日本國鐵EF三十型電力機車

EF 三十型電力機車（日本語：EF 三十形電影影影響車）是日本國有鐵道的電力機車車型之一，嘛是世界上第一種投入量產佮運用的交直流兩用電力機車，適用於供電的制式為一千五百伏直流電佮二十千伏六十赫茲的工頻單相交流電的電氣化鐵路，由三菱電機、新三菱重工業佇一九六空年研製成功。

發展歷史

開發背景

佇咧山陽本線下關至門司間、橫跨關門海峽的關門鐵道磅空是九州佮本州之間上重要的運輸通道，該線是一千五百欉特直流電氣化鐵枝路，自一九四二年通車以來一直採用 EF 十型的電力機車擔當這區段的運輸任務。一九六一年，鹿兒島本線門司港至久留米間完成二十千伏六十赫茲交流電氣化改造的同時，門司車站範圍內亦改做採用交流電化，而且佇咧門司車頭向下跤關方向的滇喉區設置了交直流中性區，用來分割直流佮交流電化區段。為著滿足落關到門司間通貨物列車佮旅客列車的牽引需要，因此開發研製了交直流兩用的 EF 三十型電力機車。

原型車

一九六空年三月十九，三菱電機、新三菱重工業完成試做頭一台原型車（EF 三十一）。 因為 EF 三十型的電力機車的限定運用區段為下關到門司，機車只需要較低的功率就會當滿足交流區段短時間的低速運轉需要，所以 EF 三十型機車佇交流區段的額定功率只有直流區段的四分之一。EF 三十型電力機車是以發揮牽引力為主的六軸電力機車，採用矣以單 mòo-tà 轉向架做基礎的 B-B-B 軸配置，佇雙機重牽連的情況下會當佇二十五 ‰ 大坡道上起動一千兩百擋貨物列車。原型車落成了，因為鹿仔島本線的交流電化猶未完成，所以起先配屬於米原機關區，並佇北陸本線坂田到田村間進行試運轉，至一九六一年四月開始佇九州繼續進行各種的試驗。

量產車

一九六一年，根據原型車的試驗結果來做出改良的量產車開始投入生產，仝年生產了頭批十六台量產車（二～十七）。 EF 三十二～十七號機車的製造預算由國鐵一九六空年度債務承擔，其中六台是由三菱電機、新三菱重的工業製造（二～七）， 五台由日立製作所製造（八～十二）， 五台由東芝公司製造（十三～十七）。 佮原型車相比並，量產車的主變壓器、矽整流器、牽引 mòo-tà、直流避雷器、交流避雷器、集電弓等等主要電氣設備攏改做是採用技術閣較成熟的產品；此外，車體外板改做是採用波紋 sir-tián-lè-sù 板，車體長度亦由十七 , 八百六十毫米縮短為十六 , 五百六十毫米。

一九六四年，三菱電機、新三菱重的工業閣再生產囉兩台 EF 三十型電力機車（十八～十九）。 第二批量產車的製造預算由國鐵一九六四年度第三擺債務承擔，這批機車採用新型矽整流器，中央轉向架採用 DT 一百十八葩 A 型斡向架，車窗玻璃改做是以 H 型斷面的樹奶密封條固定，啊若車端電氣連接器的布置形式也有所改變。

一九六八年，三菱電機、新三菱重的工業閣再生產三台 EF 三十型電力機車（二十～二十二）。 第三批量產車是因應仝年十月初一日本國鐵運行圖大範圍調整、寢台特急列車佮高速貨物列車增加的需要製造的，製造預算由國鐵一九六八年度第三擺債務承擔。

運用

EF 三十型電力機車全部配屬門司機關區。一九六一年十月初一的國鐵運行圖調整了後，EF 三十型電力機車正式投入運用，專門做關門隧道區段的牽引任務，其中，旅客列車佇門司到落關之間採用單機牽引，啊若貨列車佇咧門司編組站到幡仔生編組站（抑是東小倉站）之間採用雙機牽引。一九六四年十月初一的國鐵運行圖調整，開行囉新大阪到博濟的「燕號」和「粉鳥仔號」特急旅客列車，由直流專用的一百五十一系電聯車擔當，所以佇門司到下關之間猶需要使用 EF 三十型電力機車牽引，專門用牽這兩對列車的機車（二～八）亦加裝著配合電聯車的控制電路系統，閣共機車編號銘牌抹做紅色的以示區別。

