Δ 500系V7編成停靠於新大阪站22番線 2012/06/23(六)  

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車輛概要
1990年代，JR西日本為了強化山陽新幹線與航空運輸的競爭，當時就已開始著手開發營運速度能達350km/h為目標的車系，1992年，試驗車500系900番台登場，俗稱「WIN350」，是一個3輛1組，2組為1列車的全馬達車編組，試驗期間於新山口-新下關間達到了350.4km/h的最高試驗速度。試驗結果發現：風切聲過大高於法規限制、進出隧道時會產生嚴重音爆之現象，部分曲線行進時有重心嚴重偏移的問題，在檢討之後，考量營運成本、環境保護等要素，仍將正式營運時速下修為300km/h，開發了正式車系─500系。

在JR西日本與JR總研統一車輛製程後，交給四家車輛廠聯合承攬，分別是川崎重工(每編成的1~6車)、近畿車輛(7~8車)、日立製作所(9~10、13~16車)及日本車輛(11~12車)。1996年，500系的先行量產車W1編成登場，隨即投入直達車「希望號」(Nozomi)的運用，行駛東海道‧山陽新幹線(東京-博多)，1997年量產車(W2~W9編成)相繼投入運用，由於時刻排點停站少，創下鐵道史上最高表定速度261.8km/h的運轉紀錄(Nozomi 500/501車次，廣島-小倉間，金氏世界紀錄認定)，新大阪-博多間僅需2小時17分，東京至博多僅需4小時49分。當時300km/h的最高營運速度也因此替300系的270km/h扳回一城，與TGV同為300km/h之最高營運速齊頭並進。

隨著700系、N700系的上路，500系高耗電(事實上前一代的300系更嚴重)、高保修成本、客室設計不受旅客青睞等問題一直被討論著，JR西日本為了節省開銷逐於2008年11月截短編組長度為8車，編列為「500系7000番台」，編成號碼以英文字母V為開頭(編V2~V9)，並降低最高營運速度與700系同為285km/h，僅行駛山陽新幹線，營運車種也僅有Hikari(光速號)與Kodama(回音號)，其餘原先W2~W9編成的剩餘車廂皆全數廢車。而漏網之魚的W1編組則繼續撐到2010年2月28日，才正式退出了活耀13年的「希望號」舞台，目前保存於博多綜合車輛基地，但也有部分車廂已廢車，不再是完整的一列車了。

現行的500系7000番台採8車編組，單組4輛，兩組車組成1列車，全部為馬達車的設計(8M0T)，其列車組成方式，以及每一型車的詳細介紹如下：

博多 ← 1號車 ~ 8號車 → 新大阪
521-7000(Mc)+526-7000(M1)+527-7000(Mp)+528-7000(M2)+525-7000(M)+526-7200(M1)+527-7700(Mpkh)+522-7000(M2c)

521型7000番台(Mc) ─ 博多端駕駛馬達車，1號車，標準車廂自由座。搭載牽引馬達、空氣壓縮機、輔助電源裝置。
522型7000番台(M2c) ─ 新大阪端駕駛馬達車，8號車，標準車廂自由座(設有兒童遊戲用模擬駕駛台)。搭載牽引馬達、推進換流裝置。
525型7000番台(M) ─ 中間馬達車，5號車，標準車廂自由座。搭載牽引馬達。
526型7000番台(M1) ─ 中間馬達車，2號車，標準車廂自由座。搭載牽引馬達、推進換流裝置、集電裝置。
526型7200番台(M1) ─ 中間馬達車，6號車，標準車廂對號座(設有車長室)。搭載牽引馬達、推進換流裝置。
527型7000番台(Mp) ─ 中間馬達車，3號車，標準車廂自由座。搭載牽引馬達、主變壓器。
527型7700番台(Mpkh) ─ 中間馬達車，7號車，標準車廂自由座(設有殘障輔助設備)。搭載牽引馬達、主變壓器、集電裝置。
528型7000番台(M2) ─ 中間馬達車，4號車，標準車廂自由座。搭載牽引馬達、推進換流裝置。

