521계 전동차

JR 서일본의 철도차량
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{{{#!wiki style="margin: -10px -10px"			<tablealign=center><tablebordercolor=#fff,#191919> JR 서일본 521계 전동차 JR 西日本 521系 電車 JR West 521 Series (EMU)	}}}
0번대 1~2차차 외부[1][2]
0번대 3차차 외부[3][4]
100번대 외부[5]
차량 정보
열차 형식	도시, 광역철도 입선용 근교형 전동차
구동방식	전기 동력분산식 열차
편성대수	2량 1편성
운행노선	0번대	호쿠리쿠 본선, 비와코선 코세이선 IR 이시카와 철도선
	100번대	IR 이시카와 철도선, 나나오선
도입연도	2006년 ~ 도입 중
제작회사	킨키차량 가와사키 차량
소유자	JR 서일본 IR 이시카와 철도 아이노카제 도야마 철도 하피라인 후쿠이
운영자
차량 제원
{{{#!wiki style="margin: -0px -11px -5px" {{{#!folding [ 펼치기 · 접기 ] {{{#!wiki style="margin-top: -5px; margin-bottom: -11px; word-break: keep-all"			전장	21,000㎜
전폭	2,950㎜
전고	3,690㎜
궤간	1,067㎜
대차	볼스터리스 대차 WDT59B, WTR243C
차중	쿠모하 521형(동력차/선두차)	43.2t
	쿠하 520형(선두차)	43.3t
	편성	87.5t
급전방식	직류 1500V 가공전차선 방식 교류 20,000V 60Hz 가공전차선
신호장비	ATS-P, ATS-SW
차체	스테인리스
	3차차 및 1000번대	카와시게:efACE[6]
제어방식	미쓰비시, 도시바제 펄스 폭 변조식 VVVF- IGBT 미쓰비시 VVVF- Full SiC
동력장치	농형 3상 유도 교류전동기
구동방식	WN 드라이브
기어비	98:15
제동방식	회생제동 병용 전기지령식 공기제동[7]
주전동기 출력	920kW
최고속도	영업	120㎞/h
	설계	130㎞/h
가속도	2.5㎞/h/s
감속도	상용	3.5㎞/h/s
	비상	4.2㎞/h/s
MT 비	1M 1T		}}}}}}}}}

1. 개요

아이노카제 도야마 철도로 이관된 소속분	IR 이시카와 철도로 이관된 소속분

• 2006년 10월부터 호쿠리쿠 본선 일부 구간과 코세이선의 직류 전철화에 맞춰 이 구간을 운행하는 국철 차량들의 교체를 위해 개발되어 투입된 차종이다. 호쿠리쿠 본선의 일부 구간은 교류전력을 사용하고 있기 때문에 이에 대응할 수 있도록 교직 양용 차량으로 개발되었다.

2. 상세

• 2024년 현재 JR 서일본에는 1차차 10량 5편성과 100번대 30량 15편성만 남아있으며, IR 이시카와 철도에는 2차차 18량 9편성, 3차차 22량 11편성, 4차차 2량 1편성, 100번대 6량 3편성이, 아이노카제 도야마 철도에는 2차차 32량 16편성, 1000번대 12량 6편성(자체발주분)이, 하피라인 후쿠이에는 2차차 10량 5편성, 3차차 20량 10편성 및 4차차 2량 1편성이 재적 중이다.

• 각각 2006년과 2009년에 투입된 1, 2차차는 223계 5000번대의 전두부와 외관을 하고 있어 교직 겸용 단량 편성 223계와 같은 이미지를 주었지만, 2013년 말부터 투입된 3차차부터는 차량의 안전성 등을 대폭 업그레이드함과 동시에, 차량의 외관을 225계 전동차의 것으로 바꿔서 적용하여 마치 225계를 단량편성화한 듯한 모습을 하고 있다.
  
