신칸센 300계 전동차
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1. 개요
신칸센 300계 전동차는 1992년 도카이도 신칸센 '노조미'에 처음 투입되어 최고 속도 270km/h로 운행을 시작한 일본의 고속철도 차량이다. 1988년 개발이 시작되어, VVVF 인버터 제어, 알루미늄 합금 차체, 볼스터리스 대차 등 당시 최신 기술을 적용하여 고속 운전에 적합하도록 설계되었다. 300계는 '노조미' 운행을 통해 도쿄-하카타 간을 연결하며 철도우치상 수상 등 기술적으로 높은 평가를 받았으나, 차체 단면 축소로 인한 거주성 저하, 잦은 고장 등의 문제점도 있었다. 2007년부터 신칸센 N700계 전동차의 도입으로 운행이 점차 중단되어 2012년 정규 운행이 종료되었으며, 현재는 전 차량이 폐차되었다. 일부 차량은 철도 박물관에 보존되어 있다.
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| 신칸센 300계 전동차 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 서비스 기간 | 1992년 3월 1일 – 2012년 3월 16일 () |
| 제조사 | 히타치 제작소 가와사키 중공업 긴키 차량 일본차량제조 |
| 제작 연도 | 1990–1998 |
| 차량 수 | 1,104량 (69개 편성) |
| 보존 차량 수 | 2량 |
| 폐차 차량 수 | 1,102량 |
| 편성 | 16량/편성 |
| 운행 번호 | J1–J61, F1–F9 |
| 대체 | 100계 신칸센 |
| 수용량 | 1,323명 (그린차 200명 + 일반실 1,123명) |
| 운영 회사 | 도카이 여객철도(1992–2012) 서일본 여객철도(1993–2012) |
| 소속 기지 | 도쿄, 하카타 |
| 노선 | 도카이도 신칸센 산요 신칸센 |
| 차체 | 알루미늄 |
| 차량 길이 | (중간차) (선두차) |
| 출입문 | 양쪽 2개 |
| 견인력 | 40 x |
| 전력 공급 | 교류 25 kV, 60 Hz 가공 전차선 |
| 집전 방식 | 팬터그래프 |
| 신호 장치 | ATC-1 ATC-NS |
| 명칭 | |
| 상세 정보 | |
| 차체 높이 | 3,650 mm (J1 편성: 3,600 mm) |
| 대차 | 코일 스프링 + 원추 적층 고무식 볼스터리스 대차(TDT203, TTR7001 (J 편성), WDT203, WTR7001 (F 편성)) |
| 주전동기 | 농형 3상 유도 전동기(TMT3, TMT4, TMT5 (J 편성), WMT203 (F 편성)) |
| 구동 방식 | WN 구동 방식 |
| 기어비 | 23:68 ≒ 2.96 |
| 정격 속도 | 201 km/h |
| 제어 방식 | PWM 컨버터 + VVVF 인버터 제어(GTO 사이리스터 소자) |
| 주 변환 장치 | TCI 1형 또는 WPC2형 주 변환 장치 |
| 제동 장치 | 회생 제동 병용 전기 지령식 공기 브레이크(하중 감응 장치 부착), 와전류 디스크 브레이크 |
| 수상 내역 | |
2. 개발 배경
최고 속도가 낮은 신칸센 0계 전동차와 신칸센 100계 전동차보다 안정된 고속 주행을 실현하기 위해, 차체의 공력 특성 향상과 경량화를 시행했다. 도쿄역과 신오사카역 사이를 약 2시간 30분에 주파한다.
이 차량의 전두부 디자인은 기존 신칸센 열차의 항공기 스타일 코를 대체하는 '곡선형 쐐기' 형태였다. 가장 앞쪽은 파일럿의 맨 아래 지점이었다. 차체는 밝은 흰색으로 칠해졌고, 창문 아래에는 중간 굵기의 파란색 줄무늬가 있었다.
기술적으로는 직류 장치 대신 삼상 교류 견인 전동기를 사용한 최초의 신칸센 열차이며, 무게를 줄이기 위해 새로운 볼스터리스 대차를 채택한 점이 특징이다.
270 km/h 주행을 하는 노조미용 차량이자 0계를 대체하기 위해 개발되었다. 1990년에 양산 선행 시제차가 등장했으며, 이후 1992년 (헤이세이 4년) 3월 14일에 영업 운전을 시작했다. 양산 선행차의 디자인은 전 닛산 자동차 디자이너였던 후쿠다 테츠오가 중심이 되어 풍동 실험의 결과를 바탕으로 시제 단계의 형상을 다듬었으며[12], 양산차의 디자인은 테제니 마사미치, 토야 타케시, 마츠모토 테츠오, 키무라 카즈오가 담당했다.
1993년 (헤이세이 5년) 3월 18일부터 "노조미"의 운전 구간을 하카타역까지 연장하기로 결정하여, 서일본 여객철도에서도 동일 사양의 3000번대 F편성을 9편성 제조·투입하여, 도쿄역 - 하카타역 간을 그랜드 히카리보다 43분 빠른 5시간 4분으로 연결했다.
「노조미」의 원형인 「슈퍼 히카리」의 개발은 1988년 1월에 시작되었다. JR 도카이 내에 「신칸센 속도 향상 프로젝트 위원회」가 설치되어, 같은 해 1월 28일에 첫 회의가 진행되었다. 이 위원회는 100계의 뒤를 이을 300계의 개발에 대해 검토했다.
「노조미」의 목적은 가능한 한 빠르게 도쿄역 - 신오사카역 간을 잇는 것이었고, 그 라이벌은 항공기였다. 하네다 공항 - 이타미 공항 간의 항공기는 비행 시간은 1시간 정도지만, 도쿄나 오사카시의 중심부에서 공항까지의 이동이나 탑승 수속 등으로 시간이 걸리는 경우가 많다. 이러한 항공기의 대항책으로 2시간 30분 운행한다면, 비행기를 이용하는 승객을 확보할 수 있을 것이라는 계산이 있었다. 「노조미」의 초기 표어는 "(오전) 9시 회의에 늦지 않는다"였다.
이러한 사정과 선로 설비 측면에서 검토한 결과, 운전 속도는 270 km/h로 설정되었다.
초대 신칸센인 0계는 최고 속도가 220 km/h이고 축중이 16 t이었다. 300계를 개발하면서 270 km/h 주행 시 0계 220 km/h 주행 시와 같거나 그 이하의 소음과 진동으로 억제하려면 어느 정도까지 경량화를 해야 할지 검토했다. 그래서 0계 차량에서 전동기나 저항기 등 주행 장치를 제거하여 경량화하고, 부수차로 만든 다음 편성 중앙에 넣어 시험 주행을 1988년5월 24일 - 6월 3일 사이에 하마마츠역 - 나고야역 간에서 실시했다.
0계의 최고 속도는 앞서 언급한 바와 같이 220 km/h였기 때문에 얻은 데이터를 270 km/h에서 어떤 값이 될지를 현장 시험을 통해 계산하면 축중 11.3 t 이하일 경우 현재 차량의 진동 값을 넘지 않는다는 것을 알게 되었다. 300계 이후, 도카이도·산요 신칸센을 주행하는 차량은 축중 11.3 t 이하를 목표로 설계되었다.
신칸센 300계 전동차는 최고 속도 향상을 위해 차체 경량화와 공기역학적 설계에 중점을 두었다. 이전의 신칸센 0계 전동차와 신칸센 100계 전동차보다 안정적인 고속 주행을 위해 차체 공기 저항을 줄이고 무게를 줄였다. 이를 통해 도쿄역과 신오사카역 사이를 약 2시간 30분 만에 주파할 수 있게 되었다.[19]
3. 구조
신칸센 최초로 VVVF 인버터 제어 방식을 채택하고, 회생제동을 신칸센 차량 최초로 장착하여 제동 성능을 강화했다. 차체는 도카이도·산요 신칸센 차량 최초로 알루미늄 합금을 사용하고, 팬터그래프에는 커버를 설치하여 주행 중 소음을 줄였다. 초기 차량은 플러그 도어를 채택했으나, 후기 차량에서는 일반 미닫이문으로 변경되었다.
