日本國鐵ED七十八型的電力機車

ED 七十八型的電力機車（日本語：ED 七十八形電牌牌牌車）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，由日立製作所設計佮製造。頭一台原型車佇一九六七年完成試製，彼个時陣講ED 九十四型電力機車，也是日本國鐵第一種帶有閣生制允的交流電力機車。

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，適用佇奧羽本線佮仙山線的新型交流電力機車必須有電力制影響，保障列車佇落崎的時陣的行車安全；另外咧，機車嘛必須滿足較嚴官的軸重限制，才會當佇路線條件較䆀的仙山線運轉。

電力制鋪排按照其消磨電能方式無仝款才分做電阻制鋪和再生制鋪。彼陣的直流電力機車主要是採用電阻調壓方式，若使用電阻制允准的話，所需要增加的制鍰電阻的容量相對較細。毋過因為交流電力機車本身的牽引電路並無電阻器，是欲為著電阻制允安裝大容量電阻器並無經濟。隨著電力電子技術佇咧牽引傳動領域的快速發展，閘流體相控調壓的交—直流電傳動電力⿰オト⿰バイ漸漸趨成熟，日本亦在一九六五年成功研究製著相控調壓的 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）。 所以，日本國鐵決定佇 ED 九十三型的電力機車的基礎頂懸，開發研製帶有閣生制抹的相控電力機車。

原型車

一九六七年二月二八，頭一台原型車佇日立製作所落成，彼个時陣講 ED 九十四型電力機車（ED 九十四一）。 ⿰オト⿰バイ主電路採用閘流體四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，並且實現機車主電路佮控制電路的無接著化。Bo 鋪二-Bo 軸配置的行部佮 ED 七十七型電力機車基本相仝，無動力的中央斡向架並且有可變軸重功能。連結器中心距長度做十七 , 六百毫米，運轉整備重量為八十七噸。

ED 九十四一號機車出廠了後先後佇東北本線、磐越西線、仙山線進行各種試驗，隨後佮 ED 九十三初一機車共同投入仙山線進行運用考核，擔做仙台至做並間客貨列車的牽引任務。一九六八年，ED 七十八型的電力⿰オト⿰バイ投入批量生產了後，ED 九十四一號機車佇郡山工場按照量產車的技術標準進行矣改造，改造內容主要包括調整車內設備布置佮換重聯用電氣連接器。完成改造了後予人編入 ED 七十八型的電力機車的序列，機車編號變更做 ED 七十八九百空一號。

量產車

一九六八年，根據 ED 九十四初一機車的使用經驗佮試驗結果做出改良了後，正式的確型做 ED 七十八型電力⿰オト⿰バイ並投入批量生產，對一九六八年至一九八空年間共製造十三台，其中會當按呢製造時期佮鋩角特點分做三个批次的車輛。

頭一擺量產車（一～九）

• 一九六八年，因應奧羽本線佮仙山線交流電氣化、磐越西線貨物列車增發製造了 ED 七十八一 ~ 九號的機車，生產預算由昭和四二年度第二擺債務承擔，全部配屬福島機關區（今福島綜合運輸區）。
• 佮原型車相比並，量產車為著提高功率因數佮減少諧波干擾，閘流體全控橋整流電路採用毋著稱發脈衝方式。因為車內電器設備相應增加，車體長度亦比原型車延長了三百毫米，運轉整備重量增加到八十一石五噸。
• 除了這以外，改為採用強化了電樞線圈絕緣的 MT 五十二 A 型牽引 mòo-tà，閣仿照 EF 六十三型的電力機車增加針對大坡度區間的列車安全防護系統，譬如講空轉檢測設備、超速檢測裝置、電樞短接制隱、基礎制鋪鎖定機構等等。

第二遍的量產車（十～十一）

• 一九七空年，為著淘汰仙山線的早期實驗性交流電力機車（ED 九十、ED 九十一型電力機車）煞去製造 ED 七十八十 ~ 十一號機車，全部配屬福島機關區。
• 佮第一改的量產車比起來，這批⿰オト⿰バイ增加了防止自動警醒裝置、列車緊急防護裝置、列車自動停止裝置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。

第三擺的量產車（十二～十三）

• 一九八Ｏ年，因應「希望」睏房特急列車換型做二十四系客車佮擴大編組的需要創造矣 ED 七十八十二 ~ 十三號機車，嘛是日本國鐵史上最後落成的交流電力機車，仝款配屬來到福島機關區。
• 電氣佮控制設備方面，這批機車改為使用強化了電樞軸的 MT 五十二 B 型牽引 mòo-tà。集電弓的支持絕緣由空心式改做實心式。為著避免⿰オト⿰バイ重聯的時兩台⿰オト⿰バイ之間出現電流無平衡的現象，佇主電路增加脈流波形校正電路。
• 司機室設備方面，因應單司機值乘的需要啊若調整司機操縱台的設備布置，並加著電風。頭前玻璃採用用的電膜加熱防霧玻璃，司機室偏窗採用矣 a-lú-mih 質窗仔框。
• 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。車端排障器頂頭設有 KE 七十二 H 型電氣連接器，用佇向二十四系客車傳達電氣指令式空氣知影機號誌。

