發展歷史
開發背景
1958年,日本國有鐵道開發了ED60、ED61型電力機車,開創了日本“直流新型電力機車”的先河。與此前的舊型電力機車相比,“直流新型電力機車”具有大功率
牽引電動機、架懸式驅動裝置、超多段電阻調壓、機車整體輕量化、粘著性能大幅提升等特點。1960年,為了滿足
東海道本線和
山陽本線等主要幹線上高速貨物列車(
日語:高速貨物列車)的牽引需要,日本國有鐵道在之前兩種四軸(Bo-Bo)機車的基礎上,又成功研製了採用六軸(
Bo-Bo-Bo)設計的EF60型電力機車。
原型車
1960年1月,首先完成試製兩台原型車,其中EF60 1號機車由
汽車製造、東洋電機(
日語:東洋電機製造)製造負責試製,而EF60 2號機車由川崎車輛、川崎電機製造負責試製。兩台機車的總體結構基本相同,
車體採用整體承載式全鋼焊接結構。由於EF60型電力機車的單機功率較大,並計畫用於替換幹線上的EH10型電力機車,因此採用了和ED46型電力機車一樣的前端非貫通結構,並採用大面積前窗玻璃以改善司機的嘹望視野。此外,因為EF60型電力機車按貨運機車設計,所以並沒有安裝為旅客列車供暖的蒸汽供暖或電氣供暖設備。
調速控制方式和ED60型電力機車一樣,採用超多段電阻調壓、牽引電動機的串並聯換接、以及磁場削弱控制來達到調速的目的,但由於牽引電動機的數量由四個增加到六個,因此採用了三段式串並聯換接方式(串聯、串—並聯、並聯)。而在ED60、ED61型電力機車上取得良好效果的軸重轉移電氣補償、輪對防空轉保護系統亦被EF60型電力機車繼承。EF60 1號機車採用與ED60型電力機車相同的MT49型串勵直流牽引電動機,而EF60 2號機車則採用MT49B型牽引電動機。
兩台原型車的最大分別在於
轉向架。機車走行部為三台二軸搖枕式轉向架,中間轉向架與兩端轉向架不同,具有橫動裝置以便機車通過曲線。EF60 1號機車採用了心盤承重的DT115型兩端轉向架,而EF60 2號機車採用了旁承承重的DT106A型兩端轉向架。兩者均採用DT116型中間轉向架,但搖枕吊桿結構略有不同。牽引電動機採用架懸式安裝方式,而驅動裝置則採用車軸軸套式空心軸傳動。
兩台原型車出廠後均配屬到吹田第二機關區(今吹田機關區(
日語:吹田機関區))進行比較試驗。由於試驗結果顯示EF60 1號機車對軌道的側壓力作用較小,因此採用DT115、DT116型轉向架的EF60型電力機車被批准投入批量生產。
第一批量產車
1960年7月至9月,為滿足山陽本線
姬路至
岡山區段完成電氣化的牽引需要,川崎車輛、川崎電機製造、汽車製造、東洋電機製造生產了第一批量產車,總計12台(3~14)。量產車根據原型車的使用經驗作出了一些改進,例如,將WP35型
雨刮器改為安裝了前窗玻璃上方;改為使用CS13A型調壓開關,帶有串並聯換接過渡繼電器。驅動裝置仍採用和原型車相同的軸套式空心軸傳動,但由於大齒輪直接通過彈性元件與車輪相連,因此無法將其置於完全封閉的齒輪箱內,經常因沙塵進入齒輪箱而造成齒輪嚙合狀態惡化,引致驅動裝置發生異常振動。後來,對於之前生產的原型車和第一批量產車,均將軸套式傳動裝置改造成連桿式空心軸傳動裝置,以提高傳動裝置的可靠性。
基本番台的EF60型電力機車出廠時均採用國鐵傳統的茶色塗裝(葡萄色2號)。1965年,日本國鐵修訂了鐵路車輛塗裝規定,要求所有新型直流電力機車統一採用標準色塗裝,車體部分採用藍色(青15號),車頭正面下半部採用奶黃色(奶油1號)。
第二批量產車
1962年5月至8月,為滿足東海道本線和山陽本線貨物列車增發的需要,川崎車輛、川崎電機製造、汽車製造、東洋電機製造生產了第二批量產車,總計32台(15~46)。基於軸套式空心軸傳動裝置所暴露出來的缺點,第二批量產車改為採用傳統的軸懸式傳動裝置。為了提高機車的運行穩定性,採用了DT115A、DT116A型轉向架,固定軸距從2500毫米延長到2800毫米,機車全軸距從11700毫米延長至12320毫米,機車長度亦相應由16000毫米延長至16500毫米。除此之外,還採用了增大功率的MT52型牽引電動機,使機車小時功率提高至2550千瓦;並將齒輪傳動比減小至4.44,最高運行速度提高至100公里/小時,以提高機車的高速運轉性能。
第三批量產車
1963年7月至1964年3月,為滿足山陽本線岡山至
廣島區段電氣化開業,以及東海道本線和山陽本線貨物列車增發的需要,又生產了第三批量產車,總計37台(47~83)。這批機車配屬於稻澤第二機關區(
