新幹線300系電力動車組

概要

300系是首款服务希望号（のぞみ，Nozomi，意思是“希望”）班次的新干线列车，其最高运行速度达270km/h（测试时为325km/h）。
1990年（平成2年）东海旅客铁道（JR东海）订购的量产先行试制车（J0编组，后来量产化改造为J1编组）登场，之后量产车（J编组）由1992年（平成4年）到1998年（平成10年）间制造。另外，1993年（平成5年）制造的列车替换1975年（昭和50年）3月因新干线延长至博多站后而合并制造的0系。量产车外型由手钱正道、户谷毅史、松本哲夫、木村一男设计。
为了实现稳定而高速的运行，车体进行了空气动力学性能的提升及轻量化改进，由东京站至新大阪站仅需要2小时30分。此后，1993年3月18日，“希望号”的运营区间延长至博多站，西日本旅客铁道（JR西日本）引入相同规格的300系（F编成）9组列车，东京站-博多站间仅需要5小时4分。同年5月，此车型获颁铁道友之会的桂冠奖，为JR东海成立以来首次获此奖项的铁路车辆。
截至1998年停产为止，300系共制造了70组、1120辆，包括J编组61组、976辆和F编组9组、144辆，J编组中在500系制造结束后落成的编组之外，J52之后的编组在700系的量产先行试制车C1编组落成之后竣工。此外，1号量产车J2编组比100系G编组中的最终增备编组G46编组先落成，但G46编组先报废了。
1999年后，随着700系的量产和100系开始报废，“希望号”的运用逐渐让给了700系，改为“光号”和“回声号”。为置换本系列而开发的N700系自2007年开始量产，300系因而开始了报废进程，相应的“光号”和“回声号”由从“希望号”撤下的700系（一部分为N700系）充当。
本系列车于2012年3月16日退出东海道・山阳新干线的营运，其中JR东海所属车辆在同月被全数报废。
值得一提的是，300系新干线是日本新干线中暂时唯一一款由开始使用到退出营运仍保持单一型号最长列车编成（16辆）的列车。

超级光号

“希望号”的原型为“超级光号”，其开发历程可以追溯至1988年1月在JR东海内部设置的“新干线速度提高计划委员会”，该委员会于同年1月28日第1次发表该提速计划项目。该委员会是在100系开发项目后继续进行300系的研发探讨的。

270km/h

“希望号”的目的是为了要尽可能快地联系东京站及新大阪站之间的交通，当时所设定的竞争对手为航空机。在两地间航空机飞行所需的时间虽仅需1小时，但从市区到机场间的交通移动却相当耗时。为了能与航空对抗，因此拟定的策略便是若列车能控制在2小时30分到达或许能达到与航空竞争的目标。“希望号”在推出当初的广告标语是：“足够应付上午9点的会议”。
经过对线路设备等各方面的探讨，列车营运速度被设定在270km/h。

车轮轴重在11.3吨以下

第一代新干线0系的最高速度是220km/h，车轮轴重为16吨（1辆64吨）。开发300系当时，为了将其在270km/h行驶时列车噪音和振动情况控制在与0系于220km/h行驶时同样的程度，故而考虑对车辆进行轻量化。为此，便取下0系列车部分车厢的电动机和电阻器等行车机器，改造为无动力车厢（拖车）以进行轻量化，再将这些车厢夹在列车编组中间，于1988年5月24日至6月3日之间在滨松站至名古屋站间进行试验行驶。该节无动力车厢的车重是44吨。之后分别改以56吨的空车及装满水的64吨的车厢来做试验。
因为0系的最高速度就如同上面所述为220km/h，根据实地试验所得的数据计算得出，若车轮的轴重设定在11.3吨（车重45吨）以下就能达到在270km/h运转之下能维持不超过现行的车辆在220km/h运转之下的车辆振动值。自300系以后，在东海道、山阳新干线行驶的车辆，车轮轴重的设计均以11.3吨以下为目标。

地面设施的改良

东海道新干线上半径2500米（R2500）的弯道较多，原本的弯道路线设计超高量是180mm，不过，随着300系开始运转，弯道路线超高量则变更为200mm。同时，在半径3000米（R3000）的弯道上，路线超高量从150mm变更为180mm。这项改善工程使得这些区间的最高速度能够提高至255km/h。东海道新干线整体有约1/4（120km，上行和下行线共计240km）的路段实施了这项弯道路线超高量的变更工程。
由于与以前车辆的最高速率不同，ATC也进行了相应改良。首先，为使ATC能够对应270km/h的高速运转，ATC信号的频率种类也增加为2种，并新增了高速对应的信号，不过，是在不影响原来的单一频率信号传送方式的基础上加以改良的。加上在安全性的方面重新考虑之后，将闭塞区间的长度从以前的10km缩短成8.5km。这些改良使得300系能在旧有的列车运行图高速化后运行。

试乘会

1992年3月8日举行了300系试乘会，同日也有新干线开发史上具有重要意义的初代小田急3000型电力动车组告别运行，媒体亦同时报道两者。

结构

300系是首款安装VVVF逆变器和再生制动的新干线车辆。

车身结构

车身首次采用铝合金单皮层构造，车身质量6.0吨，较首款使用铝制车身的营运用新干线列车200系的8.5t相比减少了2.5t，轻量化效果明显。为了达到降低空气阻力的效果，车辆横截面积减小，车体高度比100系降低了约40厘米。同时，为降低行驶过程中的风切噪音，驾驶室周边采用了平滑设计，与下部裙板构成一体。此外，为了降低车辆重心，将300系之前的新干线列车采用的置顶空调移动至车体底部，因此，空调出风口重新设计为通过窗间的柱子内的管道送风。与此同时，侧窗再度缩小（普通车上下660毫米×高780毫米），窗框高度由100系的855毫米降低至710毫米。
初期的车辆（J1-J15、F1-F5编组）为了使空气阻力降低，所以采用了关门时与车体齐平的内塞拉门，但因结构复杂故障频繁，加之成本问题及未达到明显的降低噪音效果，而自1993年的首列增备车J16编组开始改为常用的内藏门。此外，100系为止的新干线采用与车顶平行的遮雨板也被省略，仅设置在车门上方。这也成为包括东日本旅客铁道（JR东日本）的新干线列车在内的后续新干线车辆的主流配置。

