EF500型電力機車

EF500型電力機車（日語：EF500形電気機関車）是日本貨物鐵道（JR貨物）的多電流制電力機車車型之一，適用於供電制式為1500伏直流電、20千伏50赫茲和60赫茲單相交流電的電氣化鐵路，由川崎重工業和三菱電機於1990年設計製造，該型機車僅試製了一台並未投入批量生產。

開發背景

1987年國鐵分割民營化後，日本國有鐵道的貨運業務由日本貨物鐵道（JR貨物）繼承，負責經營全國性的鐵路貨物運輸業務。1980年代末的平成景氣期間，由於國內鐵路貨物運輸量的快速增長，加上面對貨運市場上各種運輸方式的激烈競爭，促使JR貨物積極提高鐵路貨物運輸能力，採取擴大貨物列車編組及提高列車平均運行速度等措施，為客戶提供快捷可靠的鐵路貨運產品方案。1990年3月全國鐵路運行圖調整^[1]，JR貨物在東海道本線組織開行1300噸集裝箱列車，將列車編組從以往的24輛擴大至26輛，按95公里/小時的技術速度運行；同時，還制定了關於旅客列車和貨物列車站線有效長度的規定，並對新潟、郡山、秋田等四個貨運車站進行延長到發線的改造。

由於JR貨物考慮繼續增發集裝箱列車，並進一步提高集裝箱列車的最大牽引重量，因而開展了新一代大功率電力機車的開發計劃，其技術性能要求是根據集裝箱列車的兩條主要路線來制定，其中東京至大阪的牽引定額以1600噸為目標（最大坡度10‰），而東京至北海道則以1000～1100噸為目標（最大坡度25‰）。當時JR貨物擁有的近600台電力機車當中，主要包括3900千瓦的EF66型直流電力機車、2550千瓦的EF65型直流電力機車和EF81型多電流制電力機車、以及1900千瓦的ED75型交流電力機車；但根據技術計算，即使使用功率最大的EF66型電力機車牽引1600噸列車，在10‰坡道上的平衡速度僅為45公里/小時，這使牽引重量的增加造成了限制。

1990年，JR貨物同時開發研製了兩款6000千瓦大功率交流傳動電力機車，其牽引功率是EF66型電力機車的1.5倍。其中，EF200型電力機車適用於1500伏直流電氣化鐵路，計劃投入東京至大阪間使用；而EF500型電力機車適用於1500伏直流電氣化鐵路和20千伏交流電氣化鐵路，計劃投入東京至北海道間使用。兩者均按照相同的性能指標進行設計，即最高速度為120公里/小時，當牽引1600噸列車通過10‰坡道的平衡速度可達到90公里/小時以上，並且可以牽引1600噸列車在15‰坡道上起動。

EF500型電力機車是由逆變器變頻控制的交流傳動電力機車，採用GTO牽引逆變器、1000千瓦三相異步牽引電動機和16位微機控制系統。牽引系統的主要特點是採用了單軸控制技術，每台牽引電動機各自對應獨立的牽引逆變器，每三個牽引逆變器組成一個逆變器單元，構成一個具有較高冗餘度的主電路。因考慮到貨物列車主要在列車密度較低的夜間運行，因此並沒有採用受直流電網條件限制的再生制動，而是採用具有較高可靠性的電阻制動。

運用歷史

1990年8月，EF500型電力機車的首台原型車（901）在川崎重工業^[2]兵庫工廠落成，並配屬JR貨物新鶴見機關區，投入東北本線開始進行各項性能確認試驗。這台原型車落成時所採用的嶄新塗裝參考自歐洲同類型電力機車，拋棄了以往國鐵電力機車千篇一律的標準色塗裝，其中兩端司機室部分採用紅葡萄色，車體正面車燈部分採用白色，而兩側車身的中部則採用灰白色，並且還有「INVERTER HI-TECH LOCO」的英文字體。

EF500型電力機車開始試驗後就遇到與EF200型電力機車相同的問題，主要是由於既有的牽引供電系難以承受大功率電力機車，導致機車無法充分發揮其牽引性能。當機車以全功率狀態在直流區間運行時，架空接觸網負載電流有可能超過在來線牽引變電所的容量限制，而網側電壓也會出現較大幅度的下滑，影響同一供電區間內其他列車的運行。除此之外，晶閘管整流器和GTO牽引逆變器也產生了較多的高次諧波電流，因而對鐵路沿線通信設備造成電磁干擾。

1990年代初日本泡沫經濟破滅後鐵路貨運量增長乏力，JR貨物不再急切需要大功率貨運電力機車，遂終止了EF500型電力機車的量產計劃。而作為唯一一台原型車的EF500 901號機車，於1994年完成性能試驗後就停止運用，並且被長期封存於長町機關區。1999年，原長町機關區和原盛岡機關區合併及成立了仙台綜合鐵道部。2002年3月29日，EF500 901號機車正式除籍報廢，隨後被回送至廣島車輛所保存。

雖然EF500型電力機車沒有投入批量生產，但在吸取其研製經驗和試驗結果的基礎上，JR貨物又先後開發了交直流兩用的EH500、EF510型電力機車。EH500型電力機車是雙節八軸的4000千瓦電力機車，用來替換東北本線的ED75型電力機車；EF510型電力機車是單節六軸的3390千瓦電力機車，用來替換日本海縱貫線和常磐線的EF81型電力機車。

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