日語:愛知機関區)和沼津機關區,替換原有的
EF15型電力機車。除了之前的川崎車輛(聯合川崎電機)和汽車製造(聯合東洋電機)外,三菱重工業和
東芝公司亦加入生產EF60型電力機車。這批機車在外觀上的主要特點,是將司機室側窗玻璃改為以H型斷面的橡膠密封條固定。
第四批量產車
EF60 84號機車(1986年)
1964年4月至7月,因應
中央本線甲府至上諏訪區段電氣化開業,以及上越線、
高崎線、
東北本線貨物列車增發的需要,汽車製造、東洋電機、東芝公司、川崎車輛生產了第四批量產車,總計16台(84~99)。這批機車配屬於沼津機關區、米原機關區、吹田第二機關區(
日語:吹田機関區),替換原有的EF15型電力機車。
與之前生產的量產車相比,這批機車在車體外觀上有較大變化,採用了與EF65型電力機車統一的車體外觀,車體側牆上設有平行排列的通風口和採光玻璃窗;而原本安裝在兩端車頂中央的單燈式前照燈,亦改為兩盞較小的前照燈。除此之外,還更換了司機室內部分設備,及改用LA15型
避雷針。
第五批量產車
1964年7月至10月,為滿足上越線、高崎線、東北本線、
山手線貨物列車增發的需要,汽車製造、東洋電機、東芝公司、川崎車輛生產了第五批量產車,總計30台(100~129)。這批機車當時配屬於沼津、濱松、稻澤第二、米原、吹田第二、高崎第二機關區,替換原有的EF15型電力機車。
500番台
寢台特急色塗裝的EF60 501號機車
1960年代初,越來越多的寢台特急列車換型為20系客車(
日語:國鉄20系客車),同時這些“
藍色列車”亦逐步擴大編組以應付客流增長。1963年10月至1964年7月間,為了滿足旅客列車的牽引需要,汽車製造、東洋電機、川崎車輛、三菱重工業特別生產了EF60型500番台電力機車,總計14台(501~514)。這批機車的牽引性能和其他EF60型電力機車並無分別,只是按照牽引20系客車的需要作出了一些適應性改造。
外觀上,501~511號機車的車體與第三批量產車相同,而512~514號機車的車體則與第四批量產車相同。機車上安裝了與20系客車乘務員室相連的有線電話,以及在架空接觸網電壓異常時使
電源車(
日語:
電源車)能夠快速降弓和停止
電動發電機的緊急開關,機車兩端設有KE59型電氣連線器與列車相連。為配合“藍色列車”的形象,這批機車亦採用了寢台特急塗裝,車體以深藍色(青15號)為主色,車頭部分採用奶黃色(奶油1號(
日語:クリーム1號)),兩側各有一條奶黃色色帶,另外還在兩端增加了列車標誌的掛架。
1975年以後,由於EF60型500番台電力機車已經不再用於牽引旅客列車,因此車身塗裝也恢復為直流新型電力機車的標準色,並取消了機車兩端的KE59型電氣連線器。
運用
EF60型電力機車牽引
宇野線的貨物列車(1983年)
EF60型電力機車投入運用初期,0番台機車主要擔當東海道本線、山陽本線的高速貨物列車牽引任務,而500番台機車主要擔當
東京往
九州方向的寢台特急列車牽引任務,例如“隼號”、“富士號”、“瑞穗號”、“朝風號”列車。1964年,山陽本線
橫川(
日語:橫川駅 (広島県))至小郡(今新山口)區段完成電化改造後,500番台在日間還會擔當瀨野(
日語:瀬野駅)至八本松(
日語:八本松駅)區間(簡稱“瀨野八(
日語:瀬野八)”)的
補機任務。
然而,由500番台機車是在貨運機車的基礎上改良而成,高速性能相對較差而不太適合用於牽引特急列車高速運行,尤其當機車連續高速運行時長時間使用40%磁場削弱,使牽引電動機頻繁發生環火故障,因此於1964年底禁止使用40%、49%磁場削弱。1965年,高速性能更好的EF65型500番台電力機車開始在東海道本線和山陽本線投入服務。1968年,隨著20系客車改裝電控空氣制動機,EF60型500番台電力機車亦不再用來牽引定期寢台特急列車。
此後,所有EF60型電力機車均用於牽引東海道本線、山陽本線的貨物列車。1970年代末,為了淘汰
首都圈地區的舊型貨運電力機車,EF60型電力機車投入
中央本線、
高崎線、兩毛線等鐵路運用。至1980年代中期,由於機車逐漸老化、貨物列車減少,EF60型電力機車開始逐步分批報廢。1985年4月,高崎第二機關區(今高崎機關區)、沼津機關區、稻澤機關區、岡山機關區、廣島機關區仍配屬EF60型電力機車。
1986年3月,高崎第二機關區的部分EF60型電力機車轉配屬龍華機關區,並投入阪和線和紀勢本線運用,用來淘汰該線原本使用的EF58型電力機車,這些機車均加裝了總風管以滿足12系客車(
