JR西日本521系電力動車組
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521系電力動車組（日语：521系電車，521けいでんしゃ）是西日本旅客鐵道（JR西日本）的雙電壓交直流近郊形列車。該列車自2006年11月起由西日本旅客鐵道、IR石川鐵道以及愛之風富山鐵道在福井和金泽地区投入使用[1]。
| JR西日本521系電力動車組 愛之風富山鐵道521系電力動車組 IR石川鐵道521系電力動車組 | |
|---|---|
JR西日本的521系（左為第三批車、右為第一批車） | |
| 概覽 | |
| 原產國 | 日本 |
| 製造 | 川崎重工 近畿車輛 |
| 產量 | 158輛（2021年） |
| 製造年份 | 2006年～ |
| 投入运营 | 2006年11月30日 |
| 主要用戶 | JR西日本 愛之風富山鐵道 IR石川鐵道 |
| 營運路線 | JR西日本： 北陸本線 七尾線 湖西線 IR石川鐵道： 愛之風富山鐵道線 日本海翡翠線 |
| 技術數據 | |
| 列車編組 | 2輛編組 (1M1T) |
| 車輛長度 | 20,100 mm |
| 車體宽度 | 2,950 mm |
| 車體高度 | 3,690 mm |
| 車輛重量 | 43.2 t （クモハ521形） 44.3 t （クハ520形） t |
| 編組重量 | 87.5 t t |
| 轨距 | 1067 mm |
| 轉向架 | 軸樑式無墊轉向架 WDT59B（電動車） WTR243C（制御車） |
| 車體材質 | 不鏽鋼 |
| 車輛定员 | 座席56（補助座席8を含む）・立席129（クモハ521形） 座席52（補助座席12を含む）・立席123（クハ520形） |
| 營運速度 | 120 km/h |
| 設計最高速度 | 130 km/h |
| 起動加速度 | 2.5 km/h/s(小濱線是1.2km/h/s) |
| 常用減速度 | 3.5 km/h/s |
| 緊急減速度 | 4.2 km/h/s |
| 供電制式 | 直流 1,500 V 交流 20,000 V (60 Hz) |
| 受流方式 | 單臂式集電弓 |
| 發動機功率 | 920 kW |
| 牽引電動機 | 鼠籠式三相誘導電動機 WMT102C形 |
| 電動機功率 | 230kW |
| 傳動比 | 98:15 (6.53) |
| 控制裝置 | IGBT-VVVF SiC-VVVF(100番台) |
| 驅動裝置 | WN驅動方式 |
| 制動方式 | 電動指令式製動器（具有直接通訊，再生，速度抑制，防雪制動功能） |
| 安全防護系統 | ATS-SW、ATS-P（只有一部編成）、列車防護無線装置 EB・TE装置 車両異常挙動検知システム （3次車） |
概要
2006年10月21日開始，因北陸本線長濱站 - 敦賀站間，湖西線永原站 - 近江鹽津站間直流化，及取代老化的普通列車用車，而投入服務。
以行駛JR西日本都市網絡的223系2000番台為標準，希望提供同等服務為目標而設計。1編成2輛的製造費用約為5億日元[2]。
2006年9月27日，在交貨予JR西日本前，於川崎重工業兵庫工場向媒體公開第1編成，翌日9月28日起，於鷹取站→芦原温泉站→京都綜合運轉所之間試車。同年10月21日，於敦賀駅向公眾公開川崎重工製的第4編成。同年11月30日，正式投入服務。
2009年度起，於金澤地區增強運用，以取代419系・475系・457系・415系。2015年3月14日北陸新幹線長野站 - 金澤站間延伸段開業，並行在來線部分的北陸本線成為第三部門鐵道。為支持經營，向愛之風富山鐵道轉讓16編成，向IR石川鐵道轉讓5編成[3]（參見北陸新幹線開業－譲渡一節），另再加訂列車。
此為JR西日本首款新製投入的交直流近郊形電車。
車輛概説
下列為1次車落成時的資訊。
車體
バリアフリーに対応するため、本系列の床面高さはレール面から 1,120 mm で[4]、貫通幌の薄型化により貫通路の平滑化が図られ、乗降口にステップがない。そのため北陸本線（現在はあいの風とやま鉄道線となった区間を含む）の一部の駅ではホーム嵩上げが実施された。ただしこの嵩上げは、ホーム高さがレール面から 920 mm に達していない駅に対して 920 mm への嵩上げを行うものであった。なお、敦賀駅 - 長浜駅間の各駅（敦賀駅は4番のりばのみ）では 1,100 mm へのかさ上げが完了したため、ホームと床面との段差は 20 mm となった。
外装帯色は戸袋部に223系2000番台同様の茶色を、その下に上から順に青・白・青の3本の帯が入る。なお、戸袋部の貼り付け範囲は223系2000番台5次車以降および5000番台側面に準じている。