外觀、車體
500系的外型由JR西日本及日立製作所主持，並與日本航空宇宙技術研究所、德國工業設計公司N+P Industrial Design GmbH合作，開發出圓筒形車身、15公尺長的鉛筆型車頭，以對應高速行駛的空氣動力學。「陸上戰鬥機」的美名，筆者相信眾所皆知，擋風玻璃、車燈、雨刷等設計都有配合設計，相當有魄力。而電車塗裝則以JR西日本的企業色為準，以灰底藍色系、黑色帶作為塗裝，並於車頭旁邊漆上"JR 500 WEST JAPAN"字樣。

本系式採用大型中空壓出材料的輕型鋁合金車體，多數結構為一體成型，並以蜂巢狀結構支撐，部分結構則採用摩擦攪拌熔接方式(FSW熔接)製作而成。生產過程中高度自動化、高精度化，確保了車體材料能維持車內的靜肅性，最大的優點在於輕量化的設計能助於高速、省能源的前進。車側窗戶採用一貫的航空機材樣式(正方形小窗)，並設有門開指示燈，在每個車門旁皆設有3色LED的車種/終站顯示器。為了降低風阻，集電弓還設有集電弓罩。另外，因為車頭形狀的設計，影響了兩端先頭車客室的載客量，為了維持一定的座位數，先頭車靠車頭端只有駕駛室門而無客室出入門，旅客必須由後端進出，月台上也會有該處無車門的特別標示。

本系式於1996年獲得公益財團法人日本創意文化中心(前日本產業設計振興會)頒發的優良設計獎(Good Design Award)，1998年再度獲得鐵道之友會第41回桂冠賞(Brunel Commendation)及藍帶賞(Blue Ribbon Prize)之殊榮。

Δ 車頭特寫 @ 新大阪 (右邊為N700系)

 
Δ 標示此處無500系車門的告示。(新神戶站)

內裝
500系圓筒型的車體，在客室構造也看得出來，在車側門也有提醒旅客小心碰頭的標示。車內大量採用FRP材質作為天花板、側牆等材料，並以模組化的設計，若有維修需求僅需拆除一個單元的組件，直接換上新品或備品，加快第一線的保修速度。車廂內均採間接式照明，客室前後端設有LED資訊顯示裝置，顯示車站資訊、天氣、政令宣導等資訊，同時附有廁所使用狀態燈、指定席/自由席識別燈、禁菸貼紙等。客室通道門為自動感應開閉式，旅客僅需接近車門下方及自動開啟而無需按鈕操作。

本系式與其他新幹線車系相同，車側出入門採用氣動式驅動裝置並附有氣密功能，當列車時速高於25km/h後將配合連續換氣裝置進行車廂氣密，以維持高速行駛時車內氣壓的恆定，並且避免列車進出隧道讓旅客耳朵產生不適。而列車門的控制處所，可由第6車的列車長室進行控制，也可由兩端駕駛室進行控制，通常是由車長於尾端駕駛室進行控制。

雖然日本旅客普遍反映靠窗座位會有壓迫感，但筆者認為比起其他車系，這更像飛機的機艙不是嗎？

Δ 車門上小心碰頭的標示。  

座席探訪
目前本系式車廂分為「普通車自由席」以及「普通車指定席」。

普通車自由席 ─ 位於1~5車、7車、8車，採取3+2的座位排列，座位寬度430mm(B座460mm)，座位前後間距為1020mm。此種車廂座椅採用與外觀相呼應的藍紫色，座椅材質為尼龍，椅背均附有頭巾，具有椅背收折式餐桌，在餐桌背面提供列車服務設施平面圖。

自由席的座位號碼排列方式範例：
↑ 博多
太平洋側　　　　日本海側
1A 1B 1C [走道] 1D 1E
2A 2B 2C [走道] 2D 2E
...
...
↓ 東京

Δ 自由席客室全景，每一個窗戶柱子上還有皺紋布隔音軟墊，以魔鬼貼固定。

Δ 自由席雙人座位總成

Δ 自由席三人座總成

普通車指定席 ─ 位於6號車，採取2+2的座位排列，座位寬度為478mm，座位前後間距為1160mm。此種車廂在W編成時代為Green Car(商務車廂)，收取較高票價，提供手巾、免費音樂(需自備耳機插入扶手上的耳機孔，並有數個頻道可選擇)，每一車窗的柱子上還設有化妝燈，還有按鈕啟動閱讀燈的設計。在短編成化後，經過小幅度改造降級作為指定席使用，停止了前述服務與設施。座椅尺寸較自由席為大，也有較長的座椅間距。每一個座椅兩邊的頭枕都有凸出，增進睡眠旅客的舒適度。此外，每個座位還附設有2個扶手收納式餐桌，一邊一個，同時翻出來可合併在一起，放置筆記型電腦或者數個自備餐點。

