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일본국유철도 381계 전동차

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목차

1. 개요

381계 전동차는 일본국유철도가 개발한 특급형 전동차로, 진자 장치를 통해 곡선 구간의 속도를 향상시킨 것이 특징이다. 1973년 특급 '시나노'를 시작으로 '구로시오', '야쿠모' 등 다양한 노선에서 운행되었으며, 알루미늄 합금 차체와 특급색 도색을 적용했다. 1980년대에는 선두차 개조, 파노라마 그린차 도입 등 다양한 개조가 이루어졌다. JR 이행 후, 381계는 자연 진자식 차량으로, 2024년 6월 15일 '야쿠모' 운행 종료로 정기 운행이 완전히 종료되었다. 현재는 일부 차량이 보존되어 있다.

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일본국유철도 381계 전동차
기본 정보
381계 전동차 이미지
2010년 5월, 마호로바 운행 중인 381계 전동차
서비스1973년–2024년 6월 (정기 운행)
제작사히타치
가와사키 중공업
긴키 차량
대체183계
제작 연도1973년–1982년
운행 시작1973년
개조1997년–2011년 (JR 서일본)
제작 수량277량
운행 대수없음
보존 대수2량
폐차 대수140량
후계383계
287계
289계
273계
편성3/4/6/7/9량 편성
운영사JNR (1973년–1987년)
JR 도카이 (1987년–2008년)
JR 서일본 (1987년–2024년)
소속히네노, 고토, 후쿠치야마
노선여러 노선
차체알루미늄 합금
차량 길이21,300 mm
폭2,920 mm
높이3,383 mm
최고 속도120 km/h
견인저항 제어
전원 공급1,500 V DC 가공 전차선
집전 방식팬터그래프
상세 정보
별칭국철381계전동차
형식직류 전동차
제조사가와사키 중공업
히타치 제작소
긴키 차량
제조년도1973년 - 1982년
운행개시1973년 7월 10일
운행종료2024년 6월 15일 (정기)
편성3・4・6・7・9량
궤간1,067 mm
전기 방식직류 1,500 V (가공 전차선 방식)
최고 운전 속도120 km/h
(곡선 통과 시 본칙+20km/h)
179.5 km/h (기록)
전체 길이21,300 mm
전체 폭2,900 mm
전체 높이3,880 mm (쿠하381형)
3,385 mm (모하381형)
3,960 mm (모하380형)
차체 재질알루미늄 합금
대차판 스프링식 자연 진자 다이렉트 마운트 공기 스프링 대차
DT42・TR224
주전동기직류 직권 전동기
MT58・MT58A
주전동기 출력120 kW
구동 방식중공축 평행 카르단 구동 방식
기어비4.21
정격 출력960 kW (1유닛)
정격 인장력4,470 kg (1유닛)
제어 방식저항 제어・직병렬 조합
제어 장치CS43・전동 캠축 접촉기식
제동 장치발전 제동 병용 전자기 직통 제동
보안 장치ATS-S･ATS-B(도입 초기)
ATS-ST(JR 도카이 소속 차량)
ATS-SW･ATS-P(JR 서일본 소속 차량)

2. 구조

알루미늄 합금 차체를 채택하고 특급색 도색을 적용했다.


381계 전동차는 진자 차량에 필요한 경량화와 저중심화를 위해 차체 구조를 개선했다. 모하381형, 모하380형, 사로381형에는 측면 중앙부 부근 창문 아래에 비상구를 설치했지만, 1981년 '야쿠모' 투입분부터는 폐지되었다.

도색은 다른 주간 특급형 전동차와 마찬가지로 특급색(크림 4호 바탕에 적2호 띠)을 사용했다.[29] 차량 번호는 스테인리스 컷 아웃 문자로 표기했다.[29]

운전대는 운전사의 시야 확보를 위해 183계 0번대 차량이나 485계 200번대 차량처럼 '전기밥솥'형의 높은 운전대 형상을 채택했고, 장래의 분할 병합을 고려하여 관통형으로 만들었다.[13] 선두차 정면에는 애칭 표시막 위에 특급 심볼 마크를, 측면에는 스테인리스제 JNR 마크를 부착했다.[18] 주오 서선 등에는 협소 단면 터널이 있어 183계처럼 운전석 위 전등은 생략되었다. 1976년 제조 차량부터 쿠하381형의 관통문이 폐지되어 100번대로 구분되었다.[19]

냉방 장치는 AU33형 집중식 냉방 장치[13](냉방 능력 28,000kcal/h[21])를 바닥에 각 차량당 1기씩 탑재했다. 냉풍은 각 차량 중앙, 좌우 2개소의 창기둥 부분 바닥에서 덕트를 통해 천장 송풍구로 공급된다.[24]

モハ381-89の走行音|모하 381-89의 주행음|1990년 3월 26일 산요 본선 오카야마 - 하쿠비선 빈고타카하시 간일본어

2. 1. 차체

국철 591계 전동차 참조

1973년 7월 주오 서선·시노노이선 나고야 - 나가노 간 직류 전철화, 일부 선 증설, 신선 전환 완성이 결정되면서 해당 구간은 특급 열차 위주의 열차 체계로 구성되었다.[1]

