日本國鐵ED75型電力機車

ED75型電力機車 圖片來自ameblo.jp

ED75型電力機車（ED75形電気機関車）是日本鐵道的交流電力機車車款之一，適用於供電制式為20千伏50赫茲（或60赫茲）的工頻單相交流電的電氣化鐵路，也是日本國鐵當中數量最多的交流電力機車。

目錄

簡介

ED75型電力機車是客貨運通用的交流電力機車，適用於供電製式為20千伏50赫茲（或60赫茲）的工頻單相交流電氣化鐵路。

ED75型電力機車的車體結構吸收了EF70、EF80型電力機車的設計經驗，採用輕量化整體承載式全鋼焊接結構箱型車體，車體全長13，500毫米，全寬2，800毫米。

由1963年至1976年間，日立製作所、三菱電機、三菱重工業、東芝公司共生產了302台該型 機車，佔日本國鐵交流電力機車ATE超過三分之一，曾經是東北地方常磐線、東北本線、奧羽本線、羽越本線等幹線的主力機車。

1987年國鐵分割民營化後，尚存的ED75型電力機車均改屬東日本旅客鐵道及日本貨物鐵道。

開發背景

1960年代初，日本國有鐵道開始對東北地方的常磐線實施交流電氣化改造。 1961年至1963年間，分四個階段完成了常磐線取手至草野間的交流電氣化改造工程。為了滿足常磐線交流電氣化之後的牽引需要，日本國鐵開發研製了ED75型電力機車，作為常磐線水戶以北的主力機車。

1963年12月27日，由三菱電機、三菱重工業試製的ED75 2號機車率先落成;而幾乎在同一時間，由日立製作所試製的ED75 1號機車亦在同年12月30日落成。

ED75型電力機車是客貨運通用的四軸交流電力機車，也是在總結自1950年代中期以來日本國鐵交流電力機車研製經驗的基礎上，研製而成的新一代國鐵標準型交流電力機車。因此，ED75型電力機車在設計上必須具有較廣泛的適應性，不僅需要適用於常磐線所在的東北地區，還要考慮到九州和北海道地區交流電氣化鐵路的使用需要，機車只需要變更主變壓器及少部分電氣設備，即可對應50 茲（東北及北海道地區）或60赫茲（九州地區）的單相工頻電氣化鐵路。

ED75型電力機車不論機械部分或電氣系統，均採用了許多與其他電力機車通用的標準化形式；機械部分方面包括輕量化車體結構、旁承承載轉向架、低位對稱斜牽引拉杆、軸懸式驅動裝置等成熟技術;而電氣系統方面，牽引電動機、平波電抗器、輔助電動機等電器設備都盡量採用國鐵標準化形式。

除此之外，ED75型電力機車也是第一種採用級間相控調壓的日本電力機車，使用變壓器低壓側調壓配合磁放大器相位控制，來實現牽引電動機端電壓的平滑調節，從而獲得了與晶閘管相控電力機車接近的調速性能。調壓開關的控制採用無觸點控制電路。矽整流器採用日立製作所開發的標準型矽二極管元件。

機車小時功率為1900千瓦，整備重量為67.2噸，最高運轉速度為100公里/小時，起動牽引力和持續牽引力達到27，000公斤 和14，100公斤，可以滿足單機牽引1200噸貨物列車（遠期1300噸）在10‰長大坡道上起動的需要，而在平直道上單機牽引550噸旅客列車（遠期600噸）的最大平衡速度可達95公里/小時。

型式類別

基本番台（M型）

• 原型車（1~2）

1963年12月，日立製作所和三菱重工業分別試製了首兩台ED75型電力機車的原型車，裝用TM11型主變壓器及MT52型牽引電動機，走行部採用DT129A、DT129B型轉向架，其中2號機車的車體鋼結構改為採用預製構件的組裝工藝，以提高生產效率。

• 第一次量產車（3~49）

1964年，開始批量生產首批47台ED75型電力機車，以滿足常磐線及東北本線交流電氣化後的牽引需要。 根據首兩台原型車的試驗結果，第一次量產車亦作出相應改進，採用了經過改良的主變壓器，調壓開關、磁放大器、矽整流器、司機控制器、避雷器、空氣斷路器等電氣設備，車內設備佈置也作出了調整。