指定席的座位號碼排列方式範例：
↑ 博多
太平洋側　　日本海側
1A 1B [走道] 1C 1D
2A 2B [走道] 2C 2D
...
...
↓ 東京

Δ 指定席客室全景 (圖片提供/Zhang Liang-yi)

 

服務設施
500系車上的服務設施，在W編成時代除了有Green Car車廂，還有販賣部、救護站、多目的室等設施，在截短編成後，因應成本僅提供以下項目：

列車長室 ─ 位於第6車。設有可開啟的窗戶供列車長做列車監視使用。
身障旅客服務設備 ─ 位於第7車，東京端提供輪椅停靠區以及殘障專用廁所。停靠區的座位採2+2的設計，扶手附有輪椅固定帶。
廁所 ─ 設於單數車廂東京端，提供小便斗、坐式馬桶兩種型式與隔間。
垃圾桶 ─ 設置於每一車廂其中一端得出入口處，提供可燃物與不可燃物兩種丟棄選項。
公共電話間 ─ 設於4、8車。提供插卡式電話機，亦有販售電話卡的自動售卡機。
吸菸室 ─ 設於3、7車。
AED ─ 中文全名為「自動體外心臟去顫器」，設於第6車，是一種可攜帶式、輔助心肺復甦術(CPR)的醫療設備。
兒童用模擬駕駛台 ─ 設於第8車。V編成化後增設，在最靠近駕駛台的端牆上貼有真實駕駛台圖案的貼紙，並且設有兒童體格尺寸的儀錶板、駕駛座。實車有的儀表板均真實呈現。提供兒童旅客遊戲、想像擔任司機員的樂趣。周圍還放有置物架，家長可放置行李或育嬰器材。

Δ 餐桌背面的服務設施平面圖，另外也提醒旅客1、8車的車頭端是沒有車門可上下車的。  

  
Δ 兒童模擬駕駛台

  
Δ 殘障設施車廂(第7車)以及普通車指定席(第6車)的通道門皆為雙扇中央對開式，寬度加寬。

Δ 一般旅客出入門(左)與輪椅對應出入門(右)的差異比較。

Δ 第6車東京端的列車長室窗戶

Δ 第7車博多端的業務用門，因該處設有列車組員專用空間，故有上下餐點、飲料、販售物品等需求。   

駕駛室
由於筆者非JR西日本鐵路職員，亦無參與當地任何車輛基地的參訪活動，故無法進入駕駛室考察，有關500系駕駛台的寫真，請參閱此網頁連結。(網頁圖中儀錶板裝設的ATC螢幕已為ATC-NS對應機種)

500系的操作介面採雙手操作前後動作式，牽引把手(電門)設置於右手側，共13段(切、P1~P13)；煞車把手(司軔閥)設於左手側，共7段(緩解、B1~B7、緊急)，而最右側則是逆轉機把手。新幹線電車的此種配置和在來線電車左手電門、右手煞車是剛好相反的，但和在來線電力機車的配置相同。儀錶板的部分，最左側設有列車資訊與控制裝置(TIMS)螢幕，正前方則有煞車氣壓計、控制電源電壓計、電車線電壓計、ATC螢幕(含列車狀態燈)、ATC確認鍵、Unit狀態燈、車門關閉指示燈、懷錶置放槽、列車運行監控系統螢幕。無線通訊設備則位於右下方。此外，在右前方及左後方都還有其他運轉或列車長相關的操作/隔離開關，礙於篇幅，在此不一一介紹。

駕駛台還設有緊急列車停止裝置(簡稱EB裝置，亦即臺灣所稱的警醒裝置Vigilance Device)，是確保司機員能正常執行乘務的裝置。裝置作動間格時間為60秒，如果司機員在60秒內不操作汽笛按鈕、電門、司軔閥、ATC螢幕、TIMS螢幕、列車運行監控系統螢幕時，會啟動駕駛室內蜂鳴器及警示燈告警，此時司機員需於5秒內操作前述設備或按下EB確認鍵，否則將觸發緊急煞車的懲罰性措施，以避免列車肇生後續危險。

