【パンタグラフ無しで走る新幹線】世界も驚く!!日本最速の新幹線に導入した技術が凄い！

鉄道研究所 / RailWay Laboratory

5 Oct 202215:16

Summary

TLDRこのビデオでは、JR東日本のE955型電車など、近年の鉄道車両の進化について説明しています。特に、線路からの給電を必要とせずに動作するバッテリー駆動の技術が紹介されています。これにより、設備コストの削減やメンテナンスの簡易化が可能となり、災害時の短距離移動にも対応できるようになっています。また、新幹線にもこの技術が採用され、高速での運行が可能となっている点も強調されています。

Takeaways

🚋 電車の発展：近年の電車は、下線から給電せずにバッテリーから電力を供給し、装甲が可能な方式が増えています。
🚄 JR東日本のE955型電車：シリーズ方式のハイブリッド起動車の実現に向けて開発され、回生ブレーキの使用を可能にしました。
🔋 リチウムイオン電池：EVE1K電車で使用され、シリーズハイブリッド方式の開発と燃料電池の研究に貢献しています。
🛤️ EVE3001系の特徴：河川がなくても蓄電池からの電力で装甲が可能で、メンテナンスコストが低減されます。
🚉 烏山線のEVE361系：データに基づく蓄電蓄道電車の発展を検証し、EVE801系が開発されました。
🔌 EVE801系の特性：大型バッテリー搭載でマイナス20度でも10連放電が可能で、奥羽本線男鹿線で走行可能です。
🚅 N700S系新幹線：東海道新幹線の最新型車両で、世界初のバッテリー自走システムを搭載し、独自の技術を導入しています。
🛠️ 車体構造の進化：N700S系はアルミニウム合金のダブルスキン構造で、空力特性向上と客室空間拡大を図っています。
🔥 SIC阻止：N700S系で採用され、高耐熱性と効率により、冷却ファンを省き小型軽量化を実現しました。
🔌 酸素誘導電動機：N700S系に搭載され、6極を採用し、従来より小型軽量化を実現し、高効率な運転が可能に。
🚨 災害時の対応：N700S系は大容量のリチウムイオンバッテリーを搭載し、災害時の停電対応や避難時の移動が可能で、速度も時速30キロで地層可能距離は8キロに制限されています。

Q & A

JR東日本のE955型電車がシリーズ方式のハイブリッド起動車として開発された年は何ですか？
-JR東日本のE955型電車は2003年に開発されました。
EVE1K電車が導入されたのは哪一年ですか？また、どのような目的で導入されましたか？
-EVE1K電車は2014年3月より導入され、老朽化した宇都宮線の40系の置き換えを目的とされました。
EVE3001系電車の最大の特徴は何ですか？
-EVE3001系電車の最大の特徴は、架線がなくても蓄電池からの電力で装甲が可能なことです。
河川からではなくバッテリーから給電する方式を開発するメリットは何ですか？
-河川からではなくバッテリーから給電する方式を採用することで、変電所の設置やメンテナンスコストが不要になり、コストを大幅に低減できるというメリットがあります。
EVE801系電車はどのような特徴を持っていますか？
-EVE801系電車の特徴は、JR九州のBEC819系をベースに開発され、大型バッテリーが搭載されており、マイナス20度でも10連放電が可能であることです。
N700S系電車が導入された理由は何ですか？
-N700S系電车は、導入から10年以上経過していた初期車両の老朽化が進行していたこと、および东海道新幹線の車両更新頻度が他の新幹線路線よりも短いため、より高度な技術を搭載した新型車両に置き換える必要があると判断され、導入されました。
N700S系電車が世界で初めて搭載したシステムは何ですか？
-N700S系電車は、世界で初めてバッテリー自走システムを搭載しています。
N700S系電車の車体断面はどのように設計されていますか？
-N700S系の車体断面は、N700Aに比べて断面の半径を小さくし、四角に近い形状にすることで、空力特性の向上と客室空間の拡大を図っています。
N700S系電車が採用しているSICとは何ですか？
-SICとはシリコンカーバイドと呼ばれる半導体素子で、耐熱性と効率が高く、IGBT素子と比較して発熱を大きく低減できる特徴を持っています。
N700S系電車のリチウムイオンバッテリーの特性は何ですか？
-N700S系に搭載されたリチウムイオンバッテリーは、一般的なものとは異なり、耐久サイクル数を2万回以上に向上し、容量密度を従来比3倍に向上させ、6分間の充電で80%以上を充電できる急速充電性能を備えています。
N700S系電車の最大の特徴として挙げられるのは？
-N700S系電車の最大の特徴は、1編成あたりの出力で日本最強を誇ることと、走行性能も世界トップレベルであることです。