• 第二次量產車（50~100）

1965年11月至1966年9月，因應東北本線仙台至盛岡區段完成交流電氣化，生產了第二批51台ED75型電力機車。第二次量產車加強了耐寒耐雪性能，例如在前窗玻璃上方加裝冰柱切割板，以防走行中的機車撞上冰柱而造成車窗損壞。

為了避免機車在交直流交接站（黑磯站）錯誤進入直流區間，機車主電路增設了熔斷器。從85號機車開始，加強了司機室的電熱取暖裝置，並改進了平波電抗器的冷卻通風系統。

• 第三次量產車（101 - 160）

1966年至1968年，由於常磐線草野至岩沼區段及東北本線盛岡至青森區段完成交流電氣化，生產了第三批60台ED75型電力機車。由於第三次量產車的運用地區更加寒冷，因此進一步加強了耐寒耐雪性能，例如將車體下部的空氣制動裝置集中安裝在一個保溫機械箱內，箱體內裝有100瓦的電熱 裝置，並大幅改變了空氣管路的佈置方式，將制動系統排水管安裝在平波電抗器和牽引電動機冷卻風道之間，避免空氣制動系統內因水汽凍結而造成故障。

此外，第三次量產車取消了前窗上方的冰柱切割板，重聯插座由KE63型改為KE77型，受電弓由PS101型改為PS101B型。從1967年生產的132號機車開始，改為採用經改良的MT52A型牽引電動機和PS101C型受電弓，改用MH3058-FK92A型電動通風機以減少噪音，並提高了閘瓦制動裝置的制動倍率。

300番台

1965年，因應鹿兒島本線久留米至熊本區段完成交流電氣化，而生產了首批10台ED75 達300番台電力機車（301~310，適用於九州地區的20千伏60赫茲單相交流電氣化鐵路，作為ED73型電力機車的後繼增備機車。

這批機車改為採用對應60赫茲交流電的TM11B型主變壓器，輔助機械設備的電壓亦由400伏特提高至440伏特，而其他部分則仍然與基本番台第一次量產車保持相同。

1966年10月，日本國鐵實施執行圖調整，由10000系貨車組成的高速貨物列車正式投入運營，九州地區的ED75型300番台電力機車亦相應加裝了電空制動裝置、制動增壓裝置，以及傳遞電空制動信號的KE72型電氣連接器。

1967年，為配合鹿兒島本線高速貨物列車增發的需要，又再新造一台ED75型300番台電力機車（311），該機車除了主變壓器外其他部分與基本番台第三次量產車（132~）保持相同，並在出廠時已配備上述的高速運轉對應設備。

需要注意的是，ED75型300番台電力機車的電空制動裝置是基於對應牽引10000系貨車，並非完全對應20系客車的電空制動系統，例如，制動增壓裝置僅對機車產生作用，而無法對整列20系客車列車產生作用。然而，由於ED75型電力機車本身已設有總風管，可以滿足20系客車的空氣彈簧用風需要，因此仍然可以用來牽引20系客車，但最高運行速度限製為95公里/小時。

500番台（S型）

1966年9月，因應北海道函館本線交流電氣化的需要，三菱電機及三菱重工業試製了首台ED75型500番台電力機車（501），這也是ED75型電力機車系列之中唯一採用晶閘管相位控制。

這台機車吸取了此前ED93型電力機車（後來定型為ED77型電力機車）的研製經驗，兩者的機車主電路架構和設備基本相同，採用了TM12型主變壓器、RS27型可控 矽整流器，並改用DT129G、DT129H型轉向架，車體長度亦延長至14600毫米，比其他ED75型電力機車增加了300毫米。

考慮到北海道冬季寒冷的使用環境，機車特別加強了防寒性能。部分車頂高壓設備包括空氣斷路器和避雷器等改為安裝在車體內部，可控矽整流器和平波電抗器的冷卻空氣由車體下部引進並從車頂排出，主要控制電器、空氣制動系統以及制動閘瓦亦加裝了電加熱器，以防止發生凍結。