1990년에 303km/h, 1991년 2월 28일 심야에는 325.7km/h를 기록하여 일본 내 최고 속도 기록을 경신했다. 1999년부터는 700계에서 채용된 저소음화 기술을 반영하여 싱글 암 팬터그래프, 애자 커버, 직조인트를 탑재하는 개조를 실시했다. 2004년 9월 29일, JR 도카이는 승차감 향상을 위해 N700계 양산 선행 시제차에서 채용한 개량형 세미 액티브 서스펜션 등을 적용했다.
J편성(JR 도카이 소속)과 F편성(JR 서일본 소속)의 외관상 차이점은 팬터그래프 커버(J편성은 회색, F편성은 흰색)와 JR 로고 색상, F편성의 차체 하부에 리프팅 잭 설치용 함몰 유무 등이다. JR 도카이 및 JR 서일본에서는 300계를 마지막으로 전조등과 미등을 동일 광원으로 하고 유리판 색 전환으로 대응하는 구조를 채택했다.
16량 편성으로만 구성되었으며, 8~10호차가 그린샤, 나머지는 보통차이다.[44] 100계까지 존재했던 2층 차량이나 객실, 식당차 및 카페테리아는 없다.
J편성과 F편성의 차량 구성, 형식, 차량 번호, 좌석 정원은 다음과 같다.[5]구분 호차 번호 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 J편성 형식 Tc M1 Tpw M2 M1w Tp M2k M1s Tps M2s M1h Tp M2w M1 Tpws M2c 차량 번호 323 325 329 326 325-500 328 326-400 315 316 319 325-700 328 326-500 325 329-500 322 좌석 정원 65 100 85 100 90 100 75 68 64 68 63 100 90 100 80 75 6호차와 12호차에는 각각 싱글 암 팬터그래프가 1개씩 장착되었다. F편성 형식 Tc M1 Tpw M2 M1w Tp M2k M1s Tps M2s M1h Tp M2w M1 Tpws M2c 차량 번호 323-3000 325-3000 329-3000 326-3000 325-3500 328-3000 326-3400 315-3000 316-3000 319-3000 325-3700 328-3000 326-3500 325-3000 329-3500 322-3000 좌석 정원 65 100 85 100 90 100 75 68 64 68 63 100 90 100 80 75 6호차와 12호차에는 각각 1개의 싱글 암 팬터그래프가 장착되어 있었다.
3. 1. 차체
신칸센 300계 전동차는 신칸센 최초로 VVVF 인버터 제어를 채택하여 최고 속도 주행에 적합하도록 설계되었다. 도시바에서 개발한 GTO 소자를 사용한 VVVF 인버터는 발차 및 정차 시 모터 소음이 큰 특징이 있다. 교류 모터 채용으로 100계의 직류 모터에 비해 출력은 약 30% 증가하고, 질량은 약 50% 감소하여 차량 경량화에 기여했다.[1]
VVVF 인버터 제어를 통해 신칸센 차량 최초로 회생제동을 장비하여 제동 성능을 강화했다. 모터가 없는 부수차에는 와전류 브레이크를 장착했다. 차체 경량화로 인해 승객 질량 비율이 높아져, 300계부터는 브레이크 제어에 응하중 장치가 추가되었다.
2M1T(2량의 전동차(M)와 1량의 부수차(T)) 3량 1유닛 구성으로, 질량 배분을 균등하게 하기 위해 전동차 사이에 부수차를 배치하는 독특한 배열(M+T+M)을 채택했다. 이는 일본 외에서는 이탈리아의 ETR460, 독일의 ICE3에서 채택된 바 있다. 하카타 방면 선두차(323형, 1호차)는 유닛에 포함되지 않는다.
차체는 도카이도·산요 신칸센 차량 최초로 알루미늄 합금을 사용하여 질량을 크게 줄였다. 공기 저항 감소를 위해 차체 단면을 축소하고, 차고를 100계보다 40cm 낮췄다. 저중심 설계를 위해 100계까지 천장에 있던 공조 장치를 마루 밑으로 이동시켜, 창 사이의 주름 내 덕트를 통해 송풍하는 구조를 채택했다. 팬터그래프에는 커버를 설치하여 주행 중 소음을 줄이고, 영업 최고 속도를 270km/h로 높였다.
초기 차량(J1, J15 편성(도카이 여객 철도 소속)과 F1, F5 편성(서일본 여객 철도 소속))은 공기 저항 감소를 위해 플러그 도어를 채택했으나, 구조가 복잡하고 문제가 많아 후기 차량(도카이 여객 철도 소속)에서는 일반 미닫이문으로 변경되었다.
알루미늄 차체 채용으로 부수차의 와전류 브레이크 장치 질량이 모터보다 무거워지고, 주변압기 탑재 등으로 인해 부수차가 전동차보다 무거워지는 결과가 발생했다. 이후 개발된 500계에서는 이를 피하기 위해 모두 전동차로 변경했고, 700계에서는 브레이크 장치 경량화와 기기 배치 최적화를 통해 전동차와 부수차의 질량을 동일하게 했다. 선행 시제차량은 1990년에 303km/h, 1991년 2월 28일 심야에는 325.7km/h를 기록하여 일본 내 최고 속도 기록을 경신했다.
대차는 철도종합기술연구소(JR 총연)이 개발한 9023EF형 대차를 기반으로 한 볼스터리스 대차를 신칸센 차량 최초로 채택하여, 경량화와 곡선 통과 성능을 향상시켰다. 축상 지지 방식은 270km/h 주행 안정성을 위해 0계 이래의 IS 방식을 개량한 원통 고무 병용 방식을 채택했다. 형식은 M차가 TDT203형(3000번대는 WDT203형), T차가 TTR7001형(3000번대는 WTR7001형)이다. 질량은 TDT203형이 6689kg, TTR7001형이 6914kg으로, 100계의 DT202형(9800kg), TR7000형(9225kg)보다 크게 경량화되었다.
1999년부터는 700계에서 채용된 저소음화 기술을 반영하여 싱글 암 팬터그래프, 애자 커버, 직조인트를 탑재하는 개조를 실시했다.
2004년 9월 29일, JR 도카이는 승차감 향상을 위해 비교적 상태가 좋은 편성(주로 J19 편성 이후)에 N700계 양산 선행 시제차에서 채용한 개량형 세미 액티브 서스펜션을 1·6·8~10·12·16호차 7량에, 개량형 좌우동댐퍼를 나머지 9량에, 700계에서 채용된 비선형 공기 용수철과 요댐퍼를 전 차량에 탑재하는 것을 발표했다. 그 외의 편성(주로 J18 편성 이전)은 N700계로 조기 교체 대상이 되어 시공 대상에서 제외되었으며, 2006년 2월까지 완료되었다. 차체간 댐퍼는 장착에 필요한 차체 단부 개조 보강이 용이하지 않은 알루미늄제이기 때문에 보류되었다.
J편성(JR 도카이 소속)과 F편성(JR 서일본 소속)의 외관상 차이점은 팬터그래프 커버(J편성은 회색, F편성은 흰색)와 JR 로고 색상, F편성의 차체 하부에 리프팅 잭 설치용 함몰 유무 등이다.
JR 도카이 및 JR 서일본에서는 구 일본국철 시대의 0계 이래 전조등과 미등을 동일 광원으로 하고 유리판 색 전환으로 대응하는 구조를 채택해 왔으나, 300계가 마지막이었다. 500계 이후의 신형 신칸센 전동차에서는 필라멘트 구조 전조등과 발광 다이오드 미등이 완전히 분리되었다.