그러나 나고야-나가노 간(252.3km)은 곡선 구간이 45.2%(115km)이고, 그중 반경 600m 이하 곡선이 전체의 23.8%(60km)를 차지한다. 따라서 전철화를 하더라도 당초 예정했던 181계 전동차로는 소요 시간이 3시간 45분으로, 기존 키하181계 "시나노"에 비해 10분 정도밖에 단축되지 않았다. 곡선 통과 속도를 향상시키지 않으면 대폭적인 속도 향상을 기대하기 어려웠다.[1][2] 같은 시기 주오 자동차도가 부분 개통을 반복하며 연장되고 있었으므로, 이에 대항하기 위해 전철화에 의한 속도 향상 효과를 최대한 발휘할 필요가 있었다.[3][4][5]

한편, 국철은 도호쿠 본선 등 주요 간선에 최고 속도 130km/h, 곡선 통과 속도 +20km/h 등을 달성하여 표정 속도 100km/h를 넘는 고속 열차 설정 계획을 추진하고 있었다. 1970년에는 시험차인 591계 전동차를 제작해 시험을 진행했지만, 거의 동시에 전국 신칸센망 계획이 구체화되고 도호쿠 신칸센 건설이 시작되면서 양산 계열 투입 계획은 일단 백지화되었다.[3]

591계에서 시험된 내용 중 하나는 곡선 구간에서 원심력에 의해 차체를 기울여 곡선을 고속으로 통과할 때 원심력을 완화, 승차감을 유지하는 "자연 진자식 차체 경사"였다. 591계 시험에서 이 방식은 실용화 전망이 보였고, 아간선의 고속화를 위해 시험선 구간을 아간선(신에쓰 본선, 가고시마 본선 등)으로 변경하여 시험을 계속했다.

이에 따라 국철은 자연 진자식 차체 경사 차량의 실용화 가능성을 확인했고, 주오 서선·시노노이선 전철화 완성에 맞춰 차체 경사식 특급형 차량 양산차를 새로 투입하여 해당 구간을 3시간 20분대로 연결하기로 결정했다. 아간선에 그대로 적용하기에는 과도한 성능이었던 591계를 직류 전철화된 아간선에 최적화하여 개발한 것이 본 계열이다.[3][4][5] 본 항목에서는 완성 당시 구조에 대해 기술한다.

2. 2. 실내

알루미늄 합금제 골격을 채용하여 경량화와 저중심화를 도모한 차체 구조이다.[13] 이는 곡선 통과 시 횡압(원심력) 감소, 승차감 향상, 지상 설비 투자 억제에 기여했다. 국철 전동차로는 처음으로 전장을 14계 객차와 같은 21,300mm로 늘렸다.[17] 183계에 비해 차체 하부의 좁아지는 정도가 커서 대차 상면 폭은 2,600mm가 되었고, 측면 창문의 경사 각도도 3.5도로 설정되었다.[18]

객실 바닥면 높이는 181계와 거의 같은 1,105mm이다.[20][13] 지붕 높이는 3,385mm이지만, 천장은 냉방 덕트를 통과시킨 평천장 구조로, 바닥면으로부터의 높이는 2,050mm이다.

좌석은 183계와 동일한 사양으로, 일반실은 910mm 간격의 간이 리클라이닝 시트, 그린샤는 1,160mm 간격의 리클라이닝 시트이다. 좌석 끝에는 손잡이를 설치하여 곡선 통과 시 입석 승객의 안전을 배려했다. 최종 제조 그룹의 일반실에서는 좌석 등받이 잠금 장치가 개선되었다.

측면 출입구는 폭 700mm의 한쪽 문을 한쪽에 1개 설치했으며, 도어 엔진은 표준 TK100A형을 사용했다.[18] 객실과 출입구 데크 사이의 칸막이 문은 재래선 최초로 자동문 방식을 채택했다.[21] 자동문 작동 스위치는 신칸센 0계 전동차와 마찬가지로 매트 방식이며, 도어 엔진은 TK104형이 탑재되었다.[18]

창문의 햇빛 가리개는 베네치안 블라인드를 채용했다. 이는 591계의 장비를 답습한 것으로, 개폐 방식은 591계의 전동식에서 수동식으로 변경되었다.[21]

2. 3. 주요 기기

MM' 유닛에 부수차(T차) 1량을 더한 2M1T의 3량 유닛 방식을 채용하여[16], M차(모하 381형)에는 주 제어기와 저항기(MR123) 등의 주 회로 기기가, M'차(모하 380형)에는 전동 공기 압축기·집전 장치와 같은 보조 기기, T차(쿠하 381형·사로 381형)에는 전동 발전기를 탑재한다.

