신칸센 700계 전동차

위키백과, 우리 모두의 백과사전.
이동: 둘러보기, 검색
신칸센 700계 전동차
700계 0번대, 2008년 1월 2일 가케가와 ~ 시즈오카 구간에서 촬영
700계 0번대, 2008년 1월 2일 가케가와 ~ 시즈오카 구간에서 촬영
양 수 8(레일스타)/16(그 외)
전기 방식 교류 25000V, 60Hz
제어 방식 VVVF 인버터 제어 (IGBT)
기동가속도 1.6(도카이도)/2.0(산요) km/h/s
영업 최고 속도 270(도카이도)/285(산요) km/h
설계 최고 속도 340 km/h
감속도 2.7(300km/h에서 상용최대) km/h/s
전동기 출력 275 kW
편성 출력 13,200 kW
편성 정원 1,323명, 571※명
전장 27,350(25,000) mm
전폭 3,380 mm
전고 3,650 mm
편성 중량 708 t
궤간 1435 mm
구동 장치 농형 3상 유도전동기
제동 방식 회생제동 병용 전기지령식 공기제동,
와전류제동
보안 장치 ATC-1형, ATC-NS
비고 ※은 E편성, 이외는 C와 B편성
Wikipedia laurier W.png 제40회(2000년) 로렐상 수상

신칸센 700계 전동차(新幹線700系電車)는 1999년에 데뷔한 일본의 도카이도·산요신칸센의 제4세대 차량이다. 최고속도가 낮은 100계를 대체하기 위해 제조되었으며 후계 차종인 N700계가 현재 투입되어 있다.

개요[편집]

저렴한 제조·보수 비용으로 도카이도·산요신칸센 전체의 고속화를 도모할 수 있도록, 도카이 여객철도(JR도카이)와 서일본 여객철도(JR 서일본)에서 공동개발한 차량이다. 최고속도는 285km/h로(히메지역 통과는 선로조건 때문에 270km/h), 500계의 300km/h에 미치지 않지만 차내의 거주성이나 승차감의 개선을 도모하고 있다. 또 편성 변경 시에도 대응할 수 있도록 300계와 좌석 수를 공통화시키고 있다.

1량당 가격은 약 2억 3000만엔이다(16량 편성으로 약 36억 4000만엔). 모든 편성이 일본차량제조(니혼샤료)·히타치 제작소·가와사키 중공업·긴키 차량(JR 서일본 소유만)에서 제작되었다.

덧붙여 개발 발표 초기의 가칭은 'N300'이었지만 이는 정식 명칭에는 채택되지 못하고 종래의 관례에 따라 700계로 명명되었다. N300은 300계의 개량형이라는 의미이다. 등장 당초에는 JR 도카이 소유 차량 뿐이지만 'New Generation Train'이라는 애칭이 있고 그 전화 카드가 차내에서 판매되고 있었다.

구조[편집]

JR 도카이가 발주한 16량 C편성과 JR 서일본이 발주한 8량 E편성 및 16량 B편성에서는 주행 기기를 중심으로 차이가 존재한다. 그에 대해서는 각 절에서 상세히 기술한다.

외관[편집]

독특한 커브를 그리는 700계의 선두형상(사진 왼쪽) 도쿄역에서(2007/9/11)

차체는 알루미늄 합금으로 방음재를 끼워 넣은 더블 스킨 구조를 채용했으며 차내 소음을 배려하면서도 경량 저비용을 꾀한 구조이다. 보통차 측면 창 크기는 높이 590mm 폭 700mm, 창광 높이는 300계와 같은 710mm이다. 차체 단면은 외판 부분이 창문 위에서 지붕을 향해 완만하게 좁아지는 형태로 이것이 뒤에서 서술하는 측면 창의 높이와 관계가 있다.

전두부(前頭部)의 형상은 500계와 동등한 정도의 미기압파 대비 효과를 짧은 노즈로 실현하기 위해 공력저항을 고려한 '오리 주둥이'와 같은 형상이 되었지만 그 때문에 보는 각도에 의한 인상이 크게 다르다.

선두차 연결기 커버는 C18·E15편성까지는 2단계로 분리되도록 되어 있으며 연결기를 사용할 때는 링 모양으로 하지만 C19편성 이후로 E16편성, B편성(모든 편성)에서는 이음매 간격이 짧아졌다. 그래서 부착부의 내장도 약간 다르다.