1968年，受電弓由PS101型改為下框架交叉式設計的PS102A型，並取消了制動系統的絕緣變壓器和電加熱裝置。

ED75型500番台電力機車的最大特點是採用了晶閘管四段半控橋式整流電路，取代了低壓側調壓開關和磁放大器相位控制方式。整流器由反並聯連接的晶閘管和二極體組成整流橋，利用相位控制直接進行無級調壓。

採用晶閘管相控調壓不僅提高了電力機車的粘著牽引性能，還可以取消笨重的有觸點式調壓開關，調壓時也不會有電弧產生。然而，當時正處於對晶閘管相控電力機車的早期摸索階段，對高次諧波和功率因數的問題的認識不足。

ED75型500番台電力機車投入試驗後，發現晶閘管相控整流電路所產生的高次諧波電流，會對鐵路沿線的通訊信號系統產生明顯的電磁干擾。

1966年11月11日，ED75 501號機車配屬札幌運轉區，並在函館本線錢函至手稻間的交流電化試驗區段開始進行各項試驗。因為上述高次諧波的技術缺陷，該型機車並未投入批量生產，但其部分技術被應用到1968年投產的ED76型500番台電力機車。

由於ED75型電力機車沒有搭載為旅客列車供暖的蒸汽鍋爐，因此主要用於擔當函館本線岩見澤以北的貨物列車牽引任務，至1986年10月停運報廢。

700番台

1971年，為滿足奧羽本線秋田至青森區段完成交流電氣化後的牽引需要，開始批量生產首批ED75型700番台電力機車（701~734）。 由於奧羽本線部分路段臨近日本海海岸，冬季強勁的西北季候風所帶來鹽害是一個需要考慮到的問題，因此這批機車特別加強了防寒和防腐蝕性能。 部分車頂高壓設備包括斷路器和避雷器等改為安裝在車體內部，而機械室內的電氣設備亦相應小型化以確保有足夠的空間。 主變壓器以ED76型500番台電力機車為基礎，並採用了單元化調壓開關和追加列車供電線路;此外，還採用了真空斷路器和真空接觸器以減輕設備重量。

1972年至1976年，因應羽越本線新津至秋田區段、奧羽本線秋田至新莊區間完成交流電氣化改造，又繼續生產了第二批ED75型700番台電力機車（735~791）。這批機車與之前一批機車大致相同，但追加了單機制動增壓裝置。從同年生產的738號機車開始，取消了車體正面下方的司機室通風口以改善車體密封性，車體兩端的不鏽鋼飾帶被金屬漆取代以防止鹽害腐蝕，並改用下框架交叉式設計的PS103型受電弓，另外還將人體工程學的概念引入司機室，改善了司機操縱台的佈置方式。

1000番台（P型）

1968年，為了提高 寢台旅客列車的旅行速度，日本國鐵對所有20系客車進行制動系統改造，通過對原本的AS空氣制動機加裝電空閥、中繼閥等電控裝置改造為AREB電空制動機，實現列車制動系統的電控化，使列車最高運行速度由95公里/小時提高至110公里/小時。

為了滿足東北本線的20系臥鋪旅客列車和10000系高速貨物列車的牽引需要，1968年至1976年間共生產了39台ED75型1000番台電力機車（1001~1039）。

這批機車設有高速運轉的對應設備，包括對應20系客車的電空制動裝置，以及與20 系客車乘務員室相連的有線電話，機車兩端加裝KE72H（電空制動）、KE59H（有線電話）型電氣連接器，除此之外其他部分則與基本番台第三次量產車（132~146）保持相同。

從1973年8月落成的1026號機車開始，在機車外觀上作出了一些改進，例如取消了機車兩端的司機室通風口及KE59H型有線電話插座，車體兩端的不鏽鋼飾帶亦被金屬漆取代，並改用新型縱列雙燈式電氣供暖狀態顯示燈。

