新干线走进新时代!

日本新干线自1964年投入运营以来，构筑了北起北海道南至九州、长达3280km的铁路网(*1)。列车以时速320km的东北新干线的为首，除迷你新干线之外，全线运行时速均在200km以上。现在每年约4.2亿人次，日均115万人次（2016年度）乘坐新干线，享受舒适的高速出行。

开启新一代列车研发工作

构建新干线这一运输系统，列车是一大要素。列车必须考虑高速性能、安全性、舒适性、节能效果和环保性。满足这一系列严格要求的新干线列车可分为两大类。一类是用于“东海道”“山阳”“九州”等气候温暖地区的列车，另一类是“东北”“上越”“北陆”“山形”“秋田”等寒冷积雪地区的专用列车。前者主要是东海道线和山阳新干线使用的N700A，后者主要为东北和北海道新干线专用的E5系/H5系。

N700A首次亮相是在2013年，N700系则是2007年，服役已有11年之久。E5系于2011年投入使用，E5系/H5系也已在铁道上活跃了7年。从N700A、E5系/H5系长期包揽主要运力来看，可以说新干线的车辆基本上已经非常成熟了。

N700A的研发方JR东海铁路公司和E5系/H5系的研发方JR东日本公司，从2016年到2017年致力于新一代列车的开发，据称两家公司都要先制造试验用车辆，JR东海为N700S试验车（以下称N700S），JR东日本则是E956型号，爱称“ALFA-X”（以下称ALFA-X）。N700S已于2018年3月亮相，ALFA-X则预计2019年春季完成。只要了解了N700S和ALFA-X采用的新机轴和研发目标，就应该可以预见到20年代新干线的模样了。

贯彻轻量化和小型化

N700S乍看之下和以往的N700A并无二致。因为它的开发理念是保持车身等基础结构不变，通过搭载新装置和系统来实现全面升级。虽然没有华丽之处，但N700S采用的新机轴却很有讲究。最大的特征是列车底部装置都贯彻了轻量化和小型化的宗旨。

东海道和山阳新干线列车的变化

^※为JR西日本的的列车，其他则为JR东海和JR西日本两公司所有。

关于轻量化，带有电动机的电力机车，电动机部分和转向架分别减轻了约140kg和75kg，共计“瘦身”215kg。而以电力机车的每个转向架重约7吨来算，虽然只轻了3%，但新干线列车是以1g为单位来努力落实轻量化的，因此可以说是实现了大幅轻量化的目标。

轻量化的结果，便是在输出功率保持不变的情况下，让进一步提速成为可能，而且还能降低电力消耗，提高节能效果。另外，轻型列车运行时的噪音和震动也因此而减轻，车内舒适度随之得到改善，同时还能减少对沿线居民的影响。

小型化的优点也很多。列车底部安装的变压器等电力装置小了，以往要占三列车厢的装置现在仅需一列车厢即可。

节省下来的空间可安装大容量电池

如何利用装置小型化后节省的空间是一大看点。JR东海公司装载了足以驱动列车运行的锂电池，并将展开试验。一旦正式投入使用后，即使接触网无法供电，列车也能靠自行供电运行，自然就能避免在隧道内或桥梁上停止运行的事故发生。

虽然JR东海并未提及，但笔者认为搭载大容量蓄电池还有更多优势。比如如果将电力再生制动系统产生的电力存储到蓄电池，那么不仅是平时，即便是非常时期也能够使用刹车。

电力再生制动(*2)是以电动机为发电机，用其阻力来减弱车轴的旋转，相当于汽车的引擎刹车，可以在超高速行驶时获得稳定的制动力。但是现在所有新干线的车辆在非常时期都不使用电力再生制动，而是使用靠摩擦力制动的刹车盘。最大的原因是电力再生制动所产生的再生电力必须回到接触网，而在大地震等接触网停电的时候又完全用不上。但是如果能让再生电力流向蓄电池的话，即使发生大地震，也能启动电力再生制动，从而缩短停止距离和控制时间。

目标时速360km

与此同时，JR东日本的新一代列车ALFA-X的研发理念设计多个方面，例如安全性、稳定性、舒适性、环境性能、维护性的提升。最大的目标还是提升最高时速，是否能够在时速360km下实现商业运营，就靠这个列车来验证了。

东北・北海道新干线列车的变迁

^※为JR北海道公司的列车，其他则为JR东日本公司的列车。
E956系(ALFA-X)为试验车辆。投入运营的列车型号名称未定。

研发E5系/H5系时也对时速360km的商业运营进行过讨论。只是耗电量增加会引发运营成本的上升，并且还有降低噪音和震动等环保课题需要解决，最终没有实现。

研发ALFA-X的时候，JR东日本就表明要提升节能性，虽然没有公布细节，但推测应该是在设备和装置的轻量化上下功夫。同时改良制动盘和从接触网获取电能的受电弓的形状，以降低车辆行驶中的空气动力性噪音。

此外引人注目的是，为提升乘坐舒适性，列车新采用了垂直方向的减振装置。该装置可以感知并立即缓解车辆垂直方向的振动。以往的车辆安装的都是水平方向的减振装置，而新装置采用，可以避免受到提速的影响，进一步提升乘坐舒适度。

ALFA-X的试验车辆概念图（提供：JR东日本）

JR东日本有过因大地震而造成上越新干线运营列车脱轨的惨痛经历，为此在研发ALFA-X时，还加入了地震应对方案。新装载的“地震对策减震器”在遭遇强烈地震时可以立即启动，抑制车体的摇晃，稳定车身，防止列车因地震而脱轨。

另外，车体和转向架之间通常是用结实的牵制装置连接起来的，而新装载的“溃缩式限位块（crushable stopper）”，尝试在螺栓周围预留空隙。当发生大地震时，受到冲击溃缩式限位块被压碎，从而提供更大的缓冲余地，车身的摇动就不易传到转向架上，这样可以抑制车轮和车轨之间产生巨大作用力，以期达到规避脱轨风险的效果。

质朴而坚实的新列车研发

另外我们还能看出N700S和ALFA-X共通的改良之处。列车上装载的设备和装置的工作数据、大量增设的车内摄像头的视频数据等，都可以精确实时地发送到综合指挥控制中心。这虽然不起眼，但能够极大地提升新干线的安全性和稳定性。笔者认为，在此基础上还可以再前进一步，做到综合指挥控制中心可以在车内出现突发状况或设备故障时，对车辆实行遥控操作。

N700S和ALFA-X的愿景，一言以蔽之，就是“能把该做的事情都漂亮地完成”。除了提升速度之外，看不到一点华而不实之处。不过这样就好。新干线并不需要跟谁去争什么。只要保持正常运行，同时能够比以前更快，更安静，更稳定，更节能，就什么问题都没有了。

标题图片：JR东京站展示的东海道新干线新型列车“N700S”，2018年6月23日（时事社）