• 전두부의 모습을 자세히 보면 히로시마에 도입된 227계의 시안과 매우 닮은 것을 볼 수 있다. 이는 직류 전용 각종 신형차량은 많지만 교직류 겸용 신형 근교형 차량이 거의 없는 JR 서일본의 운행차량 현황 상 직류 전용 차량인 223계(225계)가 들어가지 못하는 호쿠리쿠 본선과 구형 차량이 판치는 코세이선 일부 지역에도 223계(225계)급의 서비스를 제공하기 위해서라는 이유 때문이라고.
  
• 상술한 이유로 차내 설비 역시 223계 5000번대의 것과 거의 동일하게 구성되어 있다. 하지만 차량의 길이로 보나 외관으로 보나 5000번대 라기보다는 후쿠치야마 지구 방면으로 투입된 5500번대와 많이 닮아 있다. 다만 전면부 배장기의 형태가 223계나 225계와는 약간 다르다.

• 최고 속력은 120km/h로, 베이스가 된 223계나 225계의 130km/h 수준에는 미치지 못하나, 이와 같이 단편성 차량에서 이 정도의 최고속력을 낼 수 있다면 사실 매우 준수한 축에 속한다. 당장 히로시마에 투입될 비슷한 수준의 차량인 227계가 최고속력이 겨우 110km/h급이라는 것을 생각해 보자.

• 이렇게 223계와 225계를 거의 복붙하다시피한 차량이지만, 차량간 부품호환이 잘 안 돼서 그런지 정작 본 차량은 직류구간만 운행할 수 있도록 설계된 223계나 225계와는 직류구간 내에서조차 병결이 불가능하다.

2.1. 외부

• 스테인리스강 차체를 채용하여, 레이저 용접의 적용 범위를 확대하여, 외관 평활성이 높은 구조로 되어 있다. 223계 5000번대의 전두부 형상과 창문 배치 및 좌석 배치가 비슷해졌다. 또한 이 설계는 동시기에 제조되고 있던 321계의 설계에 유용하게 사용되었다. 지붕 위 빗방울 커버도 321계와 같이 약간 둥근 것이 사용되고 있다.

• 전면 하부의 배장기도 223계의 강화형 배장기보다 더욱 더 강화된 것이 사용되었다. 또한, 영업운전 시작 직후에, 배장기에 편성 번호가 기입되었다.

• 배리어 프리에 대응을 위해 바닥면 높이는 선로로부터 1,120mm이며, 관통문의 평탄화가 진행되어 문에 계단이 없다. 이 때문에 호쿠리쿠 본선의 일부 역에서는 승강장 높이를 높이게 되었다.

• 도색은 띠 도색인데, 창문부에 223계 2000번대 같은 갈색을, 그 아래에 위로부터 차례로 청색, 흰색, 청색이다. 또한 문 근처의 도색 범위는 223계 2000번대 5차차 이후 및 5000번대 측면에 준하고 있다.

• 221계로부터 계속해서 동력차의 차체 측면에는 주전동기의 냉각풍 취입을 위한 통풍구가 설치되어 있고, 쿠하 520형은 집전 장치의 주변부만 절연 거리를 확보하기 위해 지붕이 낮아졌다.

• 차체 강도는 2005년 4월 25일에 발생한 JR 후쿠치야마선 탈선 사고 후에 제조되었지만, 차체 강도 강화가 되지 않아 JR 서일본에서 보유 차량의 차체 강도 강화 방침을 발표했다. 하지만 이는 2008년 5월에 다시 나온 방침을 살펴보면 따로 서술되어 있지는 않다.

2.2. 내부

• 한랭지 주행을 위해 차내 문 옆에는 반자동 스위치가 설치되어 있다. 당초 계획에선 작동은 겨울 한정이었지만, 2011년 4월 1일 이후부터 연중 작동으로 변경되었다.

• 1인 승무 시 입구와 출구를 표시[8]하는 LED 표시기도 설치되었다. 한편 연결부는 차내 시인성 향상을 위해 창문이 설치되어 연결부의 창문도 223계보다 커졌다.