一九七八年十二月，運用時間上長的原型車首先報廢，成做第一台報廢的 EF 三十型電力機車。一九八六年初，為著替換日漸漸老化的 EF 三十型電力機車，門司機關區開始配屬 EF 八十一型四百番台電力機車。一九八七年三月，關門磅空區段的牽引任務全部轉交 EF 八十一型的電力機車擔當，標誌對 EF 三十型電力機車正式告別歷史舞台；仝彼年三月二九，EF 三十六、二十一號⿰オト⿰バイ重聯牽引臨時列車完成告別運轉（門司港—遠賀川—下關—門司）， EF 八十一三百空四號⿰オト⿰バイ亦佮之同行。佇一九八七年四月的國鐵分割民營化進前，除了得著動態保存的 EF 三十三號機車外，賰的 EF 三十型電力⿰オト⿰バイ攏已中止營運報廢。

技術特點

總體布置

EF 三十型的電力機車是客貨運通用的雙電流制電力機車，適用於供電的制式為二十千伏六十赫茲工頻單相交流電佮一千五百伏直流電的電氣化鐵路。EF 三十型的電力機車是採用全鋼拋電龜接結構箱仔車體，車體形式佮結構強欲親像仝時期的 ED 六十、ED 七十一型電力機車。車體兩爿各設有一个司機室，車內設有貫通式雙爿內走廊連接兩爿司機室，車體中部設有第一輔助機械室、考慮著機車重聯運用的需要，EF 三十型電力機車亦採用進前端貫通型的結構，司機室頭前捀中央設有貫通門，通過另外一台機車，貫通門頂頭並設有一葩前照電火。車頂安裝有兩台 PS 十九型雙臂式集電弓、交直流切換器、高速斷路器、避雷器等高壓電氣設備。

EF 三十型電力機車採用車體通風系統，側牆仔百葉窗是車內設備通風冷卻的主要入風窗口。毋過因為原型車佮量產車的車內設備佈置無啥相𫝛，車體兩爿的通風百葉窗佮採光玻璃窗的位置嘛有精差。原型車的車體兩爿各設有三个採光玻璃窗仔佮八个通風百葉窗仔門，來量產車的車體兩爿各設有三个採光玻璃窗仔佮六个通風百葉窗仔門。因應⿰オト⿰バイ有重聯運用的需要，就按呢佇兩爿排障器逐家攏設有四个重聯插座，插座使用 KE 五十七（原型車）抑是 KE 五十八型（量產車）電氣連接器。

車體結構

因為關門磅空內底的海水洩漏會致使鹽害的問題，所以 EF 三十型電力機車佮進前的 EF 十型的電力機車仝款，車體外板佮頂蓋設備攏採用 sir-tián-lè-sù 板，以防止海水對車體造成生鉎；若其他的暴露佇車體外的金屬設備佮箱仔體，亦盡量使用譬如講黃銅等等防腐蝕性能較好的材料。原型車的車體長度為十七 , 八百六十毫米，斡對架中心間距為九 , 四百毫米，車體外板是用金滑平面的 sir-tián-lè-sù 板。量產車的設備布置有所改變，車體長度縮短為十六 , 五百六十毫米，斡對架中心間距縮短為八 , 八百毫米；此外，量產車減少了車體外板厚度以減輕重量，所以這改改採用波紋 sir-tián-lè-sù 板仔來保證車體頭拄仔。雖然 sir-tián-lè-sù 車體不需土裝，但是原型車猶原佇車體雙爿加上兩出紅色帶，量產車是完全無額外漆裝。

電氣系統

EF 三十型的電力機車是交—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、主電阻器、電路保護裝置等組成。交流電模式的時陣，⿰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，閣通過矽整流器轉換做脈流電（即方向無變干焦電壓變化的直流電）， 經過電阻調壓後供電予牽引 mòo-tà。一直流電模式的時陣，機車對高架電車線獲取直流電，經過電阻調壓了後直接向牽引 mòo-tà 供電。

因為 EF 三十型電力機車運用佇咧下關至門司之間，其中交流區段干焦限定佇門司車頭內，所以機車只需要較低的功率就會當滿足交流區段的低速運轉需要。EF 三十型機車佇交流區段的額定功率只有直流區段的四分之一，因為咧減少主變壓器佮整流裝置的體積佮重量。EF 三十型的電力機車佇咧直流區段的額定功率是一千八百千瓦，上高運轉速度為八十五 khí-looh / 點鐘；原型車佇交流區段的短時功率是三百九十七堵五千瓦（十分鐘）， 量產車佇交流區段的小時功率提懸為四百五十千瓦，上高運轉速度為三十五 khí-looh / 點鐘。