221系から引き続き、電動車（クモハ521形）の車体側面には、主電動機冷却風取り込みのための通風孔が設けられている[5]。異常時には戸袋部から冷却風を取り込むことができるようになっている[6]。
剛性値については下記のようになっており、2005年4月25日に発生したJR福知山線脱線事故後に製造されたが、JR西日本として保有車両の車体強度強化方針を発表したのは3年後の2008年5月で[7]、車体強化について特段の説明はされていない。
| 項目 | 特性 |
|---|---|
| 心皿間距離 | 13,800 mm |
| 片側出入口個数 | 3扉 |
| 相当曲げ剛性 | 0.79×103 MN・m2 |
| 相当ねじり剛性 | 236 MN・m2/rad |
| 曲げ固有振動数 | 13.3 Hz |
| ねじり固有振動数 | 4.4 Hz |
車内
為了行走寒冷地域，車內設有門掣，讓乘客控制開閉。起初只限冬季使用，2011年4月1日起，此功能推展至全年使用[9]。
座席は基本的に223系5000番台を踏襲した横2列+2列の4アブレスト、扉間5列の転換クロスシートが配置されているが、妻面窓からの車内確認をしやすくする目的で、クモハ521形の車端部には321系に類似した構造のロングシートが設置された。223系にはドアに隣接する固定座席には背面に補助席を装備する構造となっているが、本系列では整理券発行機設置の関係で一部を除き補助席が装備されていない。一方、クハ520形は223系と同じく、車端部が車椅子対応の洋式トイレ（処理方式は網干総合車両所配置の223系で採用されたカセット式に対し臭気対策に優れる真空式を採用）と車椅子スペースに充てられているため、同車にロングシート部分はない。
運転台の直後に運賃箱と運賃表示器が、各車両最後部の客用ドア横には整理券発行機が設置されている。運賃箱は乗務員室内に収納可能な構造になっており、車掌乗務時は運転台後部が邪魔にならないよう配慮されている。また、複数の編成を連結した場合は223系5000番台のように乗務員室を通路として開放しており、いたずら防止のため車掌スイッチ類にカバーが設けられている。また、運賃箱は運転台と通路との仕切りとなるような配置になっている。
車内の客用扉上部には、223系などと同様の号車番号表示器とLED式のスクロール案内表示器が、片側の客用扉に1つおきの千鳥配置で1両あたり計3か所設置されている。表示内容も変化はないが、号車表示は223系の7セグメントディスプレイに代わりLED式となったため、数字表記の視認性向上が図られた。
クモハ521形の車内。オレンジ色の箱が整理券発行機。
（2007年7月4日 近江塩津駅 - 余呉駅間走行中）クモハ521形の車端部
（2007年7月4日 米原駅）クハ520形に設置されるトイレ
（2007年6月15日）
主要機器
JR西日本の直流電車の電装品などを共用しつつ、交流区間でも使用できるよう、制御電動車は直流電車相当の機器のみを搭載し、制御付随車に集電装置・変圧器・整流器といった交直流対応装備が搭載されるというM-Tp（pはパンタグラフのp）ユニット構成となっている。これにより、電動車は直流電車と機器の共通化が容易となり、保守上も特高圧機器と高低圧機器の混在によるトラブル防止のメリットがある。
このため、電動車だけでなく、制御付随車にも変圧器をはじめ床下に多数の機器が配置され、高圧碍子で厳重に絶縁されたパンタグラフも同車に搭載されている。このシステムはJR西日本では特急形の681系・683系で採用されたが、近郊形電車としては本系列で初めて採用された。また、耐寒耐雪装備として各車の床下機器・台車には防雪カバーが取り付けられている。
Mc車には車両制御装置[注 1]と空気圧縮機を、Tpc'車には主変圧器、主整流器、集電装置を搭載する。主変圧器 (WTM27) は走行風利用自冷式を採用し、1,200 kVA の容量を備える。
主整流器は、IGBT素子を使用した自冷式PWMコンバータ WPC12-G2 である[10]。冗長性の観点からコンバータは2台並列接続とされ、故障発生時には片群を解放することで出力制限により運転を続行できる[10]。
車両制御装置は東芝と三菱電機が製造する、IGBT素子を使用した3レベル電圧形PWMインバータ WPC11-G2 である。1基の装置中にインバータを5基（主回路部4基+補助電源部1基）搭載し、インバータ1基で1台の主電動機（かご形三相誘導電動機）を制御する1C1M制御方式を採用している。補助電源部が故障した際には主回路用インバータをCVCF制御することで補助電源のバックアップとしている。
