新幹線952形・953形電車

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新幹線952形電車
新幹線953形電車
新幹線952形電車
新幹線953形電車
基本情報
運用者 東日本旅客鉄道
製造所 日本車輌製造・日立製作所・川崎重工業
製造年 1992年
製造数 1編成9両
運用開始 1992年3月27日
廃車 1998年2月17日
主要諸元
編成 9両編成（製造時、4M4T相当[1]→6M2T相当に改造）
軌間 1,435 mm（標準軌）
電気方式 交流25,000 V 50 Hz
（架空電車線方式）
最高運転速度 425 km/h（記録）
設計最高速度 350 km/h（設計時）
400 km/h以上（将来）
起動加速度 1.6 km/h/s[2]
減速度（常用） 2.7 km/h/s[2]
減速度（非常） 4.0 km/h/s[2]
編成定員 471人
編成重量 227.5 t
車体長 25,750 mm（1号車）
24,500 mm（2,3,4号車）
22,000 mm(5号車)
18,000 mm（6,7,8号車）
25,000mm（9号車）
車体幅 3,100 mm
車体高 3,500 mm以下
床面高さ 1,300 mm以下
車体 アルミニウム合金
台車 ボルスタレス台車
952形（非連接）：軸梁式・支持板式
953形（連接）：ウイングばね・支持板式
車輪径 800 mm
固定軸距 2,250 mm（952形）
2,500 mm（953形）
台車中心間距離 17,500 mm（952形）
18,500 mm（953形）
主電動機 かご形三相誘導電動機
主電動機出力 952形落成時 315 kW/952形高速化改造ユニット 330 kW/953形 345 kW
歯車比 落成時 3.13/高速化改造後 2.5
編成出力 5,280 kW
制御方式 PWMコンバータ + VVVFインバータ制御（GTO素子）
制動装置 回生ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキ（常用・非常）、緊急ブレーキ、補助ブレーキ、耐雪ブレーキ[2]
保安装置 ATC-2型
備考 出典[3]
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ロゴマークと、最高速度425km/h達成を記念したステッカー

952形／953形は、1992年に登場したJR東日本（東日本旅客鉄道）の高速試験用新幹線電車である。通常構造の952形4両と連接構造の953形5両で1編成を構成していた。

愛称は「STAR21（スター21）」で、「Superior Train for Advanced Railway toward the 21st century（日本語訳：「21世紀に向けた先進的鉄道のための素晴らしい列車」）」の頭文字をとって名付けられた。

構造

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次世代車両製造時のデータ収集のため、車体には3種類の車体構造が試されており、車体は952形がアルミダブルスキン構造またはアルミハニカムパネル構造（952-4のみ）、953形がアルミハニカムパネル構造（953-1のみ）またはジュラルミンリベット構造[注釈 1]を採用している。 先頭車形状もクレイモデルと風洞実験から導き出された2パターンが952形側と953形側でテストされた。

主要機器

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主変換装置はJR東日本の新幹線電車としては初のVVVFインバータ制御を採用しており、装置で使用される半導体素子にはゲートターンオフサイリスタ (GTO) が使用された。

また、953形のAU901形年間全自動方式空調装置や列車無線設備にも三菱電機の機器が採用されている[4][5]。

トイレ設備と言った量産時に反映出来る設備に関してはSTAR21では出来る限り省略されていた。

日立製作所製

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日立製作所製は952形に納入され、TM928形主変圧器（2,918 kVA）、CI900形主変換装置、MT923形主電動機（315 kW）から構成される[6]。主変換装置には4,500V - 3,000AのGTOサイリスタを使用している[6]。

三菱電機製

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三菱電機は主変圧器、主変換装置、主電動機などを納入しており、主変換装置には4,500V - 4,000AのGTOサイリスタを使用している[7]。主電動機（330 kW）は1993年に納入予定とされている[4][注釈 2]。

東芝製

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東芝は主変圧器（3,200 kVA）、主変換装置、主電動機（345 kW）などを納入しており、主変換装置のコンバータには4,500V - 4,000AのGTOサイリスタを、VVVFインバータは個別制御方式で4,500V - 1,000AのGTOサイリスタを使用している[8]。東芝は1991年（平成3年）に953形の主回路機器一式を納入したとされている[9]。

