신칸센 500계 전동차

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신칸센 500계 전동차
2005년 10월, 도쿄역에서 촬영
2005년 10월, 도쿄역에서 촬영
양 수 16/8
전기 방식 교류 25,000V, 60Hz
제어 방식 VVVF 인버터 제어 (GTO)
기어비 2.79
기동가속도 1.6km/h/s(도카이도)
1.92 km/h/s
영업 최고 속도 과거 노조미 운행시절: 270(토카이도)/300(산요)

현재 고다마: 285(산요) km/h

설계 최고 속도 320 km/h
감속도 (300Km/h에서, 상용최대) 2.7 km/h/s
전동기 출력 W1편성 285kW
W2편성 이후 275
V편성 275 kW
편성 출력 W1편성 18,240kW
W2편성 이후 17,600
V편성 8,800 kW
편성 정원 1,324명
전장 27,000(25,000) mm
전폭 3,380 mm
전고 3,690 mm
편성 중량 688 t
궤간 1435 mm
구동 장치 농형 3상 유도전동기
제동 방식 회생제동 병용 전기지령식 공기제동
보안 장치 ATC-1형, ATC-NS
제작 연도 1996~1998년
비고 Wikipedia blueribbon W.PNG 제41회(1998년) 블루리본상 수상

신칸센 500계 전동차(新幹線500系電車)는, 서일본 여객철도 (JR서일본)의 신칸센용 전기동차이다. 16량 편성(W편성)의 9편성 144량이 제작되었다. 제 41회 (1998회) 철도우협회의 블루 리본상을 수상하였다. 1996년 굿 디자인 선정상품이다.

개요[편집]

JR 서일본이 자사 구간인 산요 신칸센에서 한 단계 높은 고속화를 목적으로 개발한 것이다.

1996년부터 운행을 개시해, 산요 신칸센 구간(히메지 역 서쪽)에서의 영업최고속도 300km/h를 실현, 당초 신오사카 역에서 하카타 역까지 최단 2시간 17분으로 돌파했다. 초고속에 따르는 소음의 대책에 힘을 기울여, 터널 미기압파 대책을 위해 채택된 뾰족한 전두부 형상은 보는 이에게 강한 인상을 준다. 제트 전투기를 떠오르게 만드는 이 선두부의 디자인은 어린이용 동화책이나 완구에도 많이 채택되어, 등장한 지 10여 년이 지난 2006년 현재에도 절대적인 인기를 가지고 있다.(구급전대 고고파이브 오프닝 참고) 그러나 항공기 같은 차체 단면 형상으로 인해 주거성(특히 창가)이 희생되기도 했고, 다른 형식의 차량과 출입문 배치나 정원이 다르기 때문에 운용이 제약받는 등, 실용면에서는 결점도 있다.

시속 300km의 빠른 성능과 주거성의 양립을 목표로 한 후계차량으로서, JR서일본과 JR 도카이 양사가 공동으로 개발하는 N700계를 증비한 뒤 500계는 점차 노조미에서 고다마로 격하되었고, 2010년 2월 28일 노조미 운행과 도카이도 신칸센 에서 은퇴했다.

구조[편집]

500계의 디자인은 철도 뿐만 아니라 많은 공업제품 등의 디자인 경험이 있는 독일알렉산더 노이마이스터사에 의해 행해졌으며, 이전까지의 차량에 비해 고속성에 주안점을 둔 디자인이다. (노이마이스터 사는 후쿠오카 시 교통국 3000계 전차독일 철도(DB)의 ICE3의 디자인도 담당했다.)

인테리어 디자인은 전술한 앞서 서술한 구조상의 제약으로부터 오는 차내공간과 시트피치의 감소를 완화하도록 설계되어 있으며 배색이나 조명도 이용객의 시각을 배려하였다.

