檢視日本國鐵EF七十一型電力機車的原始碼

'''EF 七十一型電力機車'''（日本語：EF 七十一形電牌牌牌車）是日本國有鐵道的交流電力機車車型之一，適用於供電制式為二十千伏五十赫茲的工頻單相交流電的電氣化鐵路，由東京芝浦電氣、三菱電機、三菱重的工業製造，佇一九六八年至一九七三年間共製造十五台。

==發展歷史==

===開發背景===

一九六空年代中期，隨著奧羽本線的運輸量不斷增長，日本國有鐵道研製帶有電阻制允的 EF 六十四型電力機車，投入到奧羽的本線福島到米澤間的直流電氣化區段運用，以替換自一九五一年開始使用的 EF 十六型的電力機車。一九六八年，日本國鐵對奧羽本線米澤到山形區段實施交流電氣化，並將福島到米澤區段改造做交流電氣化鐵路。同時，而且閣有交流電氣化試驗段的仙山線全線改造做交流電氣化鐵路。

奧羽本線盤過奧羽山脈的枋谷嶺路段，是佇日本的國內佮允冰嶺佮石頭八並講的崎坡區間，其中有二十二 khí-looh 的三十三 ‰ 連紲大坡道，而且存在大量半徑差不多三百米左右的小半徑曲線。佇這改大坡度的路線頂面，若列車落崎的時陣誠捷咧使用踏面制鋪來控制速度，閘輪瓦佮輪箍長時間摩擦毋但造成嚴重磨磨，甚至容易造成輪箍鹿楝慢的行車事故。所以，適用奧羽本線的新型交流電力機車著愛有電力制影響，保障列車佇落崎的時陣的行車安全。

一九六七年初，日本國鐵佇咧 ED 九十三型的電力機車（後來定型做 ED 七十七型的電力機車）的基礎頂面，成功研製了頭台帶有閣生制允的 ED 九十四型電力機車（後來定型做 ED 七十八型的電力機車）， 機車細漢的時陣功率為一 , 九百千瓦，採用了流體四段全控橋式整流電路，閣有通好變軸重中央斡向的 Bo 鋪二-Bo 軸配置。為著欲趕緊提高奧羽本線的貨物列車牽引定數，佇咧連結器強度限制的這个該線列車上大重量需要提懸到六百五十噸，但是就算採用 ED 七十八型電力⿰オト⿰バイ雙機重聯，其牽引力亦不足以牽列車通過板谷嶺。所以，根據雙機牽引六百五十擋列車通過三十三 ‰ 上崎路、牽引 mòo-tà 均衡電流無大過五百七十安培的技術性能要求，日本國鐵佇咧 ED 九十四型電力機車的基礎頂懸閣研究 EF 七十一型電力機車。

===生產批次===

一九六八年，三菱電機、三菱重的工業、東芝公司生產矣頭一批十一台 EF 七十一型電力機車（一～十一）， 以滿足奧羽本線交流電氣化了後的牽引需要，生產預算由昭和四二年度兩擺債務承擔。⿰オト⿰バイ主電路採用閘流體六段全控橋式整流電路，佇咧牽引佮再生制允時分別用整流佮逆變模式的工作，通過恆壓控制佮勵磁恆流控制系統調節牽引力抑是制允力。機車用的 Bo-Bo-Bo 軸配置，點鐘功率做兩千九百千瓦，運轉整備重量做九十六噸。

一九六九年，因應奧羽本線團體專用列車增發的需要製造了 EF 七十一十二號機車，生產預算由昭和四三年度五擺債務承擔。這批⿰オト⿰バイ增加了防止列車自動停止裝置（ATS）予人關起來的警示功能，前窗玻璃改做採用發熱線玻璃並取消矣除霜器，部份輔助機械佮車體下跤設備的布置嘛經過調整。

一九七空年，因應「希望」睏房特急列車的開行製造矣 EF 七十一十三號機車，生產預算由昭和四四年度三擺債務承擔。這批⿰オト⿰バイ有增加自動警醒裝置（EB）、 列車緊急防護裝置（TE）； 為配合二十系客車的 AREB 電氣指令式空氣知影機器，EF 七十一型電力機車亦在車端排障器頂頭設有 KE 七十二 H 型電氣連接器，用佇咧向旅客列車傳達電氣指令式空氣增加機號誌。

