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신칸센 400계 전동차

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목차

1. 개요

신칸센 400계 전동차는 일본의 지역 경제 활성화를 위해 개발된 미니 신칸센 운행용 차량으로, 1992년 야마가타 신칸센 개통과 함께 '쓰바사'로 운행을 시작했다. 재래선과 신칸센을 직결 운행하기 위해 차체 폭이 좁게 설계되었으며, 신칸센 구간에서는 최고 240km/h, 재래선 구간에서는 130km/h의 속도로 운행했다. 400계는 1990년에 시제차가 제작되었고, 1990년부터 2010년까지 총 12편성이 운행되었으나, E3계 2000번대 도입에 따라 2010년에 은퇴했다. 현재는 L3편성의 411-3 차량이 철도박물관에 전시되어 있다.

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신칸센 400계 전동차
기본 정보
400계 열차, 2005년 3월 요네자와 역에서 촬영
2005년 3월 요네자와 역에서 "쓰바사" 운행 중인 400계 열차
서비스 시작1992년 7월 1일
서비스 종료2010년 4월 18일 (17년 9개월 17일)
대체없음
후계E3계 2000번대
제작사히타치 제작소
가와사키 중공업
도큐 차량 제조
차량 종류미니 신칸센
제작 연도1992년–1995년
퇴역 연도2009년–2010년
보존 차량 수1량
폐차 차량 수83량
운행 회사JR 동일본
소속야마가타
노선도호쿠 신칸센
야마가타 신칸센
편성량수7량 편성
차량 번호L1–L12
전체 정원399석 (그린석 20석 + 일반석 379석)
차량 정보
차체강철
차량 길이22,825mm (선두차)
20,500mm (중간차)
차량 폭2,947mm
출입문각 측면에 1개
최고 속도240km/h (도호쿠 신칸센)
130km/h (야마가타 신칸센)
가속도1.6km/h/s
감속도2.6km/h/s
견인24 x 210kW (사이리스터 위상 제어)
총 출력5.04MW
전력 공급20/25kV AC, 50Hz
가공 전차선
집전 장치PS204 판타그래프
대차DT204 (동력차)
TR7006 (무동력차)
제동 장치해당사항 없음
신호 장치ATC-2
DS-ATC
ATS-P
연결기해당사항 없음
중련 운전200계 신칸센
E4계
기타 정보
야마가타 JR 직통 특급 보유 기구 (주)야마가타 제이아르 쵸쿠츠- 톳큐 호유- 키코- (카부시키가이샤)

2. 개발 배경 및 특징

1980년대 일본은 지역 경제 활성화를 위해 신칸센 네트워크 확장을 추진했다. 그러나 기존 신칸센 노선을 건설하기에는 경제적, 지리적 제약이 따르는 지역이 많았다. 이에 대한 해결책으로, 기존 재래선 선로를 표준궤로 개궤하고, 신칸센과 재래선을 직결 운행하는 '미니 신칸센' 방식이 고안되었다.

400계 신칸센은 이 미니 신칸센 운행을 위해 개발된 첫 번째 차량이다. 재래선 구간을 운행해야 하므로, 차량 규격은 재래선에 맞춰 차체 폭이 좁게 설계되었다. 신칸센 역에서는 플랫폼과의 간격을 메우기 위해 자동 연장 스텝이 작동하는 기능을 갖췄다. 최고 속도는 신칸센 구간 240km/h, 재래선 구간 130km/h였다.

도호쿠 신칸센과 신칸센과 같은 표준궤로 개궤한 재래선인 오우 본선을 직통 운전하는 야마가타 신칸센 "쓰바사" 용으로 개발, 제조되었다. 1990년에 시제차가 완성되었고, 1992년에 양산차가 완성되었다. 당초에는 전 차량이 전동차인 6량 편성으로, 1995년부터 중간 차량(부수차)을 1량 증결하여 7량 편성이 되었다.

차량은 증결차인 429형을 제외하고 제3섹터인 "야마가타 제이알 직행 특급 보유 주식회사"가 소유(차적은 JR 동일본)하고, JR 동일본이 빌려서 운행했다.

도호쿠 신칸센으로서는 10년 만의 신형식이었기 때문에 200계의 이미지를 탈피하는 것을 목표로, 이하를 기본 컨셉으로 삼았다.[14]


  • 토탈 컨셉: "21세기 지향의 고속 열차"
  • 익스테리어 이미지: "어드밴스 & 솔리드"
  • 인테리어 이미지: "소프트 & 어드밴스"


편성 기호는 "L"을 사용했다.