차체[편집]

300계와의 비교
(신오사카 역-하카타 역 간)[1]
  300계 500계
출력 12,000kW 18,240kW
17,600kW
최고속도 270km/h 300km/h
주행저항 100% 70%
소비전력 23,000kWh 20,000kWh

고속 주행시의 터널 미기압파 문제 때문에 선두차는 전장(27m)의 절반 이상의 15m에 걸쳐 단면이 서서히 좁아지는 형태로 되어 있으며, 뾰족한 제트 전투기 같은 외관이다. 이 15m라는 길이는 320km/h영업 운전을 전제로 일본 항공우주기술연구소CFD로 해석한 결과다[2][3]. 공력상의 문제를 해결한 형상이지만 선두차의 좌석 감소와 운전석의 시야도 한정되는 등 마이너스 면도 있다[4]. 또 마찬가지로 300km/h 이상 영역에의 미기압파 대책으로서 차상고를 300계와 동등하게 유지하면서 차체의 단면적을 축소하기 위해 객실 자체에 영향이 적은 부분(차체 하부나 선반 부분)을 다듬어 300계보다 10% 작아진 10.2m²까지 축소시켰다. 그래서 차체 단면도 이외의 다른 신칸센 차량과 일선을 그은 원형이다.

운전실의 유리는 각종 항공기나 전동차에 유리를 납품하는 Saint-Goban-Sully(본사 프랑스)사 제품을 이용하고 있다(700계의 앞 유리창도 이 회사의 제품이다). 차체(천장)의 경사에 의해 승무원실로부터 1, 2열째 좌석은 선반의 공간이 좁아져, 좌석 배치를 2-2(C석 없음)로 하고 전용 선반을 설치함으로서 대처했다.

높은 강성을 유지하면서 경량화 및 차량 방음 성능 향상을 위해 두께 30mm[5]의 경납땜(brazing) 알루미늄 허니컴 구조를 측면 구체와 기밀 바닥에 사용한 알루미늄 허니컴 구조를 채용하고 있다[6]. 이는 육각형 허니컴 코어를 2장의 알루미늄 합금에 끼워, 납땜하여 패널로 만든 것을 조립해 차체를 제조하는 방식으로, 이에 따라 1량당 차체 구체 중량은 300계보다 0.6t의 경량화를 실현하고 있으며[6] 그 외에도 제진재가 포함된 알루미늄 압출재, 흡음재, 차폐판을 사용하여 종래에 비해 10% 이상 소음 저감을 실현하였다[5]. 하지만 이 구조는 제조시 사용되는 로(炉)의 관계로 대형 패널을 제작하지 못해 결과적으로 차체의 제조 비용이 크게 오르게 되어, 다음에 등장한 700계는 알루미늄 중공 대형 압출형재에 의한 중공구조 대형 알루미늄 패널을 사용하여, 지주(支柱)와 서까래(垂木)가 필요없는 구조로 제조비용을 절감시킨 알루미늄 더블스킨 구조를 채용해 500계만 이 구조로 되어 있다[7].

상하(床下) 기기는 유닛화된 것을 바닥면에 매달아 차체 하부의 기류에 배려해, 바디의 형상에 맞춘 점검 뚜껑을 겸한 커버로 차체 하반부를 덮는 구조인 새로운 바디 마운트 구조를 채용[8]하고 있으며, 상하기기의 배치도 그에 따라 패턴화되어, 정비가 필요한 기기를 후지산 쪽에 모아, 유지 보수성을 향상시키고 있다. 또 차체 단면이 원형에 가까우며, 그에 따라 측창도 곡면유리를 이용한다. 이에 따라 차체와 플랫폼에 약간의 틈이 생겨버려 W2편성 제조 이후에 이 틈을 메우기 위한 작은 핀이 설치됐다. 이는 W1편성에서 실시한 테스트에서의 소음치를 바탕으로 장착되었다[9].

공력저항과 소음을 저감하기 위해 여객 승강용 문은 닫혔을 때 차체 측면과 단차가 없는 플러그 도어를 채용하고, 객실 유리창 바깥쪽에 폴리카보네이트를 설치하여 단차를 줄였다[8].

2004년에 도카이도 신칸센구간에 대한 디지털 ATC도입에 대비하여 전 편성에 디지털 ATC대응 차량설비가 증설되었지만 외관상의 변화는 없다.

제작비는 1량당 약 3억엔(한화30억원), 1편성 46억 엔(한화 460억 원)으로 700계보다 10억 엔(한화 약 100억 원) 가량 더 비용이 든 것이나, 당시 "노조미" 운용 담당 관계(9편성이 갖추어진 후의 토카이도·산요 신칸센 대형 다이아 개정인 1999년 3월 13일 시점에서는 도쿄 역-하카타 역 정기 "노조미" 운용은 14왕복, 그것을 JR 도카이 300계·700계와 반씩 나누어 7왕복씩 담당, 신 오사카 역-하카타 역 간을 1왕복을 운용할 수 있는 수가 예비 편성을 포함해 9편성[9])가 있어 9개가 생산됐다.

