車頭端面  

▲ 225系5000番台「関空‧紀州路快速」於大阪站1番線 2012/06/21(四)

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前言

大阪環狀線,最初對它的認識是讀高職時玩電車GO FINAL,想像自己是司機員,配合號誌系統引導列車前進,之後隨著一些資料的查閱才有近一步的了解。與東京的山手線相比,山手線只有「普通」(各站停車)單一車種,且列車不與其他路線相互直通運轉,是非常單純的獨立運轉路線,班次非常密集。反觀大阪環狀線雖然這個環狀的直徑小很多,但除了本身繞圈圈跑的內回、外回普通車種外,還有行經此路線欲開往其他目的地的快速、特急車種。這些車停靠站不同,時刻表安排也很困難,尖峰時間的誤點情形乃家常便飯,不過嚴重程度並無臺鐵動不動就5分、10分那樣起跳...(臺鐵:「噢NO~躺著也中槍。」),快速以上的車種在此路線運轉也遷就於普通車的速度差而無法提高行車速率,多數路段只行駛55~65km/h而已,效率沒有很好。

目前,在大阪環狀線運用或行經的電車就有103系、201系通勤型電車,221系、223系、225系近郊型電車,281系、283系、287系與381系特急型電車,車系之多可想而知。此次關西鐵道試驗之旅,在JR近郊型電車的部分便選定了最新型的225系作為探索對象,也就是筆者接下來要介紹的電車。

 

車輛概要

225系為西日本旅客鐵道株式会社(JR西日本)的直流近郊型電車,是223系近郊型電車的後繼系式。在2011年榮獲日本產業設計振興會 "Good Design Award" 獎項,證明其卓越的設計與造車實力。

本系式目前共有三種子系式:
225系0番台 ─ 東海道本線(JR京都線、神戶線)「新快速」專用車,最高車速130km/h。
225系5000番台 ─ 大阪環狀線、阪和線的「關空‧紀州路快速」專用車,最高車速120km/h。
225系6000番台 ─ 福知山線「丹波路快速」專用車,為221系性能共通化車輛,最高車速120km/h。

受筆者喜好與乘坐經驗的因素,本篇文章將針對225系5000番台作介紹,0番台與6000番台除必要時提及外,並不在本篇範圍內。

本系式單組編成包括以下車型:
和歌山、關西空港方面 ← クモハ224-5000(M'c)+モハ225-5000(M)+モハ224-5000(M')+クモハ225-5000(Mc) → 大阪、京橋方面

編組車型與主要機電設備內容說明如下:
クモハ225-5000(Mc) ─ 大阪方向駕駛馬達車附集電弓。搭載主換流器/逆變器、主電動機(牽引馬達)、空氣壓縮機、蓄電池(電瓶)。
クモハ224-5000(M'c) ─ 和歌山方向馬達車。搭載主換流器/逆變器、主電動機(牽引馬達)、蓄電池(電瓶)。
モハ225-5000(M) ─大阪方向馬達車附集電弓。搭載主換流器/逆變器、主電動機(牽引馬達)、空氣壓縮機、蓄電池(電瓶)。
モハ224-5000(M') ─和歌山方向馬達車。搭載主換流器/逆變器、主電動機(牽引馬達)、蓄電池(電瓶)。

本系式由川崎重工業、近畿車輛兩家公司承攬,第一組車於2010年由近畿車輛出廠。

徳庵 近畿車輛  

▲ 在近畿車輛等候出廠的225系5000番台,隱約可見到車種表示器隨機顯示「新快速」。JR德庵站 (照片由MSE提供)

 

外觀、車體

本系式的外觀擁有藍色附白點線條,以呼應目的地為航空站,也讓旅客一看就知道這車子有開往機場。車外指示器分為車種指示器與目的地指示器,前者設置於車頭端面貫通門上方與車側,為捲軸式;目的地指示器則設置於駕駛台擋風玻璃上方以及每一車種指示器的右側,為三色LED的設計。另外位於駕駛式右側擋風玻璃上方的則是列車番號顯示器,以英文、數字顯示列車番號。