주 회로는 저항 제어를 채용, 주 제어기는 전동 캠축 방식의 CS43이다[25]。주 제어기 1기로 2량 8기 분의 주 전동기를 제어하는 1C8M 방식으로, 총괄 제어는 90심의 KE91형 점퍼 연결기에 의해 이루어진다[27]。

주 전동기는 591계에서 시험된 MT58X형(1시간 정격 출력 110 kW)을 베이스로, 운용 선구 확대를 고려하여 용량을 늘린, 1시간 정격 출력 120 kW(정격 전압 375 V, 정격 전류 360 A)의 직류 직권 전동기 MT58형이다[21]。원 설계는 미쓰비시 전기가 담당, MT54형과 동등한 출력을 확보하면서, 200 kg 약의 경량화[22]를 달성하기 위해, 정격 회전수가 2,130 rpm까지 올려졌다[23]。1974년 12월 낙성차부터는, 리드선 직출에서 단자함 방식으로 재검토된 MT58A형(중량: 680 kg)으로 변경[23]。회전수를 상승시킨 것에 의해 정격 토크가 57 kg・m까지 저하되었다[23]。

기어비는 특급형 전차 표준의 3.50이 아닌, 정격 토크 저하에 따른 기동 가속도 확보를 목적으로 급행형 전차와 같은 4.21로 설정하여[23], MT비 2:1에서의 편성을 기본으로 하여 가감속 빈도가 높은 산악 선구에서의 사용에 적응시켰다[24]。그 결과, 1시간 정격 속도는 종래의 특급형 전차보다 약간 올라 72.0 km/h 가 되어[13] 고속 성능도 경량 차체와의 상승 효과로 향상되었다. 허용 최고 속도는 120 km/h이다[29]。

집전 장치는 마름모꼴 팬터그래프의 PS16I형[25]을 모하 380형 1량당 2기 탑재한다.

서비스 전원용 전동 발전기 (MG)는, MH128C-DM85C(용량 110 kVA)[26]를 쿠하 381형·사로 381형에 탑재하고 있으며, 자차를 포함하여 최대 3량까지의 급전이 가능하다[27]。

전동 공기 압축기에는, MH113A-C2000M을 채용한다[21]。

운전대 기기는, 주간 제어기는 115계 등에서 실적이 있는 MC53, 브레이크 밸브는 ME47을 채용한다[28]。각종 NFB는 보조석 측에 모아 배치되어 있다[28]。

대차는 진자 장치(차체 경사 용 콜로 장치)를 조립하기 때문에 본 계열 전용의 대차가 신설계되었다. 차축 지지에는 판스프링을, 베개 스프링에는 공기 스프링을 사용한 다이렉트 마운트 방식의 DT42형(전동차용)・TR224형(제어차·부수차용)을 장착한다[29]。591계를 사용하여 연결차와 2축 보기차의 경우로 비교한 결과, 주행 성능상 2축 보기차로 문제가 없는 것을 알게 되었기 때문에, 재래 특급형과 같은 2축 보기차에서 사용하는 대차와 동일한 형태를 하고 있다[16]。고정 축거는 2,300 mm[21], 차륜경은 860 mm이다。

기초 브레이크는, DT42가 답면 브레이크, TR224가 1축 2매의 디스크 브레이크이다. 이 외에, 답면 청소 장치를 설치하여 차륜과 레일 간의 점착 개선을 꾀하고 있다[21]。

화장실용 설비는 낙성 시에는 차단부 측에 유입관을 설치[30]했었지만, 1974년 제조분 이후부터는 순환식 오물 처리 장치를 탑재하여, 기존 차량에 대해서도 1975~77년에 걸쳐 유입관에서 교환되는 형태로 추가 탑재되었다[31]

2. 4. 진자 장치

국철 591계 전동차를 사용하여 연결차와 2축 보기차를 비교한 결과, 주행 성능상 2축 보기차로 문제가 없다는 것을 확인하였다. 이에 따라, 381계 전동차는 기존 특급형 전동차와 같은 2축 보기차에서 사용하는 대차와 동일한 형태를 채택하였다.[16]

대차는 진자 장치(차체 경사 용 콜로 장치)를 설치하기 위해 본 계열 전용으로 새롭게 설계되었다. 차축 지지에는 판스프링을, 베개 스프링에는 공기 스프링을 사용한 다이렉트 마운트 방식의 DT42형(전동차용)・TR224형(제어차·부수차용)을 장착한다.[29] 고정 축거는 2300mm[21], 차륜경은 860 mm이다.

기초 브레이크는 DT42가 답면 브레이크, TR224가 1축 2매의 디스크 브레이크이다. 이 외에 답면 청소 장치를 설치하여 차륜과 레일 간의 점착성 개선을 꾀하고 있다.[21]

3. 운용

381계 전동차는 1970년부터 시험 운행된 3량 편성의 관절식 틸팅 591계 전동차를 기반으로 개발되었다.[7] 1973년 7월 10일부터 나고야와 나가노를 잇는 특급 시나노에서 영업 운전을 시작했다.[7]

이후 381계는 여러 노선에 투입되었는데, 주요 운행 노선과 기간은 다음과 같다.


