JR东日本EV-E301系电力动车组
EV-E301系电联车（日语：EV-E301系電車）是一款由东日本旅客铁道（JR东日本）主导开发，于2014年3月15日启用的新式电联车。
| JR东日本EV-E301系电联车 | |
|---|---|
 东北本线上的EV-E301系电联车 (2023年8月) | |
| 概览 | |
| 制造 | 综合车辆制作所横滨事业所 |
| 车辆总数 | 8 |
| 制造年份 | 2014年~2017年 |
| 投入运营 | 2014年3月15日 |
| 技术数据 | |
| 列车编组 | 2M |
| 车辆长度 | 20,000mm |
| 车体宽度 | 2,800mm |
| 车体高度 | 3,600mm |
| 车辆重量 | 40t |
| 编组重量 | 80t |
| 轨距 | 1,067mm |
| 转向架 | DT79（有动力） TR255D（无动力）[1] |
| 车体材质 | 不锈钢 (sustina) |
| 车辆定员 | 48座位 80企位 |
| 编组定员 | 266人 |
| 营运速度 | 100km/h |
| 起动加速度 | 2 km/h/s |
| 常用减速度 | 3.6 km/h/s |
| 供电制式 | DC 1,500 V（架空电车线） DC 630 V（锂电池） |
| 牵引电动机 | MT78A 鼠笼式摩打[1] |
| 电动机功率 | 95kW×2 |
| 牵引功率 | 380 kW |
| 传动比 | 6.06 |
| 控制装置 | SC100[1] 三菱电机制 IGBT - VVVF 输入电压 600 V |
| 制动方式 | 电传操纵空气制动 再生轫机 |
| 安全防护系统 | ATS-P |
| 其它事项 | |
| 备注 | |
概要
EV-E301系是以被昵称为“NE Train Smart电池君”（NE Train スマート電池くん）的KuMoYa E995型实验车为基础所开发而出的量产车型[2]，JR东日本在其上使用了一套被称为“蓄电池驱动电联车系统”（蓄電池駆動電車システム）的新技术，在传统的电力列车驱动系统上额外加装了大容量锂离子蓄电池与相关控制回路，可在不同的供电来源间自由切换。配合此特色新车款被赋予“ACCUM”的昵称，而该昵称是取自“能源蓄集车辆”（Energy Accumulating Vehicle）的部分拼字。
除了作为一般的电联车使用外，EV-E301系也可以行驶于非电气化的路线上，JR东日本于2014年3月15日的班次表修改后，先投入一列两辆编组的试产车至旗下的非电气化路线——乌山线实际营运，并陆续量产扩增编组[3]。以完全取代该线上使用柴油动力的KiHa 40系为目标[4]。
特色
车型命名
EV-E301系是JR东日本首度采用“EV”这个编号作为列车车型命名，代表“能源储存车辆”（Energy storage Vehicle）之意[4]。EV-E301系列实际上包括两个车型，分别是代号“Mc”、实际车型编号EV-E301，装有集电弓与蓄电池的电力收集车，与代号“Mc'”、车型编号EV-E300的纯电池车。每个营运编组由Mc与Mc'各一辆组成[4]，两车厢共四个转向架皆有驱动力。
运作
EV-E301系列的动力系统设计大体沿用自E995型实验车，主要的差异点还是在原本将集电与储电设备集中设置在同一辆车上的E995，在EV-E301车系变成分置于头尾两车厢。与传统电联车相较，EV-E301系的集电－DC/DC变压设备，与提供驱动力的调压调频交流（VVVF）电动机之间，多加入了容量95千瓦小时的锂离子蓄电池回路。为了配合蓄电池系统较低的工作电压（600伏特直流电），车上的电动机也更改为输入电压较低的600伏特版本，共2具，每具能提供95千瓦的动力输出。外部提供的1500伏特直流电必须先经过降压为600伏特之后，才能提供给电动马达使用或对蓄电池充电。[4]
在多了蓄电能力之后，相较于一般电联车只能在设有配电线路的电气化路线上行驶不同，EV-E301可自由在电气化与非电气化路段中穿梭，大幅提升车辆调度的弹性[4]。