一九七三年，因為「希望」列車增加到逐工兩對，東芝公司伊生產了伊最後兩台 EF 七十一型電力機車（十四～十五）。 這批機車佮進前相比並出來大變化，⿰オト⿰バイ頂頭增加了四陽八噸硩鐵配重，運轉整備重量增加到一百石八噸，平均軸重增加到十六曲八噸，以提高機車的粘著性能。電氣設備方面，牽引 mòo-tà 迴路佮空轉檢測迴路增加了限流保護控制器，取消車載的諧波濾波器，當機車誤入去直流區間時保護主電路的熔斷器亦予廢除。機車外觀方面，採用著較細型的尾燈佮供電狀態指示燈，車體正面的司機室通風口亦被廢除，⿰オト⿰バイ編號牌改做採用規塊金屬板的樣式。

==運用歷史==

===國鐵時代===

EF 七十一型的電力⿰オト⿰バイ落成後均配屬福島機關區（今福島綜合運輸區）並且投入奧羽本線運用。一九六八年九月二二，隨著奧羽本線的交流電氣化改造工程正式完成，EF 七十一型電力機車亦開始佇福島至米澤間投入運用，到鋪日（九月二三）運用區段進一步延長到山形。仝年十月初一國鐵運行圖調整了後，ED 七十八型的電力機車主要擔當福島至山形間的貨物列車佮旅客列車牽引任務，佇咧福島至米澤間的板谷嶺區段是加掛 EF 七十一型電力機車做補機；但是嘛部份的旅客列車通常以 EF 七十一型的電力機車成做福島至山形間的本務機車，比如講以「津輕號」夜行急行為代表的優等列車。

板谷嶺區段敢是需要重聯牽引抑是加掛補機主要目睭愛看列車重量而定。ED 七十八型的電力⿰オト⿰バイ的單機牽引定數為三百噸（上大三百三十噸）， 雙機牽引定數為五百四十噸。EF 七十一型電力⿰オト⿰バイ的單機牽引定數為四百三十噸（上大四仔五十噸）， 雙機牽引定數做六百五十擋。實際上，以 EF 七十一型電力機車的牽引性能來講，雙機重聯的時會當牽引重到七百三十噸的列車通過三十三 ‰ 上崎路，但為著避免列車佇崎頂懸因為採取緊急緊張抹著，煞造成唱向衝擊傷大佮連結器拍歹的事故，因此會上大的牽引定數確定做六百五十噸。

一九七空年十月，上野至青森的「希望」睏房特急列車開行，為配合二十系客車所採用的 AREB 電氣指令式空氣知影機器，所有 EF 七十一型電力機車攏加裝 KE 七十二 H 型電氣連接器，用佇向列車傳遞電氣指令式空氣攢機號誌，同時嘛增加自動警醒裝置（EB）佮列車緊急防護裝置（TE）。 一九七空年以後，EF 七十一型電力機車佇福島至山形間的直通運轉交路亦漸漸增加，奧羽本線頂頭的本務佮補機的分別已經變做霧霧。

毋過，對彼無法度自力通過板谷嶺路段的柴聯車列車，猶原需要 EF 七十一型電力機車成做福島至米澤之間的補機，譬如講由 Kiha 八十二系柴聯車擔當的「翼號」特急旅客列車（上野—秋田）。 一九七空年二月，「 翼號」列車開始使用新一代的 Kiha 一百八十一系柴聯車，毋過因為列車毋但是需要自力通過板谷嶺，亦需要佇東北本線上野至福島間高速運轉，嚴酷的運用條件令列車的傳動冷卻系統是捷發生故障。

針對「翼號」列車的這个問題，除了著 Kiha 一百八十一系柴聯車作出相應的改進措施，並且對一九七二年十月起恢復往過的補機安排，福島至米澤間猶原是 EF 七十一型電力機車牽引。一直到一九七五年十一月，奧羽本線全線完成電氣化改造，「 翼號」列車改由四百八十五系電聯車擔當了後才無閣需要補機。但是若準講「翼號」列車因故障或者是路線積雪無法度家己開的時陣，猶是可以用 EF 七十一型電力機車牽引。

一九八六年二月，運用時間上長的 EF 七十一逸號機車首先報廢。

===彼民營化了後===

一九八七年四月，國鐵分割民營化後尚存的十四台 EF 七十一型電力⿰オト⿰バイ由東日本旅客鐵道（JR 東日本）繼承，全部配屬於福島運轉所（原福島機關區）。 國鐵民營化了後初期，EF 七十一、ED 七十八型的電力機車猶原佇奧羽本線運用，毋過因為夜行旅客列車佮貨物列車漸漸仔予人削減，EF 七十一型的電力機車一般干焦用佇咧牽引通過板谷嶺路段的少數普通旅客列車，遮的短編組列車通常由兩三節五十系客車組成，使用大功率電力機車牽引顯然是無經濟的。