  • 시나노: 1973년 7월 10일 ~ 2008년 5월[17]
  • 구로시오: 1978년 10월 ~ 2015년 10월 30일[17]
  • 야쿠모: 1982년 7월 ~ 2024년 6월 15일[17]
  • 고노토리: 2011년 5월 31일까지, 2012년 6월 1일 ~ 2015년 10월 30일[6]
  • 기노사키: 2012년 6월 1일 ~ 2015년 10월 30일[6]
  • 하시다테: 2013년 3월 16일 ~ 2015년 10월 30일[6]
  • 한와 라이너: 2011년 3월까지
  • 야마토지 라이너: 2011년 3월까지


JR 서일본 381계 열차는 2015년 10월에 특급 구로시오, 고노토리, 기노사키, 하시다테 운행에서 제외되었으며, 마지막 운행은 10월 30일에 이루어졌다.[6]

새로운 273계 열차가 2024년 4월 6일부터 운행을 시작함에 따라, JR 서일본은 2023년 12월에 남아있는 381계 열차를 2024년 6월부터 퇴역시킬 예정이라고 발표했다.[8] 381계의 마지막 정기 운행인 '야쿠모'는 2024년 6월 15일에 이루어졌으며, 이를 기점으로 381계의 정기 운행은 완전히 종료되었다.[10]

381계는 일본 최초의 차체 경사식(자연 진자식) 특급형 차량으로, 곡선 구간에서 차체를 기울여 원심력을 줄이는 방식으로 운행되었다. 이 기술 덕분에 곡선 구간에서도 높은 속도를 유지할 수 있어, 소요 시간을 단축하는 데 기여했다. 그러나 자연 진자 방식 특유의 흔들림 때문에 멀미를 호소하는 승객이 많아, 구토를 연상시키는 불명예스러운 별명으로 불리기도 했다.

3. 1. 중앙 본선(주오니시선)

1973년 7월 10일부터 중앙 본선(주오니시선)·시노노이선 특급 "시나노"에 투입되었다[17]。

본 계열은 진자 장치를 장착하여, 기존 차량의 곡선 통과 속도(최대 본칙[14]+5km/h)보다 높은 속도(최대 본칙+20km/h)로 주행할 수 있었다. 예를 들어 반경 400m 곡선에서 기존 열차는 최대 80km/h로 주행했지만, 본 계열은 최대 95km/h로 주행 가능했다. 이는 승객에게 가해지는 원심력을 줄여 승차감을 향상시켰다. 반경 400m는 주오 본선의 표준적인 곡선 반경이며, 이러한 곡선을 90~95km/h[32]로 주행할 수 있는 본 계열 투입으로 '시나노'의 소요 시간은 크게 단축되었다.

본 계열에 채용된 롤러 축 지지식 자연 진자 장치는 커브에서 차체에 가해지는 원심력으로 롤러로 지지된 차체를 기울이는 방식이다. 591계와 달리 심접시 이동 방식은 채용되지 않았다. 591계 시험 결과, 진자 중심 높이를 올리는 것이 진자 작용과 승차감에 유리했지만, 전복 한계 풍속 저하 및 차량 한계 접촉으로 인한 차내 환경 저하를 막기 위해 진자 중심 높이는 2,300mm, 차체 최대 경사각은 5도로 제한되었다. 50km/h 이하에서는 기계적으로 진자가 잠겨 작동하지 않는다[33]。

그러나 자연 진자식은 완화 곡선에서 원심력이 정지 마찰력을 깨뜨리는 순간 차체가 급격히 기울어 부자연스러운 흔들림을 유발했다[34]。 또한 곡선 주행 중 종 방향 하중으로 인해 승차감이 향상되었음에도 멀미를 호소하는 승객이 많았고[35], 구토를 의미하는 단어와 열차명을 결합한 '게로시오' 등의 별명이 붙기도 했다[36][37]。 운전 초기에는 에티켓 봉투가 좌석마다 비치되었고, 차장은 멀미약을 상비했다[39]。

모하 381형, 모하 380형, 쿠하 381형, 사로 381형의 4가지 형식이 등장했다[17]。

; 모하 381형 (M)

: 보통석을 갖춘 중간 전동차. 모하 380형과 유닛을 이루며, 화장실·세면소는 없고 주 제어기·저항기 등을 탑재한다. 정원 76명. 92량이 제조되었고, 9량은 운전대를 장착해 쿠모하 381형으로 개조되었다.

; 모하 380형 (M')

: 보통석을 갖춘 중간 전동차. 모하 381형과 유닛을 이루며, 화장실·세면소를 갖추고 집전 장치(2기), CP 등을 탑재한다. 정원 72명. 92량이 제조되었다. 짧은 편성에서는 선두차로 개조된 쿠모하 381형과 유닛을 이루기도 한다.