전두부 디자인은 기존 신칸센의 항공기 스타일 코를 대체하는 '곡선형 쐐기' 형태였다. 가장 앞쪽은 파일럿의 맨 아래 지점이었다. 차체는 밝은 흰색 바탕에 창문 아래 중간 굵기의 파란색 줄무늬가 있었다.
16량 편성으로만 구성되었으며, 식당차는 없었지만 처음에는 두 개의 매점이 설치되었다가 나중에 제거되었다.
기술적으로는 직류 장치 대신 삼상 교류 견인 전동기를 사용한 최초의 신칸센 열차이며, 무게를 줄이기 위해 새로운 볼스터리스 대차를 채택한 것이 특징이다.
300계는 1993년 5월 로렐상을 수상했다.[1]
3. 2. 주요 기기
신칸센 300계 전동차는 도카이도·산요 신칸센에서 처음으로 알루미늄 합금 차체를 사용하여 경량화를 이루었다. 차체 단면적을 줄이고 차체 높이를 100계보다 40cm 낮추었으며, 저중심 설계를 채택하여 100계까지 천장에 있던 공조 장치를 마루 밑으로 이동시켰다. 이 때문에 창문 사이 기둥 내부의 덕트를 통해 바람을 보내는 구조가 되었다.[25][26][27]
초기 차량은 공기 저항을 줄이기 위해 문을 닫았을 때 차체와 단차가 없는 플러그 도어를 채택했지만, 구조가 복잡하고 고장이 잦아 1993년 이후 제작된 차량(J16 편성·F6 편성)부터는 일반적인 미닫이문으로 변경되었다.[95][96][97]
전조등과 미등은 동일 광원을 사용하고 유리판의 색 전환으로 대응하는 구조를 채택했지만, 이 방식은 300계를 마지막으로 500계 이후에는 필라멘트 구조의 전조등과 발광 다이오드 미등이 완전히 분리되었다.
경량화로 인해 부수차의 와전류 브레이크 장치 질량이 모터보다 무거워지고, 주변압기를 탑재하면서 전동차보다 부수차가 더 무거워지는 결과가 나타났다. 이후 개발된 500계에서는 모든 차량을 전동차로 변경했고, 700계에서는 브레이크 장치 경량화 및 기기 배치 최적화를 통해 전동차와 부수차의 질량을 동일하게 맞추었다.
선행 시제차량은 1990년에 303km/h, 1991년 2월 28일 심야에는 325.7km/h를 기록하여 일본 내 최고 속도 기록을 경신했다.
가선으로부터의 단상교류 25 kV를 주 변압기(TTM1형)에서 강압한 후, 주 변환 장치(TCI 1형)에서 단상 교류에서 직류, 더 나아가 삼상 교류로 변환하여 주 전동기를 구동했다. 주 변압기는 강제 풍냉 방식을 채용하며, 2,900 kVA의 용량을 갖추고 있다.[35][36] 2차 권선이 2,500 kVA (단상 교류 885V,60Hz), 보조 전원용 3차 권선이 400 kVA (단상 교류 443V,60Hz)를 갖추고 있으며, 중량은 3,063 kg (냉각용 송풍기 포함)이다.[35]
주 변환 장치는 GTO소자를 이용한 PWM 컨버터 2기+VVVF 인버터 1기로 구성되어 있으며,[35] 컨버터·인버터 모두 4,500V - 3,000A의 GTO 소자를 사용하고, 소자의 냉각은 액체 비등 냉각 강제 풍냉 방식, 중량은 2,750 kg이다.[35] 제어 방식은 2레벨 제어에 의해, 전압·전류 파형을 교류의 정현파에 가까운 형태로 하고 있다. GTO 소자는 스위칭 주파수가 낮기 때문에, 발차 시와 정차 시에 전동기로부터의 자려음이 눈에 띈다.
주 전동기는 농형 삼상 유도 전동기를 전동차 1량당 4기 탑재한다. 연속 정격 출력은 300 kW로, 교류 모터의 채용에 의해 100계의 직류 모터와 비교하여 출력은 약 30 % 증가하면서 질량은 약 절반으로 줄어 차량 전체의 경량화에 기여하고 있다.
M1+T+M2 유닛을 채용하여, M1차에는 주 변환 장치·보조 전원 장치가, M2차에는 주 변환 장치가, T차에는 주 변압기·집전 장치·공기 압축기가 탑재된다. 바닥면의 평활화에 의한 소음 저감과 착설(着雪) 장애 방지를 위해, 바닥면 기기류를 수납하는 간이 폐쇄판이 설치되어 있다. 전기품은 미쓰비시 전기, 도시바, 히타치 제작소, 후지 전기의 4사가 제작하고 있다.[28][29][30][31][32][33][34]
경량화를 목적으로 MT비를 이전 100계의 12M4T에서 10M6T로 변경하여 전동차를 줄였지만, 부수차에 채용한 와전류 브레이크의 무게가 늘어나 오히려 부수차가 더 무거워졌다. 그러나 기본 사양을 변경하려면 설계를 처음부터 다시 해야 했기 때문에, MT비가 변경되는 일은 없었다.
경량화와 저상화를 위해 공조 장치(TAU31형)가 바닥 아래에 설치되면서, 천장에 있는 송풍구까지 덕트를 연장해야 했다. 이 때문에 긴 덕트 안에서 냉기가 데워져 냉방 능력이 부족한 결함이 발견되었다. TAU31형 공조 장치는 바닥 아래 집중식(1대)으로, 히트 펌프 방식에 의해 58.14 kW (50,000 kcal/h)의 용량을 갖추고 있다.[35][60] 경량화를 위해 주틀과 덮개를 알루미늄 합금제로 하고, 인버터에 의한 가변 제어(VVVF 제어)를 채용하고 있다.[35]
300계의 스타일을 결정짓는 레일 면에서 너무 가까운 노즈 포인트도 성능상에 불편을 초래했다. 노즈 포인트가 레일 면에서 너무 가까우면 노즈 포인트의 윗면과 아랫면에서 큰 압력 차이가 발생하여, 공기의 흐름이 박리되면서 후미 차량에서 "꼬리 흔들림"이라고 불리는 현상이 발생하여 승차감을 크게 악화시킨다.[61] 꼬리 흔들림은 터널 내에서 특히 현저하게 발생했지만, 300계 개발 당시에는 이 현상이 해명되지 않았다. 이 때문에 300계는 레일 면 바로 위의 노즈 포인트에서 지붕까지 한 번에 이어지는, 다른 신칸센 차량에서는 볼 수 없는 독특한 원 모션 디자인이 되었다. 이후의 신칸센 차량에서는 꼬리 흔들림 성능을 개선하기 위해 노즈 포인트를 높게 설정하게 되어, 300계와 같은 형태는 볼 수 없게 되었다.
또한, 2량에 걸쳐 있는 너무 큰 팬터그래프 커버가 문제되어 터널 내에서의 횡동도 발생하여, 팬터그래프 주변의 개수 등과 같은 대책이 취해졌지만, 한편으로 개수할 수 없는 차체 좌측면과 터널 좌하 벽면과의 난류의 근접 효과에 의한 좌우 동의 문제는 남아 있다.[62]
3. 2. 1. 전원·제어 기기
신칸센 300계 전동차는 신칸센 최초로 최고 속도 주행에 적합한 VVVF 인버터 제어를 채택했다. VVVF 인버터 소자는 도시바가 독자 개발한 VVVF 인버터 제어 방식의 스위칭 주파수가 낮은 GTO 소자를 사용했기 때문에, 출발 및 정차 시 모터 소음이 컸다. 교류 모터 채용으로 100계의 직류 모터보다 출력은 약 30% 상승하고 질량은 약 50% 감소하여 차량 경량화에 기여했다.