ED75運用歷史

國鐵時代

東北地區

1964年初，首兩台ED75型電力機車的原型車配屬勝田電車區，並開始在常磐線水戶至平間進行各項性能試驗。同年，基本番台第一次量產車陸續配屬勝田電車區，正式投入常磐線土浦至平間運用。

當時常磐線的直通列車主要由交直流兩用的EF80型電力機車牽引，ED75型電力機車則主要用於牽引短距離的普通旅客列車和區段貨物列車。

1964年夏季，勝田電車區的其中四台ED75型電力機車轉配屬福島機關區，投入東北本線並與ED71型電力機車共同運用;同年10月國鐵運行圖調整，開行了上野至青森的"白鶴號"臥鋪特急列車，亦由ED75型電力機車擔當黑磯至仙台間的牽引任務。

1965年10月起，因應東北本線仙台至盛岡區段完成交流電氣化，基本番台第二次量產車陸續配屬福島機關區和仙台運轉所，用來取代原有的C61、C62型蒸汽機車。在東北本線從蒸汽牽引向電力牽引過渡期間，由於受到電力機車的交付進度限制，至翌年東北本線的貨物列車仍然主要使用蒸汽機車牽引，而ED75型電力機車主要用於牽引旅客列車。

1967年9月，常磐線全線的電氣化改造工程全部完成，勝田電車區所屬的ED75型電力機車全部轉配屬內鄉機關區和長町機關區。

1968年10月，隨著東北本線全線完成電氣化改造，ED75型電力機車的運用區段亦延長為黑磯至青森，福島機關區和仙台運轉所所屬的所有ED75型基本番台電力機車均轉配屬長町機關區和盛岡機關區，當時青森機關區配屬有11台基本番台及15台1000番台機車，而盛岡機關區則配屬有18台基本番台機車。 青森機關區的ED75型1000番台機車主要擔當"夕鶴號"臥鋪特急列車及10000系高速貨物列車的牽引任務，而基本番台機車主要擔當包括"十和田號"急行列車在內的旅客列車和普通貨物列車的牽引任務。

1969年10月，上野至青森的"夕鶴號"特急列車增加到每天三對；1970年7月，上野至秋田的"曙號"特急列車正式開行。為配合寢台特急列車和高速貨物列車的增加，青森機關區的ED75型1000番台機車配屬數量亦逐漸增加。

1971年9月，奧羽本線秋田至青森區段完成交流電氣化，首批34台ED75型700番台電力機車配屬秋田機關區，主要擔當"日本海號"、"曙號"等旅客列車和貨物列車的牽引任務。

1972年3月，羽越本線全線完成電氣化改造，秋田機關區的ED75型700番台機車的配屬數量增加至59台，運用範圍亦進一步擴大為酒田至青森。

1974年7月，ED75 736號機車因在羽越本線遭遇山體滑坡事故，成為第一台報廢的ED75型電力機車。1975年11月，奧羽本線全線完成電氣化改造，至1977年秋田機關區已經配屬有90台ED75型700番台電力機車，擔當山形至青森間大多數旅客列車及貨物列車的牽引任務。

1976年11月，其中四對由20系客車擔當的"夕鶴號"特急列車改由24系客車擔當。由於24系客車不要求牽引機車需要特殊的配套設備，因此基本番台機車從此亦可以牽引「夕鶴號」列車，在某段時間「夕鶴號」列車的牽引任務還曾經轉交內鄉機關區擔當。

1978年起，青森機關區部分富餘的ED75型1000番台機車轉配屬福島運轉所，用來淘汰日漸老化的ED71型電力機車。

1980年，由於奧羽本線、羽越本線的貨物列車開行對數減少，秋田機關區的部分ED75型700番台電力機車亦轉配屬到福島運轉所，同時福島運轉所的部分ED75型1000番台機車轉配屬長町機關區。

1980年代初，日本國鐵為改善持續虧損的經營狀況，大規模削減貨物列車的開行數量。 1984年2月，磐城貨運站和內鄉機關區被撤銷，內鄉機關區的所有ED75型電力機車均被轉移到長町機關區。同時，運用時間最長的基本番台初期製造車輛逐漸停運及封存。

