신칸센 N700계 전동차
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1. 개요
JR 도카이와 JR 니시니혼, JR 큐슈가 운영하는 도카이도 신칸센, 산요 신칸센, 큐슈 신칸센의 열차. 700계의 아들뻘 되는 모델이자 지금은 21세기 일본 철도의 상징 역할을 톡톡히 하고있는 말 그대로 플래그십 열차다. 소속회사, 제작회사에 따라 각각 F,G,K,X,S,R 편성으로 나눠진다.
2. 공통 사항
2.1. 차량 성능의 향상
N700계는 '''2007년 7월'''[5]부터 도입되기 시작한 차량으로, 기존에 보유한 300계의 교체와 보다 나은 차내 서비스 및 고속 운전을 위해 개발되었다. 500계의 최고속도 300km/h을 달성하기 위하여 모터출력을 700계의 275kW에서 305kW으로 향상되면서 높이 60cm, 길이 69cm, 폭 71cm, 무게 396kg으로 크기와 무게는 동일하게 개발했다. 또한 700계가 부수차가 4량인 것에 비해 N700계는 기존 차량과 비교해 부수차를 2량으로 줄이면서 편성최고 출력 17,080kW으로 출력을 높이는 동시에 전력소비량은 줄이려 노력하였다. 그 결과 최고속도는 300km/h를 달성함과 동시에, 소비전력은 700계보다 19% 줄이는 데 성공하였다. 이로서 초기의 0계와 비교하여 220km/h 기준으로 전력소모가 51%, 270km/h로 주행시에도 초기 220km/h에 비해 약 70%의 에너지로 주행이 가능하다. 제어 방식은 VVVF-IGBT이며, 기동가속도는 2.6km/h/s로 고속열차 중 최고수준이다. 270km/h까지 가속하는 데 3분이 걸리는 동력 성능을 가진다. '''한국의 저항제어 전동차보다도 0.1km/h/s 높다'''. 대차는 코일스프링과 원통적층고무를 병용한 윙 용수철 식 저널박스 장치의 볼스터리스 대차이다. 구동방식은 WN 카르단 방식과 TD 카르단 방식이다.
이 차량의 더 독특한 점은, 일본의 고속철도용 차량으로서는 최초로 차체경사제어장치, 즉 곡선주로에서 차체를 안쪽으로 기울여 부족한 캔트량을 보충하고 곡선통과한계속도를 높일 수 있는 시스템을 채용하였다는 점이다. 곡선구간에서 차체를 살짝 기울임으로써 도카이도 신칸센 구간에서 기존에는 최고속도 이하로 주행하던 일부 구간에서 약간의 속도 향상을 가져올 수 있었다. 기존 255km/h로 설정된 최고속도제한 구간의 경우 감속없이 270km/h로 달릴 수 있다. 그리고 이를 통해 2015년 3월부터 마침내 23년 만에 도카이도 신칸센 최고 속력을 기존 270km/h에서 285km/h로 올리는 데 성공했다.
열차 제동 시, 활강이 일어나면 바퀴가 마모되어 탈선 등의 사고를 일으킬 가능성이 있다. 때문에 신칸센의 브레이크의 개발에서 중요한 과제가 활강이 일어나지 않고 최대한의 효율을 유지하면서 열차를 최대한 단거리에 정차시키는 것이다. N700의 경우, 기존 차량의 운행에서 얻어진 일정 속도에서 브레이크를 작동 시 바퀴의 활강의 유무를 기록한 데이터를 바탕으로 최적 효율의 감속 효율을 도출해내어 이에 기초한 프로그램에 의해 브레이크가 작동하여 '''0계의 제동거리 4,000m에 비해 1,000m, 700계의 3,100m에 비해 100m 줄어든 3,000m에서 제동이 가능'''하게 되었다.[6] 각 대차에 기초 브레이크로 300계와 700계와 같은 캘리퍼식 디스크 브레이크를 장착하고 있다. 초기형의 경우 디스크 로터를 고정하는 볼트와 너트를 그 내주에 체결하는 내주체결식을 채용하고 있었지만, 중기형부터는 디스크 로터의 중앙에 체결하는 중앙체결식을 채택했다. 이것은 기존의 내주체결식에서는 제동시의 열에 의해 디스크가 열 변형에 의해 휘어서 브레이크 라이닝의 접촉 면적이 감소하고 제동력이 저하될 수 있기 때문에 디스크 로터의 중앙에서 체결함으로써 휘는부분을 줄여 제동력의 저하를 방지하고 브레이크 장치의 경량화를 달성했다. 또한 ATC시스템의 도입으로 역간의 거리를 시간, 바퀴의 회전수 2가지 방법으로 측정하여(시스템의 오류에 의한 사고 발생 확률을 줄이기 위해 두가지 시스템으로 각 차량마다 제동 시스템을 갖추고 있다) 각 역에서의 거리를 측정, 자동으로 브레이크가 동작을 하게 하는 시스템을 취하고 있다.