VVVF 인버터 제어를 이용한 회생제동을 신칸센 차량 최초로 장착하여 제동 성능을 강화했다. 모터가 없는 부수차는 회생제동을 장착할 수 없어 와전류 브레이크를 장착했다. 차체 경량화로 편성 전체에서 승객 질량 비율이 높아져, 300계부터 브레이크 제어에 응하중 장치가 추가되었다.
2M1T의 3량 1유닛 구성으로, 질량 배분 균형을 위해 2량의 전동차(M)가 1량의 부수차(T) 양쪽 끝에 배치되는(M+T+M) 독특한 배열을 채택했다. 이 구성은 일본 외에서는 이탈리아의 ETR460, 독일의 ICE3에서 채택되었다. 하카타 방면 선두차(323형, 1호차)는 유닛에 속하지 않는 차량이다.
1999년부터는 700계에서 채용된 저소음화 기술을 반영하여 싱글 암 팬터그래프, 애자 커버, 직조인트를 탑재하는 개조를 실시했다.
2004년 9월 29일, JR 도카이는 승차감 향상을 위해 비교적 상태가 좋은 편성(주로 J19 편성 이후)에 N700계 양산 선행 시제차에서 채용한 개량형 세미 액티브 서스펜션을 1·6·8~10·12·16호차 7량에, 개량형 좌우동댐퍼를 나머지 9량에, 700계에서 채용한 비선형 공기 용수철과 요댐퍼를 전 차량에 탑재하는 것을 발표했다. 그 이외의 편성(주로 J18 편성 이전)은 N700계로 조기 교체 대상이어서 시공 대상에서 제외되었으며, 2006년 2월까지 완료될 예정이었다. 차체간 댐퍼는 장착에 필요한 차체 단부 개조 보강이 쉽지 않은 알루미늄 재질이어서 보류되었다.
3. 2. 2. 대차
철도종합기술연구소(JR 총연)가 개발한 9023EF형 대차를 기반으로 한 볼스터리스 대차를 채택했다. 신칸센 차량 중에서는 처음으로 채용된 형식으로, 경량이며 곡선 통과성이 뛰어난 것이 특징이다. 축상지지(軸箱支持) 방식은 270km/h 주행 시 안정성을 높이기 위해, 0계 이래의 IS 방식을 개량한 원통 고무 병용 방식을 채용했다. M차는 TDT203형(3000번대는 WDT203형), T차는 TTR7001형(3000번대는 WTR7001형)이다. TDT203형은 6689kg, TTR7001형은 6914kg으로, 100계의 DT202형(9800kg), TR7000형(9225kg)에서 대폭 경량화되었다.
3. 2. 3. 집전 장치
신칸센 300계 전동차의 팬터그래프에는 소음 감소를 위해 커버가 설치되었다. 초기 차량(J1, J15 편성(도카이 여객 철도 소속)과 F1, F5 편성(서일본 여객 철도 소속))은 공기 저항 감소를 위해 플러그 도어를 채택했지만, 구조가 복잡하고 문제가 많아 후기 차량에서는 일반적인 미닫이문으로 변경되었다.[95][96][97]
1999년부터는 700계에서 채용된 저소음화 기술을 반영하여 싱글 암 팬터그래프, 애자 커버, 직조인트를 탑재하는 개조가 실시되었다.
J편성(JR 도카이 소속)과 F편성(JR 서일본 소속)의 외관상 차이점은 팬터그래프 커버(J편성은 회색, F편성은 흰색)와 JR 로고의 색상이 다르다는 점, 그리고 F편성은 차체 하부에 리프팅 잭 설치를 위한 함몰이 있다는 점 등이다.
3. 3. 실내 설비
16량 편성으로 8~10호차가 그린샤, 나머지는 보통차이다.[44] 100계까지 존재했던 2층 차량이나 객실, 식당차 및 카페테리아는 없다.
그린샤는 2열 + 2열 좌석 배열로, 100계와 마찬가지로 독서등을 각 좌석에 설치하고 이어폰식 오디오 서비스가 있다.[45]
보통차는 3+2열 좌석 배열로, 시트 피치(좌석 간 간격)는 100계와 마찬가지로 1,040mm로 넓다. 양산차부터는 3인용 좌석 중 중앙열 좌석(B석)은 창가 측 좌석과 통로 측 좌석의 좌석 유효 폭 430mm보다 30mm 넓은 460mm 폭으로 했다.[46] J1편성을 제외한 정원은 그린샤 200명, 보통차 1,123명으로 총 1,323명이다.[47] 이 표준 정원과 1량당 좌석 수의 공통화는 이후 N700S계의 중간까지 도카이도 신칸센 차량의 기본이 되었다. J편성은 브라운 계열, F편성은 그레이 계열의 배색으로 정리되어 있다. 보통석은 모켓 색상 차이만 있을 뿐 거의 동일하지만, 그린석은 헤드레스트 돌출, 오디오 스위치·독서등 스위치 배치, 독서등 디자인, 등받이 시트백 포켓 디자인 등이 J편성과 F편성 간에 다르다.
식당차를 대신하여 7호차의 도쿄 쪽, 11호차의 하카타 쪽에[48] 차내 판매 준비실을 겸한 "서비스 코너"를 설치하여 차내 판매를 실시했지만, 객실 판매의 충실과 이용률 저하에 따라 2003년10월 1일 시간표 개정으로 서비스 코너는 폐지되었으며, 이후 차판 준비실만 남게 되었다. 홀수 호차의 세면대 사이에는 냉수기와 종이컵이 설치되어 있었지만, 700계 데뷔 이후에는 500계와 마찬가지로 냉수기 사용이 중지되었으며, 냉수기 부분은 판으로 막혔다.
차내 조명은 간접 조명이 채용되었다. 이는 차체 단면 축소로 인한 전고 저하에도 불구하고, 실내고 확대를 실현하기 위한 합리적인 방법이다(100계와 비교하여 전고는 3,800mm에서 3,650mm로 150mm 감소하면서, 실내고는 2,100mm에서 2,140mm로 40mm 확대).
고속화를 최우선으로 하기 위한 철저한 경량화가 악영향을 미쳐, 220km/h로 운행했던 100계와 비교하면 고속 운전에 따른 앞뒤 충격이나 진동, 차내 소음이 증가했다. 도입 초기에는 "좌석 앞 테이블에 놓은 커피가 쏟아졌다", "샌드위치가 손도 안 댔는데 통째로 바닥에 떨어졌다" 등의 불만과 클레임이 잇따랐다. 좌석 시트도 금속 스프링에 의한 지지 방식에서 얇은 우레탄만으로 바뀌었고, 좌석 등받이는 상당히 낮았기 때문에 착석감은 악화되었으며, 부수차에서는 가감속 시 보조 전원 장치로부터의 발생음이 커지는 등의 문제도 발생했다.[63]
객실의 쓰레기통이 어른 무릎 아래 사이즈까지 소형화되어, 투입구에서 도시락 껍데기 등이 넘쳐흐르는 상태가 되었다.
공조 장치의 바닥 설치로 덕트를 벽 내부에 수납함에 따라, 체감 온도가 외부의 기온 변화나 직사광선 조사의 영향을 받기 어려웠다. 이는 외벽의 얇은 싱글 스킨에 접한 덕트 내를 공기가 통과한 후 실내로 분출되기 때문에, 여름에는 햇빛에 데워져 냉방 효과가 나빠지고, 겨울에는 외기온으로 냉각되어 난방 효과가 나빠지는 등, 에어컨의 부하 효율은 악화된 반면, 벽면 온도가 먼저 제어되므로 실내에 있는 사람에게는 복사 가열 및 복사 냉각의 영향을 받기 어려워진 것이다.
4. 세부 모델
신칸센 300계는 크게 9000번대, 0번대, 3000번대로 나눌 수 있다.