; 쿠하 381형 (Tc, Tc')

: 보통석을 갖춘 제어 부수차. 화장실·세면소를 갖추고, MG 등을 탑재한다. 정원 60명. 인출이 양쪽으로 되어 있어 홀수·짝수 어느 방향에서나 사용 가능하다. "시나노"용으로 제조된 관통문이 있는 0번대 18량,

; 사로 381형 (Ts)

: 그린석을 갖춘 중간 부수차. 화장실·세면소·차내 판매 준비실·차내 판매 코너[46]를 갖추고, MG 등을 탑재한다. 정원 48명. 창문은 중간에 기둥을 설치한 2열마다 큰 창으로, 급행형 전동차 그린차와 유사한 외관이다. 측면 창 길이는 1,930mm이다.

381계 제조 예산 및 신제 배치[47]
예산목적모하 381형모하 380형쿠하 381형사로 381형신제 배치
쇼와 47년 제1차 채무주오니시선 전철화 훈련용1·21·21·2나가노 운전소
쇼와 48년 민유 차량"시나노" 전철화용3 - 153 - 153 - 121 - 5나가노 운전소
쇼와 49년 제2차 민유 차량"시나노" 전면 전철화용16 - 2516 - 2513 - 186 - 9나가노 운전소
쇼와 53년 민유 차량"시나노" 증발용56 - 5956 - 59121·12220나가노 운전소


3. 2. 한와선, 기세이 본선

1978년(쇼와 53년) 한와선·기세이 본선 특급 "구로시오"에 투입되었다.[17]

본 계열은 진자 장치를 장착하여, 기존 차량에서는 곡선 통과 속도가 최대 본칙+5km/h였던 데 비해, 본 계열에서는 최대 본칙+20km/h를 실현했다. 예를 들어 반경 400m의 곡선은 주오 본선이나 기세이 본선(기노쿠니선) 와카야마 - 기이타나베 간의 표준적인 연속 곡선 반경 수치이며, 이러한 곡선을 주행할 때 90 ~ 95 km/h[32]로 연속 주행할 수 있어 '구로시오'의 소요 시간을 대폭 단축했다.

그러나 자연 진자식은 완화 곡선상에서 서서히 가해지는 원심력이 진자 장치의 정지 마찰력을 깨뜨리는 순간, 일시에 최대한도까지 차체가 흔들리기 때문에 부자연스러운 흔들림을 일으켰다.[34] 커브 주행 중 종 방향 하중이 가해지는 진자식 차량의 특성 때문에, 승차감은 일반 차량보다 향상되었음에도 멀미를 호소하는 승객이 많아, 구토를 열차명에 결합하여 '게로시오' 등으로 조롱받았다.[36][37] 운전 개시 초에는 에티켓 봉투가 각 좌석에 준비되었으며, 차장이 취한 승객을 위해 멀미약을 상비했다.[39]

본 계열 차량은 지붕 위에 팬터그래프를 직접 얹고 있어, 진자 장치 작동 시 커브에서 팬터그래프 주체가 기울어져 가선에 닿는 방식이 통상과 달라진다. 이 때문에 진자 장치 작동 구간의 가선은 일반 전철화 노선과 설치 방식을 변경해야 했으며, 본 형식이 도입된 노선은 전철화 공사도 동시에 실시한 선구가 대부분이다. 진자 장치 사용 구간은 한와선 오토리 - 와카야마 간에 한정되며, 도카이도 본선·산요 본선·오사카 순환선 등에서는 가선이나 ATS 등 지상 설비 미비로 진자 기능을 살린 속도 향상은 이루어지지 않았다.[42]

'구로시오'용 차량에서는 진자 제어 실험이 이루어졌다.

3. 3. 하쿠비선

1982년 7월부터 하쿠비선 특급 "야쿠모"에 투입되었다.[17]

381계 전동차는 진자 장치를 장착하여, 기존 차량에서는 곡선 통과 속도가 최대 본칙[14]+5km/h였던 데 비해, 최대 본칙+20km/h를 실현했다. 예를 들어 반경 400m의 곡선은 주오 본선이나 기세이 본선(기노쿠니선) 와카야마 - 기이타나베 간의 표준적인 연속 곡선 반경 수치이며, 이러한 곡선을 주행할 때 90 ~ 95 km/h [32]로 연속 주행할 수 있어, 381계 투입으로 해당 구간을 주행하는 특급 열차의 소요 시간을 대폭 단축할 수 있었다.