運用歷史

國鐵時代

ED 七十八型的電力⿰オト⿰バイ落成後均配屬福島機關區，做奧羽的線福島到山形間佮仙山線的貨物列車佮旅客列車牽引任務，包括講「希望」睏房特急和「津輕號」夜行急行在內的優等列車。奧羽本線完成交流電氣化初期，這个線列車主要是使用 ED 七十八型的電力機車成做本務⿰オト⿰バイ，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。

一九七空年起，隨著仙山線的 ED 九十、ED 九十一型電力機車全部被淘汰，仙山線的列車統一採用 ED 七十八型的電力機車擔當的牽引任務；同時，EF 七十一型電力機車亦開始福島至山形間的直通運轉，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⿰バイ單機的牽引定數為三百噸（上大三百三十噸）， 雙機牽引時的牽引定數做五百四十噸，而且 ED 七十八型的電力機車佮 EF 七十一型電力⿰オト⿰バイ雙機牽引時的牽引定數會到六百五十噸。

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 ED 七十八型的電力機車攏加裝 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。一九八六年，運用時間上長的 ED 七十八九百空一號機車首先報廢。一九八七年二月，ED 七十八逸號機車亦佇國鐵分割民營化進前報廢。

彼民營化了後

一九八七年四月，國鐵分割民營化後尚存的十二台 ED 七十八型的電力機車（二～十三）由東日本的旅客鐵道（JR 東日本）繼承。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。一九九二年七月，山形新幹線開通營運，後手賰的 ED 七十八型的電力機車攏投入仙山線運用，擔當普通貨物列車佮臨時旅客列車的牽引任務；而且 EF 七十一型電力機車因為歹轉往其他地區使用陸續報廢。

一九九三年，福島運轉所佮福島車掌區合併成立福島運輸區，所配屬的 ED 七十八型電力⿰オト⿰バイ全部轉移到仙台電車區（今仙台車輛中心）。 雖然仙山線佇一九九空年代初完成路線強化工程了後容允 ED 七十五型電力機車上線運轉，毋過因為 ED 七十八型的電力機車具有再生制鋪的優點，所以 ED 七十八型的電力機車猶原得著保留佇咧線頂牽貨物列車。一九九八年，隨著仙山線貨物列車全部中止營運，ED 七十八二～十一號機車亦相紲報廢。而且 ED 七十八十二～十三號機車是用清掃鐵路頂懸的落葉，到二空空空年正式除籍報廢。

技術特點

總體布置

ED 七十八型的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。因為 ED 七十八型的電力機車坐載了再生制鋪設備，連結器中心距長度亦延長到汁七 , 九百毫米（原型車做十七 , 六百毫米）。

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，對一爿到二爿方向順序布置有第一輔助機械室、高壓電器室、第二輔助機械室。第一輔助機械室設有牽引 mòo-tà 通風機、交流濾波器、空氣壓縮機、緊急抹著風缸遮的設備。高壓電器室設有主變壓器、可控矽整流器佮配套裝置，包括空氣斷路器、避雷器、集電弓隔離開關等高壓電器設備。第二輔助機械室設有平波電抗器、勵磁電阻器、輔助勵磁變壓器、閘著體勵磁控制器、牽引 mòo-tà 通風機、穩定電阻器、破相機等設備。

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，猶閣吊裝著五个總風缸佮兩个諧波濾波器。車體通風系統佮 ED 七十七型電力機車基本相仝，車身兩爿各設有六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

ED 七十八型的電力機車是交—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）， 然後供電予四台並聯的牽引 mòo-tà。

考慮著功率因數和諧波干擾的因素，猶閣有實現再生制馮的需要，ED 七十八型電力機車採用了閘流體四段全控橋式整流電路，使整流電路會當佇四象限運轉，做零 ° < α（控制角）< 九十 ° 時工課咧整流狀態，做九十 ° < α < 一百八十 ° 時工課咧倒反（再生）狀態。矽控規流器由反並聯聯接的閘流體組成整流橋，做牽工況的時陣利用四段橋順序相位控制進行無級調壓。佇咧使用再生制板的時陣，四段橋採用串聯接進入逆變狀態，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；並且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，ED 七十八型的電力機車佮 EF 七十一型的電力機車仝款，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