- 300-9000번대: 16량 편성의 시험 제작 차량이다. 1990년에 제작되었으며, 1991년 도카이도 신칸센 구간에서 325.7km/h를 기록하여 당시 일본 최고 속도 기록을 세웠다.[3] 1993년에 양산형 사양으로 개조되어 J1편성으로 변경되었다가 2007년에 퇴역했다.
- 300-0번대: 도카이 여객철도 소속 16량 편성으로, "J" 편성으로 불린다. 1992년부터 1998년까지 총 61개 편성이 제작되었다.[7] 2007년부터 신칸센 N700계 전동차 도입으로 순차적으로 퇴역하여 2012년에 모두 퇴역했다.[4][2]
- 300-3000번대: 서일본 여객철도 소속 16량 편성으로, "F" 편성으로 불린다. 1992년부터 1993년까지 총 9개 편성이 제작되었다.[7] 2011년부터 퇴역을 시작하여 2012년에 모두 퇴역했다.[6][1]
각 번대별 세부 차량 형식과 구성은 다음과 같다.
| 호차 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 형식 | J・F 편성 | 323형 (Tc) | 325형 (M1) | 329형 (Tpw) | 326형 (M2) | 325형 (M1w) | 328형 (Tp) | 326형 (M2k) | 315형 (M1s) | 319형 (Tps) | 316형 (M2s) | 325형 (M1h) | 328형 (Tp) | 326형 (M2w) | 325형 (M1) | 329형 (Tpw) | 322형 (M'c) |
| 좌석 | 보통차 | 그린샤 | 보통차 | ||||||||||||||
| 정원 | 65 | 100 | 85 | 100 | 90 | 100 | 75 | 68 | 64 | 68 | 80 | 100 | 90 | 100 | 80 | 75 | |
| 탑재 기기 | CP | CI,APU | MTr | CI,CP | CI | MTr,APU | CI,CP | CI,APU | MTr | CI,CP | CI | MTr,APU | CI,CP | CI,APU | MTr | CI,CP | |
| 중량 | 40.2 t | 37.5 t | 40.4 t | 40.2 t | 38.5 t | 40.4 t | 40.2 t | 38.4 t | 41.8 t | 38.6 t | 39.6 t | 40.4 t | 39.0 t | 37.5 t | 40.7 t | 39.3 t | |
| 유닛 | 1유닛 | 2유닛 | 3유닛 | 4유닛 | 5유닛 | ||||||||||||
'''범례'''
300계는 2M1T의 3량을 1개 유닛으로 구성하며, 1호차(하카타 방향 선두차) 323형은 유닛에 속하지 않는 Tc이다. 2~16호차는 2량의 전동차 (M)가 1량의 무동차 (T) 양쪽을 감싸는 형태(M1+Tp+M2)로 1개 유닛을 구성한다.
각 형식별 상세 내용은 다음과 같다.
; 315형 (M1S)
: 그린샤를 갖춘 중간 전동차로, 8호차로 사용된다. 주 변환 장치 등을 탑재하며, 정원은 68명이다.
; 316형 (M2S)
: 그린샤를 갖춘 중간 전동차로, 10호차로 사용된다. 차장실과 주 변환 장치 등을 갖추고 있으며, 정원은 68명이다.
; 319형 (TpS)
: 그린샤를 갖춘 중간 무동차로, 9호차로 사용된다. 짐 보관실, 업무용실, 변소, 세면소, 주 변압기 등을 갖추고 있으며, 정원은 64명이다. 과거에는 집전 장치가 탑재되어 있었다.
; 322형 (M2C)
: 일반석을 갖춘 제어 전동차로, 16호차로 사용된다. 도쿄 방향 운전대와 주 변환 장치 등을 갖추고 있으며, 정원은 75명이다.
; 323형 (TC)
: 일반석을 갖춘 제어 무동차로, 1호차로 사용된다. 하카타 방향 운전대, 변소, 세면소를 갖추고 있으며, 정원은 65명이다.
; 325형
: 일반석을 갖춘 중간 전동차로, 주 변환 장치 등을 탑재한다.
:; 0・3000・9000번대 (M1)
:: 2・14호차로 사용되며, 정원은 100명이다.
:; 500・3500・9500번대 (M1w)
:: 5호차로 사용되며, 변소와 세면소를 갖추고 있다. 정원은 90명이다.
:; 700・3700・9700번대 (M1h)
:: 11호차로 사용되며, 변소, 다목적실, 세면소, 차내 판매 준비실, 휠체어 대응 설비를 갖추고 있다. 정원은 63명(700・3700번대) 또는 73명(9700번대)이다.
:; 326형
:: 일반석을 갖춘 중간 전동차로, 주 변환 장치 등을 탑재한다.
:; 0・3000・9000번대 (M2)
:: 4호차로 사용되며, 정원은 100명이다.
:; 400・3400・9400번대 (M2k)
:: 7호차로 사용되며, 변소, 세면소, 차내 판매 준비실을 갖추고 있다. 정원은 75명이다.
:; 500・3500・9500번대 (M2w)
:: 13호차로 사용되며, 변소와 세면소를 갖추고 있다. 정원은 90명이다.
; 328형 (Tp)
: 일반석을 갖춘 중간 무동차로, 6・12호차로 사용된다. 주 변압기와 집전 장치 등을 탑재하며, 정원은 100명이다.
; 329형 (Tpw)
: 일반석을 갖춘 중간 무동차로, 변소, 세면소, 차내 판매 준비실, 주 변압기 등을 탑재한다.
:; 0・3000번대
:: 3호차로 사용되며, 정원은 85명이다.
:; 9000번대
:: 3호차로 사용되며, 과거에는 집전 장치가 탑재되어 있었다. 정원은 85명이다.
:; 500・3500번대
:: 15호차로 사용되며, 정원은 80명이다.
:; 9500번대
:: 15호차로 사용되며, 과거에는 집전 장치가 탑재되어 있었다. 정원은 80명이다. 9500번대는 1993년 양산화 개조 시 9000번대에서 변경된 차량으로, 300계에서 유일하게 번호 변경을 수반하는 개조를 받은 차량이다.
4. 1. 신칸센 300계 9000번대 전동차 (J0편성 → J1편성)
1990년에 최초로 도입된 신칸센 300계 전동차의 시제 차량으로, 1992년 노조미 등급 신설 전까지 시범 운행을 했다. 1991년 3월 11일 도카이도 신칸센 교토 ~ 마이바라 구간에서 최고 영업 속도 325.7km/h를 기록했다.[3] 초기에는 J0 편성으로 도입되었으나 1993년 J1 편성으로 변경되었다.양산 차량과 달리 운전실 앞 유리가 다르고, 전조등 배치와 전면 대차 덮개가 있었다. 초기에는 5개의 팬터그래프가 있었으나, 양산 차량에 맞춰 2개로 줄었다. 물탱크 용량 제한으로 도쿄-하카타 간 왕복 운행은 불가능했고, 도쿄-오사카/오카야마/히로시마 구간으로 운행이 제한되었다.
2001년부터 JR 도카이의 시험 열차로 개조되어 도카이도 신칸센에서 새로운 디지털 ATC 장비 시험에 사용되었다. 2007년 3월에 퇴역했으며, 322-9001호 선두차 1량을 제외하고 모두 해체되었다.
1993년 3월 10일 양산차 등장 후 J1편성으로 개조되어 영업 운전에 투입되었다. 외관은 띠 색상 변경, 심볼 마크 삭제 등 양산차에 맞춰 변경되었다. 15호차는 329-9002에서 329-9501로 번호가 변경되었다. 이후 연결기 커버가 양산차와 동일한 회색으로 교체되었다.
트랜스폰더 문제로 "노조미" 영업 운전은 도카이도 구간으로 한정되었으나, "히카리"에서는 오카야마・히로시마 발착 열차에 가끔 사용되었다. 2000년 영업 운전에서 제외된 후, 2001년부터 다시 시험차로 사용되었다.