2.2. 편리성의 향상
속도뿐만 아니라, 쾌적성과 환경에의 적합성을 높인 점도 N700계의 특징이다. 모든 차량의 차체와 대차 사이에 '세미 액티브 댐퍼'를 탑재해, 차체의 흔들림을 순간적으로 감지하여, 차체의 진동을 억제했다. 차량과 차량의 사이에는 특수한 수지로 만든 커버를 장착해, 차내의 소음을 줄이고, 차량 밖의 소음을 줄였다. 선두부 모양의 개조 또한 이루어졌다. '에어로 더블윙'이라 불리는 길이 10.7m의 선두부는, 터널 진입 시 시간당 압력변화를 최대 20% 낮추는 효과가 있다. 또한, 측면부의 구조 변경과 차량 사이의 빈 공간에 덮은 커버를 통해 측면저항과 소음을 줄이기도 했다. 참고로 이 모양을 설계하는 데는 특정 변수를 바꿔가며 최적의 조건을 찾는 단순한 컴퓨터 시뮬레이션뿐 아니라 모양을 계속 랜덤으로 바꿔가며 시뮬레이션을 진행하여 인공지능과 컴퓨터 설계 분야에도 큰 의미가 있는 차량이다.
기존 신칸센 차량은 흡연이 가능한 객차가 존재하였지만, 이 차량부터는 '''전 차량 금연'''이 실시되었으며, 흡연을 원하는 승객들은 흡연실을 이용하여야 한다. 16량 중 4량[7]/8량 중 2량[8]에 방취대책을 완비한 흡연 룸이 설치되어 있다. 그리고 차량 내부 무선랜도 서비스되고 있다. 단, Yahoo BB의 무선랜 아이디가 있어야 하며, 그 외의 몇몇 서비스(wi2 300이라든가)를 사용하는 경우에는 프리페이드 ID를 구매하면 사용할 수 있다. 뿐만 아니라 그린샤[9]나 보통 좌석의 시트 쿠션이 개선되었고, 본격적으로 열차 내에서 콘센트를 사용할 수 있게 되었다. 콘센트는 그린샤에는 각 좌석마다 있으며, 지정석이나 자유석에는 창쪽에 1개씩, 그리고 벽쪽에 각 좌석마다 비치되어 있다.이렇듯 여러가지 편의시설이 기존 700계에 비해 업그레이드되었다.
다만 N700계 특유의 전두부 디자인에 대해서는 아직까지도 말이 많다. 참고로 다른 JR회사들은 디자인 회사에 디자인을 맡기지만, 이 물건은 JR 도카이가 직접 디자인한 것이다. [10] 아이러니하게도 디자인으로 까이는 N700계는 2008년 블루리본상을 수상했다...