牽引控制方面佮 ED 七十七型的電力機車仝款，仝款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。司機控制器頂懸逐級位攏對應牽引 mòo-tà 的某一級捀電壓。代先通過對牽拖 mòo-tà 迴路負載電壓的檢測，得著相應的反饋號誌電壓，而且佮定器輸出的基準號誌電壓進行較，若是負載電壓佮基準電壓無仝則產生一个偏差號誌，使徙相器發出一个相位佮基準電壓有一定函數關係的脈衝號誌，來觸發閘流體佮改變控制角大細。

才閣生制允控制方面，機車會使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。做司機控制器處佇十一位至十七位，機車的速度佮制允力成反比關係，勵磁電流慢步增加一直到達到額定值；若遮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。做司機控制器處理十一位以下，是保持勵磁電流做額定值，調節控制角改變逆變輸入電壓。兩種方式亦是分別利用兩套相𫝛的閉環控制系統，每一套系統攏是由司機控制器、予定器、較器、補償電路、徙相器、電壓（電流）反饋系統等等部份組成，除了控制對象無仝外工作原理真有仝款。

ED 七十八型的電力機車兩爿攏設有兩組 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，ED 七十八型的電力機車亦會當佮 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

機車裝用一台 TM 十二型殼式單相主變壓器，冷卻方式為強迫油循環導向風冷卻，額定容量為兩千兩百九十千伏安，變壓器次邊有三個線圈，包括一个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。

整個流裝置的採用 RS 三十型矽控整流器，冷卻方式為著強迫通風降溫，額定功率為著兩千兩百千瓦，額定著整流電壓做一千一百伏特，額定電流為兩千安培，做伙來使用一百九十二个 CJ 二 L 型閘流體（國鐵標準型號做 CSI 二百五十學十型，上大反向電壓做一千伏特，額定整流電流做兩百五十安培）。

逐个兩爿斡對架仔安裝兩台 MT 五十二型四極串勵直流牽引 mòo-tà（一～十一號機車使用 MT 五十二 A 型，十二～十三號機車使用 MT 五十二 B 型）， 細漢時功率為四百七十五千瓦，繼續功率為四百二十五千瓦，額定電壓做九百伏特。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 一百二十九型兩爿斡向架（原型車使用 DT 百二九 I、DT 百二九 J 型，量產車使用 DT 百二九 M、DT 百二九 N 型）佮一台無動力的 TR 一百空三 B 型中央轉向架。

兩爿斡對架仔

兩爿斡向架仔佮 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，轉向架固定軸距做兩千五百毫米。牽引傳動裝置採用軸懸式，牽引 mòo-tà 的一爿通過抱軸承拄性地支承佇車心頂，另外通過樹奶彈性元件掛佇咧斡向架仔頂懸，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。

轉向架採用無搖枕的全邊承承支重結構，通過四組邊仔承弓仔支承車體重量。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。

中央斡對架仔

ED 七十八型的電力機車採用佮 ED 七十七型的電力機車仝款會當變軸重中央斡向架，斡對架構架是採用「U」形邊梁的鋼枋拋接結構，固定軸距離做一千六百毫米。中央轉向架亦採用邊仔承載，中央吊掛裝置採用空氣弓仔。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。通過調節中央空氣弓仔的內部壓力，會當改變兩爿佮中央斡向架仔的軸重分配，使動車心會當根據路線條件設定做十四、十五、十六抑是十六分八噸。軸重調整功能毋但使⿰オト⿰バイ會當閣較好的適應路線條件較䆀的支線鐵路，閣會當佇牽列車起動的時陣採用較大的軸重，以提高粘著性能。

車輛保存

• ED 七十八一號機車：靜態保存佇新幹線綜合車輛中心。
• ED 七十八九百空一號機車：退伍了後曾經保存吹田機關區，至一九九三年因為清拆扇形車庫來予人解體處理。

參考書目

• 特集：鋪羽本線 . 鋪道 ピクトリアル ( 電籟車研究講 ) . 一九九九年二月，六百六十五: 四十八追五十三 .
• 特集：五十五鋪十改正 . 鋪道 ファン ( 交友社 ) . 一九八空年十二月，兩百三十六: 六十一孵六十二 .
• 交流 ・ 交直流電機出世 の 記土一 . 鋪道 ファン ( 交友社 ) . 一九八七年三月，三百十一: 百二四 .
• 交流 ・ 交直流電機十九 . 鋪道 ファン ( 交友社 ) . 一九八九年十一月，三百四十三: 六十九九九七十一 .
• 犬山徹夫 . ED 七十七 ・ ED 七十八 の 誕生 とその 終幸 . 鋪排時代 ( ネコ ・ パブリッシング ) . 二空一空年十一月，二十三: 六十九孵七十 .