本系式的車體採用不銹鋼材質之301型鋼(結構中有部分使用304型鋼),接合技術使用SUS熔接法,而車頭端面則為普通鋼製。在福知山線事故發生之後,JR西日本重新檢討了車輛設計原則,對於未來新製車輛做出一些變革,包括衝擊吸收構造、鋼板強化、低重心化等新措施,第一款因應新設計原則誕生的車體結構強化車即是225系。(附註:曾有其他資料顯示321系是第一款車體結構強化車,事實上321系除了機電系統0.5M化改變外,其他部分只是基於207系的平台進行小幅度修改而已。)

本系式車體斷面使用了底板區域較窄、至窗台處逐漸變寬的設計,目的是在不影響列車與月台間距、不超越動態包絡線(最小建築限界)情況下,又能增加載客空間,這在JR各會社近期的新車,除了地下鐵直通車外,都有響應這一種設計,如JR東日本E231、E233系,JR東海313系,JR九州817系以及相模鐵道10000系、11000系等。

本系式的窗戶設計與223系相比,有所變更:基本上在每一車門兩側皆設有氣窗,乘客可在車內以下拉方式開啟,與臺鐵DMU自強號天王座的氣窗的操作方式一樣。在特殊情況除了空氣流通需求外,也是緊急時車門無法開啟的替代逃生口,更因此增加了車窗柱的設計以強化結構。另外基於人多時段月台旅客的安全並保護視障旅客安全的需要,車廂聯結處還設有防墜裝置,避免旅客從車廂聯結處的空隙跌落軌道。

車窗設計  

 ▲ 車窗設計特寫

 

車種指示器、終站指示器  

▲ 指示器總成特寫

 

版式防墜裝置  

▲ 車側防墜裝置,為軟式片狀的設計。

 

內裝

225系5000番台採用全部2+1非字型排列的翻背式座椅(最靠近車門的座椅無法更換方向),並且配合JIS規格要求擴大了每一個座位空間。採用藍色椅套(0番台、6000番台為褐色)並使用白色頭巾,優先席(博愛座)則使用淺綠色頭巾,並且優先席上方吊環帶亦使用綠色以提醒該站立者前方有優先席。扶手、吊環抓扶處則都使用黃色。為了防止犯罪和緊急情況,車端通道門旁設有求救對講機可通報列車長逕行處理。

本系式與321系規格相同,天花板使用間接式照明,冷氣出風口便隱藏於燈具旁邊。另外中央處裝有稱為"WEST VISION"的3:4螢幕比例的19吋LCD液晶螢幕,分別顯示沿線資訊、列車停靠資訊與廣告影片等,裝設位置與其他鐵道會社原則不同。

本系式每一車窗均有捲軸式窗簾,此窗簾設計較為簡單,並非新幹線那種無段式,拉下後必須以窗簾軌道的凹槽固定,若固定不良或乘客決定收起,會有彈簧自動往上捲,與臺鐵普快車的操作方式相同。另外,窗戶上方設有行李架,可將物品放置於上頭。而在車門方面,門縫處都有黃色警告鐵紙條,提醒旅客避免夾傷,另外,冬季時為了防止暖氣逸散,列車長會將車門模式轉為「半自動」,旅客可以透過車門旁的車門開關按鈕,單獨控制身旁的車門,相當貼心!

本系式於M'c車(クモハ224-5000)設有單組車唯一一處廁所,使用坐式馬桶並附有殘障輔助設備與可收納式育嬰台的設計,廁所門為半自動式的弧形門板設計,開關門須以按鈕操作。

客室全景  

▲ 客室全景

 

LCD  

▲ WEST VISION螢幕,連螢幕下方都有吊環呢! (照片由MSE提供)

 

組圖1─1人座&2人座  

▲ 1人座與2人座的差別

 

立位倚靠處  

▲ 每一車門旁都有供站立者倚靠的軟墊,但人多時為了避免影響上下車,還盡量往內部移動吧!