결과적으로, 이전에 0계보다 기술이 진보된 열차인 100계, 300계, 500계, 700계 등이 있었지만 이들은 뭔가 하나씩 부족한 부분들이 있었기에 JR 도카이 입장에서는 충분히 만족스럽지 않았고 도카이도 신칸센의 상징이 되기도 어려웠다. 하지만 500계의 최고속도 300km/h와 700계의 16량 1323석 규격과 높은 효율성을 모두 갖춘 N700계는 JR 도카이가 그동안 염원해온 모든 스펙을 갖춘 첫번째 열차로 등장했다. 이에 도카이는 N700계가 나오기 무섭게 300계, 500계를 몰아냈고 끝내 700계까지 퇴출시키면서 N700계를 도카이도-산요 신칸센의 상징으로 만들어버렸다. 이전까지의 열차들이 '''감히 0계의 상징적인 자리를 넘볼 수 없을 정도였다'''는 걸 생각하면 0계의 왕좌는 이 N700계가 물려받은 격이 되었다. 따라서 신칸센의 새로운 상징.
3. 개량형
3.1. N700A
JR 도카이 주도로 개량형이 등장했다. 2013년 2월 8일 운행을 시작한 이후 2018년 현재까지 G(JR 도카이) 39편성 및 F(JR 니시니혼) 12편성이 제작되어 도카이도 - 산요신칸센의 새로운 주력 차종으로 자리매김하였다. 기존 N700계와 비교했을 때 주요 개선 사항은 다음과 같다.
- 제동거리 단축: 브레이크 디스크를 고열에서 강하게 조합하는 방식으로 효율성을 높였다. 270km/h에서 브레이크를 걸어 정지하기까지의 거리가 10% 단축된 약 2,700m로 조정되었다.
- 정시성 엄수를 위한 시스템 도입: ATC 정보를 활용하여 선로의 경사와 터널에 의한 영향을 예측하면서 속도신호에 맞춘 제어를 진행하는 정속주행장치가 도입되었다. 레이싱 게임으로 치면 최단 랩타입을 내는 빌드 커맨드가 입력된 매크로 프로그램을 깔아놓은 셈. 열차 다이어는 연착될 때를 대비해 여유있게 짜여지기 때문에 평시에도 이걸 써서 운행하면 조착을 하게 된다. 즉, 이상기후 등의 요인으로 다이어가 흐트러졌을 때 보다 신속하게 복구하기 위한 비상용 시스템이다.
- 에너지 소비효율 및 안정성 향상: 각 대차에 진동시스템을 부착해 고장을 실시간으로 파악할 수 있는 장치도 장착되었다. 전력 소모도 19%가량 감소했다고 한다.
- 로고
N700A계가 등장하면서 로고도 살짝 변경했는데 새로 생산된 차량은 크고 아름다운 로고를 사용하였고, 개조된 차량은 기존 로고 옆에 A를 붙이는 방식을 채택했다. 그래서 철도 동호인들 사이에서는 N700A로 신조된 차량을 라지 A, 기존 N700에서 개조된 차량을 소심한 A로 부르고 있다. 또한 기존 N700계에서 개조된 차량을 소문자를 사용하여 N700a라 부르기도 한다. 도색을 보면 금방 알아볼 수 있다.
- 한편 2013년부터는 기존 N700계도 N700A계의 성능에 맞추도록 중앙체결브레이크 디스크 탑재(브레이크성능 강화) / 정속주행장치 설치 등의 개조를 시행하여 현재는 마무리되었다. 개조와 함께 차량번호와 편성번호도 변경되어 JR 도카이 소속 차량은 2000번대 X편성으로, JR 니시니혼 소속 차량은 5000번대 K편성으로 변경되었으며 이에 따라 기존의 0번대 Z편성/3000번대 N편성은 소멸되었다.
3.2. N700S
4. 도카이도 신칸센 & 산요 신칸센 운행 편성
성토구간이 많은 저규격의 도카이도 신칸센 구간과 직선, 터널, 교량구간이 많은 산요 신칸센 구간의 최고 속력이 다르다. 도카이도 구간에서는 285km/h, 산요 구간에서는 300km/h.