• 좌석은 기본적으로 223계 5000번대를 베이스로 2 x 2 배열의 전환 크로스 시트가 배치되어 있다. 쿠모하 521형 차단부에서는 차내 확인을 쉽게 할 목적으로, 321계와 유사한 구조의 롱시트가 설치되었다. 223계는 문에 인접한 고정좌석에는 뒤에 보조석을 장비하는 구조로 되어 있지만, 이 열차는 정리권 발행기 설치의 관계로 일부를 제외하고 보조석이 설치되지 않았다.

• 쿠하 520형은 223계와 마찬가지로 차단부가 휠체어 대응의 서양식 화장실 및 휠체어 공간으로 채워져 있기 때문에, 롱시트는 설치되어 있지 않다. 또한, 상술했듯 팬터그래프 근처 지붕 구조의 영향을 받아 해당 부분은 천장이 낮아짐에 따라 공간을 활용하여 광고를 배치하였다.

• 운전실 직후에는 운임 상자와 운임 표시기가, 문 옆에는 정리권 발행기가 설치되어 있다. 운임 상자는 운전실 안에 수납 가능한 구조로 되어 있으며, 차장 승무 시에는 방해가 되지 않도록 설계되었다.

• 이와는 별도로, 100번대에는 ICOCA 승하차용 단말기가 달려 있다.

• 또, 중련 시에는 223계 5000번대와 같이 승무원실을 통로로 개방하고 있어, 장난 방지를 위해 차장 스위치류에 커버가 설치되어 있다. 또, 운임상자는 운전대와 통로가 구분이 되는 배치로 되어 있다.

• 차내의 문 위에는, 223계 등과 같은 호차 번호 표시기와 LED 스크롤 안내 표시기가, 한 문당 1개씩 1량당 총 3개소가 설치되었다. 표시 내용도 변화는 없지만, 호차 표시는 223계의 7세그먼트 디스플레이 대신 LED이기에, 시인성이 향상되었다.

2.3. 설비

• JR 서일본 직류 전동차의 전장품 등을 공유하면서 교류 구간에서도 사용할 수 있도록, 제어 전동차는 직류 전동차 기기만을 탑재해, 제어 부수차에 교직류 대응 장비인 팬터그래프, 변압기, 정류기가 탑재되는 M-Tp 유닛 구성을 채용하였다. 이것에 의해, 전동차는 직류차와의 기기 공통화가 용이해지고, 보수 면에서도 특고압 기기와 고저압 기기의 혼재에 의한 트러블 방지의 장점이 있다.

• 이 때문에 전동차 뿐만이 아니라, 제어 부수차에도 변압기를 비롯해 바닥 아래에 다수의 기기가 배치되어, 고압 케이지로 절연된 팬터그래프도 탑재되었다. 이 시스템은 JR 서일본에서는 특급형의 681계 및 683계에서도 채용되었지만, 근교형으로서는 이 차량에서 처음으로 채용되었다. 또한, 내한 및 내설 장비로서 각 차의 기기와 대차에는 방설 커버가 장착되어 있다.

• 제어차에는 차량 제어장치와 공기압축기를, 제어부수차에는 주변압기, 주정류기, 팬터그래프를 탑재하였다. 주변압기(WTM27)는 주행풍 이용 자냉식을 채용, 1,200 kVA의 용량을 갖추고 있다.

• 주 정류기는 IGBT 소자를 이용한 자냉식 PWM 컨버터 WPC12-G2이다. 컨버터는 2대 병렬 접속으로 되어, 고장 발생시에는 1대를 작동 중지하여 출력 제한을 걸고 운전을 계속할 수 있다.

• 차량 제어 장치는 도시바 및 미쓰비시 전기제 IGBT 소자를 사용한 3레벨 전압형 PWM 인버터 WPC11-G2이다. 1기 중 인버터를 5기 탑재하고, 인버터 1기로 1대의 주전동기를 제어하는 1C1M 방식을 채용하였다. 보조 전원 고장 시 주회로용 인버터를 CVCF 제어함으로써 보조 전원을 대신한다.

• 공기 압축기는 제습 장치와 일체화한 저소음형 스크류식 WMH3098-WRC1600을 탑재한다. 스크류식 공기 압축기는 223계 2000번대 이후 등에서의 채용 실적이 있다.