1985年3月，國鐵運行圖調整後，"夕鶴號"列車的牽引任務集中由青森機關區擔當。另一方面，東北本線一之關以南和常磐線全線的所有普通旅客列車均改由電力動車組擔當，進一步加快的ED75型基本番台機車的封存進度，ED75型700番台機車的運用也漸趨減少。

從1986年下半年起，考慮到連接本州和北海道的青函隧道即將通車，日本國有鐵道為了充分利用閑置的ED75型電力機車，開始將其中34台ED75型700番台機車改造成ED79型電力機車，並投入到1988年開通的津輕海峽線運用。

國鐵分割民營化前夕，日本國鐵對ED75型基本番台、700番台、1000番台電力機車作出了大規模配屬調動。其中，青森東運轉區（原青森機關區）的大部分ED75型1000番台機車轉配屬盛岡機關區和長町機關區，而ED75型700番台機車則配屬青森東運轉區、秋田運轉所秋田支所（原秋田機關區）、福島運轉所。由於國鐵貨物列車的削減和行郵列車的停運，ED75 89號機車之前的所有基本番台車輛都在國鐵民營化前報廢。

九州地區

1965年，ED75型300番台電力機車開始配屬門司機關區，並與ED73型電力機車共同投入鹿兒島本線運用，主要擔當"藍色列車"和貨物列車的牽引任務，包括"朝風號"、"瑞穗號"、"曙號"號特急列車。

1966年10月運行圖調整後，ED75型300番台機車開始牽引由10000系貨車組成的高速貨物列車，擔當門司至香椎編組站間的牽引任務。由於受到線路條件和機車軸重的限制，即使九州地區主要幹線全面實現交流電化之後，ED75型300番台機車仍然限定運用於北部九州地區（熊本以北），而帶有可變軸重中間轉向架的ED76型電力機車則擁有較大的使用範圍。

1968年10月，日本國鐵實施運行圖大範圍調整。為了提高寢台旅客列車的旅行速度，所有20系客車均改為裝用電空制動機，因此所有九州地區到發的「藍色列車」改由經過改造的ED73型1000番台電力機車牽引。

至1970年代，隨著「藍色列車」逐步換型為新一代的14系客車、24系客車，ED75型300番台機車又再開始擔當「藍色列車」的牽引任務。

1976年，長崎本線完成交流電氣化改造後，該線的直通列車亦開始採用ED75型300番台機車牽引。1986年3月，全數11台ED75型300番台機車正式報廢。

民營化後

JR東日本

1987年4月國鐵分割民營化後，東日本旅客鐵道（JR東日本）繼承了部分後期製造的ED75型基本番台機車、少數ED75型1000番台機車和所有殘存的ED75型700番台機車，主要擔當東北地區的客車旅客列車（包括"夕鶴號"特急列車）和日本貨物鐵道（JR貨物）委託的貨物列車牽引業務。

1990年代初，隨著"八甲田號"等東北本線優等列車的停運，以及701系電力動車組投入普通旅客列車運用，ED75型電力機車的運用逐漸減少，而福島運轉所亦改組為福島運輸區（今福島綜合運輸區）。

為了處理這些剩餘資產，JR東日本將所有基本番台及部分1000番台機車轉售予JR貨物。然而，由於700番台機車當初是專門為羽越本線酒田以北而設計，並沒有設置誤入直流區間的主電路保護設備，因此轉往其他路線使用則較為困難，只能夠繼續由JR東日本保留並逐步報廢。此外，本來線路條件較差的磐越西線和仙山線，在1990年代中期以後通過強化線路建築，使ED75型電力機車也能夠牽引該線的臨時列車。

截至2013年11月，JR東日本尚配屬5台ED75型700番台機車，其中配屬秋田車輛中心2台（767、777）、仙台車輛中心（757、758、759）。秋田車輛中心的所屬車輛從2007年3月起脫離定期運用的行列後，主要擔當由JR貨物委託的不定期貨物列車的牽引業務，運用區段為土崎至酒田。