381계에 채용된 진자 장치는 롤러 축 지지식 자연 진자 장치이며, 커브에서 차체에 가해지는 원심력에 의해 롤러로 지지된 차체를 기울이는 방식이다. 속도가 50km/h 이하일 때는 기계적으로 진자를 잠궈 작동하지 않도록 되어 있다.[33]

그러나 자연 진자식은 완화 곡선상에서 서서히 가해지는 원심력이 진자 장치의 정지 마찰력을 깨뜨리는 순간, 일시에 최대한도까지 차체가 흔들리기 때문에 부자연스러운 흔들림을 일으켰다.[34] 커브 주행 중 종 방향 하중이 가해진다는 특성 때문에 승차감은 일반 차량보다 향상되었음에도 멀미를 호소하는 승객이 많았다.[35] 구토를 열차명에 결합하여 '하쿠모' 등으로 조롱받기도 했다.[36][37] 2007년 이후 '야쿠모'의 리뉴얼 차량 '유타리 야쿠모'가 등장했지만, 여전히 상황은 변하지 않아 '굿타리 하쿠모'[38]라고 불리기도 한다. 운전 개시 초에는 에티켓 봉투가 각 좌석에 준비되었으며, 차장이 취한 승객을 위해 멀미약을 상비했던 일화도 남아 있다.[39]

381계 차량은 지붕 위에 팬터그래프를 직접 얹고 있어, 진자 장치 작동 시 커브에서 팬터그래프 주체가 기울어져 가선에 닿는 방식이 통상과는 달라진다. 이 때문에 진자 장치를 작동시켜 주행하는 구간의 가선은 일반 전철화 노선과 가선 설치 방식을 변경할 필요가 있었고, 381계가 도입된 노선은 전철화 공사도 동시에 실시한 선구가 대부분이다. 따라서 실제로 진자 장치를 사용하는 구간은 하쿠비선 등으로 한정되어 있다.

3. 4. 후쿠치야마선, 산인 본선

본 계열은 일본 최초의 차체 경사식(자연 진자식) 특급형 차량으로, 1973년 5월에 등장하여 같은 해 7월 10일부터 중앙 본선·시노노이선 특급 "시나노"에 투입되었다.[17] 1978년에는 한와선·기세이 본선 특급 "구로시오", 1982년에는 하쿠비선 특급 "야쿠모"에도 투입되어 총 277량이 제조되었다.

본 계열은 진자 장치를 장착하여 기존 차량보다 곡선 통과 속도를 높였다. 기존 차량은 곡선 통과 속도가 최대 본칙[14]+5km/h였지만, 본 계열은 최대 본칙+20km/h를 실현했다. 예를 들어 반경 400m의 곡선에서 기존 열차는 최대 80km/h였지만, 본 계열은 최대 95km/h로 주행할 수 있었다. 이는 승객에게 가해지는 원심력을 줄여 승차감을 향상시켰다.

본 계열에 채용된 진자 장치는 롤러 축 지지식 자연 진자 장치로, 곡선에서 차체에 가해지는 원심력에 의해 롤러로 지지된 차체를 기울이는 방식이다. 진자 중심 높이는 2,300mm, 차체 최대 경사각은 5도로 설정되었다. 속도가 50km/h 이하일 때는 기계적으로 진자를 고정하여 작동하지 않도록 했다.[33]

그러나 자연 진자식은 완화 곡선에서 원심력이 정지 마찰력을 깨뜨리는 순간 차체가 급격히 기울어져 부자연스러운 흔들림을 일으켰다.[34] 또한, 곡선 주행 중 종 방향 하중으로 인해 승차감이 일반 차량보다 향상되었음에도 멀미를 호소하는 승객이 많아, '게로시오'(구토+구로시오)', '하쿠모'(구토+야쿠모) 등으로 조롱받았다.[36][37] 2007년 이후 '야쿠모'의 리뉴얼 차량 '유타리 야쿠모'가 등장했지만, 여전히 멀미 문제는 해결되지 않아 '굿타리 하쿠모'[38]라고 불리기도 한다. 운행 초기에는 에티켓 봉투가 각 좌석에 준비되었고, 차장이 멀미약을 상비하기도 했다.[39]

본 계열의 차량은 지붕 위에 팬터그래프를 직접 얹고 있어 진자 장치를 작동시키면 곡선에서 팬터그래프가 기울어져 가선에 닿는 방식이 달라진다. 따라서 진자 장치를 사용하는 구간은 가선 설치 방식을 변경해야 했다. 실제로 진자 장치를 사용하는 구간은 신규 전철화된 중앙 본선·시노노이선·기세이 본선·하쿠비선과 산인 본선의 일부, 한와선의 오토리 - 와카야마 간으로 한정되었다. 그 외 구간에서는 지상 설비 문제로 진자 기능을 활용한 속도 향상은 이루어지지 않았다.[42]

1985년에는 코세이선에서 고속 시험이 이루어져,[43] 11월 26일[43]에는 179.5km/h를 달성하여 일본 협궤 철도 최고 속도 기록을 25년 만에 갱신했다.[44] 이는 현재까지 일본 재래선 최고 속도 기록이다.[45]

JR 이행 후에는 재래선의 곡선 구간에 제어식 자연 진자식이나 공기 용수철에 의한 차체 경사 방식을 사용하는 차량이 도입되면서, 자연 진자식 영업용 철도 차량은 본 계열만 남게 되었다.