列車無線

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列車無線には車両間の伝送ケーブルに伝送速度1.5 Mbpsの光ファイバーを使用した光伝送通信方式（三菱電機製）を採用した[4][10]。車両の軽量化と通話時の雑音低減に有効な方法とした[10]。

台車

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新製時の台車は、非連接の動力台車が軸梁式のDT9035A形、支持板式のDT9035B形（いずれも軸距は2,500 mm）、非連接の付随台車が軸梁式のTR9003A形、支持板式のTR9003B形（いずれも軸距は2,250 mm）、ウィングばね式のTR9004A形、支持板式のTR9004B形（軸距は2,500 mm）である[11]。連接台車（動力台車）がウィングばね式のDT9036A形（連接方式は緩衝ゴム方式）、支持板式のDT9036B形（連接方式はリンク方式、いずれも軸距は2,500 mm）である[11]。このうち953形では953-1・2と953-3・4で空気ばね支持点の高さを変えて乗り心地にどの様な影響が出るか試験を行った。

また1992年（平成4年）12月から1993年（平成5年）2月上旬にかけて、952-1にはドイツ・MAN製カップリングフレーム付台車を、952-4には2台車式軌道検測装置付台車[12]、953-3～953-4、953-4～953-5には4点支持型連接台車(DT9036C[13])を搭載しての高速走行試験を行った[14][1]。

2台車式軌道検測台車については高速化改造後の1995年4～5月及び平成8年2月にも改めて搭載されて走行試験を行った[15]。

集電装置

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STAR21では下枠交差型パンタグラフですり板が小さく分割した多分割すり体の装備したPS9030、舟体に炭素繊維強化プラスチック(CFRP)を用いたPS9031を1(高速化改造後)・3・7号車に搭載した[16][17]。

パンタカバーに付いては3・7・8号車に専用のパンタカバーを搭載し、1号車となる952-1には落成当初から集電設備が搭載可能な準備工事が施され、1993(平成5)年に行った高速化改造時に実際にパンタ設備を3号車から移設する形で搭載された。

この他、試験では前述のパンタグラフの他にPS206の基礎となる試作シングルアームパンタグラフや[18]海外社製シングルアームパンタグラフの試験を行い、パンタカバーも遮音板に似た形状なパンタカバーや後にE2系量産車で採用された新形状のパンタカバー等が搭載されて試験を行った。

形式

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952形

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  • 952-1 - 1号車。東京方の制御電動車で、車体は大型押出形材を使用したアルミダブルスキン構造を採用され、車内には横2+2配列の座席を部分的に6列設置している[11]。新製時は付随車で、1993年（平成5年）に速度向上試験に備え電動車に改造され、パンタグラフやパンタカバーも952-3から移設された[注釈 3]。また試験末期には連結器カバー部分に補助灯(HIDライト)が追加された。2軸ボギー車。製造は日本車輌製造（952-2・3も）。
  • 952-2 - 2号車（改造後は3号車）。車体は大型押出形材を使用したアルミダブルスキン構造を採用し、中間電動車。横2+2配列の座席配置に対応（準備工事）した車内スペースや多目的室、車椅子対応トイレを持つ[11]。2軸ボギー車。
  • 952-3 - 3号車（改造後は4号車）。車体は大型押出形材を使用したアルミダブルスキン構造を採用し、中間電動車。横2+2配列の座席に対応（準備工事）した車内スペースや乗務員室（車掌室）を持つ[11]。新製時はパンタグラフが搭載していたが、1993年（平成5年）の高速化改造の際に撤去された。2軸ボギー車。
  • 952-4 - 4号車（改造後は2号車）。車体はアルミハニカムパネルを使用したアルミハニカムパネル構造を採用した。横1+2配列の座席が5列設置されたした、大型個室や車内販売室、車椅子対応トイレ設備に対応したスペースを持つ等、グリーン車に相当する。中間電動車で新製時は付随車だったが、1993年（平成5年）に電動車改造されてパンタカバー末端部を設置した。2軸ボギー車。製造は日立製作所（953-1も）。