1990년 10월에 인도된 선행 양산형 편성 S4는 모든 차량에 동력 장치가 있는 6량 편성으로 구성되었다.[2]

차량 번호123456
차량 번호401-1402-1403-1404-1405-1406-1
좌석 정원206760686456



이 차량은 3가지 종류의 볼스터리스 대차를 사용했다. 1호차와 3호차에는 DT9028, 2호차와 4호차에는 DT9029, 5호차와 6호차에는 DT9030 대차가 사용되었다. 그린샤 좌석에는 좌석 등받이 TV 화면이 설치되었으나, 이후 생산된 편성에는 사용되지 않았다.[2]

1990년 11월 14일, 오우 본선의 니와사카와 이타야 사이에서 시험 운행이 시작되었다. 1991년 1월 23일부터는 개조된 200계 8량 K편성과 함께 도호쿠 신칸센의 센다이와 기타카미 사이에서 시험 운행이 시작되었다. 1991년 3월 26일, 400계 S4편성은 조에쓰 신칸센의 에치고유자와와 우라사 사이의 유자와 터널에서 336km/h의 새로운 일본 속도 기록을 세웠다. 1991년 9월 19일, 이 열차는 같은 구간에서 345km/h의 새로운 속도 기록을 세웠다.[3]

시험 운행은 1992년까지 계속되었으며, S4편성은 1992년 5월 20일에 처음으로 도쿄에 도착했다. 이후 선행 양산형 편성은 양산형 배치 표준에 맞게 개조되었고, 1992년 6월 29일에 L1편성이 되었다.[3]

1997년 7월, 오리지널 도색의 L11편성


400계의 외관은 원래 중간 톤의 은색 회색에 짙은 색의 지붕과 운전실 창문 주변, 그리고 대차부가 칠해져 있었다. 그러나 1999년부터 2001년 사이에 리모델링 및 재도색을 거쳐, 차체 하부의 짙은 청회색 영역이 더 넓어져 측면 창문 가까이까지 올라왔으며, 은색 회색과는 녹색 띠로 구분되었다. 지붕과 운전실 창문 주변의 짙은 회색은 제거되었다.

2. 1. 기술적 특징

등장시의 도색의 400계


전원은 교류 50Hz 25,000V(신칸센)와 교류 50Hz 20,000V(재래선) 양쪽에 대응한다. 력행 방식은 사이리스터 위상 제어로, 200계와 거의 같은 제어 방식을 채택했다.[16] 제동 방식은 발전 브레이크 병용 전기 지령식 공기 브레이크를 채용하고 있다.[17] 도호쿠 신칸센, 조에쓰 신칸센용 차량으로서는 처음으로 볼스터리스 대차를 채용하고 있다.[45] 400계는 직류직권전동기를 탑재한 마지막 신칸센 차량이다.

MM' 유닛을 채용하여, M차(411형・425형)에는 주제어기와 주 저항기가, M'차(422형・426형)에는 주 변압기・정류 장치・보조 전원 장치・공기 압축기(422형은 없음)・집전 장치가 탑재된다. 주 정류 장치는 RS204이다.

제동 방식은 발전 브레이크 병용 전기 지령식 공기 브레이크를 채용하고 있지만[17], 발전 브레이크는 200계와 마찬가지로 저항기를 사용한 버니어 초퍼 제어로 이루어진다. 상용 브레이크, 비상 브레이크, 긴급 브레이크, 보조 브레이크, 내설 브레이크（신칸센 구간에서는 110 km/h 이하에서만 작용한다）, 억속 브레이크 및 직통 예비 브레이크를 갖추고 있다[17]。이 중, 억속 브레이크[18] 및 직통 예비 브레이크는 재래선 구간에서만 사용 가능하며, 신칸센 구간에서는 인터록에 의해 작용하지 않는다[17]。

400계의 제조 이후, 신칸센의 제어 장치는 VVVF 인버터 제어가 주류가 되었기 때문에, 직류 전동기를 탑재한 신칸센 차량은 400계가 마지막이다.

주 변압기(TM204)는 강제 풍냉식을 채용하고, 1,900kVA의 용량을 갖는다[19]。또한, 변압기의 3차 권선에는 가선 전압이 전환될 때, 전환용 탭을 작동시켜 3차 권선의 전압 변동을 억제하는 3차 전원 탭 전환 방식이 장착되어 있다[20]。

운전 보안 장치는 신칸센 구간의 자동 열차 제어 장치（ATC-2형・DS-ATC）와 재래선 구간의 자동 열차 정지 장치（ATS-P형）가 장착되어 있다. 영업 최고 속도는 신칸센 구간이 240km/h, 재래선 구간은 130km/h이다. 속도계는 당초에는 아날로그식으로 보조로 오른쪽 아래에 7세그먼트 디스플레이로 표시되었지만, 그 후 도호쿠 신칸센에 DS-ATC 도입에 맞춰 2005년도에 E3계와 같은 글래스 콕핏식 속도계로 교체되었다.