이 차량의 더 독특한 점은, 일본의 고속철도용 차량으로서는 최초로 차체경사제어장치, 즉 곡선주로에서 차체를 안쪽으로 기울여 부족한 캔트량을 보충하고 곡선통과한계속도를 높일 수 있는 시스템을 채용하였다는 점이다. 곡선구간에서 차체를 살짝 기울임으로서 도카이도 신칸센 구간에서 기존에는 최고속도 이하로 주행하던 일부 구간에서 약간의 속도 향상을 가져올 수 있었다. 예를 들면 기존 255km/h로 설정된 최고속도제한 구간에서 감속없이 270km/h로 달릴 수 있다. 이를 통해 시나가와-신요코하마-나고야-교토 모두 정차하고도 기존 700계로 시나가와(or 신요코하마)-나고야-교토 3개역을 정차하며 달리는 노조미보다 비슷하거나 더 빠르다. 전체 구간 기준으로 기존 700계에 비해 약 5분 단축.
2017년 3월 4일. 다이어 개정으로 히카리, 노조미 전 열차를 N700A로 통일했다. 또한 도쿄 ~ 하카타를 왕복하는 노조미의 운행 시간이 최대 7분 단축되었다.
5. 큐슈 신칸센 & 산요 신칸센 운행 편성
산요 신칸센과 큐슈 신칸센을 직통으로 연결하는 열차인 사쿠라, 미즈호 역시 이 차량을 기반으로 한 N700계 7000번대(JR 니시니혼 소유), 8000번대(JR 큐슈 소유)차량[11]이 들어가 있으며, 큐슈 신칸센의 급구배 구간(35퍼밀)에 대응하기 위해 일부 스펙이 변경되었다. 전 편성 8량 1편성이며, 전 차량 모터카 편성이다. 또 차체경사제어장치가 삭제되어 있는데, 전 열차에서 곡선통과속도를 높이려면 노반 및 밸러스트 부설상태를 고치거나 콘크리트 도상의 경우에는 도상을 재시공하는 식으로 캔트량을 늘려야 하는데 이것은 아무래도 영업 중단과 토목공사가 필요하며 영업 중단기간 중 수입감소는 피할 수 없기 때문. 도카이도 신칸센에 들어갈 일이 없고 산요 신칸센과 큐슈 신칸센은 선로 스펙이 나쁘지 않은 편이라 필요성이 떨어지는 것도 이유 중 하나.[12] 또 화산 활동이 왕성한 큐슈구간에 대비해 대차에는 방진성능을 강화했다. 최고속도는 산요 신칸센 구간 300km/h, 큐슈 신칸센 구간 260km/h이다. 시간대에 따라 하카타미나미선 구간에 투입되기도 한다.
차내 설비는, 도카이도-산요구간 차량과는 다르게 지정석 2-2 좌석 구성(자유석은 동일하게 2-3 구성), 반실 그린샤(6호차 일부) 등을 채택하였고, 큐슈의 목재를 사용한 내장재 등이 특징이다. 정원은 그린샤 6호차 일부 24명, 보통차 4-8호차 지정석 282명, 자유석 1-3호차 240명. 흡연실은 3, 7호차에 있다.
차량 소유자를 구분하는 간단한 방법이 있는데, 전두부에 KYUSHU/WEST JAPAN 이라고 적혀있으면 JR 큐슈 소유며 반대로 WEST JAPAN/KYUSHU 라고 적혀있으면 JR 니시니혼 소유다.
6. 향후 배치계획
JR도카이는 2019년까지 현 700계를 N700A로 완전대차하기로 결정하여 총 20편성을 도입한다. 2016년 1편성, 2017년 7편성, 2018년 7편성, 2019년 5편성을 도입하여, 최종적으로 700계를 대체하게 된다. 또한 이러한 계획과 함께 브레이크 등 몇 가지 개량이 이루어진다. 브레이크 라이닝을 개선하여 285km/h에서의 브레이크 성능이 향상되며, 팬터그래프에 카메라를 설치하여 이상유무를 파악할 수 있게 된다. 또한 대차 진동 검측 및 ATC 이상 체크 장치를 도입하여 안전성을 향상시킨다고 한다.
도입하는 차량부터 적용되며, 운행 중인 편성들은 순차적으로 개조하여 2019년도에 완료할 예정
한편 N700A가 2019년도까지 도입이 완료되면, 곧바로 2020년부터 신형차량인 N700S가 도입된다고 한다. 디자인은 결정되었으나 전조등 모양이 결정이 안 되었던 당시 한 트위터 유저가 여러 가지 약빤 예상을 내놓았다(...).