一九九空年八月，為配合興建福島至山形的「細粒子新幹線」，奧羽本線福島到山形間開始進行軌距拓寬工程，將原本的一千空六十七毫米狹鐵枝改造成一千四百三十五毫米標準鐵枝。仝彼年八月三十一開始，福島到米澤間暫時改做單線運轉，同時該線所有定期夜行列車中止營運。EF 七十一型電力機車除了用牽來引牽教的普通旅客列車外口，亦牽引山形至漆山內的貨物列車佮臨時列車，一直到一九九一年八月二十六號該線列車中止營運為止。此後，部份 EF 七十一型電力機車轉往東北本線投入臨時運用。一九九二年七月，山形新幹線開通營運，EF 七十一型電力機車因為歹轉往其他地區使用陸續報廢，至一九九三年全部⿰オト⿰バイ除籍報廢。

==技術特點==

===總體布置===

EF 七十一型電力機車是客貨運通用的交流電力機車，適用於供電制式為二十千伏五十赫茲的工頻單相交流電氣化鐵路，用輕量化整體承載式全鋼拋荒結構箱仔車範。車體兩爿各設有一个司機室，司機室內⿰オト⿰バイ運轉方向的倒爿設有司機操縱台，正爿設有副司機座席佮手制允手柄，司機室雙爿設有供乘務員乘降的邊仔門，司機室頂頭車頂有兩葩密封光束燈式前照燈，頭前窗仔頂懸貯有冰柱切割枋。因應⿰オト⿰バイ重聯運用的需要，⿰オト⿰バイ兩爿採用貫通型結構，司機室頭前捀中央設有貫通門，通過另外一台機車。

車體中部是設有各種機械佮電氣裝置的機械室。車頂外置的高壓設備干焦兩台 PS 一百空一 C 型雙臂式集電弓。車體下跤除了有三台轉向架以外，猶閣吊裝著總風缸和諧波濾波器。車體通風系統佮 ED 七十七、ED 七十八型的電力機車基本相仝，車身兩爿各設有七个通風百葉窗佮採光玻璃窗仔門，主變壓器佮整流裝置等主要電氣設備的冷卻空氣攏取自車內，夏季的時陣對機械室內吸入去冷風后經車頂通風口排出熱風，啊若冬季的時陣就關車頂通風口而且改做室內循環方式，以改善室內保溫性能佮減少車外冷風吸入量。

===電氣系統===

====主電路====

EF 七十一型的電力機車是交—直流電傳動的整流器式電力機車，⿰オト⿰バイ主電路由空氣斷路器、主變壓器、整流器、牽引 mòo-tà、平波電抗器、電路保護裝置等部份組成。⿰オト⿰バイ對高架電車線獲取高壓交流電，首先由主變壓器降低電壓，閣通過矽控整流器轉換做脈流電（即方向無變干焦電壓變化的直流電）， 然後供電予六台牽引 mòo-tà。

和 ED 七十八型的電力機車仝款，EF 七十一型電力機車嘛採用經濟濟段橋的相控整流電路，但但是段路由前者的四段全控橋增加到六段全控橋，通趕緊提高功率因數佮減少諧波干擾。閘流體六段全控橋式整流電路會通佇四象限運轉，做零 ° < α（控制角）< 九十 ° 時工課咧整流狀態，利用六段整流橋順序移相控制進行無級調壓。做九十 ° < α < 一百八十 ° 時工課咧倒反（再生）狀態，牽引 mòo-tà 變做伊勵直流發電機運轉，輸出的直流電經倒反電路轉換做交流電，向高架電車線反饋電能。使用再生制允時並佇電樞迴路接入穩定電阻器，以齊勻分配各牽引 mòo-tà 之間的負載。

為著彌補相控電力⿰オト⿰バイ功率因數較低的弱點，EF 七十一型電力機車佮 ED 七十八型的電力機車仝款，攏設置矣 LC 五改佮七改諧波濾波器，毋過因為功率因數補償效果無理想而通常切除毋免。一九七三年以後，奧羽本線佮仙山線開始咧使用牽引變電所固定補償的方式，並拆除了電力機車頂裝載的諧波濾波器。經過這兩種機車的經驗教訓，此後日本出口的交流電力機車攏採用 LCR 諧波濾波器，譬如講出口南非的七 E 一型電力機車佮出口中國的六 K 型有電的機車。