ATC自動列車控制裝置
當列車時速超過160km/h後，司機員以目視確認道旁號誌機，依人類視力上有其困難，故1964年東海道新幹線通車前便已開發出了ATC自動列車控制裝置(Automatic Train Control)。ATC是一種車上號誌系統，將容許號誌顯示於駕駛室內，而道旁除了車站區域、調車場區域、慢速行進區間外，不設有道旁號誌機與標誌。除此之外，列車必須降速時，由ATC自動控制煞車，直到進站時才需要由司機員介入，進行手動煞車。

在500系的車上裝有ATC-1及ATC-NS兩種車上號誌系統。駕駛室左側的牆上設有號誌模式旋鈕，司機員須以此旋鈕切換「入換」(調車模式)、「多段」(多段煞車，即ATC-1)、「一段」(一段煞車，即ATC-NS)等三種模式。

ATC-1 (山陽新幹線區間使用) ─ 由國鐵時代所開發，屬於類比式車上號誌，又稱地上主體型ATC。速度碼提供 0・30・70・120・170・220・230・255・270・275・285・300，220(含)以上之限速可+5km/h行駛(300km/h僅能+3)，並且有三個特殊速度碼，分別是O1(月台區域停車，司機員需於列車減速至30km/h之當下按確認鍵，滑行、停於停車位置，否則5秒後自動緊急煞車)、O2(無信號區間、設備故障)、O3(絕對停止信號)。ATC-1以軌道電路傳送資訊並偵測列車位置，會根據速度碼(限速)與列車實際速度做比對，一旦車速超過了規定速限或者進入限速較低的閉塞區間即自動執行煞車，直到列車低於限速以下才釋放煞車。此種ATC的缺點為：減速時僅能使列車執行常用最大煞車，對車上旅客的舒適度影響很大。再者，在進站前或接近前車時的減速過程中形成了「多段煞車」，持續減速、滑行造成運轉時間的加長，且部分曲線線形無法使用速度碼明確規範限速，尤以120km/h以下之路段最為明顯，須以道旁限速標誌輔助，若司機員超速，系統也無法察覺。目前僅剩餘山陽新幹線(新大阪-博多)仍在使用，且尚未有升級至ATC-NS之明確時程。
ATC-NS (東海道新幹線、九州新幹線區間使用) ─ 由JR東海所開發，在JR東海的用語即new ATC system之縮寫，屬於數位式車上號誌，又稱車上主體型ATC。ATC-NS是用來取代ATC-1的系統，相較於前者，架構相近，一樣使用軌道電路、採用固定式閉塞(Fixed Block)，但導入了「距離-目標」(Distance-to-Go，又稱距離碼)之概念，利用沿途佈設於運行軌中央的應答器(英文：transponder, balise，又稱感應版、地上子)提供座標與前車距離資訊。當列車接近前車或將進站，車載ATC天線收到較低限速速度碼時，會同時從最近的地上子收到兩個數值，即目標距離&目標速度，車載電腦會根據這兩個數值與座標自動演算出適宜的煞車曲線，提供速度碼的動態授予，讓列車自動平穩地、連續的進行煞車，並且輸出指令給BOU(煞車控制單元)隨時視情況調整煞車力道，直到低於下一個速度碼為止，也就是「一段煞車」的動作。因此當列車以300km/h行進時，若即將進站，速度碼直接給"30"，是很正常的。如此一來可減少運轉時隔、增加行車密度、也改善了旅客乘坐舒適度。此系統還另外支援臨時速限的功能。臺灣高鐵亦採用此系統，但因列車編組固定，故額外裝設了「程式化停車控制裝置」(Programmed Station Stop Control)，也就是日本所稱的定位置停止裝置(TASC)，當列車減速至30km/h後自動完成月台區域最後的自動停靠站動作，無須人工煞車。

Δ 類比式ATC(上)與數位式ATC(下)的運轉曲線圖比較 (翻攝自《鐵路運轉概論》邱家財 著 2011)