 

半自動模式客用開關  

▲ 冬季時,在列車長將車門模式轉為「半自動」後,透過此按鈕可單獨控制旁邊的車門。

 

駕駛台

駕駛台  

▲ 駕駛台總成

 

225系的駕駛台採用與223系相同的設計架構,並且與321系通勤電車是共通的,唯遮光罩邊緣修飾得較為圓弧。為了減少車禍發生時對司機員造成的傷害,駕駛台前方有潰縮區的緩衝設計,並且駕駛台區域的地板較一般車廂地板墊高了30cm。位於駕駛室右側的則是提供便乘者或督導員站立的空間,並且有擺放滅火器及手作號誌旗。

本系式操作介面採雙手操作,牽引把手(電門)與煞車把手(司軔閥)皆為前後動作式。由左手控制牽引把手,牽引把手包括OFF位(切)、電門P1~P6段;煞車把手則由右手控制,包括鬆軔位(緩解)、煞車B1~B7段、緊急煞車位。逆轉機把手則設置於電門把手左側,分為前、切(中)、後三個段位。

接下來是儀錶板的部分,最下排有牽引動力及保安裝置的燈號,主要包括ユニット動作、空轉/滑走警示、EB(警醒裝置)警示、ATS-SW電源/警示以及ATS-P電源/警示。「ユニット動作」(Unit Operating Status)狀態燈顯示的是此一編成各組車牽引動力的輸出狀態,在所有車組輸出皆正常的情況下,此編成若包含2組車,在司機拉動電門以及電軔作用時就會顯示1、2,3組車就會顯示1、2、3,以此類推。而上排則有電車線電壓計、電瓶電壓計、車門全閉燈/腕表置放槽、車速計、煞車氣壓計、煞車作用段數表示燈。而左側則懸掛無線電的話筒。

本系式如同221系、223系,設有TICS(Train Information Control System)列車資訊控制系統,此系統的人機介面觸控螢幕以斜角方式設於儀表板右側,電車車上所有機電設備、空調、煞車作用狀態、馬達作用狀態均會顯示在螢幕上,故障時亦同,或者是司機員也可透過TICS設定前述各項設備,啟動或關閉駕駛台電源,隔離後連車駕駛台的操作權。當然司機員亦可選擇不使用TICS而僅透過傳統開關進行操作。

本系式駕駛台與221系、223系最大的不同在於儀表板取消了運轉中較不重要的馬達電流計,無線電的控制面板也從儀表板左側移至牽引把手下方。其他有關駕駛室方面的各種開關,皆於TICS螢幕右下方分排設置,讓司機員視需要進行開、關、使用或隔離。

 

右側席  

▲ 駕駛室右側的空間

 

保安裝置─自動列車停止裝置

225系5000番台使用ATS自動列車停止裝置作為保安系統,其車載裝置包括ATS-P3以及ATS-SW2雙系統,透過位於TICS螢幕下方的旋鈕進行入換、S、P三種模式之間的切換。其功能及系統架構之簡易說明如下:

入換:即「調車模式」,在列車進出車輛基地、於車輛基地內移動或ATS故障時使用,最高限制速度25km/h。當行車速度達20km/h時,裝置將持續發出「ATS-Pパターン接近音」(煞車曲線接近告警)提醒司機員注意,一旦車速超過25km/h將觸發常用最大煞車,並持續作用至列車停止後自動緩解(鬆軔)。此外,加速時電門僅可使用P1及P2位,使用P3位以上裝置將發出「ATS-SW作動音」(連續警鈴),以提醒司機員勿採取高加速度之方式行車。

S:即「ATS-SW模式」,選擇此模式,ATS車載系統將只單獨讀取ATS-SW地上子的資訊。ATS-SW為「點式查核」的保安裝置,提供定點的速度查核,包括主體號誌、彎道起點、終點站前等等。當列車越過主體號誌機,超越了號誌機規定的限速,或者越過終點站/折返線提醒點時,裝置將發出警鈴,且儀表上的ATS黃色作動燈將點亮(恆亮),司機員須於5秒內按下ATS確認鍵並減速行車(若不理會則5秒後自動緊急煞車),此時警鈴將轉變為連續警鐘,當列車續行至下一主體號誌機或者列車停止後,司機員才可手動取消警鐘。若是於彎道超速行駛,通過曲線速度查核地上子時(道旁會有「曲」字標誌)將直接觸發緊急煞車,此時儀表板上會亮起紅色的ATS作動燈(閃爍),司機員必須帶列車停止後才可進行重設。