====控制系統====

EF 七十一型電力機車的牽引佮再生制允控制系統佮 ED 七十八型的電力機車大約仔仝款。牽引控制採用單閉環恆壓控制系統（AVR）， 伊是由司機控制器、予定器、較器、補償電路、自動脈拚徙相器（APPS）、 電壓反饋系統等等部份組成。才閣生制允控制方面是採用恆壓控制系統佮舞磁恆流控制系統，通過改變勵磁電流抑是變流器電壓，來調節所需要的制仗電流佮制仗力。閘流體勵磁調節器由輔助變壓器供電，為牽引 mòo-tà 提供勵磁電流。

EF 七十一型電力⿰オト⿰バイ兩爿攏設有兩組 KE 七十七型的電氣連接器，會當佮另外一台 ED 七十八、EF 七十一型電力⿰オト⿰バイ進行重聯同步控制。佇技術層面來講，當毋免使用再生制懲的場合，EF 七十一型電力機車亦會當佮 ED 七十五型五百番台、ED 七十七型電力⿰オト⿰バイ實現重聯控制。

====電器設備====

⿰オト⿰バイ裝用一台強迫油循環導向風冷卻的單相主變壓器，變壓器次邊有一個向主電路供電的牽引線圈、一个向輔助系統供電的輔助線圈佮一个向旅客列車供電的供電線圈。列車供電系統會當佇冬季做旅客列車的電熱烘燒裝置直接供電，由主變壓器的供電線圈向列車輸出一千四百八十積奇巧相交流電，額定容量做三百八十千伏安，司機室正爿裝有一葩供電狀態指示燈。整流的裝置採用矽控整流器，冷卻方式為著強迫通風降溫，由反並聯連接的閘流體元件組成，採用標準化的 CJ 二 L 型閘流體（國鐵標準型號做 CSI 二百五十學十型）。

每台斡對架仔安裝兩台 MT 五十二型四極串勵直流牽引 mòo-tà，細漢時功率為四百五十千瓦，額定電壓做九百伏特。六台牽涉 mòo-tà 採用永久「兩捾三並」的聯接方式，仝一轉向架仔的兩台牽引 mòo-tà 串聯連接，三組 mòo-tà 以並聯方式連接，這種方式佮全並聯接方式相比，雖然閣會削弱機車的防空轉性能，但是會當減少遮的流體數量佮⿰オト⿰バイ製造成本。牽引 mòo-tà 迴路接有平波電抗器，以減少整流電流的脈動成分佮改善 mòo-tà 的換向性能。為擴大機車的恆功調速範圍，閣會使對牽 mòo-tà 使用二級磁場削弱。

====輔助電路====

機車的輔助電路系統主要採用三相交流傳動。牽引 mòo-tà 通風機、電動空氣壓縮機等攏採用三相鼠籠式異步 mòo-tà 驅動。輔助電路系統由主變壓器輔助線圈供電，閣由一台旋轉式破相機將單相交流電轉換做三相交流電，額定電壓做四百伏特五十赫茲。另外閣設有一台小型電動發電機，為控制電路、照明電路、ba̍t-té-lih 充電供應一百伏特直流電。

===斡對架仔===

機車行部為三台二軸轉向架，包括兩台 DT 百二九 M、DT 百二九 N 型兩爿斡向架佮一台 DT 一百三十七型中央斡向架仔，其結構佮 ED 七十五型電力機車的轉向架大致仝款。構架是採用「日」字型的鋼枋拋接結構，軸箱是採用導框式定位結構，斡向架固定軸距延長到兩千八百毫米。牽引傳動裝置採用軸懸式，牽引 mòo-tà 輸出的轉矩通過一級減速齒輪傳動輪著，車齒傳動比為四堵四四（十六：七十一）。 基礎制鋪排做雙爿的瓦枋枋，每一个輪對左右各設有一个趨缸，並設有制影響梁以保證兩爿的門草仝步作用，另外閣設置了閘瓦間的縫調整器。中央轉向架和車體之間閣設有橫向輾振動裝置，通機車通過曲線。

轉向架採用無搖枕的全邊承承支重結構，通過六組邊仔承弓仔支承車體全部閣重量。一改懸吊做軸箱頂端捲簧，二改懸吊做構架外爿的邊承弓仔，邊仔承弓仔採用逐爿兩个並聯的捲螺仔圓弓仔組，並配有垂向油壓減震器。牽引力佮制影響力通過「Z」字形低位斜牽引杆裝置來傳遞。牽引杆佮牽引拉杆座呈對角斜對稱布置，佮連接佇構架下跤的三角形迴轉支承佮橫向連杆組成牽引杆系統，予牽引杆的牽引點交佇軌面，理論上斡向架仔內無軸重轉移，以充分利用機車粘著重量。

==車輛保存==

* EF 七十一一號機車：靜態保存佇新幹線綜合車輛中心。

==參考書目==

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==參考文獻==

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