機電系統、列車性能
500系7000番台為全馬達車(M)車的設計，平直平坦線上最大加速度1.6km/h/s(高加速度模式時2.0km/h/s)，常用最大減速度2.7km/h/s，緊急最大減速度3.6km/h/s。最高營運速度285km/h，最高設計速度320km/h。最大爬坡度為千分之25。

主變壓器：採用WTM205型，擁有5400kVA的電氣容量。將來自電車線的25kV/60Hz電力輸入後，經過變壓輸出兩種電力：一為送至推進換流裝置，供應牽引系統的電力；二為送至輔助電源裝置，供應車上非牽引系統用之電力。
輔助電源裝置：將主變壓器輸出之電力再次變壓、整流後，供應空調、空氣壓縮機、車上一般照明等電源(三相AC440V、單相AC100V)，並送入電瓶箱再連上緊急照明及控制用電源(單相AC100V、DC100V)。
牽引系統：採用東芝(Toshiba)製WPC5型GTO-VVVF推進換流裝置(C/I)，控制群組為1C4M群，於M1及M2車各設置2具，供應該車與鄰車的馬達使用。牽引馬達同樣採用東芝製WMT204型三相交流鼠籠式感應馬達，設置於全部的轉向架，每具馬達出力275kW(W1編成為285kW)，齒輪比2.79(WN式傳動裝置)。
集電裝置：初期採用WPS204型T字形集電弓(日文稱為：翼型パンタグラフ)，設計靈感來自翱翔的老鷹翅膀，具有減低風阻與噪音的優點。後來因為保修成本、高速行駛時損壞率高的問題，於短編化改造時改為使用與700系相同款的WPS208型單臂折疊式集電弓。
空調系統：空調系統為每車兩端各有一套獨立且相同的機組，並採上下分離之配置方式，與臺北捷運高運量電聯車恰好為相同設計。此系統乃將壓縮機、冷凝器與集液器等內含高壓冷媒的設備安裝於車底，若冷媒不慎外洩時可免於波及乘客；而蒸發器、通風扇與膨脹閥等設備則安裝於車頂天花板內，空調送風管道與出風口則充分運用於車廂天花板空間。由於設備採分離式，可避免車內噪音過度集中。這與300系、700系、N700系完全將機組設計於車底的方式有所不同。

Δ 目前500系使用的WPS208型集電弓  

煞車系統
500系採用電氣煞車(電軔)與摩擦煞車(氣軔)併用之方式。操作模式分為常用煞車、緊急煞車與非常煞車。執行常用煞車與緊急煞車時，為了減少磨耗，在每車馬達動力輸出皆正常的狀況下，高速域的煞車完全使用電軔，氣軔並不作用，當列車減速至30km/h後，電軔強制停止，這時才改由氣軔執行剩餘的煞車動作直至完全停車為止。若於電軔減速過程中經過中性區間，則會造成煞車動作暫停的情況。若因天災發生或車載ATC收到O3速度碼(絕對停止信號)，因而執行非常煞車時，則是無論多快的速度均執行最大電軔力+40%的氣軔軔力。另一種情況，則是列車起步加速未滿30km/h而須進行常用煞車時，則電軔與氣軔亦會同時作用。

電氣煞車：採用再生式煞車，減速時C/I會將馬達轉換成發電機的形式。流通於馬達內的三相交流電，在定子中會產生旋轉磁場，當定子磁場轉速比轉子轉速慢時，磁場切割轉子導線，這時根據佛萊明右手規則得知會有電流產生，電流又同時切割定子的磁力線，再根據佛萊明左手規則可得知有減速力的產生。發出的電流將送給其他需要加速的列車使用，或者送回變電站，當前述兩項的電力都飽和時，則由車上本身的電阻器轉換為熱能釋放至大氣中。
摩擦煞車：採用全電氣指令式電磁直通空氣煞車搭配油壓軔缸的系統。其系統架構為：由空氣壓縮機將大氣壓縮送入主風缸，主風缸內的空氣經由空氣管路送入煞車風缸和控制風缸，並且有另條管路將空氣送至其他車廂的主風缸。煞車風缸儲存煞車用的高壓空氣，供給中繼閥、緊急電磁閥與電氣-空氣轉換閥使用。在煞車開始作用時，電空轉換閥將接收到煞車把手(司軔閥)那端輸出的電子訊號，按照一定比例轉換成空氣壓力訊號輸出至中繼閥。中繼閥將此訊號做為控制煞車空氣壓力的參考，並將空氣管路的壓縮空氣送入增壓缸，增壓缸將輸出一定倍率的油壓送至碟盤煞車的夾鉗，令夾鉗夾住車輪上的掛輪式碟盤煞車(Wheel mounted disc brake)而產生煞車的動作。此種系統與臺北捷運中運量電聯車為相同設計。

