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기획특집/연재

「N700S」계 신칸센 확인시험차는 영업운전에 사용하지 않는가?

- 현행「N700S」계는 승객을 태우지 않는 편성이 있다 -

 

 

시운전 개시


JR 도카이(東海)가 개발한 신칸센N 700S() 확인시험 차(確認試驗車) J 0편성(이하 J 0편성)의 주행시험이 320일부터 시작되었다. 당초에는 하마마츠 공장(浜松工場)을 토대로 시즈오카(靜岡) 지역을 중심으로 야간에 시운전을 하였지만 64일부터는 낮에 시운전이 시작되어 신 오사카(新大阪)에서도 볼 수 있게 되었다.


그리고 622, 심야에는 오이 차량기지(大井 車輛基地)로 회송되었으며, 다음날 623일부터 도카이도 신칸센(東海道新幹線) 전 구간에서 시운전을 개시하므로 도쿄 역(東京驛)에서도 J 0편성의 모습을 볼 수 있다. 6월 말에는 산요 신간선(山陽新幹線) 구간에도 입선(入線)하게 된다.


J0편성의 주행시험 가운데 지금은 기본 성능시험을 하고 있는 단계이다. N 700S계 확인시험 차는 듀얼 슈프림 윙 형상의 선두부(先頭部)SiC 소자(素子(를 사용한 VVVF 인버터 주 회로장치, 신형 대차구조, 6극 구동(驅動)모터, 이중 헬리컬기어, 유압(油壓) 풀 액티브 서스펜션, 신형 팬터그래프 등 신개발 부품이 많이 채용하고 있다.


또 대차 진동감지(臺車 振動感知) 시스템이나 지진(地震) 브레이크 개량, 소형대용량 리튬 이온배터리 등 신뢰성안전성도가 향상되었기 때문에 설계대로 성능을 발휘할 수 있는지를 확인하는 작업이다.


이 기본 성능시험 과정에서 리튬 이온배터리를 사용한 배터리 자주(自走) 시스템의 자주시험(自走試驗)9월부터 실시할 예정이다. 배터리 자주(自走) 시스템은 N 700S계 확인시험 차에 새로이 탑재된 것으로써 리튬 이온배터리의 충전전력을 사용하여 저속에서 자력주행(自力走行)이 가능하게 하고 있어 지진발생 시 등 오랜 시간 정전되는 경우에 터널과 철교 등에서 지상으로 이동시킬 수 있다.


10월 달에는 8량으로 편성하여 주행시험을 예정하고 있다. N 700S계 확인시험 차는 4량을 1유닛으로 하여 8, 12, 16량으로 편성하기 쉬운 표준차량으로 하고 있으며, 국내외 요망에 맞추어 차량을 제공할 수 있도록 고려하였다.


N 700S계 확인시험 차의 상세한 개발 프로그램은 공표되지 않고 있으나 일반적인 신칸센(新幹線) 차량의 개발 프로그램에 비추어 생각하면 기본 성능시험 결과를 반영시켜 N 700S계 양산 차(量産車)의 최종 사양(仕樣)을 결정하여 2020년도에 등장하기 위해 설계제작하게 된다.

 

주행시험 3년간 실시예정


J 0편성 주행시험은 이것으로 끝나지 않고 계속해서 장기 내구시험(長期 耐久試驗)을 한다. 이는 부품 등의 내구성을 확인하기 위한 것으로써 신칸센 차량에는 1년 반에 걸쳐서 45km를 주행한다. 또한 대차(臺車)에 대해서는 60km를 주행하고, 내구성을 확인한다. 그 때문에 양산 차(量産車)가 등장한 후에도 내구시험은 계속되는 것이 통례이며, J 0편성 주행시험도 대체로 3년간 실시될 예정이라고 발표하였다.


JR 도카이(東海)에는 J 0편성 주행시험 종료 후에도 시험 연구전용 편성으로 활용하겠다고 발표하였다. , 이 편성은 영업운전에 사용되지 않는다. 영업이 가능한 설비를 갖춘 16량으로 편성된 신칸센 비영업 차량으로 보유하는 것은 JR 도카이(東海) 뿐이다.


과거 신칸센 차량에는 신기술 개발을 위한 시험전용 편성인 고속시험 차를 시작(試作)하는 것이 많았다. 예산을 줄여 효과적인 결과를 얻기 위한 편성은 6량이나 8량으로 편성한 짧은 반면 최첨단 기술을 적용하였다. 1990년대는 속도기록에 의욕적으로 도전하였다.


그러나 최첨단 기술은 비용에 걸맞지 않게 영업차량에 반영되지 않는 경우도 많았다. 또 신뢰성용장성(冗長性, 餘裕度) 측면에서 영업차량에 채용하지 않는 경우도 많아 고속시험 차는 "달리는 실험실(實驗室)"의 의미가 강했다.