그리고 2019년 2월 6일, 신칸센 N700계의 양산선행차인 첫번째 편성이 폐차회송되었다.[13] 제작년도가 2005년으로, 신칸센 차량의 평균적인 내구연한이 15년 안팎이니 비교적 오랫동안 사용된 것이다. 향후 이 차량의 역할은 N700S의 양산선행차량이 대신할것으로 보이며. 폐차되는 차량은 리니어 철도관으로 7월 17일부터 전시된다.
그리고 N700S가 운행개시한지 하루 뒤인 2020년 7월 2일, 양산차량 중 최초의 폐차가 발생됐다. JR 도카이 소속의 X12편성으로 2008년에 도입된 차량이다.
이후 N700계의 폐차가 계속해서 진행되고 있다. 폐차된 편성은 X13,X14,X15,X16편성으로 모두 2008년에 도입된 차량이다. 앞으로 N700S계가 생산되면서 감가상각이 된 N700계의 수는 꾸준히 줄어들을 전망이다.
2020년까지 총 6편성의 N700계가 폐차될 예정이다.
2020년12월14일 X17편성이 폐차회송되었다.
2022년 가을에 개통 예정인 나가사키 신칸센에도 N700S계 차량이 6량 편성으로 도입 예정이다.
7. 사건사고
7.1. JR 니시니혼 소속 편성 대차 균열사고
のぞみ34号重大インシデント
2017년 12월 11일 노조미 34호로 운행하던 JR 니시니혼 소속 N700A 편성에서 대차 부품에 균열이 발생한 사건.
7.1.1. 개요
사건 당일, 고쿠라역 부근에서부터 타는 냄새와 이상한 소음이 발생한다는 JR 니시니혼 차장의 신고가 있었다. 이에 히로시마역에서 JR 니시니혼 소속 정비 관계자가 탑승하여 지켜보았으나, 주행에 문제가 없다는 의견을 내놨고 관제 센터장이 주행 속행을 결정하였다. 문제는 산요 신칸센의 종점인 신오사카역에 도착한 이후, 도카이도 신칸센 직결을 위해 JR 도카이에 차량을 인계하면서 이러한 사실에 대해 통보하지 않은 부분이다.[14]
당연히 문제가 해결되지도 않았는데 JR 니시니혼 측이 소견을 전달하지도 않았으니 교토역 부근에서부터 타는 냄새와 이상한 소음이 발생한다는 JR 도카이 차장의 똑같은 신고가 들어갔다. 그리고 JR 도카이 신칸센 관제실은 이를 일반적 상황이 아니라 보고 해당 차량의 운행을 나고야역에서 중지하고 대체편을 제공하였다.[15] 이후 나고야 차량센터에 입고돼서 JR 도카이의 점검을 받았는데[16] 13호차의 대차 중 하나의 기어박스에 균열이 발생하여 누유가 되고 있었음이 확인되었다.
7.1.2. 파장
해당 차량의 소속도, 최초 문제가 발견된 관할지역도, 주행 속행을 결정한 주체도 JR 니시니혼 측 관계자이므로 해당 사고에서는 JR 니시니혼의 책임이 큰 상황. 이에 따라 사고조사 또한 JR 니시니혼에서 진행되어 2017년 12월 27일, 자체 사고조사 보고서가 발표되었다.
해당 보고서에서는 현장과 지령실 간의 인식차를 발생시킨 의사소통 체계 및 운행 정지에 대한 불명확한 메뉴얼, JR 도카이에 문제가 통보되지 않은 점, 현장과 지령실의 의사판단이 상호의존적으로 이루어진 점이다. 이에 대해 각각 의사소통 메뉴얼 및 운행 정지 메뉴얼 구체화, 회사 간 경계 영역에서 인수인계 메뉴얼 강화, 이상이 있을 때에는 현장의 판단을 우선시하도록 문제를 개선한다고 한다.
이후에도 사고에 대한 안내가 갱신되고 있다.
