JR貨物EF510形電気機関車 JR貨物EF510形電気機関車の概要

ウィキペディア

JR貨物EF510形電気機関車

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/03/31 17:23 UTC 版)

JR貨物EF510形電気機関車 JR東日本EF510形電気機関車
左：500番台501号機、右：0番台先行量産機1号機 （2010年 大宮総合車両センター）
基本情報
運用者	日本貨物鉄道 東日本旅客鉄道（2009年 - 2016年）
製造所	川崎重工業車両カンパニー（0番台・500番台） 川崎車両（300番台） 三菱電機
製造年	2001年 - 2013年 2021年 -
製造数	39両（2022年3月現在）[1]
運用開始	JR貨物機：2004年3月13日[2] JR東日本機：2010年6月25日[3]
消滅	JR東日本：2016年3月31日（JR貨物に譲渡）
主要諸元
軸配置	Bo-Bo-Bo
軌間	1,067 mm
電気方式	直流1,500 V・交流20 kV（50 / 60 Hz）
全長	19,800 mm
車体長	19,460 mm
全幅	2,970 mm
車体幅	2,887 mm
全高	4,280 mm
車体高	4,080 mm
運転整備重量	100.8 t
台車	ボルスタレス2軸ボギー FD7N形（両端）・FD8A形（中間）
台車中心間距離	6,200 mm
固定軸距	2,500 mm
車輪径	1,120 mm
動力伝達方式	吊り掛け駆動方式
主電動機	FMT4形三相かご形誘導電動機
主電動機出力	565 kW
歯車比	5.13（82/16）
制御方式	IGBT素子VVVFインバータ制御（1C1M） PWMコンバータ
制動装置	発電ブレーキ併用電気指令式自動空気ブレーキ
保安装置	（JR貨物）ATS-PF・ATS-SF・ATS-Ps（一部車両）・ATS-DF（300番台） （JR東日本〈全車JR貨物に転属済〉）ATS-P・ATS-Ps
最高運転速度	110 km/h
設計最高速度	120 km/h
定格出力	3,390 kW（1時間定格）
定格引張力	198.9 kN（1時間定格）
備考	JR東日本導入車両はデジタル列車無線・列車選別車上子を搭載 出典：[4]
テンプレートを表示

本項では、東日本旅客鉄道（JR東日本）で2009年（平成21年）から2016年（平成28年）まで運用されたEF510形500番台についても述べる。

概要

日本海縦貫線・常磐線などで1968年（昭和43年）から長年使用されてきた交直両用電気機関車EF81形の取替えを目的に開発された^[5]。

日本海縦貫線は区間内が直流・交流（60 Hz）・交流（50 Hz）の異なる方式で電化され、これまで同区間を通して運転される機関車牽引列車はEF81形を使用してきた。JR移行直後から後継機の開発が開始され、同区間用として1990年（平成2年）にEF500形が試作された。定格出力 6,000 kWの同形式は輸送量に比べ過大な出力や技術上の問題などで量産に至らず、輸送量に適合した性能を有する新型機関車の開発が以後の課題とされた。

東海道・山陽本線を主とする直流電化区間用としては、運用コストを適正化した形式として同時期にEF210形が製作された。同形式の設計を基にして交直両用機の開発が進められ、2002年（平成14年）1月に三菱電機・川崎重工業で先行量産車の1号機が完成した^{[注 1][5]}。

同年2月から10月に行われた基本性能の確認試験および営業編成を使用した営業運転確認を踏まえて本形式は2003年（平成15年）から量産を開始し、老朽化の進むEF81形を徐々に淘汰しつつある。0番台に関しては、公募によって、同時期に登場したEH200形の「ECO-POWER ブルーサンダー」と対をなす形で「ECO-POWER レッドサンダー」の愛称が付けられている^[6]。