N700계에 탑재될 신형 팬터그래프, 차체 경사 시스템, 전주 덮개 외에 도카이도 신칸센 구간에 새롭게 채용된 디지털 ATC 시험에도 사용되었다.
4. 2. 신칸센 300계 0번대 전동차 (J편성)
신칸센 300계 0번대 전동차(新幹線300系電車0番台일본어)는 도카이 여객철도(JR 도카이) 소속으로 1992년 2월부터 1998년 10월까지 순차적으로 도입되었다.[7] 16량 편성으로 구성되었으며, J편성으로 불렸다.최고 속도가 낮은 신칸센 0계 전동차와 신칸센 100계 전동차보다 안정된 고속 주행을 실현하기 위해 차체의 공력 특성 향상과 경량화를 꾀했다. 도쿄역과 신오사카역 사이를 약 2시간 30분에 주파할 수 있었다.
기술적으로는 직류 장치 대신 삼상 교류 견인 전동기를 사용한 최초의 신칸센 열차이며, 무게를 줄이기 위해 새로운 볼스터리스 대차를 채택했다. 전두부 디자인은 기존 신칸센 열차의 항공기 스타일 코를 대체하는 '곡선형 쐐기' 형태였으며, 차체는 밝은 흰색 바탕에 창문 아래 중간 굵기의 파란색 줄무늬가 있었다.
1993년 5월 로렐상을 수상했다.[1]
1998년 12월, J59편성에 소음 및 공기 저항 감소를 위해 700계 스타일의 싱글 암 팬터그래프와 덮개가 시험적으로 장착되었다. 시험 후 모든 편성의 팬터그래프가 교체되었고, 2002년 말까지 개조가 완료되었다.
2004년 10월, 승차감 개선 개조 계획이 발표되어 각 편성의 총 16량 중 7량(선두차 1, 16호차, 팬터그래프 탑재차 6, 12호차, 그린샤 8~10호차)에 반능동형 진동 제어 장치를 추가하고, 모든 차량에 새로운 비선형 공기 서스펜션을 적용했다. 2007년 2월까지 모든 차량의 개조가 완료되었다.
2007년에 신칸센 N700계 전동차가 도입되면서 순차적으로 퇴역을 시작하여, 2012년 2월에 정규 운행이 종료되었고, 같은 해 3월에 전량 퇴역했다.[4][2]
16량 편성의 J편성은 다음과 같이 구성되었다.[5]
| 호차 번호 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 형식 | Tc | M1 | Tpw | M2 | M1w | Tp | M2k | M1s | Tps | M2s | M1h | Tp | M2w | M1 | Tpws | M2c |
| 차량 번호 | 323 | 325 | 329 | 326 | 325-500 | 328 | 326-400 | 315 | 316 | 319 | 325-700 | 328 | 326-500 | 325 | 329-500 | 322 |
| 좌석 정원 | 65 | 100 | 85 | 100 | 90 | 100 | 75 | 68 | 64 | 68 | 63 | 100 | 90 | 100 | 80 | 75 |
- 6호차와 12호차에는 각각 싱글 암 팬터그래프가 1개씩 장착되었다.
총 61개 편성이 제작되었으며, 제조사 및 퇴역 일자 등 상세 정보는 아래 표와 같다.
| 편성명 | 낙성일 | 제조 회사 | 편성명 삭제 | 비고 |
|---|---|---|---|---|
| J2 | 1992년 2월 5일 | 히타치 제작소 | 2007년 8월 26일 | 플러그 도어 |
| J3 | 1992년 3월 3일 | 일본 차량 제조 | 2008년 1월 11일 | 플러그 도어 |
| J4 | 1992년 3월 5일 | 가와사키 중공업 | 2007년 12월 6일 | 플러그 도어 |
| J5 | 1992년 3월 30일 | 히타치 제작소 | 2008년 8월 8일 | 플러그 도어 |
| J6 | 1992년 9월 11일 | 히타치 제작소 | 2008년 2월 3일 | 플러그 도어 |
| J7 | 1992년 9월 29일 | 일본 차량 제조 | 2008년 5월 30일 | 플러그 도어 |
| J8 | 1992년 10월 15일 | 가와사키 중공업 | 2008년 3월 5일 | 플러그 도어 |
| J9 | 1992년 11월 14일 | 일본 차량 제조 | 2008년 7월 18일 | 플러그 도어 |
| J10 | 1992년 12월 3일 | 히타치 제작소 | 2008년 10월 2일 | 플러그 도어 |
| J11 | 1993년 1월 14일 | 가와사키 중공업 | 2007년 10월 12일 | 플러그 도어 |
| J12 | 1993년 1월 20일 | 일본 차량 제조 | 2008년 9월 6일 | 플러그 도어 |
| J13 | 1993년 2월 5일 | 긴키 차량 | 2008년 11월 6일 | 플러그 도어 |
| J14 | 1993년 3월 4일 | 히타치 제작소 | 2007년 7월 13일 | 플러그 도어 |
| J15 | 1993년 3월 6일 | 일본 차량 제조 | 2008년 5월 9일 | 플러그 도어 |
| J16 | 1993년 4월 2일 | 가와사키 중공업 | 2008년 12월 6일 | |
| J17 | 1993년 4월 3일 | 일본 차량 제조 | 2009년 2월 22일 | |
| J18 | 1993년 4월 7일 | 히타치 제작소 | 2009년 1월 31일 | |
| J19 | 1993년 11월 11일 | 긴키 차량 | 2007년 9월 14일 | |
| J20 | 1993년 11월 25일 | 히타치 제작소 | 2010년 7월 23일 | |
| J21 | 1993년 12월 4일 | 일본 차량 제조 | 2010년 1월 27일 | 1호차는 과거에 보존 |
| J22 | 1994년 6월 17일 | 가와사키 중공업 | 2011년 4월 1일 | |
| J23 | 1994년 7월 1일 | 히타치 제작소 | 2009년 12월 20일 | |
| J24 | 1994년 11월 16일 | 일본 차량 제조 | 2009년 6월 5일 | |
| J25 | 1995년 2월 16일 | 히타치 제작소 | 2009년 5월 11일 | |
| J26 | 1995년 3월 8일 | 일본 차량 제조 | 2009년 6월 28일 | |
| J27 | 1995년 3월 23일 | 히타치 제작소 | 2008년 6월 29일 | |
| J28 | 1995년 4월 11일 | 가와사키 중공업 | 2009년 9월 17일 | |
| J29 | 1995년 6월 27일 | 일본 차량 제조 | 2009년 11월 19일 | |
| J30 | 1995년 8월 25일 | 가와사키 중공업 | 2011년 4월 25일 | |
| J31 | 1995년 9월 8일 | 일본 차량 제조 | 2010년 3월 31일 | |
| J32 | 1995년 10월 21일 | 히타치 제작소 | 2010년 9월 29일 | |
| J33 | 1995년 11월 19일 | 일본 차량 제조 | 2010년 5월 27일 | |
| J34 | 1996년 1월 25일 | 히타치 제작소 | 2010년 12월 15일 | |
| J35 | 1996년 2월 16일 | 일본 차량 제조 | 2011년 3월 9일 | |
| J36 | 1996년 3월 7일 | 히타치 제작소 | 2010년 6월 18일 | |
| J37 | 1996년 6월 8일 | 가와사키 중공업 | 2010년 8월 19일 | |
| J38 | 1996년 7월 11일 | 히타치 제작소 | 2009년 7월 23일 | |
| J39 | 1996년 8월 21일 | 일본 차량 제조 | 2009년 8월 20일 | |
| J40 | 1996년 11월 21일 | 히타치 제작소 | 2009년 12월 5일 | |