在电气化区间，EV-E301直接使用经过降压的外部供电运行，并在电池的充电率降低时，一边行驶一边对大容量蓄电池充电。除此之外，EV-E301也较一般电联车多了再生轫机（煞车回电）能力，其充电顺位为再生轫机优先，外部供电次之，以避免能源的浪费[4]。当电气化区间的高架电缆供应电压低落时，EV-E301也可同时使用外部电力与蓄电池电力进行助力行驶，降低了对供电稳定性的要求。
在非电气化区间，EV-E301上的DC/DC转换器停止运作，车辆切换至纯蓄电池电力模式行驶，此时车辆仅会在煞车时回充电。但是，为了延长EV-E301在非电化区间的续航能力，JR东日本必须在非电化路线内选择部分车站设置小规模的电气化设备，EV-E301在进站之后可将集电弓升起利用等待发车或停站上下旅客的时间，以站内的供电进行急速充电，之后再将集电弓降下、继续以纯电池电力模式起步离站[4]。相较于传统电气化路线必须同时在车站内与车站间的路轨上架设固定供电设备，只需重点式地在部分停车站供电的蓄电池驱动电联车系统，也具有大幅降低路线建设成本与维护费用的优点。
| EV-E301系规格细节[4] | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 营业车Mc | 营业车Mc' | 对照组 | 附注 | ||
| 车辆型式 | EV-E301 | EV-E300 | KiHa E200 | ||
| 承载量（人） | 134（51） | 131（48） | 117（46） | （）内为座位数 | |
| 车重（吨） | 40 | 40 | 39.6 | ||
| 极速 （公里/小时） |
100 | 100 | KiHa 40系：95 | ||
| 车门 | 每边三扇，对开式门宽130公分，底盘高113公分 | 每边两扇，单开式门宽101公分，底盘高度113公分 | |||
| 座椅配置 | 侧式长椅 | 半开放对座式 | |||
| 厕所 | 无 | 有 | KiHa 40并未配置厕所 | ||
| 二氧化碳排放比例 | 约40% | 约90% | 将传统柴联车的排放量视为100%基准 | ||
| 蓄电池 | 锂离子电池 600伏特 95千瓦小时 |
锂离子电池 600伏特 95千瓦小时 |
锂离子电池 600伏特 15.2千瓦小时 |
||
优点
除了上述的车辆调度弹性与铁路线的建置维护成本外，相较于传统非电化路线所使用的柴油动力车辆，EV-E301也具有大幅降低燃料消耗、减少碳排放量与其他污染排放的优势[4]。JR东日本对于非电化路线提出了两种不同的解决方案，其一是针对全线皆为非电气化路线的地区所开发的串联式混合动力柴联车，另一种就是从EV-E301开始启用的蓄电池电联车系统，适合使用于部分电气化、部分非电气化的混合路线上。
串联式混合动力柴联车的代表性车种包括了最早投入小海线进行实际营运的预产车辆KiHa E200型[6]，与第一款量产化的混合动力列车、行驶于大糸线等路线上的HB-E300系观光用列车[7]。无论是串联式混合动力系统还是蓄电池式电力系统，都是利用日益成熟的大容量锂离子蓄电池这种元件，来提升车辆的运作弹性。
营运
JR东日本预计在2014年春时，将两辆一编组的EV-E301投入实际营运，新车款的启用路线为全线皆非电气化的乌山线。之所以选择乌山线主要理由在于其路线长度适中正好能配合EV-E301所搭载的蓄电池电力，另一个主要考量则是因为乌山线可与已经电气化的东北本线进行直通运行，利用EV-E301进行电气化与非电气化路线的交互营运测试[4]。届时EV-E301将会行驶于宇都宫至宝积寺之间的东北本线部分路段，与宝积寺至乌山之间的乌山线全线[4]。在确认初期的营运顺畅后，JR东日本将会陆续增加列车组的数量，最终已于2017年（平成29年）3月4日起将该线上定期班次使用的柴联车全都替换为EV-E301[8]。