主變壓器

為著減少交流電氣設備的功率佮重量，主變壓器採用著儘可能愛鬥搭的小型化設計。原型車裝用一台 TM 四 X 形殼式單相主變壓器，點鐘制額定容量為三百二十千伏安。量產車改做裝用一台 TM 四型芯式單相主變壓器，點鐘制額定容量為三百十一十千伏安。主變壓器原爿的額定輸入電壓做二十千伏，額定輸出電壓做二 × 九百二十伏特，冷卻方式為強迫油循環導向風冷卻。

整流器

EF 三十型的電力機車是日本第一種採用矽整流器的電力機車，取代矣往過 ED 四十六、ED 七十一型的電力機車所使用的水銀整流器。整流的裝置採用由矽二極體組成的單相全波整流電路，額定功率為四百五十千瓦，額定規流電壓做一千五百伏特，矽整流器佮冷卻通風裝置採用單元式設計。原型車有兩套仝款的整流裝置，使用三菱電機開發的 SR 一百空七型矽二極體（上大反向電壓做三百五十積，上大反向脈衝電壓做四百五十積，平均整流電流為一百安倍）， 每一套整流裝置由四个橋臂組成，每一橋臂由兩个並聯絡支路組成，逐个支路有十二个串聯連接的矽二極體，一台機車共使用一百九十六个二極體元件。

隨著電力電子器件製造技術的快速進步，二極體的性能佮可靠性已經真大提懸（尤其是反向擊穿電壓）， 使量產車的整流裝置甲真好勢。量產車（二～十七）干焦一套整齊流裝置，使用三菱電機製造的 SR 兩百 F 鋪十四型二極體（上大反向電壓做七百伏特，上大反向脈衝電壓做八百伏特，平均整流電流為兩百安倍）， 整流裝置由四个橋臂組成，每一橋臂由兩个並聯絡支路組成，逐个支路有十个串聯連接的二極體，一台機車干焦需要八十粒二極體元件。上尾期生產的量產車（十八～二十二）閣較使用功率閣較大的 RS 二十四型二極體，佇保證整個流器性會當保持仝款的前提落來，使二極體元件數量大幅減少至二十四个。

除了這以外，矽整流器的體積佮重量嘛變甲那來那細。原型車的每套矽整流裝置（有含冷卻系統）的外形 sài-sù 為八百毫米 × 五百四十毫米 × 一 , 七仔五十毫米，自重為四百公斤（因裝用兩套整齊流裝置，總重八百公斤）。 而且產車的矽整流的裝置（有含冷卻系統）的外形 sài-sù 為五百四十毫米 × 一 , 一百五十毫米 × 一 , 七仔五十毫米，自重為五百八十公斤，比原型車減輕兩百八十公斤，而且予車體長度會當縮短。

牽引 mòo-tà

因為坐載交流電氣設備使⿰オト⿰バイ重量增大，所以借鑑矣這此前 ED 四十六型的電力機車的經驗，仝款採用單 mòo-tà 斡向架仔的設計，逐台斡對架仔安裝一台牽引 mòo-tà，通過傳動裝置做組驅動兩个輪著。原型車使用 MT 一百空二型牽引 mòo-tà，量產車使用經過改良的 MT 五十一型牽引 mòo-tà。該型 mòo-tà 是四極串勵直流 mòo-tà，點鐘功率為著六百千瓦，額定電壓做一千五百伏特，額定電流做四百三十安倍，額定轉速為每分鐘一千轉，採用強迫通風降溫度。

調速系統

雖然 EF 三十型的電力機車是交直流兩用電力機車，但實際上是以直流區段的運用為主，就按呢機車主電路系統是以直流電力機車做基礎，閣加上基本的交流電氣設備來構成。EF 三十型電力機車的調速控制方式佮 ED 六十、ED 六十一型直流電力機車仝款，採用超濟段電阻調壓以及對牽引 mòo-tà 的串並聯換接來達到調速的目的。雖然調壓級位轉換基本上是用電磁式空氣接觸器進行的，但考慮著關門磅空的惡質粘著條件（關門磅空內底存在海水洩漏的現象，而且磅空內底崎空方向的崎度達到二十二 ‰）佮列車坡停起動的可能性，所以 EF 三十型電力機車亦設有噗仔軸控制器，以提高電力機車的調速性能和粘著性能。