空気圧縮機は、除湿装置と一体化した低騒音型スクリュー式 WMH3098-WRC1600 を搭載する。スクリュー式空気圧縮機は223系2000番台以降などでの採用実績がある。
集電装置は、着雪防止を考慮しシングルアーム式パンタグラフ WPS28D を採用する[11]。機器配置は683系に極力合わせているが、パンタグラフ上下用空気碍管をパンタグラフ支持碍管と一体化することで部品点数削減と省スペース化を図っている[11]。
主電動機は、WMT102C （1時間定格出力230 kW）を電動車両1両あたり4基搭載する[11]。長寿命化の観点から絶縁種別をH種からClass200に向上させ、従来の WMT102B に比べて出力は向上しているが、構造的互換性は有している[12]。
空調機器は、集約分散式の WAU708-G2 を1両あたり2基搭載する[10]。1基当たりの冷凍能力は 20,000 kcal/h である。WAU708（321系）をベースに、トンネルでの車内圧力変動防止の観点から外気取り入れ口にダンパーが追加されている[10]。
警笛は、207系以降の新製電車と同様に空気式のタイフォン・ホイッスルの他、補助警笛であるミュージックホーンの3種類の笛を装備している。タイフォンは排障器（スカート）内に、ホイッスルは屋根にカバーを取り付けて設置された。
台車は223系で実績のある軸梁式ボルスタレス台車であるが、床面高さ低減のために空気ばね高さを925 mm（223系比 15 mm 減）としたWDT59B（電動台車）・WTR243C（付随台車）を採用する[10]。基礎ブレーキ装置は、WDT59Bがユニット式踏面ブレーキ、WTR243Cが1軸2枚のディスクブレーキ+ユニット式踏面ブレーキであるが、WTR243Cには駐車ブレーキ準備工事が施されている[10]。また将来の高速化に備え、軸ばねダンパーとアンチローリング装置の準備工事も施されている[13]。
耐寒耐雪対応として軸ばね、空気ばね、ブレーキダイヤフラムなどに防雪カバーを取り付け、雪かきを強化型にしている[10]。また、速度発電機は非接触タイプに変更された[10]。
保安装置はATS-SWを搭載しており、運転台寄り台車床下付近に車上子を搭載する。ATS-Pについては車上子搭載スペース（連結面寄り台車付近）および制御装置搭載スペース（乗務員室内）の準備工事がなされている[11]。その後、1次車については2008年2月から6月にかけてATS-Pが本設置された。
編組形式
| ←糸魚川方向 米原方向→ | |
| クモハ521 (Mc) | クハ520 (Tpc') |
主電動機和齒輪比與223系一樣，因此加速性與223系亦同等[10]，最高速度為120 km/h。
此外、本型號不能與223系併結營業運轉。
番台區分
0番台
1次車
由滋賀縣和福井縣負擔製造費用，2006年9月至10月，川崎重工業製造了4編成8輛（E01 - E04編成），近畿車輛製造了1編成2輛（E05編成）。
2次車
由JR西日本自社負擔製造費用，2009年10月至2010年3月，近畿車輛製造了10編成20輛（G01 - G10編成）。2010年12月至2011年3月，川崎重工業製造了20編成40輛（G11 - G15編成・M01 - M15編成）。M01 - M15編成隸屬敦賀地域鐵道部敦賀運轉中心車輛管理室，因而稱作M編成。2014年2月14日，全部M編成改編至金澤，改稱為G編成。
其中出讓16編成到愛之風富山鐵道，3編成到IR石川鐵道。
| 1次車 | 2次車 | |
|---|---|---|
| 數量 | 80個 | 108個 |
| 色 | 白 | 橙 |
| 吊環內徑 | 85 mm | 100 mm |
| 吊環粗幼 | 15 mm | 20 mm |
3次車
2013年11月起，分別由近畿車輛及川崎重工業車輛公司製造。21編成42輛（J01 - J19編成) 為J編成，隸屬敦賀地域鐵道部敦賀運轉中心車輛管理室[14]。北陸新幹線開業時製造的J20・J21編成，直接譲渡至IR石川鐵道[15]。2017年3月4日時，全車改編至金澤綜合車輛所。
雖然安全性能大幅提升[16]，但列車系統與性能跟1・2次車沒有分別，因此沿用0番台分類[17]。最大變化為前頭部的設計，駕駛台形狀採用了225系同樣的衝撃吸收構造[18]，前照燈和霧燈亦改為225系同様的HID式。
車內
先頭車間防止墮軌護欄
1000番台
為愛之風富山鐵道購買，用於替換開業時從JR西日本譲渡的413系5編成。從川崎重工業分別於2017年12月[19]、2020年2月[20]、2021年2月，各接收1列。2022年2月，從川崎車輛接收1編成[21]。
一方面以0番台3次車為基本設計，亦先行加入將會在100番台出現的變更點，作為過渡的示範。