• 팬터그래프는 착설 방지를 고려하여 싱글암 팬터그래프인 WPS28D를 설치하였다. 기기 배치는 683계에 최대한 맞추었으나, 팬터그래프 상하용 공기조사관을 팬터그래프 지지조사관과 일체화하여 부품 수 삭감과 공간 절약화를 하였다.

• 주전동기는 WMT102C, 1시간 정격출력 230kW를 동력차에 1량당 4기 탑재하였다. 장수명화의 관점에서 절연종류를 H종에서 Class200으로 향상시키고, 종래의 WMT102B에 비해 출력을 향상하였지만, 구조적 호환성은 가지고 있다.

• 공조기기는 집약 분산식 WAU708-G2를 량당 2기 탑재하였다. 1기당 냉동능력은 23.26kW(20,000kcal/h)이다. WAU708(321계)을 기반으로 터널에서의 차내 압력 변동 방지의 관점에서 외기 도입구에 댐퍼가 추가되어 있다.

• 경적은 207계 이후의 신조 차량과 마찬가지로 공기식 타이폰 외에 보조 경적인 뮤직혼을 3가지 장착하였다. 타이폰은 배장기 내에, 경적은 지붕에 커버를 장착하여 설치되었다.

• 대차는 223계에서 설치한 축빔식 볼스터리스 대차이지만, 바닥면 높이를 낮추기 위해 공기 스프링 높이를 925mm로 낮춘 WDT59B, WTR243C를 채용하였다. 기초 브레이크 장치는, WDT59B가 유닛식 답면 브레이크, WTR243C가 1축 2장의 디스크 브레이크+유닛식 답면 브레이크이지만, WTR243C에는 파킹 브레이크 대응 공사가 실시되었다. 또한 장래 고속화에 대비하여 축 스프링 댐퍼와 안티롤링 장치의 대응 공사도 실시되었다.

• 내한과 내설 대응으로서 축 스프링, 공기 스프링, 브레이크 다이어프램 등에 강화형 방설 커버를 장착하였다. 또한, 속도 발전기는 비접촉 타입으로 변경되었다.
  
• 보안 장치는 ATS-SW를 탑재하고 있으며, 운전대의 대차 바닥 아래 부근에 차상자를 탑재한다. ATS-P에 대해서는 차상자 탑재 및 제어 장치 공간 준비 공사가 이루어졌다. 그 후, 1차차에는 2008년 2월부터 6월에 걸쳐 ATS-P가 본격적으로 설치되었다.

3. 기타

• JR 서일본이 신제 투입한 최초의 교직류 근교형 전동차이다. 또한, 1편성 2량의 제조 비용은 약 5억엔이다.

• 초도 편성 10량은 이웃하는 지자체( 시가현, 후쿠이현)의 기부채납 형식으로 도입되었다고 한다.[9] 기부채납을 함으로써 자기 현 내에 우선적으로 투입시킬 권리를 얻은 것이다. 그래서 이 차량들은 아직도 JR 서일본에서 계속 운용하고 있다. 시가현의 예산도 들어가 있어서 타 현의 제3섹터 회사에 양도하기 어려웠기 때문이다.

• 호쿠리쿠 신칸센의 개통에 맞추어 병행재래선된 호쿠리쿠 본선 구간의 제3섹터 회사들( 아이노카제 토야마 철도, IR 이시카와 철도, 하피라인 후쿠이)에 대부분의 차량이 양도되었으며, 형식명은 JR에서 사용되는 521계의 형식명을 그대로 사용하고 있다.

• 227계 전동차의 디자인에 상당한 영향을 준 3차차의 디자인은 또다시 한번 더 우려먹기가 이루어져, 오사카 환상선 투입된 신차인 323계 전동차에게로 이어지게 되었다.

4. 관련 문서

• 이관 후
• IR 이시카와 철도 521계 전동차
• 아이노카제 도야마 철도 521계 전동차
• 하피라인 후쿠이 521계 전동차

• 기타
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