JR 동일본의 신칸센 차량으로는 처음으로 볼스터리스 대차를 채용하고 있으며, 그 후의 JR 동일본의 신칸센 차량에 채용되고 있다. 철도 종합 기술 연구소에서 행해지던 미니 신칸센용 대차 연구를 바탕으로, DT9028형, DT9029형, DT9030형의 3종류가 시제되었다[21]。각각, 축상 지지 방식이 코일 스프링 원추 고무 병용식, 원추 고무식, 편판 2매 지지판 고무 병용식이다[21]。주행 시험 결과 및 보수성 등의 관점에서 DT9030형을 기반으로 한 DT204/DT204A가 제작되었다[21]。

축상 지지 방식은 200계의 IS식에서, 편판 2매 지지판 고무 병용식으로 변경되었다[12]。이는, IS식에서는 축상 전후에 배치되어 있던 지지판에 의해 축상을 지지하고 있던 것을, 대차 중앙 측으로부터의 2매의 지지판에 의해 축상을 지지함으로써, 축상 지지의 소형화를 도모한 것으로, 축상 상부와 대차 틀 사이에는, 축 댐퍼를 장비하고 있다[22]。인장력・가감속 특성 등은 200계와 거의 동일하지만, 신칸센 구간의 고속 직진 안정성과 재래선 구간의 급곡선의 양쪽에 대응할 수 있도록, 차륜의 답면 형상이 종래의 신칸센의 차륜의 답면 형상과 비교해, 답면에서 차륜의 내측에 있는 플랜지까지의 커브의 변화에 차이가 있으며, 플랜지의 두께도 얇아졌다[23]。또한, 전후에 배치되어 있는 차륜의 차축의 거리인 축간 거리가 2,500mm에서 2,250mm로 단축된 것 외에, 기어비는 200계의 2.17에서 2.70으로 크게 하여, 신칸센 구간의 240km/h 주행에는 모터의 허용 회전수를 높게 설정함으로써 대응하고 있다. 또한, E4계와의 병결 운전 시에는 E4계 측이 인장력・가감속 특성 등을 400계와 같은 성능으로 조정하고 있었다.

팬터그래프는 하부 교차식의 PS204형을 채용。신칸센 구간과 재래선 구간에서의 가선의 차이에 대응하고 있다. 팬터그래프 커버는 재래선의 차체 한계 관계상 탑재되지 않았다. 12호차와 14호차에 탑재되어 있지만, 신칸센 구간에서는 2대, 재래선 구간에서는 1대만 사용하고 있다.

3. 차량 구성

1995년 후반에 15호차가 추가되면서, 400계는 다음과 같이 구성되었다.[4]

차량 번호11121314151617
차량 종류MscM'MM'TMM'c
차량 번호411426-200425426429425422
좌석 정원20676068646456
시설화장실, 휠체어 공간카드 전화화장실, 카드 전화수하물 보관소화장실, 수하물 보관소화장실, 카드 전화수하물 보관소



1호차와 2호차는 도큐차량제조에서, 3호차부터 4호차까지는 히타치 제작소에서, 5호차부터 6호차까지는 가와사키 중공업에서 제작되었다.[4] 12호차와 14호차에는 팬터그래프가 장착되었다.[7]

좌석 간 간격은 그린샤(11호차)가 1160mm, 지정석(12~15호차)이 980mm, 자유석(16, 17호차)이 910mm이었다.[8]

1999년부터 2001년 사이에 이 열차들은 수명 연장 개조를 받았으며, 실내도 새로운 좌석 모켓으로 개조되었다. 지정석 객차는 빨간색 모켓을 사용했고, 자유석 객차는 청록색 모켓을 사용했다.[8]

3. 1. 형식별 개요

차체 폭이 좁기 때문에, 좌석 배열은 일반석은 2+2열의 4열, 그린샤 (11호차)는 2+1열의 3열로 되어 있다.

그린샤의 3열 배치는 본 형식뿐이다.[24] 그린샤의 좌석 번호는 A-B-D로 D석이 1인용 좌석이며, C석은 없다. 이는 후에 등장한 E3계 1000번대에서 그린샤의 좌석 배열을 2+2열로 했기 때문에, 이에 맞춘 것이다. E3계 등장 이전의 1열 좌석 번호는 C였다.