原訂2022年度完結前引入5列1000番台[22][23][24][25]、2022年3月前開始運行4列、2022年修改計劃，目標本年引入2編成，合計引入6組列車[26][27]。
100番台
用於替換行走於JR西日本與IR石川鐵道的七尾線・IR石川鐵道線的413系和415系800番台。
2020年10月3日起，投入JR西日本的服務[28][29]，採用了大量0番台3次車以後登場的227系・323系中出現的設計特點。
由於主要行走七尾線，側面塗上415系同樣的像輪島塗漆的茜色色帶。另外由於七尾線2021年3月13日開始接受使用ICOCA，各出入口設置車載式ICOCA檢票機。
2019年12月24日，第1批6輛U01 - U03編成離開近畿車輛[30]，分配至金澤綜合車輛所[31]。其後，2020年7月15日U04 - U06編成6輛[32]、8月5日U07 - U09編成6輛、9月9日U10 - U12編成6輛[33]離開近畿車輌。2020年10月27日，U13 - U15編成6輛再加入服務[34]，全數15列2輛編成（30両）[35]投入服務。
2020年12月，IR石川鐵道的新造車2輛編成3本（6輛）離開近畿車輛。延用JR西日本100番台的製造編號（116 - 118），編成編號則繼續由IR06編配。車輛構造和設計基本與前述的七尾線用100番台一樣，但設有IR標識。
讓渡
愛之風富山鐵道
IR石川鐵道線
註解
- ^ 主回路用インバータ（VVVF制御装置）と補助電源用インバータ (SIV) を一体化したもの。
參考資料
- ^ データで見るJR西日本 （页面存档备份，存于互联网档案馆）（西日本旅客鐵道、p.123）
- ^ . Yahoo!ニュース（北日本新聞）. 北日本新聞社. 2017-04-05 [2017-04-05]. （原始内容存档于2017-04-06）.
- ^ - 北國新聞・富山新聞、2013年12月6日（インターネットアーカイブ）
- ^ 4.0 4.1 『近畿車輌技報』通巻14号、p.44
- ^ 『鉄道ファン』通巻549号、p.54
- ^ 『近畿車輌技報』通巻14号、p.45
- ^ - 47NEWS 2008年5月21日（インターネットアーカイブ）
- ^ 「JR西日本 521系近郊形交直流電車」『車両技術』2007年3月 p.33
- ^ 『鉄道ピクトリアル』2011年7月号、電気車研究会、2011年、p.102
- ^ 10.0 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 10.7 10.8 『鉄道ファン』通巻549号、p.59 引用错误：带有name属性“RF549_59”的
<ref>标签用不同内容定义了多次 - ^ 11.0 11.1 11.2 11.3 『鉄道ファン』通巻549号、p.58
- ^ 『鉄道ファン』2008年11月号、交友社、2008年、p.63。
- ^ 『近畿車輌技報』通巻14号、p.46
- ^ 岩成政和. 日本海縦貫残照. 鉄道ジャーナル. 2017, 614: 26.
- ^ 引用错误：没有为名为
JRR 2017s 142的参考文献提供内容 - ^ . 関西発 鉄の掲示板. 読売新聞. 2014-01-12 [2014-06-04]. （原始内容存档于2014-06-06）.
- ^ 『Rolling stock & Machinery』第22巻第3号、p.19
- ^ 『Rolling stock & Machinery』第22巻第3号、p.18
- ^ あいの風とやま鉄道521系1000番台2両が甲種輸送される｜鉄道ニュース｜2017年12月13日掲載｜鉄道ファン・railf.jp. 鉄道ファン・railf.jp. [2020-09-05]. （原始内容于2022-11-10） （日语）.
- ^ あいの風とやま鉄道521系1000番台2両が甲種輸送される｜鉄道ニュース｜2020年2月21日掲載｜鉄道ファン・railf.jp. 鉄道ファン・railf.jp. [2020-09-05]. （原始内容于2022-11-11） （日语）.
- ^ あいの風とやま鉄道521系1000番台2両が甲種輸送される. 鉄道ファン・railf.jp. 2022-02-16 [2022-08-10]. （原始内容于2022-11-10） （日语）.
- ^ (PDF). あいの風とやま鉄道. 2015年11月16日 [2016年6月24日]. （原始内容 (PDF)存档于2016年10月13日）.
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- ^ 引用错误：没有为名为
pr201909102的参考文献提供内容