| J41 | 1996년 12월 10일 | 일본 차량 제조 | 2009년 10월 3일 | |
| J42 | 1997년 1월 16일 | 가와사키 중공업 | 2009년 11월 6일 | |
| J43 | 1997년 2월 27일 | 가와사키 중공업 | 2009년 10월 19일 | |
| J44 | 1997년 3월 28일 | 히타치 제작소 | 2011년 5월 14일 | |
| J45 | 1997년 3월 6일 | 일본 차량 제조 | 2010년 1월 10일 | |
| J46 | 1997년 5월 7일 | 가와사키 중공업 | 2010년 2월 11일 | 1호차는 보존 |
| J47 | 1997년 5월 22일 | 일본 차량 제조 | 2010년 11월 3일 | |
| J48 | 1997년 6월 25일 | 히타치 제작소 | 2010년 9월 11일 | |
| J49 | 1997년 7월 8일 | 일본 차량 제조 | 2010년 4월 17일 | |
| J50 | 1997년 7월 23일 | 가와사키 중공업 | 2011년 1월 10일 | |
| J51 | 1997년 8월 20일 | 일본 차량 제조 | 2010년 11월 27일 | |
| J52 | 1997년 10월 30일 | 히타치 제작소 | 2011년 1월 29일 | |
| J53 | 1997년 11월 20일 | 일본 차량 제조 | 2011년 6월 18일 | |
| J54 | 1997년 12월 17일 | 긴키 차량 | 2012년 1월 13일 | |
| J55 | 1998년 1월 14일 | 일본 차량 제조 | 2012년 3월 23일 | 라스트 런 장식 편성 |
| J56 | 1998년 2월 18일 | 히타치 제작소 | 2012년 2월 11일 | |
| J57 | 1998년 3월 25일 | 가와사키 중공업 | 2012년 3월 23일 | 라스트 런 장식 편성 |
| J58 | 1998년 6월 3일 | 일본 차량 제조 | 2010년 10월 16일 | |
| J59 | 1998년 7월 2일 | 히타치 제작소 | 2011년 2월 16일 | |
| J60 | 1998년 9월 17일 | 가와사키 중공업 | 2011년 10월 14일 | |
| J61 | 1998년 10월 20일 | 히타치 제작소 | 2011년 12월 18일 |
4. 3. 신칸센 300계 3000번대 전동차 (F편성)
신칸센 300계 3000번대(F편성)는 서일본 여객철도(JR 서일본)에서 운행했던 16량 편성의 신칸센 300계 전동차이다. 1992년 12월부터 1993년 9월까지 총 9개 편성이 도입되었다.[7] 1993년 3월 18일부터 "노조미"의 운행 구간을 하카타역까지 연장하면서 서일본 여객철도에서도 동일 사양의 3000번대 F편성을 9편성 제조하여 투입, 도쿄역 - 하카타역 간을 그랜드 히카리보다 43분 빠른 5시간 4분으로 연결했다. 일부에서는 JR 서일본의 본 계열을 '''300N계'''라고 부르기도 한다.[13][14]F편성은 0계를 대체하고 270km/h 주행을 하는 노조미용 차량으로 개발되었다. 외형 디자인은 닛산 자동차 디자이너였던 후쿠다 테츠오가 중심이 되어 풍동 실험 결과를 바탕으로 시제 단계의 형상을 다듬었으며[12], 양산차 디자인은 테제니 마사미치, 토야 타케시, 마츠모토 테츠오, 키무라 카즈오가 담당했다.
16량 편성으로 구성되었으며, 1호차는 하카타 방면이다.[5] 6호차와 12호차에는 각각 1개의 싱글 암 팬터그래프가 장착되어 있다.
| 차량 번호 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 형식 | Tc | M1 | Tpw | M2 | M1w | Tp | M2k | M1s | Tps | M2s | M1h | Tp | M2w | M1 | Tpws | M2c |
| 차량 번호 | 323-3000 | 325-3000 | 329-3000 | 326-3000 | 325-3500 | 328-3000 | 326-3400 | 315-3000 | 316-3000 | 319-3000 | 325-3700 | 328-3000 | 326-3500 | 325-3000 | 329-3500 | 322-3000 |
| 좌석 정원 | 65 | 100 | 85 | 100 | 90 | 100 | 75 | 68 | 64 | 68 | 63 | 100 | 90 | 100 | 80 | 75 |
JR 서일본 F편성은 2011년 7월 F5 편성이 퇴역하면서 은퇴가 시작되었다.[6] 마지막 남은 편성들은 2012년 봄까지 퇴역했으며, 신칸센 700계 전동차 "C" 편성 8개가 JR Central에서 이전되어 이를 대체했다.[1]
F편성의 제조는 일본 차량 제조, 히타치 제작소, 가와사키 중공업, 긴키 차량에서 담당했다.
| 편성명 | 낙성일 | 제조 회사 | 편성명 삭제 | 비고 |
|---|---|---|---|---|
| F1 | 1992년 12월 7일 | 가와사키 중공업 | 2011년 11월 2일 | 플러그 도어 |
| F2 | 1992년 12월 21일 | 히타치 제작소 | 2011년 9월 17일 | 플러그 도어 |
| F3 | 1993년 1월 13일 | 일본 차량 제조 | 2011년 11월 30일 | 플러그 도어 |
| F4 | 1993년 2월 8일 | 가와사키 중공업 | 2011년 11월 19일 | 플러그 도어 |
| F5 | 1993년 2월 22일 | 히타치 제작소 | 2011년 7월 14일 | 플러그 도어 |
| F6 | 1993년 5월 22일 | 가와사키 중공업 | 2011년 8월 19일 | |
| F7 | 1993년 6월 27일 | 히타치 제작소 | 2012년 8월 8일 | 굿바이 운전 노조미 609호에 사용 |
| F8 | 1993년 7월 27일 | 가와사키 중공업 | 2012년 5월 30일 | |
| F9 | 1993년 9월 27일 | 히타치 제작소 | 2012년 10월 20일 |
5. 운용
최고 속도가 낮은 신칸센 0계 전동차와 신칸센 100계 전동차보다 안정된 고속 주행을 실현하기 위해, 차체의 공력 특성 향상과 경량화를 실시했다. 도쿄역과 신오사카역 사이를 약 2시간 30분에 주파한다.[93]
1992년 3월 14일 도입 당시에는 '노조미' 2왕복(초조, 심야 각 1왕복, 당시 운행되던 모든 '노조미'였다)과, 낮 시간대의 도쿄 - 신오사카 간 '히카리' 1왕복(238호·243호)으로 운용되었다.
1993년 3월 18일 JR 다이어 개정으로 300계에 의한 도쿄 - 하카타 간 직통 운전이 시작되었다. 처음으로 1개 편성당 전 구간을 1왕복 반 운용을 짜는 것이 가능하게 되었고, 0계의 대체를 위해 J61편성까지 증비를 계속하면서 편성 수 감축에 의한 운용 합리화를 가능하게 했다.
이후, 증비가 진행됨에 따라 "히카리"에서의 운용도 늘어났다. 후계 차량인 500계와 700계의 도입으로 2001년 10월 이후에는 "노조미"의 정기 운용에서 이탈하여 대신 도카이도 신칸센의 낮 시간대 "코다마"에도 투입되게 되었다.
2007년부터 해당 계열의 교체를 위해 제작된 N700계의 투입 및 증비가 시작되면서, 같은 해부터 JR도카이 소속의 J편성 중, 소정의 경과 연수인 제조 후 13년이 지난 차량부터 운용에서 제외되기 시작했다.
2011년 3월 12일의 다이어 개정으로 J편성은 산요 신칸센에 투입되는 정기 운용이 소멸되었지만, 운용 조정 때문에 F편성의 운용에 투입되는 경우가 있었다.