P:即「ATS-P模式」,選擇此模式,ATS車載系統將優先讀取ATS-P地上子的資訊,並同時接受ATS-SW地上子的資訊。ATS-P為「線性查核」的數位式保安裝置,採用距離-目標(Distance-to-go)的架構,提供主體號誌機速限查核、彎道速限查核、最高運轉速度查核等功能。車載設備由天線收到沿線地上子的資訊後,會得出目標距離值與目標速度值,在與目前車速相互比對後,自動演算出適宜的煞車曲線(Braking Curve或稱Pattern),包括警告曲線、煞車曲線、緊急曲線。當車速超越了道旁限速5km/h以後或與煞車曲線之規定速率差異少於5km/h時,ATS-P的「パターン接近」燈號將亮起,並發出警告聲響驅使司機員注意,司機員這時須停止加速或採取減速的動作。若車速碰到了煞車曲線,裝置將自動執行常用最大煞車,且除了「パターン接近」燈號持續點亮,警告聲持續,另外再亮起「パターンブレーキ」燈號,直到列車低於煞車曲線或目標速度後自動緩解煞車(鬆軔),前述燈號熄滅,但裝置仍持續監視進入限速區後的車速。若目標速度為0 (如前方為險阻號誌),則仍執行常用最大煞車,但將作用到列車完全停止為止,且需司機員手動重設並確認安全始可回復運轉。附註:JR西日本的ATS-P系統事實上還區分為「全線ATS-P」與「部分路段ATS-P」(日文:拠点P)兩種系統,功能上有所不同,礙於篇幅有限,在此不多作說明。

 

運轉中  

▲ JR西日本新型車輛的儀錶板燈號均採長條形排列。

 

機電系統、列車性能

225系5000番台最大加速度2.1km/h/s,常用最大煞車減速度為3.9km/h/s,緊急煞車減速度為4.4km/h/s。設計最高車速為130km/h、最高營運車速為120km/h,相較於新快速專用的0番台各低10km/h。

本系式是繼321系通勤電車後,同樣採用0.5M化的MT比配置車,以5000番台而言換句話說:是在每車的其中一端設計為動力轉向架,另一端為無動力轉向架(其實這就如同臺鐵的DRC那樣)。雖然實際上動力輸出的比例換算後與傳統2M2T者無異,但每車平均都有馬達出力的設計,可以防止加減速時動力車與無動力車之間的衝動問題,也能兼顧馬達採購、保養、使用數量的經濟效益。未來如有計畫增掛或減掛車廂,對於機電系統的修改也毋需大費周章。

本系式使用的機電系統,多數均由JR西日本制定統一的製程、規範交由廠商生產。本系式的主換流器/逆變器(C/I)採用WPC15A-G1型2象限IGBT-VVVF電壓型PWM變頻規格,電氣規格為1,100V-580A,控制單元為1C2M群(1個C/I控制1個轉向架上的2具馬達),分別由東洋電機製造、東芝兩家會社生產,筆者在實際搭乘時已能聽出馬達變頻聲有明顯的差異。另外此C/I同時具備輔助電源供應功能,向所在車廂供應冷氣電源等非牽引用電力,輸出功率為75kVA、輸出電壓為440V。牽引馬達採用WMT106A-G1型三相交流鼠籠式感應馬達,電氣規格1,100V 170A,最高轉速2955rpm,每具出力270kW,西日本近期的馬達規格都以大出力為導向。

本系式空調系統每車2具,採取車頂準集中式配置,每車冷房能力可達20000kcal/h以上。本系式集電弓採用WPS28C型單臂式集電弓,關節處朝向關西空港、和歌山方向(<)。

 

煞車系統

225系5000番台的煞車系統採用動態煞車(電軔)與摩擦煞車(氣軔)並用的方式。動態煞車為再生式,作用時主電動機會轉換為發電機的型式,除了產生減速效果也將電力回饋至變電站,或供其他加速中的列車使用。摩擦煞車採用WC101型電氣指令式直通空氣煞車系統,在Mc、M'c車的動力轉向架+無動力轉向架、M與M'車的動力轉向架使用踏面軔機;M與M'車的無動力轉向架則裝了踏面軔機與碟盤軔機(每車軸各1個)相互搭配使用的設計。