7.2. 도카이도 신칸센 분신자살 화재 사건
문서 참조. 여담으로 이때 불탄 JR 도카이 소속 X59편성 1호차(783-2059)가 폐차되었고, 2016년에 같은 차번으로 대체 생산해서 현재는 운용에 복귀했다. 이것이 '''N700계 최초의 폐차였다.'''
8. 기타
9. 관련 문서
[1] JR 도카이, JR 니시니혼 소속[2] 0번대가 JR 도카이 소유, 3000번대가 JR 니시니혼 소유라는 차이만 있을 뿐이며 동일 차량. 2018년 현재 전 열차가 N700A계에 준하는 사양(N700a)으로 개조되면서 각각 2000번대(JR도카이)와 5000번대(JR니시니혼)으로 번호가 변경되었다. 동시에 편성번호도 변경되었다.[3] JR 니시니혼, JR 큐슈 소속[4] 7000번대가 JR 니시니혼 소유, 8000번대가 JR 큐슈 소유라는 차이만 있을 뿐이며 동일 차량.[N700] [N700A] [5] N700계가 본격적으로 도입되기 시작한 당시 산요 신칸센에서는 퇴역을 앞둔 '''0계가 현역이었다.'''[6] 철로와 열차의 바퀴의 마찰계수는 자동차 타이어와 아스팔트의 마찰계수에 비해 매우 작다. 신칸센 한 량의 차량을 어른 4명이 밀 수 있을 정도.[7] 3, 7, 10, 15호차. 이중 10호차는 그린샤이다.[8] 3, 7호차[9] 16량 편성에서는 8, 9, 10호차에, 8량 편성에서는 6호차의 절반이 그린샤이다.[10] 700계의 오리주댕이(?)와 마찬가지로 미려함보다는 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 실용성 위주로 만들어진 형상이기 때문이다.[11] 이 둘을 구분하는 방법은 JR로고 색깔과 큐슈/서일본 로고이다. 큐슈/서일본이면 8000번대, 서일본/큐슈면 7000번대이다.[12] 그러나 신호시스템은 도카이도 신칸센 구간에도 대응하는데, 영업운전은 하지 않지만 오사카 셋츠시에 위치한 토리카이 신칸센 차량기지가 JR 도카이가 관리하는 구간이라 이곳으로의 회송도 고려하였기 때문이다. 뭐 신오사카역 앞의 주박시설도 있으나, 만약의 사태를 대비하여 시스템이 내장되어있다. [13] 양산 선행차량이라 양산차와는 전반적인 사양이 다르고 상대적으로 노후화되어 영업용으로 활용하지 않았고, 신기술의 테스트 차량으로 사용되었다. 이것은 300계도 700계도 마찬가지였지만, 두 차량은 양산선행차량이 영업용으로 사용된 이력이 있다.(300계는 폐차 직전 몇년간 N700계 제작을 위한 대차시험차량으로 활용)[14] 일본은 자사 직원이 타사 구간에서 운전하지 않는다. 경계역에서 차량의 인수인계가 이루어지며, 이때 특이사항을 알려준다. 그 시간이 1-2분 내외로 매우 짧다. 이것을 보고 싶으면 각 회사의 경계역에 가면 볼 수 있다.[15] 도카이도 신칸센 구간의 배차는 최대 시간당 14편성이므로 대체편을 제공하기 상대적으로 용이했을 것이다. 문제는 지정석이지만.[16] 당시 사고 차량은 나고야역 상행 14번 승강장에 정차시켰는데 이상이 발생한 차량이 13호차였던 관계로 14~16호차와 1~13호차를 분리시킨 후 각각 나고야 차량센터로 옮겼다. 분리시킨 이유는 통째로 이동시 문제가 있는 대차의 탈선우려에 따른 문제였다. 다만 이 과정에서 1~12호차가 1주일 가까이 14번 승강장에 유치되는 바람에(이유는 문제가 되는 대차를 교체해서 이동시키기 위함) 그동안 나고야역은 상행 도쿄역 방면 운행편을 15번 승강장 하나로 처리해야 했다.