953形

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  • 953-1 - 5号車。車体はアルミハニカムパネルを使用したアルミハニカムパネル構造を採用し、中間付随車で車内には横2+2配列の座席や個室に対応したスペースを持つ。953-2側の台車は連接構造だが、952-4との連結側の台車は通常のボギー台車。
  • 953-2 - 6号車。車体はジュラルミンリベット構造を採用し、中間電動車で車内には横2+2配列の座席に対応したスペースを持つ。連接車。製造は川崎重工業（953-3・4・5も）。
  • 953-3 - 7号車。車体はジュラルミンリベット構造を採用し、中間電動車で車内には横2+2配列の座席に対応したスペースの他に乗務員室を持つ。パンタグラフを搭載。連接車。
  • 953-4 - 8号車。車体はジュラルミンリベット構造を採用し、中間電動車で車内には横2+2配列の座席に対応したスペースを持つ他、車椅子対応多機能トイレや洗面所があった。連接車。
  • 953-5 - 9号車。盛岡方の制御電動車で車体はジュラルミンリベット構造を採用し、横2+2配列の座席を部分的に装備しいる他、車両後方には車椅子に対応した多目的室を持つ。落成した段階では先頭部側の乗降口も外釣り式プラグドアであったが、試験運用末期には952形と同じく通常の乗務員扉に改造されている。連接車。

主要諸元

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952・953形主要諸元[19]
形式 952形 953形
編成番号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
車両番号 952-1 952-2 952-3 952-4 953-1 953-2 953-3 953-4 953-5
車種 制御車(Tc) 電動車(M) 電動車(M') 付随車(Ts) 付随車(T) 電動車(M) 電動車(M') 電動車(M) 電動車(M'c)
動軸 ○○ ○○ ●● ●● ●● ●● ○○ ○○ ○○　　● ●　　● ●　　● ●　　● ●　　○○
搭載機器   CI MTr,CI     CI MTr CI  
定員 56人 63人 72人 34人 56人 48人 48人 48人 46人
空車重量 30.0t 29.9t 33.2t 25.5t 19.4t 20.7t 21.4t 20.4t 27.0t

凡例

  • MTr：主変圧器、CI：主変換装置、APU：補助電源装置、CP：空気圧縮機
  • 上記は落成時点[6]

運用実績

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1992年（平成4年）3月27日から7月中旬にかけて、東北新幹線仙台 - 北上間（下り線）で深夜終電後に走行試験を開始し、315 km/h帯における地上設備の性能確認と環境関係の試験が実施された[1]。同年10月末から12月上旬にかけては、営業時間帯に上越新幹線高崎 - 新潟間で315 km/h帯の地上設備の性能確認と環境確認、同年9月末から12月中旬にかけては上越新幹線浦佐 - 新潟間（下り線）で350 km/hの耐久試験が実施され、1992年（平成4年）11月1日は358 km/hを記録した[1]。

1993年（平成5年）2月には前述した台車の交換を行い、2月中旬から2月末まで東北新幹線郡山 - 仙台間[1]、3月上旬から中旬にかけては上越新幹線浦佐 - 新潟間で351 km/hまでの走行確認を実施した[1]。

1993年（平成5年）12月21日、上越新幹線越後湯沢 - 新潟間で試験中に燕三条駅付近で最高速度425km/hを達成している[20]。試験終了に伴い、1998年（平成10年）2月17日付で廃車となった。

保存状況

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保存されている953-1号車。写真左側の台車は連接構造になっている
奈良工業高等専門学校に保存されている台車

先頭車2両のうち952-1がパンタグラフとカバーを撤去した上で財団法人鉄道総合技術研究所風洞技術センター（滋賀県米原市）に、953-5が中間車953-1を連結された状態でJR東日本新幹線総合車両センター（宮城県宮城郡利府町・仙台市宮城野区・多賀城市）に静態保存されている。また、奈良工業高等専門学校の敷地内にDT9035B台車が保存されている。

脚注

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[脚注の使い方]

注釈

[編集]
  1. ^ アルミニウム合金の一種であるジュラルミンの外板と車体の骨組みに穴を開け、そこにリベッドを打ち込んで外板を車体の骨組に固定して組立てる構造であり、航空機の機体で使用されているセミ・モノコック構造である。
  2. ^ 主変圧器、主変換装置は1992年（1993年版で紹介）の納入がないことから、落成当初搭載された機器ではないと思われる。
  3. ^ 新製時の段階で搭載スペースは確保されていた