일반석에서는 지정석 차량 (12 - 15호차)과 자유석 차량 (16·17호차)에서 좌석의 앞뒤 간격 (시트 피치)이 다르며, 전자는 JR 동일본 신칸센 일반석의 표준 시트 피치인 980mm, 후자는 착석 정원 확보의 관점에서 485계 등과 같은 910mm로 했다.

당초에는 그린샤가 보라색 계열, 일반석 지정석이 갈색 계열, 자유석이 파란색 계열의 모켓을 채용했다. 1999년 (헤이세이 11년)에 E3계를 야마가타 신칸센에 투입했을 때, 좌석 모켓의 리뉴얼도 실시되었다.

변소는 당초 2량에 1곳 (홀수 호차의 야마가타·신조 쪽)에 설치되어 있었지만, 429형 삽입에 따른 7량 편성 이후에는 11·13·15·16호차에 설치되어 있다. 11·13·16호차는 양식 대변기 1곳과 소변기 1곳, 세면소 1곳, 15호차는 양식 대변기 1곳과 세면소 1곳이라는 구성이다.

4. 운행 역사

1992년 7월 1일 야마가타 신칸센(후쿠시마-야마가타) 개통과 함께 "쓰바사"로 영업 운전을 시작했다.[8] 도호쿠 신칸센 구간(도쿄-후쿠시마)에서는 200계와 연결하는 열차가 대부분이었지만, 하행 첫차·상행 막차나 임시 열차에서는 다른 차량과 연결되지 않고 단독으로 주행하는 경우도 있었다. 초기에는 6량 편성으로 운행되었으나,[8] 1995년 12월 1일부터 중간차 1량을 증결하여 7량 편성으로 운행되었다.[8]

1999년 4월 29일부터는 E4계와 연결되는 열차가 설정되었다. 같은 해 12월 4일에는 야마가타 신칸센(야마가타-신조) 연장 개업이 이루어져 운용 구간도 신조까지 늘어났다. 연장에 맞춰 증비된 E3계 1000번대와 동일한 도색(실버/그레이 바탕에 녹색 선)으로 순차적으로 변경되었으며, 로고 및 내장도 리뉴얼되었다.

2001년 9월 21일 이후에는 200계와 연결하는 운용이 사라졌다.

"쓰바사"뿐만 아니라 간이 운용으로 도쿄- 나스시오바라역 구간을 운행하는 "나스노"(아침 저녁의 일부 열차. E4계와 연결)에도 사용되었다. 또한 야마가타 신칸센 구간을 주행하는 E3계 1000·2000번대와는 공통 운용이 편성되었다.

2007년 7월에 E3계를 기반으로 한 신형 차량을 도입하는 것이 발표되었고,[26] 2008년 12월부터 순차적으로 교체가 시작되었다.[27]

L1편성은 2008년 12월 16일에 정기 운행에서 이탈하여 고야마 신칸센 차량 센터에 이송되었으나, 2009년 1월 9일에 신칸센 종합 차량 센터로 폐차 회송되었다.[28] 폐차된 차량은 폐차 절차와 동시에 소유주인 야마가타 JR 직통 특급 보유 주식회사에 반환되었다. 이것이 400계 최초의 폐차 편성이 되었다.

2010년에 영업 운전을 종료하는 것이 발표[29]되었다. 같은 해 4월에 은퇴 기념 열차가 운행되었으며,[30] 이를 기점으로 400계는 정식으로 은퇴했다.[29] 같은 해 4월 30일자로 L3편성이 폐차되면서 본 계열은 소멸되었으며,[31] E3계에 자리를 내주었다. L3편성 중 선두차 1량은 은퇴 후 얼마 동안 후쿠시마역 구내의 후쿠시마 종합 운수구에 보관되었다.

400계의 영업 운행 철수를 기념하여, 신조역 → 도쿄역 간에 임시 열차 "쓰바사 18호"[32]가 2편 운행되었다. 전 좌석 지정석으로 200계나 E4계와의 연결은 이루어지지 않고 단독 운행이었다. 운행 시에는 기념 승차 증명서가 배포되었다.[29]

4월 18일 운행의 "쓰바사 18호 사요나라 400계" 운행 시에는, 신조역과 야마가타역에서 출발식이 개최되었다.[33] 1일 역장에 의한 출발 신호, 창작 태고 고적 (신조역) / 하나가사 춤 (야마가타역) 등이 행해졌다.[33]