2012년 3월 17일의 다이어 개정에서 300계는 JR 도카이 소속 편성 외에 JR 서일본 소속의 9편성에 대해서도, 같은 회사에 잔류하고 있던 100계와 함께 운용을 종료했다.[95][96][97]
고별 운전은 2012년 3월 16일에 임시 열차로 운행되었다(모두 전 좌석 지정석).[84][85]
- 도카이도 신칸센: "노조미" 329호, J57편성, (도쿄 10:47→신오사카 13:23)
- 산요 신칸센: "노조미" 609호, F7편성, (신오사카 10:52→하카타 13:28)
6. 문제점 및 개선
신칸센 300계 전동차는 신칸센 최초로 VVVF 인버터 제어를 채택하여 최고 속도 주행에 적합하도록 설계되었다. 도시바가 독자 개발한 GTO 소자를 사용한 VVVF 인버터는 발차 및 정차 시 모터 소음이 컸지만, 교류 모터 채용으로 100계의 직류 모터에 비해 출력이 약 30% 향상되고 질량은 약 50% 감소하여 차량 경량화에 기여했다.
VVVF 인버터 제어를 통해 신칸센 차량 최초로 회생제동을 장착하여 제동 성능을 강화했다. 모터가 없는 부수차에는 와전류 브레이크를 장착했고, 차체 경량화로 인한 여객 질량 비율 증가에 대응하기 위해 300계부터 브레이크 제어에 응하중 장치가 추가되었다.
2M1T(2량의 전동차와 1량의 부수차) 3량 1유닛 구성으로, 질량 배분을 균등하게 하기 위해 전동차(M)가 부수차(T) 양쪽에 배치되는(M+T+M) 독특한 배열을 채택했다. 이는 일본 외에서는 ETR460, ICE3 등에서 채택된 바 있다.
차체는 도카이도·산요 신칸센 차량 최초로 알루미늄 합금을 사용하여 질량을 크게 줄였다. 공기 저항 감소를 위해 차체 단면을 축소하고 차고를 100계보다 40cm 낮췄으며, 저중심 설계를 위해 공조 장치를 마루 밑으로 이동시켰다. 팬터그래프에는 커버를 설치하여 소음을 줄이고 영업 최고 속도를 270km/h로 높였다. 초기 차량에는 플러그 도어를 채택했으나, 구조 복잡성과 잦은 고장, 비용 문제로 후기 차량에서는 일반 미닫이문으로 변경되었다.
알루미늄 차체 경량화로 인해 부수차의 와전류 브레이크 장치와 주변압기 탑재로 부수차가 전동차보다 무거워지는 결과가 발생했다. 이후 개발된 500계는 이를 피하기 위해 모두 전동차로 변경했고, 700계는 브레이크 장치 경량화와 기기 배치 최적화로 전동차와 부수차 질량을 동일하게 했다. 300계 선행 시제차량은 1990년 303km/h, 1991년 325.7km/h를 기록하여 일본 내 최고 속도 기록을 경신했다.
대차는 철도종합기술연구소가 개발한 9023EF형 대차를 기반으로 한 볼스터리스 대차를 채택하여 경량화와 곡선 통과 성능을 높였다. 축상지지 방식은 270km/h 주행 안정성을 위해 IS 방식을 개량한 원통 고무 병용 방식을 채용했다.
1999년부터는 700계의 저소음화 기술을 반영하여 싱글 암 팬터그래프, 애자 커버, 직조인트를 탑재하는 개조를 실시했다. 2004년에는 승차감 향상을 위해 비교적 상태가 좋은 편성에 N700계 양산 선행 시제차에서 채용한 개량형 세미 액티브 서스펜션 등을 탑재하는 계획을 발표하고,[64] 2006년까지 완료했다.[65]
JR 도카이 소속(J편성)과 JR 서일본 소속(F편성)은 팬터그래프 커버 색상(J편성: 회색, F편성: 흰색), JR 로고 색상, 차체 하부 리프팅 잭 설치용 함몰 유무 등으로 구별할 수 있다.
300계는 16량 편성으로 8~10호차가 1등차, 나머지는 보통차였다. 1등차는 2+2 좌석 배열, 독서등, 오디오 서비스, 모포 대여 등의 서비스를 제공했다. 300계부터 식당차가 사라지고 서비스 코너가 설치되었으나 2003년 폐지되었다.
300계는 고속 운전을 위해 거주성이 희생된 측면이 있었다. 차체 단면 축소로 거주 공간이 좁아지고 진동이 커졌으며, 공조 장치 이전으로 인한 냉난방 효율 문제도 발생했다. 또한, 객실의 쓰레기통이 소형화되어 불편을 초래했다.
300계는 신기술을 통해 신칸센 고속화에 기여했지만, 거주성 측면에서 낮은 평가를 받았다. JR 도카이는 이를 교훈 삼아 후속 700계 개발 시 쾌적성을 중시했다.
영업 운전 초기에는 잦은 고장과 운행 중단으로 언론의 비판을 받았다.[54] 1992년에는 주 전동기 고정 볼트 파손으로 인한 운행 중단 사고,[56] 1993년에는 밸러스트 비산으로 인한 승객 부상 사고[57][58] 등이 발생했다.
경량화를 위한 MT비 변경(12M4T에서 10M6T)과 와전류 브레이크 채용으로 부수차가 더 무거워지는 문제가 발생했다. 또한, 공조 장치 바닥 설치로 인한 냉방 능력 부족 문제도 있었다. 300계의 레일 면과 가까운 노즈 포인트는 "꼬리 흔들림" 현상을 유발하여 승차감을 악화시켰다.[61] 이후 신칸센 차량에서는 노즈 포인트를 높게 설정하게 되었다. 너무 큰 팬터그래프 커버로 인해 터널 내 횡동 문제가 발생했으며,[62] 고속 운전에 따른 진동 및 소음 증가, 좌석 착석감 악화 등의 문제도 있었다.[63]
7. 보존 차량
- 322-9001(J0편성 → J1편성): 아이치현 나고야시에 있는 SC 말레브 철도 공원에 보존되어 있다.[99] 1990년 히타치 제작소에서 제작되었으며, 2011년 3월부터 리니어·철도관에서 전시되고 있다.[8] 원래 JR 도카이 하마마츠 공장에 보존되었다가 리니어·철도관 건설로 이전되었다.[88]
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本系列のデビュー当時の時刻表では、本系列を使用する列車は「ひかり」や「こだま」であっても「のぞみ型車両で運行」と記されていた。その後、700系がデビューした際のJR東海のCMでは「300系」と表示されているほか、時刻表での使用車種の表記が500系以降の車両に限られるようになったため、時刻表で「300系」と記されたことはない。
[17]
문서
300系が「のぞみ型車両」と呼ばれていたように、国鉄時代の車両は代表的な列車名を取って呼ぶことが多く、151系は「こだま形」、153系は「東海形」、581系は「月光形」などと呼ばれていた。
[18]
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東海旅客鉄道（株）納入300系新幹線電車用電気品
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鉄道車両用小型・軽量制御システム」
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[39]
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N700系の場合は、車枠と車体の中心ピン（牽引装置）との間に左右動ダンパを比例電磁弁リリーフ方式による無段階減衰力調整式のセミアクティブサスペンションに変更している。
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J編成はグレー、F編成は白。ただしシングルアームへ転換後。
[44]
문서
この車両構成はのちの東海道・山陽新幹線における500系・700系・N700系16両編成でも採用されている。
[45]
문서
100系ではV編成（[[グランドひかり]]）のみグリーン席に[[衛星放送]]受信可能な座席内蔵の[[液晶テレビ]]が設置されていたが、本系列以降はグリーン席からテレビサービスが廃止されている。
[46]
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鉄道ジャーナル 1992年4月号
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문서
500系は1名多い1,324名であり、300系・700系・N700系とは1車両毎の乗車定員が異なる。また、運転席の後側には乗降口は存在しない。
[48]
문서
グリーン車の前後に設けることで、普通車利用客によるグリーン車通り抜けを極力防ぐ目的もある。
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新幹線半世紀の旅 100+300 珍しい２ショットだけど・・
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“東海道新幹線「のぞみ」また小石とばし 豊橋駅でホームの人に当たる”
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