EF500型电力机车

EF500型电力机车（日语：EF500形电気机関车）是日本货物铁道（JR货物）的多电流制电力机车车型之一，适用于供电制式为1500伏直流电、20千伏50赫兹和60赫兹单相交流电的电气化铁路，由川崎重工业和三菱电机于1990年设计制造，该型机车仅试制了一台并未投入批量生产。

开发背景

1987年国铁分割民营化后，日本国有铁道的货运业务由日本货物铁道（JR货物）继承，负责经营全国性的铁路货物运输业务。1980年代末的平成景气期间，由于国内铁路货物运输量的快速增长，加上面对货运市场上各种运输方式的激烈竞争，促使JR货物积极提高铁路货物运输能力，采取扩大货物列车编组及提高列车平均运行速度等措施，为客户提供快捷可靠的铁路货运产品方案。1990年3月全国铁路运行图调整^[1]，JR货物在东海道本线组织开行1300吨集装箱列车，将列车编组从以往的24辆扩大至26辆，按95公里/小时的技术速度运行；同时，还制定了关于旅客列车和货物列车站线有效长度的规定，并对新潟、郡山、秋田等四个货运车站进行延长到发线的改造。

由于JR货物考虑继续增发集装箱列车，并进一步提高集装箱列车的最大牵引重量，因而开展了新一代大功率电力机车的开发计划，其技术性能要求是根据集装箱列车的两条主要路线来制定，其中东京至大阪的牵引定额以1600吨为目标（最大坡度10‰），而东京至北海道则以1000～1100吨为目标（最大坡度25‰）。当时JR货物拥有的近600台电力机车当中，主要包括3900千瓦的EF66型直流电力机车、2550千瓦的EF65型直流电力机车和EF81型多电流制电力机车、以及1900千瓦的ED75型交流电力机车；但根据技术计算，即使使用功率最大的EF66型电力机车牵引1600吨列车，在10‰坡道上的平衡速度仅为45公里/小时，这使牵引重量的增加造成了限制。

1990年，JR货物同时开发研制了两款6000千瓦大功率交流传动电力机车，其牵引功率是EF66型电力机车的1.5倍。其中，EF200型电力机车适用于1500伏直流电气化铁路，计划投入东京至大阪间使用；而EF500型电力机车适用于1500伏直流电气化铁路和20千伏交流电气化铁路，计划投入东京至北海道间使用。两者均按照相同的性能指标进行设计，即最高速度为120公里/小时，当牵引1600吨列车通过10‰坡道的平衡速度可达到90公里/小时以上，并且可以牵引1600吨列车在15‰坡道上起动。

EF500型电力机车是由逆变器变频控制的交流传动电力机车，采用GTO牵引逆变器、1000千瓦三相异步牵引电动机和16位微机控制系统。牵引系统的主要特点是采用了单轴控制技术，每台牵引电动机各自对应独立的牵引逆变器，每三个牵引逆变器组成一个逆变器单元，构成一个具有较高冗余度的主电路。因考虑到货物列车主要在列车密度较低的夜间运行，因此并没有采用受直流电网条件限制的再生制动，而是采用具有较高可靠性的电阻制动。

运用历史

1990年8月，EF500型电力机车的首台原型车（901）在川崎重工业^[2]兵库工厂落成，并配属JR货物新鹤见机关区，投入东北本线开始进行各项性能确认试验。这台原型车落成时所采用的崭新涂装参考自欧洲同类型电力机车，抛弃了以往国铁电力机车千篇一律的标准色涂装，其中两端司机室部分采用红葡萄色，车体正面车灯部分采用白色，而两侧车身的中部则采用灰白色，并且还有“INVERTER HI-TECH LOCO”的英文字体。

EF500型电力机车开始试验后就遇到与EF200型电力机车相同的问题，主要是由于既有的牵引供电系难以承受大功率电力机车，导致机车无法充分发挥其牵引性能。当机车以全功率状态在直流区间运行时，架空接触网负载电流有可能超过在来线牵引变电所的容量限制，而网侧电压也会出现较大幅度的下滑，影响同一供电区间内其他列车的运行。除此之外，晶闸管整流器和GTO牵引逆变器也产生了较多的高次谐波电流，因而对铁路沿线通信设备造成电磁干扰。

1990年代初日本泡沫经济破灭后铁路货运量增长乏力，JR货物不再急切需要大功率货运电力机车，遂终止了EF500型电力机车的量产计划。而作为唯一一台原型车的EF500 901号机车，于1994年完成性能试验后就停止运用，并且被长期封存于长町机关区。1999年，原长町机关区和原盛冈机关区合并及成立了仙台综合铁道部。2002年3月29日，EF500 901号机车正式除籍报废，随后被回送至广岛车辆所保存。

虽然EF500型电力机车没有投入批量生产，但在吸取其研制经验和试验结果的基础上，JR货物又先后开发了交直流两用的EH500、EF510型电力机车。EH500型电力机车是双节八轴的4000千瓦电力机车，用来替换东北本线的ED75型电力机车；EF510型电力机车是单节六轴的3390千瓦电力机车，用来替换日本海纵贯线和常磐线的EF81型电力机车。

视频