Outlines

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🚋 JR東日本のE955型電車とシリーズハイブリッド方式の導入

JR東日本のE955型電車は、シリーズ方式のハイブリッド起動車として2003年に開発されました。これは、従来のディーゼルエンジンを介した液体式や電気式の動力伝達方式とは異なり、大型バッテリーをエンジンとモーターの間に加えることで、回生ブレーキを利用しエネルギーロスを減らすシリーズハイブリッド方式を導入しました。また、2014年に製造されたEVE1K電車は、JRグループ初の蓄電池搭載車両として、老朽化した烏山線の40系を置き換える目的で導入されました。蓄電池からの電力で装甲が可能であり、変電所の設置やメンテナンスコストを削減する利点があります。ただし、電池の充電切れによる走行不可能というデメリットもあります。

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🚄 N700S系新幹線の開発と特徴

N700S系新幹線は、2018年に開発され、JR東海が独自で開発した新幹線車両です。これは、世界初のバッテリー自走システムを搭載し、大型バッテリーを導入しています。車両のデザインはN700系から進化し、エアロWウィング型からデュアルスプリームイング型に変更され、空気の乱れを抑えることで乗り心地を向上しました。車体はアルミニウム合金製で、断面を小さく四角にすることで空力特性の向上と客室空間の拡大を図っています。また、SICを使用した3VFインバータ制御を採用し、小型軽量化を実現しました。N700S系には、6極の酸素誘導電動機が搭載されており、周波数での制御が可能で小型軽量化を実現しています。サスペンションはフルアクティブサスペンションを採用し、消費電力を削減しています。さらに、大容量のリチウムイオンバッテリーを搭載し、災害時の停電対応や短距離移動に使えます。

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🔋 鉄道車両への大型バッテリー搭載の進化とN700S系の性能

近年の鉄道車両は、大型バッテリーを搭載することによって、下線などの設備コストを削減し、災害時の短距離移動にも使われています。N700S系は、1編成あたりの出力で日本最強を誇り、最高速度は時速300キロで、加速力も優秀です。2019年に実施された高速度試験では、時速362キロを記録し、営業用車両での試験で日本最速記録を更新しました。JR東海は2022年3月までに25編成を導入し、さらに4編成を追加する予定です。また、2022年9月23日に開業した西九州新幹線でもN700S系が導入されています。

Mindmap

Keywords

💡電車

電車とは、軌道を走行する車両で、一般に旅客輸送に用いられます。このビデオでは、電車の進化と新しい技術について語られており、特にJR東日本のE955型電車やEVE1K電車、N700S系などの開発が紹介されています。これらの車両は、電気方式での動力供給や大型バッテリー搭載など、環境に優しい且つ効率的な技術を導入しています。

💡シリーズハイブリッド方式

シリーズハイブリッド方式とは、エンジンとモーターの間にバッテリーを介して動力を供給する方式です。ビデオでは、この方式がエネルギーロスを減らすために導入され、モーターを発電させながらブレーキ力を得る回生ブレーキの使用が可能になるという利点が強調されています。

💡リチウムイオン電池

リチウムイオン電池は、高エネルギー密度と長寿命を持ち、電気自動車や携帯機器などに広く使用されています。ビデオでは、EVE1K電車で使用されており、その特性がシリーズハイブリッド方式の開発や燃料電池の研究に貢献していると説明されています。

💡N700S系

N700S系とは、東海道新幹線に導入された新型車両で、世界初のバッテリー自走システムを搭載しています。ビデオでは、この車両が世界最先端の技術を多数搭載し、エアロダイナミクスや耐久性、省エネルギー性などの観点から優れた性能を誇っていると紹介されています。

