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JR西日本521系電動列車

521系電動列車（日語：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、愛之風富山鐵道以及福井幸福鐵道在福井和金澤地區投入使用[1]。

JR西日本521系電動列車
愛之風富山鐵道521系電動列車
IR石川鐵道521系電動列車
福井幸福鐵道521系電動列車
北陸本線上的JR 521系電動列車
（2023年6月）
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～
投入服務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
福井幸福鐵道
營運路綫JR西日本：
北陸本線
七尾線
湖西線

IR石川鐵道：
IR石川鐵道線

愛之風富山鐵道：
愛之風富山鐵道線
日本海翡翠線

福井幸福鐵道：
Hapi-line Fukui線
技術數據
列車編組2輛編組 (1M1T)
車輛長度20,100mm
車體闊度2,950mm
車體高度3,690mm
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 tt
軌距1067mm
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
車輛載客量座席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120km/h
設計最高速度130km/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)
供電方式單臂式集電弓
發動機功率920 kW
牽引電動機鼠籠式三相誘導摩打
WMT102C形
摩打功率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）、列車防護無線裝置

EB・TE裝置 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→蘆原溫泉站→京都綜合運行所之間試車。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・457·475系（日語：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

本節將介紹1次車啟用時的規格，下一批次的車和番台之間的差異將在下一節中介紹。

車體

未翻譯
ステンレス鋼を採用し、レーザー溶接の適用範囲を側構體の腰部・吹き寄せ部に加え幕板部に拡大し、外観平滑性の高い構造となっている[4]。223系5000番台の前頭部形狀と窓・座席配置、同時期に製造されていた321系の構體設計が流用されている。屋根肩の雨樋カバーも321系同様にやや丸みが付けられたものとなっている。前面下部の排障器（スカート）も223系の強化型（製造途中に設計変更）よりさらに強固なものとなった。なお、営業開始後しばらくして、スカートに編成番號が記入された。

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區間を含む）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。

外裝帯色は戸袋部に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）の車體側面には、主摩打冷卻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卻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福知山線脫線事故後に製造されたが、JR西日本として保有車両の車體強度強化方針を発表したのは3年後の2008年5月で[7]、車體強化について特段の説明はされていない。

車體諸特性[8]
項目 特性
心皿間距離 13,800 mm
片側出入口個數 3扉
相當曲げ剛性 0.79×103 MN・m2
相當ねじり剛性 236 MN・m2/rad
曲げ固有振動數 13.3 Hz
ねじり固有振動數 4.4 Hz


車內

由於列車運行在寒冷地區，因此在乘降車門旁安裝了半自動力車卡門操作開關。 起初，這只在冬季使用，但從2011年4月1日起，全年乘降車門都將由按鈕的來開關。[9]。

未翻譯
また、ワンマン運転時に「入口」・「出口」を表示（ワンマン運転時、乗客は先頭車両の最後部の扉から乗車し、最前部の扉から降車）するLED式表示器も設置され、妻面（連結面）部は車內視認性向上のため、窓（トイレ設置の関係で片側のみ）が設けられ、貫通扉部分の窓も223系より拡大されている。

座席は基本的に223系5000番台を踏襲した橫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、妻面窓からの車內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裝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裝備されていない。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橫には整理券発行機が設置されている。運賃箱は乗務員室內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、複數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。

車內の客用扉上部には、223系などと同様の號車番號表示器とLED式のスクロール案內表示器が、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。表示內容も変化はないが、號車表示は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、數字表記の視認性向上が図られた。

  •  
    クモハ521形の車內。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

未翻譯
=== 主要機器 ===

JR西日本の直流電車の電裝品などを共用しつつ、交流區間でも使用できるよう、制御電動車は直流電車相當の機器のみを搭載し、制御付隨車に集電裝置・変圧器・整流器といった交直流対応裝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、制御付隨車にも変圧器をはじめ床下に多數の機器が配置され、高圧礙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、耐寒耐雪裝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車には車両制御裝置[注 1]と空気圧縮機を、Tpc'車には主変圧器、主整流器、集電裝置を搭載する。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]。冗長性の観點からコンバータは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]。

車両制御裝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基の裝置中にインバータを5基（主迴路部4基+補助電源部1基）搭載し、インバータ1基で1台の主摩打（かご形三相誘導摩打）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迴路用インバータを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、除濕裝置と一體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。

集電裝置は、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礙管をパンタグラフ支持礙管と一體化することで部品點數削減と省スペース化を図っている[11]。

主摩打は、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]。長壽命化の観點から絶縁種別をH種からClass200に向上させ、従來の 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基當たりの冷凍能力は 20,000 kcal/h である。WAU708（321系）をベースに、トンネルでの車內圧力変動防止の観點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種類の笛を裝備している。タイフォンは排障器（スカート）內に、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（付隨台車）を採用する[10]。基礎ブレーキ裝置は、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]。また將來の高速化に備え、軸ばねダンパーとアンチローリング裝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、速度発電機は非接觸タイプに変更された[10]。

保安裝置は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）および制御裝置搭載スペース（乗務員室內）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

KuMoHa/クモハ521形 (Mc)
糸魚川·七尾方向的控制電動動力車卡。駕駛室位於前部，配備有車輛控制裝置、電動空氣壓縮機和其他設備。
KuHa/クハ520形 (Tpc')
米原方向的無動力拖車。後部設有駕駛室，第二位置附近設有坐便室，並配有主變壓器、主整流器、集電器等
編成表
←糸魚川方向
米原方向→
クモハ521