EF 三十型機車佇直流和交流區段分別有無仝的調速級位。佇直流電模式，調速控制器會當使用共十九个調速級位，其中串聯位十一級、並且聯位八級；咧交流電模式下跤，因為有較重載貨物列車的起動佮牽引性能，所致會當使用多達二十六个調速級位，其中牽引 mòo-tà 三个串聯位十一級、牽引 mòo-tà 兩个串聯位十五級，無設並聯位。

輔助電路

EF 三十型電力機車的輔助電路用佇向電動發電機佮各類型通風機供電。電動發電機是由一台直流 mòo-tà 佮一台交流發電機組成，由高架電車線（直流區段）抑是整理流器（交流區段）供電，將一千五百伏特直流電轉換做一百伏特六十赫茲三相交流電，向機車的控制電路、照明電路、電阻器通風機和 ba̍t-té-lih 供電，額定容量為五千伏安。牽引 mòo-tà 通風機、電動空氣壓縮機均使用一千五百欉特直流 mòo-tà，供電方式和電動發電機仝款。

斡對架仔

機車行部為三台二軸單 mòo-tà 斡對架仔，兩爿斡對架仔是 DT 一百十七型轉向架，中央斡對架是 DT 一百十八葩（DT 一百十八葩 A）型斡向架。斡對架採用「日」字形的輕量化鑄鋼構架，軸箱是採用傳統的導柱式定位方式。斡向架採用全邊仔承承重結構，車體重量通過六个邊仔承支座坐落佇三台佇三台斡向頂懸。因為牽連 mòo-tà 占用部份搖枕的空間，因此搖枕的位置顯得較低，而且搖枕形狀佮搖枕弓仔的布置嘛較特殊，以盡量減少牽引列車起動時的軸重轉移。一改懸吊做軸箱兩爿的捲簧。搖枕仔裝置做構架外口掛結構，中央轉向架採用逐爿兩个並聯的搖枕圓弓仔組，兩爿斡向架是採用樹奶弓仔。

仝時期的國鐵電力機車攏有咧使用心盤來傳達牽引力，才閣經由車體底架傳達到連結器。猶毋過 EF 三十型電力機車的特別之處，是利用捘向架之間的中央聯接裝置直接向連結器傳達牽引力。每台佇咧斡向架仔的心盤是佇咧牽教 mòo-tà 之上，三个心盤之間由牽拖枴仔連接，兩爿斡向架閣佮連結器機械地鋪合，車體底架基本上並無承擔傳達牽引力。此外，為著提高機車的曲線通過能力，中央斡向架設有兩段式連杆機構，做通過曲線的時陣實現強迫橫向位移，以減少中央轉向架對軌道的邊仔壓力，這項技術是新三菱重工業代先發明。

牽引 mòo-tà 採用架懸式安裝的方式，牽引 mòo-tà 通過螺仔栓連接完全是固定佇咧構架橫梁頂懸，就佇咧兩个輪著之間、心盤之下，牽引 mòo-tà 的重量成做簧頂重量。驅動裝置採用 WN 撬性浮動齒式聯軸節驅動方式，對牽引 mòo-tà 電樞軸輸出的轉矩，經撬性浮動齒式聯軸節傳遞予主動齒輪（細車齒）， 然後通過兩个中央齒輪分別傳動兩个輪嘿的對動齒輪（大車齒）。 兩支車心所有牽傳遞齒輪均封裝佇仝一个密封車齒箱內底，車齒傳動比為一：三-c八八。

車輛保存

• EF 三十一號機車：退伍了後靜態保存佇福岡縣北九州市小倉北區的勝山公園內底。後來，因為勝山公園重新發展佮門司港懷舊觀光線的開通，這台機車佇二空空九年一月十一號轉移到北九州市門司區的佮布割公園繼續保存。
• EF 三十三號機車：捌是唯一一台動態保存的 EF 三十型電力機車，國鐵分割民營化了後由九州旅客鐵道（JR 九州）繼承，並保存佇大分運轉所（今大分鐵道事業部大分車輛中心）， 至一九九五年才正式除籍。二空空六年三月，除了其中一端司機室得著保留，機車其他的部份去予人解體處理。該司機室目前保存佇九州的鐵道紀念館。
• EF 三十二十號機車：靜態保存佇群馬縣安中市的被冰嶺鐵道文化村。
• EF 三十二十一號機車：退役了後捌保存佇日本貨物鐵道（JR 貨物）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。