💡SIC（シリコンカーバイド）

SICとは、シリコンと炭素で構成される半導体素子で、高い耐熱性と効率を持ちます。ビデオでは、N700S系で採用されており、従来のIGBT素子よりも発熱を少なく小型軽量化を実現していると説明されています。

💡フルアクティブサスペンション

フルアクティブサスペンションとは、車輪の動きを個別に制御することで、乗車感を向上させる仕組みです。ビデオでは、N700S系で採用されており、消費電力の削減と快適な乗車感を実現していると紹介されています。

💡SCiB（スーパーコンパクトイニシエーションバッテリー）

SCiBは、東芝が開発したリチウムイオンバッテリーで、高い耐久サイクル数と急速充電性能を持ちます。ビデオでは、N700S系に搭載されており、災害時の停電対応や短距離移動に役立つと説明されています。

💡バッテリー自走システム

バッテリー自走システムとは、車両に搭載されたバッテリーから電力を供給し、下線からの給電なしで車両を動かすシステムです。ビデオでは、N700S系が世界初のシステムを搭載し、災害時の応急措置や車両の小型軽量化に貢献していると紹介されています。

💡エアロダイナミクス

エアロダイナミクスとは、物体を空気中移動させる際の力学的な現象を研究する学問であり、鉄道車両の外観設計に応用されています。ビデオでは、N700S系の車両デザインがエアロダイナミクスを活用し、高速走行時の空気抵抗を抑えることで、省エネルギー効果を実現していると説明されています。

💡アルミニウム合金

アルミニウム合金は、軽くて強度高さが高く、鉄道車両の車体材料として幅広く使用されています。ビデオでは、N700S系の車体がアルミニウム合金製であり、その軽量化と強度を兼ね備えていると紹介されています。また、アルミリサイクルの仕組みも取り入れられており、環境に優しい設計とされています。

💡永続性

永続性とは、製品やシステムが長期にわたって使用できる能力を指します。ビデオでは、SCiBバッテリーの耐久サイクル数が従来のバッテリーよりも高く、2万回以上とされており、その永続性が災害時の応急電源としての価値を高めていると説明されています。

Highlights

電車の屋上に付いているパンタグラフから電力を供給し、モーターを動かす伝統的な方式

JR東日本のE955型電車がシリーズ方式のハイブリッド起動車の実現に向けて開発された

日本の鉄道用機動車の従来の方式はディーゼルエンジンを液体トランスミッションを介して車輪に伝達

ブレーキをかけた際の物理的なブレーキが基本であり、エネルギーロスが大きかった

戦術の電気式機動車をもとに、大型バッテリーを加えることで回生ブレーキの使用が可能に

EVE1K電車はJRグループ初の蓄電池搭載車両として開発され、老朽化した烏山線の40系を置き換える目的で導入

EVE3001系の最大の特徴は、河川がなくても蓄電池からの電力で装甲が可能

バッテリーから給電する方式は変電所の設置やメンテナンスコストを削減できる

バッテリー方式の場合、電池の充電切れで走行不可能になるリスクがある

EVE801系はJR九州のbec819系をベースに開発され、大型バッテリー搭載でマイナス20度でも10連放電が可能

東海道新幹線のN700S系は世界初のバッテリー自走システムを搭載し、独自の技術を導入

N700S系の車両デザインはN700系のエアロWウィング型を進化させ、デュアルスプリームイング型を開発

N700S系はアルミニウム合金のダブルスキン構造を採用し、車体断面を四角に近づけ空力特性を向上

モーターを制御するスイッチング素子にはSICを使用し、耐熱性と効率を向上

N700S系は6極の酸素誘導電動機を採用し、小型軽量化を実現

サスペンションにはフルアクティブサスペンションを採用し、消費電力を削減

N700S系には大容量のリチウムイオンバッテリーを搭載し、下線からの給電なしで地層が可能

N700S系は1編成あたりの出力で日本最強を誇り、最高運転速度は時速300キロ

N700S系は2022年3月までに25編成導入され、さらに4編成を追加する予定

西九州新幹線にはN700S系が導入され、8000万台が不満