연속 정격 출력 285kW (W2 편성 이후는 275kW)의 3상 유도 전동기가 16량 전체에 1량당 4기 탑재되어 있어, 16량 편성 전체의 출력은 18,240kW (약 2만 5천 마력, W2편성 이후는 17,600kW)에 달한다.

유닛 구성은 4M의 4량 1유닛의 구성으로, 300계보다 1유닛당 양수가 증가했다. 이것은, 차량 제작비와 차량 정비비의 저감과, 축중의 분산화를 목적으로 한 것이다.

대차는 축량식 축상지지(軸梁式軸箱支持)방식의 볼스터리스 대차 WDT205형. 1호차의 521형, 5호차의 525형, 8호차의 518형, 9호차의 515형, 10호차의 516형, 13호차의 525형, 16호차의 522형에 채용된 대차에는 차체와 대차의 움직임에 따라 오일 댐퍼의 힘을 조절해, 차체에 가해지는 좌우 방향의 진동가속도를 억제하는 세미 액티브 서스펜션 기능이 채용되었다.

집전기도 소음 저감을 위해 전통적인 능형(菱形)의 구조에서 탈피해 공식적으로는 '익형 팬터그래프'라고 불리는, 단면이 익형(翼型)을 한, 지주의 상부에 주체를 마련한 독특한 구조(T 자형)가 되었다.

또, 300계에 이어 회생제동을 장비하고 있는 것 외에, 긴급 제동시의 활주(滑走) 방지를 위해 세라믹 분사 장치를1 ,8 ,9 ,16 호차에 장비해 시속 300km로 주행할 때라도 시속 270km로 주행할 때의 300계와 동등한 제동거리로 정지할 수 있을 만큼의 제동 성능도 확보하고 있다.

2004년에 토카이도 구간에의 디지털ATC 도입에 대비해 W1 - 9전편성에 디지털ATC대응 차상설비가 증설되었지만 외관상의 변화는 없다.

제작비는 1량당 2억엔 한화로 20억 이상, 1편성 50억엔으로 한화로 490억원 정도로 알려져 있다. 객실은 8호차~10호차는 1등차, 이외는 보통차이며, 기본적인 좌석 배치와 서비스는 300계와 같다.

그러나 롱 노즈를 채용했기 때문에 운전석을 크게 뒤로 이동시킬 필요가 있어, 선두차의 승차 정원이 300계보다 12명 감소했다. 때문에, 도카이 여객철도(JR 토카이)의 설계 단계에서 클레임이 발생했다. 그 대책으로서 운전석에서의 승차구를 폐지하거나 시트피치를 좁게 하는(1,040mm → 1,020mm )것에 의해 300계와 동등 이상의 총 좌석수(300계보다 1명 많은 1,324명)을 확보했지만, 차량마다의 좌석수가 300계와 달라 마지막 다이어에서도 타차종과 구별할 필요가 생기고 다이어가 흐트러졌을 때의 운용 변경에도 문제가 생기게 되었다.

더욱 2003년 10월의 다이어 개정으로 인해 '노조미(のぞみ; 희망)'호의 13호차가 자유석이 되었지만, 선두차에 출입문이 1개밖에 없기 때문에 승강시에 시간이 걸려 다이어의 혼란을 야기하는 요인으로 지적되고 있다.

또, 고속화를 추구한 원통 형상의 차량이기 때문에 창측 좌석의 거주공간이 약간 좁아져, 실용 본위의 비즈니스 이용객 중에는, 지정석 예약시에 500계(특히 문제의 창가석)을 제외해달라고 요구하는 이용객도 적지 않다.

그 후, JR서일본과 JR토카이는 비용과 성능의 밸런스를 양립시킨 최고운전속도 285km/h의 700계를 공동 개발해 토카이도 구간으로부터 0계와 100계를 일거에 대체했다. 치환 시기가 다가오고 있는 300계의 대체 차량으로서 500계와 동등한 300km/h 운전에 대응해 차체 경사 기구를 탑재해 곡선 구간의 속도 향상을 노린 N700계를 공동 개발, 2007년의 영업 운전 개시를 위해 시범 진행을 하고 있다.

운용[편집]

1997년 3월 22일 산요신칸센 구간에서만 영업을 개시했지만, 같은 해 11월 29일 도카이도 신칸센 도쿄역까지의 노선연장을 개시했다.

