日本國鐵ED70型電力機車
ED70型電力機車（日語：ED45形電気機関車）是日本國有鐵道的交流電力機車車型之一，適用於供電制式為20千伏60赫茲的工頻單相交流電氣化鐵路，由新三菱重工業、三菱電機於1957年研製成功。
| ED70 | |
|---|---|
 ED70 1號機車（1982年） | |
| 概覽 | |
| 類型 | 電力機車 |
| 原產國 |  日本 |
| 生產商 | 新三菱重工業、三菱電機 |
| 生產年份 | 1957年—1959年 |
| 產量 | 19台 |
| 主要用戶 | 日本國有鐵道 |
| 技術數據 | |
| UIC軸式 | Bo'Bo' |
| 軌距 | 1,067毫米 |
| 輪徑 | 1,120毫米 |
| 軸重 | 15.55噸（16.00噸） |
| 機車長度 | 14,260毫米（14,460毫米） |
| 機車寬度 | 2,805毫米 |
| 機車高度 | 4,150毫米 |
| 整備重量 | 62.2噸（64.0噸） |
| 供電電壓 | AC 25kV 60Hz |
| 傳動方式 | 交—直流電 |
| 牽引電動機 | MT100（MT100A） × 4 |
| 最高速度 | 90公里/小時 |
| 持續速度 | 36.5公里/小時 |
| 牽引功率 | 1,500千瓦 |
| 牽引力 | 144.06千牛頓（14,700公斤） |
| 制動方式 | EL14自動空氣制動機、手制動機 |
| 安全系統 | ATS-S |
| 括號內為ED70 19號機車的數據。 | |
歷史
背景
1950年代，受到法國國鐵發展單相工頻交流制電氣化鐵路的成功經驗所影響，日本國有鐵道亦開始了發展交流電力牽引的計劃。1953年，根據時任國鐵總裁長崎惣之助的指示，成立了「交流電化調查委員會」，並選定了仙山線部分區段作為日本鐵路交流電化的試驗段[1]。1954年至1957年間，三菱、日立、東芝分別試製了多種交流電力機車的原型車（ED44、ED45型電力機車），並在仙山線的20千伏50赫茲交流電化區段進行了試驗。
1956年3月，委員會根據仙山線的試驗結果，在提交的報告中建議在日本電氣化鐵路擴大採用單相工頻交流制的範圍。同年6月，國鐵總裁十河信二和國鐵總工程師島秀雄經過考慮後，正式作出了在北陸本線採用單相工頻交流制的決定。北陸本線田村至敦賀區段的電氣化改造原本打算採用傳統的直流制，至1956年才臨時改變計劃[注 1]。由於北陸本線位於北陸地方，因此採用了60赫茲的單相交流制，而非仙山線的50赫茲作為供電制式[注 2]，電壓則仍然為20千伏。
製造
1957年6月，新三菱重工業、三菱電機在ED45 1號機車的基礎上，研製了ED70型交流電力機車。ED70型電力機車採用Bo-Bo軸配置，牽引功率達到1500千瓦，機車軸重為15.55噸。其設計性能指標要求機車牽引旅客列車及貨物列車時的最高速度可達到85公里/小時，單機能牽引1000噸貨物列車通過10‰長大坡道，雙機能牽引1000噸貨物列車或500噸貨物列車通過25‰長大坡道，均衡速度不低於35公里/小時。
1957年6月至9月期間共生產了18台該型機車。1959年，又追加生產了一台改良型機車，使ED70型電力機車的總數達到19台。改良型機車是根據首批機車的運用經驗改良而成，除了考慮到東北本線的試驗需要而設計成同時適用於50赫茲和60赫茲單相交流制外，其車體尺寸也和其他18台機車有若干差異。
| 機車編號 | 製造年份 | 新造機車配屬 | 製造目的 | 預算 |
| 1～18 | 1957年 | 敦賀機關區 今JR西日本敦賀地域鐵道部敦賀運轉派出） |
北陸本線田村—敦賀間電化開業 | 昭和31年度債務 |
| 19 | 1959年 | 敦賀第二機關區 | 粘着性能提升試驗 東北本線黑磯—白河電化試驗 |
昭和32年度債務 |
運用
