: Cosmic Publishing). 2017年4月: 98. ISBN 978-4-7747-8338-3 （日語）. 
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  5. ^ 村井孝明. 「民営鉄道の技術・ノウハウ」回生失効対策としての上下線一括き電方式. OHM. 2017-10-05, 104 (10): 22-25 [2024-03-13]. （原始內容存檔於2024-03-13） –透過J-GLOBAL. 電車線には変電所から1,600Vで送電されているが,電車線の電圧が1,600Vを超えると回生ブレーキの使用割合を減らす。これを回生絞り込みという。さらに上昇して1,800Vを超えると,回生ブレーキの使用を全面停止させ機械ブレーキに切り替える。 
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  8. ^ EH800形式 交流電気機関車の製作について (新聞稿). 東芝. 2012-11-27 [2015-11-23]. （原始內容存檔於2020-01-16） （日語）. 
  9. ^ 鉄道ホビダス 長敬白. EH800形誕生。. ネコ・パブリッシング. 2012-11-30 [2015-11-23]. （原始內容存檔於2016-08-07）. 
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  13. ^ 青函トンネルで発煙事故　８月、ＪＲ貨物の新車両. 產經新聞. 2015-11-20 [2024-03-28]. 
  14. ^ どうしんウェブ. 青函トンネル内で故障 8月にJR貨物の新型機関車 過電流. 北海道新聞 (北海道新聞社). 2015-11-21 [2015-11-23]. （原始內容存檔於2015-11-22）. 
  15. ^ JR西日本ニュースリリース. 青函トンネルで活躍するJR貨物の機関車を特別展示します　北海道の物流を担う共用走行用新型機関車を初展示！. 2017-11-15 [2024-03-28]. （原始內容存檔於2017-11-15） （日語）. 
  16. ^ 京都鉄道博物館で展示のEH800に“トワイライトエクスプレス”ヘッドマーク. railf.jp（鉄道ニュース）. 交友社. 2018-01-29 [2018-02-13]. （原始內容存檔於2023-10-15）. 
  17. ^ 奈良仁一. EH800-8と旧塗装のEF210-155が検査を終えて大宮車両所を同時出場. 2023-10-27 [2024-03-28]. （原始內容存檔於2024-03-28） （日語）. なお、運転区間は大宮～東大宮操車場～新鶴見信号場間で新鶴見機関区所属のEF210-341が担当した。 
  18. ^ 奈良仁一. 青函トンネル用EH800-1が大宮車両所で全般検査を終え出場. 2022-06-05 [2024-03-28]. （原始內容存檔於2024-03-28） （日語）. 大宮～新鶴見信号場間の牽引は新鶴見機関区所属のEF65 2089が担当した。 

外部連結

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