행선지 표시기는 JR 도카이의 편성(C편성)이 롤식인데 비해, JR 서일본의 편성(E·B편성)은 LED를 이용한 전광판식을 채용하고 있다. 편성 차량 번호 표기의 서체(C편성(JR 서일본에 이적한 차량을 포함)은 스미마루 고딕(국철 시대의 표준 서체), JR 서일본 보유 차량(B편성)은 신 고딕, 일부는 신 고나)이고 운전 석창 와이퍼가 정지 위치가 C1편성 이후(경사짐)와 B/E편성(거의 수직)이 다른 등 세부에서 차이가 보인다.

또한 선두차의 승무원실과 객실의 출입문 상부에 있는 홈통이 승무원실용과 객실용으로 나뉘어 있었다. 그러나 증비에서 홈통은 일체화된 것으로 변경되었으며 현재는 모든 C편성과 B4-B15·E16편성이 일체형으로 되어 있다. B1-B3, E1-E15편성은 현재까지 빗물받이는 분리하고 있다.

초기 제조 차량(C1-C28편성)은 출입문 창이 평면 유리로 위치가 약간 낮아 2001년산 C29편성에서는 곡면 유리를 사용하여 높아졌다. 덧붙여 JR 서일본 소유의 B및 E편성은 후기 편성까지 일관되게 낮아지고 있다.

500계까지 승무원실 밖의 손잡이 막대는 금속 난간을 매설하고 설치해 왔지만, 본 계열에서 정차 중에는 뚜껑을 열어 잡을 수 있고, 발차 후 5km/h 이상이 되면 뚜껑이 닫혀 주행 중의 공력 저항을 저감하게 된다. 승무원실 내에는 그 내용을 나타내는 스티커('출발 직후 바깥쪽 손잡이 막대기를 쥐지 않기')가 붙어 있는 것이 승무원실을 들여다보면 보인다. 다만 E편성에서는 기존과 같이 금속 난간이 설치되어 있다.

1호차인 723형의 차체 상부에는 네모난 박스 모양의 공간파 안테나가 탑재되는데, 2004년도 이후 증비 편성(C55-C60·B13-B15·E16편성)은 도카이도·산요 신칸센 전선 LCX화가 완료되어 안테나는 탑재되지 않았다.

0계 이후 도카이도·산요 신칸센에서는 운전 받침 위에 있던 지붕의 정전 안테나(500계 제외)는 본 계열에서 처음으로 선두차의 연결면 측으로 옮겨졌다. 이는 이후 800계열 및 N700계도 마찬가지이다.

표지등은 운전석 밑, 전조등 2등과 미등 1등이 양쪽에 배치되고 있다.

도장[편집]

300계까지처럼 차체 전체를 흰색으로 도장한 측면에 청색 띠를 배치하다. 이 청띠는 300계에서는(위)가는 띠/(아래)굵은 띠를 하지만 본 계열에서는(위)굵은 띠/(아래)가는 띠로 바뀌어 N700계에서도 답습되었다.

CB편성에는 700계 로고 마크가 붙어 있다. 또한 B편성에서는 운전석 옆에 파란 색 글씨로 'JR700'의 문자가 표기되고 있다(모두 사진 참조).

주행 기기[편집]

전원·제어장치[편집]

700계에 탑재된 와전류 제동장치
700계 7000번대의 대차 WDT205A
팬터그래프와 디플렉터

3M1T의 4량 1유닛의 구성으로 500계의 4량 1유닛을 계승하면서 1유닛당의 전동차 양수를 줄이는 것에 의해 제작비와 차량 정비비의 저감·축중의 분산을 실현하고 있다. 4량(M, M1, M2, T) 1유닛을 2반 또는 4반 조합하여 편성을 조성한다. M차에 주변압기를, M1차에 주변환 장치 1대, M2차에 주변환 장치 2대, T차에 보조기기류를 탑재한다.

주변환 장치(TCI2, TCI2A)는 IGBT 소자를 이용한 PWM컨버터 1기+VVVF인버터 1기로 구성되어 있으며[1], 후지 전기가 원 설계를 담당했다[2]. IGBT 소자는 스위칭 주파수가 GTO소자보다 고속이므로[3], 발차, 정차시에 GTO사이리스터 탑재의 300.500계에서 두드러진 농형 삼상 유도 전동기로부터의 자려음(磁励音)이 대폭 줄었다. 또한 2.5kV, 1.8kA급의 대용량 IGBT 소자를 채택하여 소형 경량화를 달성했다[2]. 제어 방식도 300계 2레벨 제어에서 3레벨 제어함로 전압, 전류 파형이 교류의 정현파에 가까운 형태로 전류 파형이 일그러져 발생하는 변형 성분(고조파)의 억제를 도모하고 있다[4]. 주변환 장치 내부에는 냉각용으로 인버터 장치 측에 주전동 송풍기(TMH31-TFK31), 컨버터 유닛 측에 보조전동 송풍기(TMH32-TFK32)가 탑재되었다[4]. E·B편성에 탑재되는 WPC200은 제어 방식은 동일하나 차량 기지의 시설적 차이 관점에서 차상 점검·제거 방식을 채용하고 있다(JR 도카이 차량은 산측으로부터 컨버터 유닛, 인버터 유닛, 주전동기 송풍기의 순서지만 JR 서일본의 차량은 그렇게 되지 않았다)[5][6]. 이것은 자사의 검수설비에 맞춰 각각 독자적인 배열을 결정했기 때문이라고 한다. 이 차이 때문에 분해를 수반하는 검사는 각각 자사의 공장에서 밖에 실시할 수 없다.