"야쿠모"용 차량은 1986년 11월 1일 다이어 개정으로 기본 편성이 6량으로 단축되면서, 여유 차량 일부를 "구로시오" 전 열차의 381계화에 사용하기 위해 모하 381형 9량을 선두차로 개조했다.[48] 개조는 1986년 7월부터 11월에 걸쳐 스이타 공장과 고토 차량소에서 시행되었다.[49]

운전대 설치는 블록 접합 공법을 사용했다.[52][50] 운전대 하부에는 기계실이 설치되었고, 측면에 통풍구가 설치되었다.[51] 다객 시 부속 편성 증결을 고려하여 안으로 열리는 관통문이 설치되었다.[52] 운전대 쪽 대차에는 수동 브레이크, 눈 치우는 기계, 속도 발전기 및 ATS-S 차상자가 부착되었다.[52][49]

  • 모하 381-78・81・76・90・88・75・66・84・72→쿠모하 381-1 - 9

4. 개조

"시나노"용으로 사용하기 위해 한산기에 6량 편성으로 운용할 수 있도록, "야쿠모"와는 달리 그린차인 사로381형을 1987년부터 나가노 방면 선두차로 개조했다.[52] 개조 시공은 후술할 10번대·50번대와 마찬가지로 나고야 공장에서 이루어졌다. 1·2는 낙성일이 국철 마지막 날인 1987년 3월 31일로, 국철 마지막 신형식이 되었다. 그 때문에 JNR 마크 설치도 생략되었다.[53] 1988년 3월 개정으로 대폭 증편과 전 편성의 기본 6량화가 이루어지게 되어, JR 도카이에서도 3 - 7을 같은 해 12월까지 개조했다.[53]

개조 내용은 전술한 쿠모하381형과 동일하며, 종차의 전위측 차단부 중 대차를 일부 남기고 절단하여, 미리 제조해 둔 알루미늄 합금제 운전대 블록 (운전대+객용 출입구)을 접합하여 조립했다. 증결 대응을 상정한 관통문도 설치되었지만, 전동차가 아니므로 기기실에 통풍구는 설치되지 않았다. 대차에 눈 치우개, 속도 발전기와 ATS-S 차상자를 설치하고, 객용 출입구에 공중 전화대를 설치했다. 창 배치 관계상 출입대 바로 뒤 좌석용으로 폭 690mm의 측면 창을 설치했다.[53] 수동 브레이크는 1 - 4만 설치되었고 이후 폐지되었다.[52] 1989년 6월에는 실내 어코모 개량 공사도 이루어졌다.[60]

"시나노"는 빈번하게 증결 대응이 실시되었으며[54], 연결 상대가 앞면 관통 호로를 장비하는 쿠하381형 0번대에 한정되지 않았기 때문에, 1993년경부터 연결 작업의 생력화를 위해 앞면 관통 호로를 장착한 채로 운용하게 되었다.[55]


  • 사로381-8·9·5·3·1·2·4 → 크로381-1 - 7

5. 보존 차량


SCMaglev and Railway Park에 보존된 쿠하 381-1, 2011년 4월

2019년 5월의 쿠로 381-1104

5. 1. 보존 후 해체된 차량

1988년 '시나노' 단편성 구성과 기본 편성의 나가노 방면 선두차를 그린샤(グリーン車, 녹색차)로 통일함에 따라, 종속차인 사로381형이 부족하게 되어 쿠하381형 0번대 5량을 1987년에 격상 개조했다.[52][56] 객실 내부는 바닥을 카펫으로 하고 좌석을 10번대 전망실과 같이 1열 2인+2인 배열의 프리 스톱 리클라이닝 시트로 교체했다. 381계 특유의 냉방 기동 덕트 부분을 피하기 위해 덕트 앞쪽 3열을 시트 피치 1295mm의 금연석, 뒤쪽을 시트 피치 1125mm의 흡연석으로 구분했다.[52] 외관은 그린샤 마크가 부착되었을 뿐 창 배치는 그대로여서 시트 피치와 일치하지 않는다. 정원은 0번대와 같이 44명이며, 1989년 6월에 객실 설비 개량이 이루어졌다.[60]