为了配合EV-E301车系的营运，JR东日本会在乌山车站的站内增设专用的充电设备[4]，让抵达该站之后会进行折返的列车可以在等待发车时，同时进行快速的充电。为了确保电力消耗的最佳化，EV-E301车上的耗电设备都尽可能采用最节能的设计，例如将车室照明替换成耗电量极低的LED（发光二极体）型式。
| JR东日本新世代铁路列车动力技术比较 | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 蓄电池式电联车 | 串联式混合动力柴联车 | ||||
| 开发基础 | 电联车 | 柴电联车 | |||
| 系统核心元件 | 集电弓、DC/DC变压器、电动机、锂离子蓄电池 | 柴油引擎、发电机、电动机、锂离子蓄电池 | |||
| 前期研究 实验车 |
E995型 | KiYa E991型 | |||
| 首度实用车型 | EV-E301系 | KiHa E200系（试产车） HB-E300系（量产观光用车） | |||
| 首度使用路线 | 东北本线、乌山线 | 小海线（KiHa E200） 信越本线、篠之井线与大糸线（HB-E300观光快速“ResortView故乡号”） | |||
| 首度启用日期 | 2014年3月15日 | 2007年7月31日（KiHa E200） 2010年10月2日（HB-E300） | |||
| 适用路线 | 部分电化路线、中短程通勤路线 | 中长程非电化路线、山区路线 | |||
相关条目
- JR九州817系电联车：JR九州将部分817系电联车编组加装蓄电池，改造成与EV-E301系类似的弹性动力测试车。
- JR东日本EV-E801系电联车：与EV-E301类似，但输入电力为交流电，2017年3月4日起用于男鹿线。
参考文献
- ^ 1.0 1.1 1.2 総合车両制作所 生产本部 技术部. JR東日本 EV-E301系 一般形直流電車 (PDF). 総合车両制作所技报. 2016, (5): 19 [2021-09-14]. （原始内容 (PDF)存档于2021-09-14）.
- ^ 「スマート電池くん」の実用性を確認する試験を実施します (PDF). JR东日本官方新闻稿. 2012年2月7日 [2013年1月24日]. （原始内容存档 (PDF)于2020年10月5日） （日语）.
- ^ JR烏山線用 蓄電池式新型車両 EV-E301系 ACCUM（アキュム）出場・甲種輸送. 铁道新闻部（鉄道ニュース部）. 2014年1月21日 [2014年4月25日]. （原始内容存档于2014年4月24日） （日语）.
- ^ 4.00 4.01 4.02 4.03 4.04 4.05 4.06 4.07 4.08 4.09 4.10 4.11 「スマート電池くん」を実用化し、烏山線に導入します (PDF). JR东日本官方新闻稿. 2012年11月6日 [2013年2月1日]. （原始内容存档 (PDF)于2020年10月6日） （日语）.
- ^ 2016年 ブルーリボン・ローレル賞選定車両. [2018-05-24]. （原始内容存档于2016-05-27）.
- ^ 営業車として世界初のハイブリッド鉄道車両の導入 (PDF). JR东日本官方网站. 2005年11月8日 [2013年1月23日]. （原始内容存档 (PDF)于2020年9月21日） （日语）.
- ^ ハイブリッドシステムを搭載した新型リゾートトレインを導入！ (PDF). JR东日本官方新闻稿. 2009年2月3日 [2013年1月28日]. （原始内容存档 (PDF)于2016年3月3日） （日语）.
- ^ 2017年3月ダイヤ改正についてPDF - 东日本旅客铁道プレスリリース、2016年12月16日
外部链接
- JR东日本、2014年春から新型车両“EV-E301系”を乌山线に导入 （页面存档备份，存于互联网档案馆）（御宅间经济新闻（おたくま経済新聞））（日语）
- 编集长敬白 - 乌山线にＥＶ-Ｅ301系 （页面存档备份，存于互联网档案馆）（铁道Hobidas）（日语）