JR貨物が設計・製造する機関車は先行試作車に900番台を付番しているが、本形式は先行量産車が1号機となっており、唯一900番台が存在しない。

構造

車体

耐候性鋼板を使用し^[7]、高運転台式非貫通の前面形状や正面窓上に短い庇を設けた意匠はEF500形に類似する。前照灯は運転台下部のほか、上部中央の屋根上にも設ける。外部塗色は、車体上部が朱赤色、車体裾部が灰色、塗り分けの境界部と前照灯の位置に白色の帯を配する。

機械室内の機器配置はZ形通路形式とし、車体中央で通路配置が逆転する^[7]。これは機器室内の通路幅を確保し、整備性の向上に配慮した^[7]。このため側面の窓配置は向かって左側に採光窓が並び、向かって右側に通風孔を設ける配置となる。

主要機器の冷却には、個別に設置された送風機と送風ダクトによる外気を用いるが、補助電源装置の冷却方式は夏季と冬季で異なり、夏季は外気を直接取り入れ換気を促し、冬季は内部で空気を循環させ、機器室を密閉する^[8]。これは冬季に雪の侵入を防止するための機構^[8]。

屋根上の特別高圧機器類は寒冷な気候条件と塩害への対策として、パンタグラフと保護接地スイッチのみを屋根上に設置し、従来機では屋根上に設けていた断路器や遮断器などは室内に配置する。

主要機器

主回路装置には、EH500形から採用された高速トルク制御機能を有する三菱電機製のVVVFインバータシステムで、制御素子はIGBTを用いる主変換装置を採用する^[9][10]。主変換装置は強制風冷式とし^[7]、3レベル電圧形PWMコンバータ+2レベル電圧形PWMインバータ2組で構成、それを3台搭載した、1台のインバータで1台の主電動機を個別に制御する1C1M方式である^[10]。後述する補助電源装置故障時には、運転台からの遠隔操作で第1軸の主変換装置インバータ部を補助電源装置のバックアップとして使用できるフェイルセーフ配慮がなされた^[9][11]。

補機類の電源となる補助電源装置は、主変圧器3次巻線からの出力を直流に変換する整流部と、直流電源を三相交流440 Vに変換するインバータ部で構成されている^[10]。

主変圧器は、送油風冷式の外鉄形、定格容量3,490kVAのものを1基搭載する^[7]。2次巻線は6群構成とし、主変換装置のコンバータ部に、3次巻線は補助電源装置に接続されている^[10]。

主電動機はEF210形と同一のかご形三相誘導電動機FMT4形（1時間定格電圧1,100 V、1時間定格電流370 A、1時間定格出力565 kW）を6基装備する^[7]。

台車はEF210形と同様の軸梁式ボルスタレス台車FD7N形（両端）・FD8A形（中間）^[12]である。軸距は2,500 mm、車輪径は1,120 mmであり、台車間距離6,200 mmで配置される^[13]。駆動装置は1段歯車減速つりかけ式であり、主電動機の車軸支え軸受部をころ軸受とすることで歯車かみ合い精度向上とメンテナンスフリー化を図っている^[11]。歯車比は5.13（大歯車82/小歯車16）である^[7]。基礎ブレーキは焼結制輪子を用いたユニットブレーキを採用し^[11]、留置ブレーキとしてばね式ブレーキを備える^[7]。

ブレーキシステムは、単機ブレーキが発電ブレーキ併用の電気指令式空気ブレーキ^[11]、編成ブレーキが電磁自動空気ブレーキである。寒冷地仕様として耐雪ブレーキ機能を装備し、車輪と制輪子の間に雪を侵入させない構造としている^[11]。

パンタグラフは上昇動作時の鉤外し機構を空気式^[10]としたシングルアーム式の FPS5形^[12]で、関節部を車体中心に向けて搭載する。

空気圧縮機はC2000相当を採用し、床下の台車周辺に除湿装置とともに2基搭載されている^[7][8]。

運転室は気密性を高め、空調装置を配置した^[8]。運転席周囲の機器配置は既存の新型機とほぼ共通の構成とされ、運転中の各種情報や、点検時の自己診断結果などを集中して表示するモニタ装置を設ける^[8]。