운행일열차명운행 구간 (시발・종착 시각)중간 정차역사용
편성		비고
4월 3일쓰바사 18호
"아리가토 400계"		신조 7:57발 → 도쿄 11:48착오이시다역・무라야마역・사쿠란보히가시네역・텐도역・
야마가타역・카미노야마온센역・아카유역・타카하타역・
요네자와역・후쿠시마역・코리야마역・오미야역・우에노역		L3
4월 18일쓰바사 18호
"사요나라 400계"		신조 8:46발 → 도쿄 12:48착L3400계 최종 영업 운행 열차


5. 보존

총 12편성이 도입되었으나, 현재는 전 차량 폐차되었다.[49][50]

L3편성의 411-3 차량(11호차)은 사이타마현 사이타마시 오미야구에 위치한 철도박물관에서 보존, 전시되고 있다.[52][53][54] 2010년 퇴역 후 JR 동일본 신칸센 종합 차량 센터에 보존되었다가 철도박물관으로 옮겨져 2018년부터 전시를 시작했다.[52][53][54]

411-3은 폐차 후, 후쿠시마 종합 운수구에서 보관되고 있었지만, 2017년 12월에 철도 박물관으로 이관되었다. 2018년 7월 5일에 철도 박물관이 리뉴얼 오픈하면서 보존 전시되었으며, 차량은 등장 당시의 구도장으로 복원되었다.[42] 2018년 7월 5일부터 일반 공개되고 있다.[43] 단, 차내는 리뉴얼 후의 사양으로 되어 있기 때문에, 등장 당시와는 다르다.

6. 시제차(S4편성)

1990년 10월에 인도된 선행 양산형 편성 S4는 이후 L1편성으로 개조되었다. 모든 차량에 동력 장치가 있는 6량 편성으로 구성되었으며, 영업 운전을 전제로 개발되었지만, 세부 사항은 양산차와는 다른 사양이었다.[2]

차량 번호123456
차량 번호401-1402-1403-1404-1405-1406-1
좌석 정원206760686456



이 차량은 3가지 종류의 볼스터리스 대차를 사용했다. 1호차와 3호차에는 DT9028, 2호차와 4호차에는 DT9029, 5호차와 6호차에는 DT9030 대차가 사용되었다. 그린샤 좌석에는 좌석 등받이 TV 화면이 설치되었으나, 이후 생산된 편성에는 사용되지 않았다.[2]

S4 편성 시대


양산화 개조 후의 L1편성의 형식·차량 번호는 다음과 같다.

형식·차량 번호 제조 시와 양산화 개조 후의 비교
차종colspan="6" style="background:#8e8;"|
MSCM'MM'MM'C
제조 시401-1402-1403-1404-1405-1406-1
양산화 개조 후411-1426-201425-1426-1425-201422-1



시제차는 양산차와 비교했을 때 다음과 같은 차이점이 있었다.


  • 차체 형태: 시제차는 양산차와 차체 단면의 R이 약간 달랐다. 16, 17호차의 창문 치수와 간격이 12~15호차와 동일했기 때문에 좌석 간격상 좌석과 창문의 위치가 반드시 일치하지 않았다. 또한, 시제차는 측면 객실 출입문에 플러그 도어를 사용했다. 시제차는 측면 창문 아래의 녹색 띠도 없었다. 신칸센 구간에서 승강장과의 틈새를 메우는 객실 출입문 아래의 스텝이 시제차에서는 수평으로 차내 안쪽으로 들어가는 구조였지만, 양산차에서는 아래쪽으로 접히는 구조로 변경되었다.
  • 운전대 측면부의 타원형 창문: 시제차에는 설치되어 있었지만, 양산화 개조 과정에서 메워졌다.
  • 분할 병합 장치: 시제차는 양쪽 선두차에 탑재되어 있지만, 양산차는 411형(11호차)에만 탑재되어 있다.
  • 바닥 덮개: 시제차에는 부착되어 있다.
  • 행선 표시기: -- 시제차는 행선지 외에 자유석/지정석을 독립적으로 표시하는 표시기를 갖추고 있었지만, 후자의 표시 부분은 실제로는 사용되지 않았다. 행선지 부분에 대해서는 LED 방식이 채용되었다. 양산차에서는 행선지 표시 부분만 설치되어 자막식으로 되어 있다. 시제차에서도 2003년에 양산차와 동일한 자막식으로 변경되었다.[44]
  • 차내: 시제차의 그린샤에는 좌석에 액정 모니터가 설치되었지만, 양산차에는 장착되지 않았고 시제차도 양산화 개조 과정에서 철거되었다. 시제차의 보통차에서는 리클라이닝 시트 외에 회전식(405-1)이나 고정식(406-1) 좌석도 시제작되었지만, 양산화 개조로 모두 리클라이닝 시트로 통일되었다.

참조

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