本系式相較於223系,調升了氣軔的作用率,當司機員開始操作煞車時,氣軔與電軔會同時作用,在煞車控制單元(BOU)確認電軔軔率已經符合當下的煞車要求時才降低氣軔軔率,而非僅有電軔優先的設計。甚至在高速域進行煞車時,除了電軔,氣軔亦會保持運作,維持軔缸壓力在200~300kPa,直到車速低於65km/h才會降低。

本系式使用WMH3098-WRC1600型螺旋式空氣壓縮機來進行煞車系統的氣源補充,螺旋式空氣壓縮機具備有噪音低、震動低的優點,運作時不至於對乘客安寧造成過多干擾。

 

走行裝置、聯結裝置

225系的走行裝置(即轉向架)由JR西日本制定統一製程、規範,再交由廠商承製,本系式轉向架一次避震採用橡皮彈簧軸箱直接支承式,二次避震採用空氣彈簧。動力轉向架為WDT63A形、非動力轉向架有WTR246E型(Mc、M'c車用)與WTR246D型(M、M'車用)。轉向架的軸距皆為2100mm。

本系式驅動裝置(齒輪箱)採用WN式繼手,齒輪比為6.53。

本系式使用之聯結裝置分為「柴田式密着聯結器」與「半永久聯結器」。前者又稱為廻り子式密着聯結器,設置於Mc、M'c車的前端(即駕駛室下方),與其他車組連結之用,聯結器下方附設有電氣接頭。當進行連結時,搭配聯結器本身有的空氣管路接頭,可實現機械、空氣、電氣連結,無須人工連接軔管與跳線;解聯時亦同。而半永久機械式聯結器則是裝置於Mc、M'c車後端與M、M'車兩端處等這些不常分開的部分,以螺栓鎖定,聯結器間幾乎無縫隙,可避免車廂間衝動並提升加減速時的乘坐舒適度。

 

車輛運用、生產廠商

截至本篇文章發佈日期止,225系5000番台共有29組車(116輛),編為HF501~HF529編成,HF501編成=225-5001車組、HF502編成=225-5002車組......以此類推,全數配置於JR西日本吹田総合車両所日根野支所,主要運用於「關空‧紀州路快速」,並且有阪和線內的快速、普通運用,行駛大阪環狀線、阪和線、關西空港線。在實際列車編組上,分為四種型態:
1. 225-5000+225-5000 2組(8輛)
2. 225-5000+223-2500 兩系式各1組混編(8輛)
3. 225-5000+223-0       兩系式各1組混編(8輛)
4. 225-5000      1組(4輛) (阪和線內快速、普通運用時)

以上編組型態於京橋(起點)-大阪-天王寺-日根野區間適用,列車抵達日根野站後編組會一分為二,南端車組駛往關西國際機場;北端車組駛往和歌山,反之,同樣於日根野站將2組車連掛完畢後,駛往大阪、京橋。此外,225系與223系混編的列車,何者在前、何者在後?視當天實際編組狀況而定,並無一定規律。

本系式的承包生產廠商分別為近畿車輛與川崎重工業,有關各廠商承包的車組,列述如下(以番台流水號表示):
近畿車輛:5001~5004、5007~5008、5011~5012、5016~5021、5026~5029。
川崎重工業: 5005~5006、5009~5010、5013~5015、5022~5025。

 

車輛諸元

有關225系5000番台的基本車輛技術規格表,請參閱此網頁。(DK Report)

 

參考資料

1. 鉄道ファン595號 (2010/11)
2. 日文維基百科
3. 鐵道個人網站─DK Report 

 

延伸聯外閱讀

1.  225系 主に関空快速・紀州路快速 Newest Rapid Service Trains at Osaka Station (此為YouTube影片)
2.  225系 関空快速の車内と車窓 The inside of Kansai Airport Rapid Service (此為YouTube影片)
3.  JR福知山線事故 (日文維基百科條目

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