仙台車輛中心的所屬車輛主要用於牽引仙台周邊地區的工務列車；若果"仙後座號"、"北鬥星號"列車的本務列車發生故障，亦會臨時使用ED75型電力機車代替EF81型電力機車擔當牽引任務。

JR貨物

國鐵分割民營化後，日本貨物鐵道（JR貨物）繼承了大部分尚存的ED75型基本番台、1000番台電力機車。

1988年，為了提高鐵路貨物的輸送能力，JR貨物還從日本國有鐵道清算事業團購置了9台基本番台機車（74、76、80、81、82、84、85、87、89），並將這批原本已除籍的車輛恢復車籍。

1990年代初，JR貨物曾經對部分ED75型電力機車披上全新試驗塗裝，其中141號機車仍使用紅色作為主色，但在車身兩側下半部各添加了一道白色帶;而122、126、1004、1005號機車的車身上半及下半部分別採用了黑色和紅色，車體兩側中央有奶油色的斜帶，這些試驗塗裝至1990年代末期相繼被撤銷。

1993年起，JR貨物開始對既有的ED75型電力機車逐步進行控制電器無觸點化改造，完成改造後機車塗裝亦相應變更，最初採用下半部白色的塗裝，通稱為"白更新色";從2003年7月完成改造的1028號機車開始，改為採用車體裙板白色色帶的塗裝，通稱為"新更新色"。除此之外，1028號機車還在車身兩側塗上巨大的"ED75"字體。

1999年以後，原本配屬於盛岡機關區的所有ED75型電力機車，全部集中配屬於仙台綜合鐵道部（原長町機關區），主要擔當東北本線黑磯以北、常磐線水戶以北等地的貨物列車牽引任務。

隨著更多的EH500型電力機車投入東北本線運用，至2009年3月運行圖調整後，ED75型電力機車不再擔當黑磯至岩沼間的牽引任務;至2010年3月運行圖調整後，ED75型電力機車在盛岡貨物總站以北的定期運用及重聯運用亦告終止。

JR貨物的ED75型電力機車也曾經在奧羽本線運用，擔當盛岡貨物總站至秋田貨物站間的牽引任務，至2008年3月才被EF510型電力機車取代。

至2011年東日本大地震前，JR貨物的ED75型電力機車的運用範圍僅餘下東北本線岩沼至盛岡貨物總站間和常磐線水戶以北。由於東日本大地震造成常磐線多處中斷，原本用於常磐線的ED75型電力機車只能用於牽引仙台周邊的區間貨物列車。

截至2012年2月，JR貨物仍保有7台ED75型電力機車，包括4台基本番台（113、114、140、143）和3台1000番台（1004、1015、1034）。

2012年3月17日的執行圖調整後，JR貨物的ED75型電力機車全部停運，並存放於仙台綜合鐵道部。

車輛儲存

• ED75 1號機車：靜態保存於新幹線綜合車輛中心。

• ED75 501號機車：靜態保存於小樽市綜合博物館。

• ED75 775號機車：靜態保存於鐵道博物館。

參考書目

• 《常磐線用ED75形交流電気機関車》、author =佐々木昭夫、武井謙二、川上直衛、publisher = 日立製作所、1963.11

• 《特集：交流・交直流電気機関車》、journal = 鉄道ピクトリアル、publisher =電気車研究會、1922.08

• 《ED75形電気機関車》、journal =鉄道ピクトリアル、publisher =電気車研究會、1993.07

• 《赤い電機》、journal = 鉄道ファン、publisher = 交友社、1976.03

• 《ED75・ED76》、journal = 鉄道ファン、publisher = 交友社、1978.05

• 《交流・交直流電機出生の記録》、journal = 鉄道ファン、publisher = 交友社、1988.12

• 《ED75形のメカニズム》、publisher= SHIN企畫・機芸出版社、1988

• 《鉄道辭典補遺版》、author= 日本國有鉄道、publisher= 日本鐵公有道、1966

• 《JR貨物時刻表2012》、author=日本貨物鐵道、2012

• 《JR貨物時刻表2013》、author=日本貨物鐵道、2013

外部連結

75茶屋 ed75.la.coocan.jp