徹底執行的輕量化・小型化

第一眼見到N700S時,感覺跟以往的N700A相比幾乎沒有變化。N700S保留了車體原本結構,藉由裝載新機器與新系統、及精益求精的概念,正是讓研發的腳步不斷前進的原因。即使不是那麼地華麗,N700S所採用之新方案內容卻相當豐富。最大的特徵便是車體下方所裝載的機器設備,皆徹底達到輕量化、小型化的目標。

東海道・山陽新幹線之車款變遷

系列 年份 最高時速
0系 1964 東海道新幹線210km/h
(1986年起為220km/h)
山陽新幹線210km/h
(1972年起)
220km/h(1986年起)
100系 1985 東海道新幹線210km/h
(1986年起為220km/h)
山陽新幹線210km/h
(1986年起為220km/h)
100N系※ 1989 東海道新幹線220km/h
山陽新幹線230km/h
300系 1992 東海道新幹線270km/h
山陽新幹線270km/h
(1993年起)
500系※ 1997 東海道新幹線270km/h
山陽新幹線300km/h
700系 1999 東海道新幹線270km/h
山陽新幹線285km/h
N700系 2007 東海道新幹線270km/h
山陽新幹線300km/h
N700A 2013 東海道新幹線270km/h
(2015年起為285km/h)
山陽新幹線300km/h
N700S 2021(預定) 東海道新幹線285km/h
山陽新幹線300km/h

※為JR西日本所屬的車款。其它車款為JR東海、JR西日本公司共同持有。

若從輕量化觀點切入,以一般附有馬達的電動車來說,其馬達部分大約140公斤,車身底盤架大約75公斤,總共可減輕215公斤左右的重量。雖然說馬達輕量化的重量比例僅佔了7噸中的3%,好比只是一臺電動車的底盤重量。但對於新幹線車體而言,必須為了以公克為單位的輕量化而煞費苦心,因此我們可以說這已經大幅度達成輕量化的目標了。

藉由機器設備的輕量化,用與原本相同的輸出功率,實現更高速運行的可能。而電力消耗比從前更少,同時提升節省能源的功效。由於輕巧的車輛在行進中減輕了噪音與震動,不但能增加車廂內乘客搭乘時的舒適性,也能減緩車輛行進間對於沿線所造成的影響。

車體的小型化也有許多的優點。比如裝置在車體下方的變壓器或電器設備也跟著變小,以往需要三節車廂空間的機器,現在只需要一節車廂便足以容納。

活用空間裝載大容量蓄電池

另一個值得關注的焦點是,該如何活用機器設備小型化之後所產生的空間。JR東海於車體裝載了足夠讓車輛自行運轉的鋰電池,未來也會進行相關測試。若能實現的話,即便基地臺提供的電力有中斷的情形,車輛也能自行運轉,如此一來,便能避免車輛在隧道內或橋梁上發生動彈不得的狀況,這點是無庸置疑的。

雖然JR東海未提到隻字片語,但筆者認為,裝載大容量的蓄電池能帶來更多的好處。若電力再生煞車裝置(regenerative brake)所產生的電力,能夠保存在蓄電池內的話,這樣的煞車裝置不論是在一般或遇到緊急狀態時,皆可立即使用,發揮小兵立大功的成效。

以馬達當作發電機,以其阻力來減弱車軸回轉力道的電力再生煞車裝置(*2),相當於一般自小客車的引擎煞車裝置,尤其是在高速運行中仍保有相當穩定的控制力。然而,目前所有新幹線車款皆未使用電力再生煞車裝置,而是仰賴靠摩擦力來停止運行的碟煞裝置。最大的原因是,電力再生煞車裝置所產生的電力,必須要回送到基地臺,如遇到大地震造成基地臺停電,電力便無法使用。不過,若再生電力可以送往蓄電池儲存的話,即使遇到大地震,仍可啟動電力再生煞車裝置,可望縮短停止距離及操作裝置的時間。