ED70型電力機車出廠後最初均配屬於敦賀機關區。1957年10月1日，北陸本線田村至敦賀區段完成交流電化改造，ED70型電力機車亦正式投入運用。同時，ED70型電力機車全部轉配屬新建立的敦賀第二機關區，作為北陸本線電力機車專屬的車廠，而原敦賀機關區則更名為敦賀第一機關區。
ED70型電力機車由始至終都在北陸本線運用。該型機車投入運用後逐步取代了D51型蒸汽機車，大幅提高了北陸本線的列車牽引定數，旅客列車的單機牽引定數由300噸提高到500噸，而貨物列車的雙機牽引定數則由700噸提高到1000噸[2]。1960年代初由於交流電化區段的延伸，ED70型電力機車的運用區段亦擴大為田村至糸魚川。
此後，隨着功率更大的EF70、ED74型電力機車投入運用，ED70型電力機車開始逐步退居二線，主要擔當行包列車及貨物列車的牽引任務[注 3]。然而，由於ED70型電力機車是比較早期的交流電力機車，到後期的維護保養及配件供應較為困難。因此自從1974年湖西線直流電化開業，交直流兩用的EF81型電力機車大量投入湖西、北陸兩線運用後，所有ED70型電力機車於1975年中止營運報廢。
技術特點
ED70型電力機車是客貨運通用的交流電力機車，適用於供電制式為20千伏60赫茲的工頻單相交流電氣化鐵路。機車車體沿用了與DF50型柴油機車相似的外形及結構。機車的兩端各有一個司機室，機車中部是變壓器室、電氣室、機械室，車內設有貫通式雙側內走廊。ED70型電力機車最初採用前端貫通型的結構以便重聯運用，到後來為了防止貫通門漏風而取消了端門。在車體兩側的側牆上，上部設有三扇採光用的玻璃側窗，而下部設有八個通風百葉窗。
ED70型電力機車是交—直流電傳動的整流器式電力機車，由直流串勵牽引電動機驅動。機車主電路與ED45 1號電力機車大致相同，但功率容量有較大的提高。機車從架空電纜獲取高壓交流電後，首先經過主變壓器降低電壓，通過整流器轉換成脈流電（即方向不變而只有電壓變化的直流電）並供電給牽引電動機。機車採用油循環強迫風冷卻的TM910型殼式單相主變壓器，額定容量為2840千伏安。整流裝置採用GU20型水銀整流器，由八個水冷式引燃管組成全波整流電路。牽引電動機為三菱MT100型四極串勵摩打，持續功率提高到375千瓦，四台牽引電動機全部並聯連接。調速控制方面，ED70型電力機車採用了變壓器低壓側調壓，即利用調壓開關改變變壓器次邊抽頭及輸出電壓；並採用了整流器柵極電壓相位控制，實現牽引電動機端電壓的平滑調節。為擴大機車的恆功調速範圍，還可以對牽引電動機實施磁場削弱。
機車走行部為兩台DT104型二軸搖動台式搖枕轉向架。轉向架構架採用鋼板焊接結構，以減輕轉向架結構的重量。軸箱採用導框式定位結構，兩側設有螺旋圓彈簧。車體支承在上搖枕之上，上搖枕兩端支承在中央搖枕彈簧的上支承面，搖枕彈簧下支承面坐落在下搖枕之上，下搖枕通過四根搖枕吊杆懸掛在構架上。中央搖枕彈簧採用並聯的螺旋圓彈簧，並配有垂向油壓減震器。牽引電動機採用架懸式安裝方式，而驅動裝置採用車軸軸套式空心軸傳動。牽引電動機的全部重量都懸掛在轉向架構架上，減少牽引電動機承受從軌道傳來的振動衝擊，輸出的扭矩通過一級減速齒輪傳遞給輪對，牽引齒輪傳動比為16：91（1：5.69）。基礎制動裝置採用雙側閘瓦式踏面制動。
由於ED70型電力機車是比較早期的交流電力機車，在很多方面的技術均尚未成熟，因而造成了較多的問題和故障，例如引燃管整流器故障、三相輔助電機啟動困難、輪對空心軸驅動裝置異常振動、粘着力不足而造成空轉等等。為了改善機車粘着性能，在新造的19號機車上增加了壓載配重，使機車軸重從15.55噸提高到16噸。除此之外，部分機車後來使用矽整流器取代了引燃管整流器。ED70型電力機車最初均沒有安裝蒸汽供暖或電氣供暖設備，成為冬季牽引旅客列車的一個障礙，因此後來這些機車在松任工廠（今金澤綜合車輛所）加裝了列車供電設備。