500계는 정기운용에서는 도쿄~하카타 직통 '노조미' 등급으로만 운용되지만, 임시 '히카리'로 운용되기도 한다. 또, 운용 변경으로 도쿄~신오사카간 '노조미'로 운용되기도 한다.

정기 '노조미' 운용은 차량수가 많은 700계가 이용되는 경우가 많지만(구간 운전의 열차는 모두 700계를 사용), 500계로 운용되는 열차는 정기·임시 모두 시각표에 명기되어 있으므로 선택하여 승차하는 것은 가능하다. 이것은 500계의 운전 곡선이 700계와 다른 것 외에도, 차량당의 좌석수가 모두 같은 700계로 대체 운용이 가능한 300계와 달리, 500계는 차량마다의 좌석수가 달라(특히 보통차의 지정석 수는 300·700계보다 1자리 많기 때문에, 500계에서 다른 계열로 변경되면 1명이 앉을 수 없게 된다), 운용이 구별되고 있기 때문이기도 하다. 또 차량 운용, 검사의 형편상 500계 사용 열차로도 700계로 운행되는 일이 있지만, 그 경우 미리 시각표 등에서 고지된다.

덧붙여서 JR도카이·JR서일본 양사의 발표에 의하면 2007년 7월 1일 다이어 개정과 동시에 N700계를 투입하여, 2009년에는 도카이도·산요 신칸센 직통 '노조미'는 700계, N700계로 통일할 예정이다. 이에 따라 500계는 일부 편성이 16량편성을 8량으로 개조되어 산요신칸센의 고다마 등급으로 운행되기 시작했다. 이에 따라 노조미호 은퇴 직전까지 500계 노조미는 1왕복만 운행했다.

2010 2월 28일 500계는 노조미호, 도카이도 신칸센에서 은퇴했고, 이에 따라 500계 전 편성은 완전히 산요신칸센 8량 고다마호로 운행하게 되었다.

현재의 운용[편집]

노조미호, 도카이도 신칸센 은퇴 직전 500계 노조미 정기운행은 아래와 같다.(도쿄 역-하카타 역 간 1왕복)

하카타에서 7시 정시에 출발한 노조미 6호는 도쿄역에서 12시 13분에 도착하고, 차내 청소를 마친 뒤 노조미 29호로 도쿄에서 12시 30분 출발하여 하카타에는 17시 44분에 도착한다.

N700계의 추가도입으로 지속적으로 노조미 운행이 줄어들어 1왕복에 이르게 되었다.

이와 관련하여 최근 은퇴기념 홈페이지가 개설되었었다.(현재는 이용불가) http://www.jr-odekake.net/navi/500kei_nozomi/

  • 하행
    • 노조미 29호 (도쿄 12시 30분 발, 하카타 17시 44분 착)
  • 상행
    • 노조미 6호 (하카타 07시 발, 도쿄 12시 13분 착)

2010년 2월 28일 도카이도 신칸센, 노조미호에서 완전히 은퇴했으며, 500계 전 편성이 고다마호로 완전히 격하되었고, 영업최고속도도 300km/h에서 285km/h로 줄어들었다. 앞으로 500계 전 편성은 산요신칸센 8량 고다마호로 활약한다.

  1. (2010년) . 《鉄道ジャーナル》 (2010年5月号): 89.
  2. (2009) 《鉄道のテクノロジー Vol.1 新幹線》. 三栄書房. ISBN 978-4-7796-0534-5
  3. (2009) 《鉄道のテクノロジー Vol.5 JR高速特急 振子特急&ディーゼル特急》. 三栄書房, 98-99쪽. ISBN 978-4-7796-0715-8
  4. JR東海技術開発主幹 伊藤順一. "泣き笑い", 2002년 6월 30일 작성, 12면.
  5. [2009] 〈鉄道車両〉, 《アルミ圧延品ポケットブック2009》 (PDF), 日本アルミニウム協会
  6. (2009) 《鉄道のテクノロジー Vol.5 新幹線2010》. 三栄書房, 99쪽. ISBN 978-4-7796-0818-6
  7. (2014) 《鉄道のテクノロジー Vol.16 新幹線2014》. 三栄書房, 66쪽. ISBN 978-4-7796-2026-3
  8. (2005년) . 《鉄道ファン》 (2005年8月号): 87.
  9. (1996년) . 《鉄道ジャーナル》 (2008年5月号): 46. ISSN 0288-2337.