出典

[編集]
  1. ^ a b c d e f 交友社『鉄道ファン』1993年8月号「STAR21の高速試験 最近の話題から」pp.16 - 17。
  2. ^ a b c d 川崎重工業『川崎重工業』115号（1992年10月）新製品紹介「東日本旅客鉄道株式会社殿向け953形式新幹線高速試験電車」pp.132 - 133。
  3. ^ 交友社『鉄道ファン』1992年6月号新車ガイド「JR東日本 952・963形新幹線電車」pp.11 - 17。
  4. ^ a b c 「年間全自動車両空調システム」「次世代新幹線"STAR21"用光伝送式列車無線通信装置」 (PDF) 三菱電機技報　1993年1月号 p.110、三菱電機。
  5. ^ 「新幹線電車用空調装置の最新技術」 (PDF) 三菱電機技報　1993年4月号 pp.66 - 70、三菱電機。
  6. ^ a b c 日本鉄道サイバネティクス協議会「鉄道サイバネ・シンポジウム論文集」1992年（第29回）「952形新幹線電車の主回路システム」論文番号308。
  7. ^ 「新幹線電車用電機品」 (PDF) 三菱電機技報　1994年1月号 p.72、三菱電機。
  8. ^ 東芝「東芝レビュー」1995年1月号「高速電車の電車システム」pp.11 - 14。
  9. ^ 東芝「東芝レビュー」1992年3月号「1991年の技術成果」p.249。
  10. ^ a b 日本鉄道電気技術協会「鉄道と電気技術」1993年1月号新技術紹介「光伝送式列車無線通信装置」p.86。
  11. ^ a b c d e 車両電気協会『車両と電気』1992年10月号「952･953形式 STAR21 新幹線電車の概要」pp.17 - 20。
  12. ^ 小野重亮, 沼倉明夫, 尾高達男「高速対応の軌道検測技術」（PDF）『Technical reviewJR East』第2号、東京 : 東日本旅客鉄道総合企画本部技術企画部、2003年、7-10頁、ISSN 13478419、国立国会図書館書誌ID:026836448。 
  13. ^ 中国高铁技术水平如何？ https://www.zhihu.com/question/278653820/answer/431576693
  14. ^ 新幹線EXエクスプローラ2018年秋号Vol.49
  15. ^ 伊藤穣, 塙光雄, 伊藤謙一、「2台車式軌道検測装置の開発 (PDF) 」 土木学会第51回年次学術講演会 平成8年9月
  16. ^ 小林輝雄, 藤橋芳弘, 円谷哲男, 佐藤純一, 大浦泰, 藤井保和「425km/h走行時における架線・パンタグラフ系の集電性能」『電気学会論文誌Ｄ（産業応用部門誌）』第117巻第5号、電気学会、1997年、609-615頁、CRID 1390282679633848576、doi:10.1541/ieejias.117.609、ISSN 09136339。 
  17. ^ 網干光雄, 大浦泰, 小林輝雄, 円谷哲男, 上野勝禧, 金子誠「整備新幹線用高速シンプル架線の開発」『電気学会論文誌Ｄ（産業応用部門誌）』第116巻第4号、電気学会、1996年、490-496頁、CRID 1390001204656904832、doi:10.1541/ieejias.116.490、ISSN 09136339。 
  18. ^ 村田香, 栗田健「パンタグラフ空力音の対策」『騒音制御』第27巻第5号、日本騒音制御工学会、2003年、337-342頁、CRID 1390282679743138688、doi:10.11372/souonseigyo1977.27.337、ISSN 03868761。 
  19. ^ 中村達二 1992, p. 12-13.
  20. ^ “「STAR21」時速425キロ 国内記録を再更新”. 交通新聞 (交通新聞社): p. 1. (1993年12月22日) 

参考資料

[編集]
  • 中村達二「JR東日本 952・953形新幹線電車」『鉄道ファン』第32巻第6号、交友社、1992年、11-17頁。 
  • 日本鉄道サイバネティクス協議会「鉄道サイバネ・シンポジウム論文集」1992年（第29回）「952形新幹線電車の主回路システム」論文番号308


 
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