한편 영업열차용 기술시험은 영업운전 상태에 가깝기 때문에 고 정밀도(高精密度) 데이터를 취득할 수 있는 것은 사실이지만 영업용 편성을 개조해서 실시하는 것이 일반적이다. JR 도카이(東海)는 영업차량과 동일조건의 시험전용 편성을 소유하고 있다. 어쨌든 사치스러운 이야기지만 JR 도카이(東海)에 있어서 이 개발체제는 오랜 실적을 가지고 있다.


시험 전용편성 제 1호는 300계 신칸센(新幹線) 9000번대 시작 차(試作車) J1편성(등장 시에는 J0편성)이다. J 1편성은 300계 신칸센 양산 차(量産車)가 등장한 이후 양산화(量産化) 개조하여 영업운전에 도입되었지만 2000년도에 영업운전에서 제외하였다. 그리고 시험 전용편성으로 전용되었다.


2002년도에는 아이치 현(愛知縣) 고마키(小牧) 연구시설을 개설하였다. 이 시설에는 신기술의 연구개발과 시뮬레이션 실험설비를 갖추고 있어 기술개발 속도가 빠르다. 그리고 이 신기술을 실제주행시험하는 역할을 한 것이 300계 신칸센 J 1편성이었다.


J 1편성으로 시험한 주요기술은 디지털 ATC, 차체-차체 간 휘장 판 덮어씌움(전주(全周) 휘장 판), 차체 경사장치(車體 傾斜裝置), () 프레임 단축형 싱글암 팬터그래프 등. 이들은 N 700계 확인시험 차용으로 개발된 것이다. 고마키(小牧) 연구시설과 J 1편성의 연구개발 성과를 활용하여 2005년도에 N 700계 신칸센 양산선행 시작 차(量産先行 試作車) Z 0편성이 등장하였다.


N 700계 신칸센 양산선행(量産先行) 시작 차(試作車) Z 0편성은 다른 시작 차(試作車)양산선행 시작 차(量産先行 試作車)와 같이 기본 성능시험 및 속도향상 시험을 실시한 뒤 약 1년 반에 걸친 장기 내구시험을 하였다. N 700계 신칸센 양산 차(量産車)2007년도에 등장하였지만 양산선행 시작 차(量産先行 試作車)보다 두드러진 변화는 흡연실(喫煙室)을 설치하는 정도로 차이는 적었다. 이것도 고마키 연구시설(小牧硏究施設)과 시험 전용편성의 성과이다.


그러나 N 700계 신칸센 양산 차(量産車)이 등장한 뒤에도 양산선행 시작 차(量産先行 試作車) Z 0편성이 양산화(量産化) 개조되지 않아 영업운전에 투입되지 않았다. , Z 0편성이 시험 연구전용 편성의 제 1호라고 볼 수 있으며, Z 0편성과 교체하고, 300계 신칸센 J 1편성은 은퇴하였다.


Z 0편성은 중앙(中央) 체결(締結) 브레이크 등 신기술의 주행시험을 실시하였다. 이들 신기술은 N 700A계 신칸센에서 채택되었다. Z 0편성도 2014년도에 N 700A계 신칸센 타입으로 개조하여 X 0편성으로 개조하여 주행시험을 계속 하였다. X 0편성의 주행시험 성과를 반영시킨 것이 N 700S계 확인시험 (確認試驗車)이다.


N 700S계 확인시험 차(確認試驗車) J 0편성은 실질적으로 N 700계 신칸센 X 0편성의 후계 차이다. 현재는 J 0편성과 X 0편성을 동시에 사용하여 시험도 하고 있지만 X 0편성은 13년이 경과되고 있어 아마 조만간 은퇴할 것이다.

 

신기술 주행시험


한편, J 0편성에 대한 신기술의 주행시험은 이미 시작되었으며, 6월부터 차기(次期) 궤도 상태감시(軌道 狀態監視) 시스템을 탑재하여 주행시험을 시작한다고 발표하였다. 궤도 상태감시 시스템은 영업 차에 탑재하여 주행 중 궤도상태를 계측하여 데이터를 실시간으로 중앙지령 등에 송신하는 시스템이다.


이 시스템은 N 700계 신칸센에 탑재되어 있는 것을 발전시킨 것이다. 현행 시스템은 레일의 상하 방향(上下方向)의 차이만을 계측하였지만 차기(次期) 시스템은 상하방향은 물론 좌우방향의 차이와 좌우 레일 간의 거리, 고저 차를 계측할 수 있다.


N 700S계 확인시험 차(確認試驗車)의 양산 차(量産車)2020년부터 도입될 것으로 예정하고 있지만 N 700A계 신칸센의 사례를 보면 2020년대 중반에는 N 700S계 확인시험 차(確認試驗車)의 진화형이 등장하고, 2030년대 초반에는 N 700S계 신칸센의 후계 차(後繼車)가 등장할 가능성이 높다. 개발 사이클이 상당히 짧은 가운데 J 0편성 시험은 끊임없이 계속될 것이다.

 

- 資料 :東洋經濟 新報社,2018. 7. 14.

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