在W編成時代，為了讓500系從300km/h煞車至0km/h與300系從270km/h至0km/h的煞車距離相同而不改變煞車系統設計的前提下，部分車廂附設有車輪噴砂裝置，以增加車輪黏著力，不過目前V編成已取消此設備。

聯結裝置
500系與其他新幹線車系相同，車頭聯結器採用新幹線專有規格的可自動連結與解連的密着聯結器，基本構造與柴田式密着聯結器類似但挽鉤形狀不同，為圓形設計。提供列車對列車的聯結使用，除了聯結器本身有空氣接頭外，並且附有電氣接頭，故無需人工拔/插軔管與跳線。

至於車廂間的聯結，與一般JR在來線電車相同，採用半永久機械聯結器，用於除了維修需要否則不常分開的場合，連結/分離時雖然需要輔以人工鎖定/拆卸，但因為連結完畢後聯結器之間空隙極小，使得列車在加減速時，車廂間的衝動情形可降至最低，大為提升了乘坐舒適度。

走行裝置
500系採用的轉向架，與800系、700系7000番台(E編成)和700T系的馬達車同為WDT205型，由川崎重工負責生產。轉向架軸距2500mm，並使用直徑860mm的車輪。一次避震採用軸箱直接支承式橡皮彈簧；二次避震採用空氣彈簧。

本系式為了高速行走時之安定需求，在轉向架與車廂間裝有多種阻尼器，主要有以下三種。
1. 抗蛇震阻尼器(Yaw Damper)：設置於車體與轉向架框之間，降低高速行進時轉向架產生的蛇行運動。
2. 半自動式側搖防止阻尼器(Semi-active Suspension)：裝置於1號車、2號車、7號車、8號車的轉向架上，提供高速過彎時側向搖晃、共振的抑止作用，由微電腦控制抑止力的強弱。
3. 車間阻尼器(Intercar Damper)：設置於每車車廂底盤下緣，與鄰車相互聯結，減少高速行進時車廂間的橫向錯移，同時也有輔助抗蛇震的效果。

據筆者實際乘坐過認為其舒適度就和臺灣高鐵700T不相上下，畢竟是差不多的技術，此外因馬達使用GTO變頻技術，噪音上會比採用IGBT變頻的700系、700T高一些。

列車運用
2012年3月17日時刻表改點後，500系在定期班次的部分運用於光速號(ひかり Hikari)以及回音號(こだま Kodama)的班次，列表如下。偶爾作為團體包車、修學旅行集約輸送(畢業旅行集體運輸)之用。

[光速號]
岡山 → 広島：下行1班。

[回音號]
新大阪 → 博多：下行1班、上行2班。
新大阪 → 新山口：下行1班。
岡山 → 広島：下行1班。
岡山 → 博多：下行2班、上行2班。
広島 → 博多：下行2班。
新山口 → 博多：下行1班。
小倉 → 博多：下行1班、上行1班。

本系式目前全數配屬於博多綜合車輛基地。

參考資料
1. 網站：日文維基百科。
2. 個人鐵道網站：Sonic Rail Garden 座席探訪 ─ 500系。
3. 書籍：《日本新幹線40年》 攝影：廣田 尚敬、廣田 泉；文字：坂 正博　人人出版社 2005年。
4. 書籍：《動車組牽引與制動》彭俊彬/中國鐵道出版社 2006年。
5. 書籍：《鐵路運轉概論》邱家財/自行印刷出版 2011年。

延伸閱讀
1. 500系・翼型パンタグラフ動作体験 (YouTube) 點此連結
2. 500系1997年登場時的車輛介紹影片 (YouTube) 點此連結
3. 500系在德國N+P Industrial Design GmbH公司的設計專案網頁 點此連結
4. 【日本2010】JR500系，奔馳的經典‧山陽新幹線 新南級轉運站PIXNET