제동장치는 300계와 500계와 마찬가지로 전동차에는 회생제동, 부수차는 와전류제동을 채용했다. 와전류식 디스크 제동에 관해서는 차량 중량의 균형 개선과 전동차 비율이 증가하여 300계에서 반감되어 1축 1대로 되었다. 또한 긴급 제동시의 활주(滑走) 대책으로 500계에 탑재되고 있던 세라믹 분사 장치를 1호 차 제1축으로 16호 차(8량 편성의 경우는 8호 차) 제4축으로 채용하여 제동 거리의 단축을 도모하고 있다[7].

대차[편집]

N700계에 사용되고 있는 전주 다이어프램과 대차 커버의 테스트

대차는 C편성에는 TDT204(전동차), TTR7002(부수차)를 탑재한다. 300계의 것을 기반으로 기름 윤활에 의한 스프링 병용 원통 적층 고무식 볼스터리스 대차이다[8].

JR 서일본 보유차량(B ,E편성)은 500계용 대차를 기반으로 한 축량식 볼스터리스 대차 WDT205A(전동차), WTR7002(부수차)를 탑재하고 원통 코로축에 구리스 윤활 베어링이 특징이다[8]. WDT205A는 주전동기의 차이 이외에는 500계의 것으로 호환성이 있다[16]. WTR7002는 WDT205A기준에 전동기가 없고, 와전류식 디스크 제동용 코일을 탑재했다[16].

기어비가 JR 도카이 보유 차량(C편성, 대차는 TDT204형: 전동차)과 다르기 때문에 제어장치의 특성을 변경하여 가속 특성을 갖추고 있다.

C19편성 이후 그린차에서 구동 장치를 WN 구동 방식에서 TD평행 카르단 구동 방식으로 변경되었다[17]. 신칸센 차량에서 TD평행 카르단 구동 방식은 본 계열이 첫 채용 사례이다. 기존에는 고속 운전시 내구성 문제로 WN 구동 방식이 채용되었지만 300계나 700계 C1편성을 이용한 시험 주행 결과 TD카르단에 이용되는 휨 판자의 내구성이 향상되어 보수가 쉽고 소음이 적은 본 방식으로 변경되었다.

300계에서의 개량[편집]

차량의 공차중량은 16량 편성 기준 634t으로, 300계의 637t에 비해 겨우 3t밖에 감소하지 않았다. 이는 기기의 경량화나 전기 배선의 효율화로 달성한 경량화분 20t의 대부분을 승차감이나 정숙성 향상을 위한 장비에 배분했기 때문이다.

또한 300계나 500계 도입 후 차량을 이용한 승객으로부터의 잇따른 승차감에 관한 불평을 반영하여 세미 액티브 서스펜션이나 비선형 공기 용수철, 차체간 댐퍼 등 여기저기에 승차감의 개선을 위한 방법이 채용되어 있으며 차체 간 댐퍼에 대해서는 500계에서는 설치부가 숨어 있었지만 본 계열은 부착부까지 노출시켜 보수 작업을 용이하게 하고 있으며 이는 후계 N700계에도 이어져 있다.

300계에서 문제가 된 공조효능은 기본 용량의 향상 뿐 아니라 앞서 서술한 더블스킨 구조에 의한 단열 효과의 향상과 분출구를 천정 근처에서 수하물 수납칸으로 이전하는 것에 의한 덕트 길이의 단축 등에 의해 대폭적인 개선을 보고 있다.

또한 차체 상태를 순서대로 감시 및 기록하기 위해 32비트 컴퓨터를 이용한 데이터 모니터 장치를 탑재하고 있다. 얻어진 주행중의 각종 데이터는 운전대의 모니터에 표시되거나 점검시의 참고 데이터로서 활용되어 정비 작업의 효율화에 공헌하고 있다.

이상의 효율화와 개량에 의해 700계의 16량 편성 기준 차량 가격은 약 36억 4000만엔으로, 500계의 약 50억엔에서 대폭 저렴해졌다. 그리고 주행시의 에너지 소비 또한 270km/h 주행시 이용객 1인당 소비 에너지가 14.7kWh(300계: 16.0kWh(270km/h 주행시), 0계: 17.5kWh(220km/h 주행시))로 고효율이 되었다.