  • 쿠하381-7・13・11・17・5 → 크로381-51 - 55

참조

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[3] 웹사이트 Kuroshio 381 series to be withdrawn – Also end of panda seats http://www.yomiuri.c[...] The Yomiuri Shimbun 2015-10-29
[4] 웹사이트 Details of further introduction of new (287 series) trains http://www.westjr.co[...] West Japan Railway Company 2011-04-28
[5] 간행물 JR-West: Fukichiyama-based 381 series FE sets enter service 2012-08
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[7] 서적 프로トタイプの世界 – Prototype World Kōtsū Shimbunsha 2005-12
[8] 웹사이트 Remaining 381 series to be retired by June 2024 https://railf.jp/new[...] 2023-12-16
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[13] 문서 『鉄道工場』1972年11月号、p.8
[14] 문서 本則とは、国鉄の運転取扱基準規程第121条2項の線路の分岐に接続しない曲線における曲線半径別制限速度を指す。JRの運転速度規定においては電車・気動車の基本の速度、あるいは基本の速度イに相当する。
[15] 문서 "佐藤利生|2023|page=157では本則+25km/hとされている。"
[16] 문서 『鉄道工場』1972年11月号、p.7
[17] 문서 福原俊一「381系電車 車両のあゆみ」『鉄道ピクトリアル』1989年9月号、p.14
[18] 문서 福原俊一「381系電車 車両のあゆみ」『鉄道ピクトリアル』1989年9月号、p.15
[19] 문서 『国鉄型車両ラストガイド01 381系』p.40
[20] 문서 591系と同寸法である。
[21] 문서 『鉄道工場』1972年11月号、p.9
[22] 문서 MT54：800 kgに対し、MT58：640 kgである。
[23] 간행물 電車モーターを設計していたころ http://www6.plala.or[...] 鉄道友の会福井支部 2010-05
[24] 문서 福原俊一「381系電車 車両のあゆみ」『鉄道ピクトリアル』1989年9月号、p.17
[25] 문서 福原俊一「381系電車 車両のあゆみ」『鉄道ピクトリアル』1989年9月号、p.18
[26] 문서 『国鉄型車両ラストガイド01 381系』p.50
[27] 문서 福原俊一「381系電車 車両のあゆみ」『鉄道ピクトリアル』1989年9月号、p.19
[28] 문서 『国鉄型車両ラストガイド01 381系』p.51
[29] 문서 福原俊一「381系電車 車両のあゆみ」『鉄道ピクトリアル』1989年9月号、p.16
[30] 문서 鉄道ファン1973年8月号
[31] 문서 鉄道ピクトリアル 1989年9月号
[32] 문서 中央西線の名古屋-中津川間においては当初から本則+20km/hであり半径400mを95km/hで走行可能であったが、それ以外の線区では本則+15km/h制限のため90km/h、後に紀勢本線などは本則+20km/h化により95km/hに向上するなど線区によって曲線半径別制限速度は異なる。
[33] 문서 『国鉄型車両ラストガイド01 381系』p.13
[34] 문서 静止摩擦係数は必ず動摩擦係数より大きいので動き出せば最大角度まで動いてしまう。解決策としてカーブ手前から空気圧で車体を徐々に傾かせるのが制御付き自然振子式である。
[35] 문서 本文にもあるように振り子式車両にて乗り物酔いが多発する原因については様々な説が唱えられているが、乗り物酔いを客観的に評価することが難しいことなどもあって、大半は因果関係が証明されていない。日本においても詳細な実態調査は行われてこなかったが、鉄道総研が約3900人の一般乗客に対して行った大規模な乗り物酔い調査によってはじめて、乗り心地評価を大きく損ねる高周波振動や、振り遅れも含めた車体の傾斜に伴うローリングは乗り物酔いとの関係が薄く、一方で、乗り心地評価への影響が小さい低周波振動の中でも0.3Hz付近の低周波左右振動が乗り物酔いと強い相関関係にあることが分かった。
[36] 뉴스 カーブで揺れる特急…乗り物酔い続出で引退へ　国鉄時代の「振り子式電車」　スピードアップに貢献 https://www.sankei.c[...] 産経新聞 2015-05-22
[37] 뉴스 謎の電車酔い https://www.tokyo-np[...] 中日新聞東京本社 2022-12-25
[38] 웹사이트 「ぐったりはくも」とは【鉄道ファン用語】 https://207hd.com/po[...] 2021-08-30
[39] 문서 '『国鉄型車両ラストガイド01 381系』p.14'
[40] 서적 新幹線がなかったら 東京新聞出版局 1998-12-25
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[42] 간행물 列車追跡"高速特急"やくも1号 鉄道ジャーナル社 1982-10-01
[43] 문서 交友社『鉄道ファン』2019年12月号 通巻704号 p.25
[44] 문서 福原俊一「381系電車 車両のあゆみ」『鉄道ピクトリアル』1989年9月号、p.24
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[109] 문서 これとは別に、大糸線乗り入れ列車を含む3往復が臨時列車として設定された。
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[120] 문서 『国鉄型車両ラストガイド01 381系』p.64
[121] 문서 『鉄道ピクトリアル』通巻355号、p.21
[122] 문서 定期列車のみ。これに加えて、季節列車2往復が設定された。
[123] 문서 三宅俊彦「381系電車 運転のあゆみ」『鉄道ピクトリアル』1989年9月号、p.27
[124] 문서 『国鉄型車両ラストガイド01 381系』p.65
[125] 간행물 イカロス出版
[126] 문서 『国鉄型車両ラストガイド01 381系』p.68
[127] 문서 定期列車のみ。これに加えて、季節列車1往復が設定された。
[128] 문서 『現役国鉄色特急電車完全ガイド』p.71
[129] 문서 三宅俊彦「381系電車 運転のあゆみ」『鉄道ピクトリアル』1989年9月号、p.31
[130] 문서 C601編成は制御振子試験や高速試験を行ったことがあり、台車などがそのままであるために運用はホームライナー専用となっている。
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