日語:國鉄12系客車)的
空氣彈簧及氣動車門的用風需要。同年11月,阪和線和紀勢本線的旅客列車全部改由113系、165系
電力動車組擔當,龍華機關區的EF60型電力機車亦同時停運報廢。絕大部分EF60型電力機車都在
國鐵分割民營化之前報廢。
改造
EF61型200番台
1977年至1979年,為了替換“瀨野八(
日語:瀬野八)”區間的EF59型電力機車,對採用空心軸傳動的EF60型電力機車原型車及第一批量產車進行了改造,以擔任該區間的補機任務,完成改造後被改稱為EF61型200番台。按原本計畫改造對象包括全數14台機車,但因為在使用過程中發現其
重聯控制系統存在缺陷,因此僅完成八台機車之後即停止改造。
EF67型基本番台
1982年,為了儘快淘汰EF59型電力機車,日本國鐵在EF60型電力機車的第四、五批量產車之中選取了其中三台機車來進行改造,投入到瀨野八區間使用,完成改造後被改稱為EF67型基本番台。
技術數據
車型 | 原型車 | 量產車 |
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車號 | 1 | 2 | 3~14 | 15~46 | 47~83 | 84~99 | 100~129 | 501~511 |
製造商 | 東洋電機、汽車製造 | 川崎車輛、川崎電機 | 汽車製造、川崎車輛、三菱重工業、東芝 |
軌距 | 1,067mm |
軸式 | Bo-Bo-Bo |
受流電壓 | DC 1500V |
機車長度(毫米) | 16,000 | 16,500 |
機車寬度(毫米) | 2,800 |
機車高度(毫米) | 3,814 | 3,819 |
整備重量(噸) | 96.0 |
驅動方式 | 軸套式空心軸傳動 | 軸懸式 |
牽引電動機 | MT49 × 6 | MT49B × 6 | MT52 × 6 |
傳動齒輪比 | 15:82=1:5.466 | 16:71=1:4.44 |
小時功率(千瓦) | 2,340 | 2,550 |
持續牽引力(公斤) | 19,200 | 23,400 |
最高速度(公里/小時) | 90 | 100 |
持續速度(公里/小時) | 44.7 | 39 |
轉向架 | DT115(兩端) DT116(中間) | DT106A(兩端) DT116(中間) | DT115(兩端) DT116(中間) | DT115A(兩端) DT116A(中間) |
制動機 | EL14AS型自動空氣制動機 |
車輛保存
“和平號”塗裝(上)和“美國列車”塗裝(下)的EF60 19號機車
EF60 47號機車的司機室部分,並且恢復到最初的葡萄色塗裝
動態保存
若不包括由EF60型電力機車改造而成的EF61、EF67型電力機車,EF60 19號機車則是目前唯一一台處於動態保存狀態的EF60型電力機車,至今仍然用於牽引上越線、
信越本線的臨時列車、兩毛線的工務列車、以及
高崎周邊的配給列車。
該機車由汽車製造和東洋電機製造,於1962年8月3日交付使用,先後配屬新鶴見機關區(
日語:新鶴見機関區)和濱松機關區,至1981年7月轉配屬高崎第二機關區。1986年,EF60 19號機車被指定為“和平號(
日語:やすらぎ (鉄道車両))”臨時團體列車的牽引機車,為配合該列車的主題塗裝,機車亦採用了相同的色彩,即以白色為底色,並配上紅色和藍色的色帶。1987年,國鐵分割民營化之後該機車由
東日本旅客鐵道(JR東日本)繼承,仍繼續配屬於高崎運轉所(今高崎車輛中心(
日語:高崎車両センター)高崎支所)。
1988年7月起,作為日美友好親善活動的其中一個項目,一列由50系客車(
日語:國鉄50系客車)改造而成的“美國列車”在日本各地巡迴運轉,並指定由EF60 19號機車擔當牽引任務,機車和客車均同樣披上了
星條旗風格的塗裝。翌年,“美國列車”完成全國運轉後,這台機車又恢復為之前的“和平號”列車主題塗裝。2001年,“和平號”客廳列車停運報廢后,EF60 19號機車仍繼續使用該塗裝,並經常用於牽引各種臨時團體列車。
2007年,JR東日本對其進行了全面檢查,並加裝了移動數字通信設備,同時亦將車體塗裝更換為直流新型電力機車的標準色。2010年1月,機車第二端的前照燈不再採用兩盞密封光束燈(
英語:Sealed beam),而是還原成出廠狀態時的一盞
白熾燈。
靜態保存
三台機車獲得整車靜態保存。
EF60 510號機車:保存於大宮綜合車輛中心(
日語:大宮総合車両センター)。