(Mc)

クハ520

(Tpc')

主摩打和齒輪比與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系併結營業運行。

番台區分

0番台

三家公司共投入營運了58列 兩節編成的列車，所有列車都按順序編號，但根據引入時間的不同，有些規格會有所不同。 在本節中，為了顯示每個製造時期的規格差異，為了方便起見，我們將它們稱為「1次車」、「2次車」和「3次車」。 括號內表示每節車廂的車號（均由編號相同的 クモハ521和 クハ 520 組成雙車編隊）。

1次車

 
1次車（2007年10月）

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行中心車輛管理室，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。

 
2次車（2013年6月）
1次車和2次車吊環比較
  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

 
3次車（2014年9月）

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行中心車輛管理室[14]。北陸新幹線開業時製造的J20・J21編成，直接讓渡至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

 
1000番台（2021年5月）

為愛之風富山鐵道購買，用於替換開業時從JR西日本讓渡的413系（日語：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

 
100番台（2023年6月）

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（日語：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

伴隨北陸新幹線開業，北陸本線敦賀站 - 直江津站區間實行經營分離，本系的部分編組轉讓給愛之風富山鐵道、IR石川鐵道和福井幸福鐵道。

 
愛之風富山鐵道讓渡車
AK03編成/舊G03編成

愛之風富山鐵道

16列32節車廂的列車（6-9號、11-13號、15-18號、21號、23號、24號、31號和32號）從JR西日本轉入愛之風富山鐵道，富山縣內的路段由愛之風富山鐵道營運。 這些列車採用雙色風紋裝飾，海面為淺藍色，代表神秘的富山灣，山面為綠色，代表富山縣豐富的自然景觀。

 
2次車的讓渡車 IR03編成/舊G25編成
 
3此車的讓渡車 IR05編成/舊J21編成


IR石川鐵道線

5列10節車廂的列車分別為10號（草綠色/綠色）、14號（古紫色/紫色）、30號（靛藍色/藍色）、55號（赭色/金色）和56號（胭脂紅/紅色），由JR西日本轉入IR石川鐵路，在石川縣內營運。

車廂前部和兩側為天藍色和藍色，兩側和防跌落擋板為五色（加賀五彩），每節車廂一種，作為代表石川傳統工藝的點綴色。

其中，55號和56號列車作為事實上的新造列車於2月6日，即開始運行前一個月投入使用，曾作為JR西日本的列車（J20和J21編成），使用JR的塗裝。 這些列車在 JR 上僅註冊在籍了 35 天，在移交之前沒有任何營運記錄。

福井幸福鐵道

車輛配屬和運用

JR西日本

截至2023年4月1日，金澤綜合車輛所配屬2輛編成的G編成6列、J編成10列、100番台的U編成15列，共計31列62節車廂，金澤綜合車輛所敦賀支所配屬2輛編成的E編成5列、G編成5列、J編成11列，共計21列42輛車廂。

截至2017年3月4日，營運路綫段如下。

IR石川鐵道

愛之風富山鐵道

福井幸福鐵道

註解

  1. ^ 主迴路用インバータ（VVVF制御裝置）と補助電源用インバータ (SIV) を一體化したもの。

參考資料

  1. ^ データで見るJR西日本 （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）（西日本旅客鐵道、p.123）
  2. ^ あいの風鉄道　車両5編成新造. Yahoo!ニュース（北日本新聞）. 北日本新聞社. 2017-04-05 [2017-04-05]. （原始內容存檔於2017-04-06）. 
  3. ^ 石川3セクに2編成 JR西日本、普通列車の最新車両 - 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. ^ 4.0 4.1 『近畿車輌技報』通巻14號、p.44
  5. ^ 『鉄道ファン』通巻549號、p.54
  6. ^ 『近畿車輌技報』通巻14號、p.45
  7. ^ JR西日本、車體強度向上へ 尼崎脫線事故を教訓に - 47NEWS 2008年5月21日（インターネットアーカイブ）
  8. ^ 「JR西日本 521系近郊形交直流電車」『車両技術』2007年3月 p.33
  9. ^ 『鉄道ピクトリアル』2011年7月號、電気車研究會、2011年、p.102
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  11. ^ 11.0 11.1 11.2 11.3 『鉄道ファン』通巻549號、p.58
  12. ^ 『鉄道ファン』2008年11月號、交友社、2008年、p.63。
  13. ^ 『近畿車輌技報』通巻14號、p.46
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  15. ^ 引用錯誤：沒有為名為JRR 2017s 142的參考文獻提供內容
  16. ^ 振動検知安全大幅に向上. 関西発 鉄の掲示板. 読売新聞. 2014-01-12 [2014-06-04]. （原始內容存檔於2014-06-06）. 
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  18. ^ 『Rolling stock & Machinery』第22巻第3號、p.18
  19. ^ 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]. （原始內容存檔於2022-11-10） （日語）. 
  20. ^ 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]. （原始內容存檔於2022-11-11） （日語）. 
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  33. ^ 521系100番台U10・U11・U12編成が登場. 鉄道ファン railf.jp 鉄道ニュース. 2020-09-10 [2020-09-12]. （原始內容存檔於2022-11-12）. 
  34. ^ ジェー・アール・アール編『JR電車編成表』2021夏 ジェー・アール・アール、交通新聞社、2021年、p.357。ISBN 9784330025216。
  35. ^ 引用錯誤：沒有為名為pr201909102的參考文獻提供內容


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