운용[편집]

2003년부터 '노조미' 편성수가 증가하여 주로 노조미로 운행되고 있지만 일부는 히카리나 구간 운행의 고다마(7000번대에 의한 운용은 히로시마 ~ 하카타에서 아침 하행 1편·밤 상행 1편 뿐)로도 사용되고 있다. 덧붙여 16량 편성은 300계와 승차정원 호환성이 있어 차량준비 편리성이 향상되었다.

산요신칸센에서는 8량 편성(7000번대·E편성)이면서 최고속도는 노조미와 같은 수준인 285km/h로 속도로 운행하는 '히카리 레일스타'로도 활약하고 있다.

700계 사용 열차도 500계와 같이 시각표에 게재되지만 임시열차는 300계 사용이라고 되어 있어도 700계로 운행되는 경우가 있다.

등장 초기 JR 도카이가 보유한 0계를 교체하기 위해 C11편성까지, 2003년 10월 1일 시나가와 역 개업시까지 100계 16량 50편성(X편성 7개, G편성 43개)을 교체하기 위해 C54편성까지 증비되었다. 차량 점검의 합리화로 16량 7편성분의 예비 편성이 삭감되었다.

'노조미'는 2011년 말까지 N700계로 이행될 예정이며 이에 따라 2007년 겨울 이후 700계는 '히카리'·'고다마'로의 운용이 증가할 전망이다.

인테리어[편집]

JR 서일본 소유, 신칸센 700계 전동차 히카리 레일스타용 차량

16량 편성의 경우 8호차 ~ 10호차가 그린차로, 이외는 보통차로 구성되어 있다.

좌석 배치는 300계와 같지만 300계에 비해 좌석은 약간 딱딱하다. 이것은 편성 전체의 경량화를 우선하여 좌석에 스프링이 아닌 적층 우레탄을 이용하고 있기 때문이다. 이에 대해 승객의 악평이 있다. 300계·500계에 있던 서비스 코너는 폐지되었으며 대신 음료 자동 판매기가 설치되어 있다(초기에는 도시락 자동 판매기도 설치). 때문에 냉수기는 탑재하고 있지 않다(이후 500계 등에서도 폐지하여 신칸센에서는 전폐).

내장은 JR 도카이의 C편성과 JR 서일본의 B편성이 크게 다르다. C편성의 보통차는 몹시 밝고 시트의 색은 캐쥬얼한 물색인데 비해, B편성은 진한 감색 시트로 내장은 '레일 스타' E편성과 같이 차분한 느낌이다. 때문에 탔을 때의 인상이 완전히 다르다. 또한 시트의 형상은 JR 도카이의 편성과 JR 서일본의 편성이 서로 다르다. 천정이나 벽면등의 전체적인 차내 디자인은 300계에 비해, 특히 C편성의 경우 제작비 절감의 영향이 여기저기에 나타난다(B 편성의 경우는 앞서 서술한대로 E편성과의 부재 공통화 등에 의해 그 영향은 아직 작다). JR 도카이의 C25 이후의 편성과 JR 서일본의 B편성(2001년 이후에 도입된 편성)에서는 양단의 좌석을 콘센트와 세로로 긴 테이블을 마련한 오피스 시트로 변경하여 시트 어깨의 그립(B편성은 미끄럼 방지 패드)이나 도어 차임 등 배리어 프리 대응도 되어 있다. 그린석에 관해서도 C편성의 경우 좌석 등쪽 면에 테이블이 존재하고 있는 것에 비해, B편성에서는 그것이 없는 대신에 팔걸이 수납 테이블이 2단 접이식이며 흡연석의 재떨이의 위치도 다른(C편성에서는 중앙의 주괘부, B편성에서는 구석의 주괘부)등의 차이가 있다.

각주[편집]

  1. 대용량 차량용·산업용 IGBTPDF 후지 시보 제71권 제2호(1998년), 후지 전기
  2. 기술 성과와 전망·교통 시스템PDF 후지 시보 제71권 제1호(1998년), 후지 전기
  3. 300계에서는 420Hz인데, 700계에서는 1,500Hz까지 끌어올렸다.
  4. 신칸센 차량용 주회로 시스템PDF 후지 시보 제72권 제2호(1999년), 후지 전기
  5. 『철도 팬』 2001년 11월호, 교우사 2001년 p.76
  6. 『철도 저널』 2000년 4월호, 철도 저널사, 2000년 p.76
  7. 『철도 저널 1999년 5월호』 철도 저널사, 1999년 p.72.