转向架

本车的转向架以日本铁路综合技术研究所（JR总研）开发的9023EF型转向架为基础，也是新干线车辆首度采用无承梁转向架，不仅重量减轻，还兼具优良的曲线通过性能。为了提高列车在时速270km行驶时的稳定性，轴箱的支撑方式由0系新干线以来所用的IS式改良为圆柱橡胶并用式。为了达到轻量化的目的，车轮的直径由910毫米缩小至860毫米，车轴改为中空式。同时，转向架不留边框，框架改用高张力钢材，轴箱、齿轮箱使用铝合金材质。与100系一样采用WN平行万向节驱动方式。
转向架型号为M车TDT203型（3000番台WDT203型），T车TTR7001型（3000番台WTR7001型）。重量为TDT203型6,689公斤，TTR7001型6,914公斤，较100系DT202型的9,800公斤和TR7000型的9,225公斤大大减轻，实现轻量化。

车厢配置

该车以16节车厢为一个编组，第8-10号车为绿色车厢（一等座车，グリーン車），其余为普通车厢（二等座车）。与100系不同，该车并未配置双层车厢及一等包厢。
绿色车厢的座椅排列为2+2，与100系一样每个座席都有阅读灯及通过耳机接收的音频服务。
普通车厢采用3+2的座席排列，座席前后间隔和100系一样是1,040mm。本系列从量产车起3人座席侧的中间座位（B席）的有效宽度较靠窗侧和通道侧座位的430mm多了30mm，为460mm。此外，自本系列起取消了餐车，取而代之的是在11号车厢内设置了兼具车内售货准备室功能的“贩卖部（service corner）”，但随着车内售货服务的完善，“贩卖部”于2003年9月起被废止。除J1编组之外，列车定员为绿色车厢200名和普通车厢1,123名，共1,323名，这在此后也成为东海道新干线车辆的标准定员。另外，J编组为棕色系配色，F编组为灰色系配色，也能据此区分。J编组和F编组的不同之处还在于，普通车厢座位几乎同色（靠背上的短毛绒材质颜色有区别），绿色车厢座位来说，在头枕、音量开关和阅读灯开关配置、阅读灯的设计、靠背后部的袋子的设计等处存在差异。
车厢内采用间接照明。这是为了实现在车体横截面缩小车身高度降低的情况下而又能扩大室内高度而采取的相对合理的方式（该车车体高度由100系的3,800mm降至3,650mm，降低了150mm，而室内高度却由2,100mm扩大了40mm至2,140mm）。
J编组
F编组

乘坐舒适度

该车在设计时以实现其高速运行性能为第一优先考量而忽略乘坐舒适度，故而衍生出一系列问题，如靠背的降低和伴随高速行驶而加大的振动等。投入运营初期诸如“放在小桌板上的咖啡溅出来了”“三明治都还没吃呢就整个掉地上了”之类的意见层出不穷。直至退役阶段也时常出现因再生制动而引起较大的前后冲击。此外，加减速时需要的辅助电源装置安装在拖车上，其令人为之诟病的噪音直至退役也未能有所改善。
此后为了应对噪音和振动问题进行了诸如使用钢材改造等工程，下方的“舒适度改善工程”还有其他描述。
因为空调移动至车厢下部，出风管道设置在车厢壁，体感温度受外部气温变化和阳光直射的影响程度减小。这是由于空气通过与薄薄的单皮层构造的外壁接触的管道向室内吹出，使得夏天受阳光照射而导致冷气效果变差，冬天由于外部低温而导致暖气效果变差，但空调的负荷效率变差的另一面，却对壁面温度先行进行了控制，对于车厢内的人来说较不易受到放射加热和放射冷却的影响。
不过，由于采用了有限要素法等新式设计思路，自设计伊始就着手考虑对付隧道内微波气压，因而采取了气密车厢设计。此举有效抑制了车厢内的气压变化，就此方面而言舒适度较以往车款有所上升。
本系列将许多新技术采用、实用化，被看作是新干线高速化的第一步，故而其在技术层面上获得了很高评价，但在实际乘坐的乘客看来，结合了舒适度之后，其评价却不太好。在反省了此点之后，JR东海的后续车辆700系的开发过程中不仅考虑了车辆的高速运行性能，还把舒适度作为重点加以考量，乘客也对降低振动和提高舒适度的效果给予肯定。不仅局限于新干线，此后JR各社在开发在来线新型特急列的时候也加以重视。

舒适度改善工程

JR东海2004年（平成16年）9月29日宣布，为了提高车辆舒适度，以后期制造的J编组为中心，将改造43列编组列车（J17、J18、J20-J26、J28编组之后）。其中，使用于N700系量产先行试制车的改良型半主动悬架安装于第1、6、8-10、12、16号车7节车厢（两端车头、绿色车厢和搭载集电弓车厢），其余的9节车厢则加装改良型左右阻尼器，在700系上使用的空气弹簧和偏航阻尼器则装配于全车。按照检查、入场等施工流程，于2006年（平成18年）10月完成改造。
若要加装车体间的阻尼器需要进行必要的强化作业，但由于车体端部为铝制，改造存在难度，故被搁置。此外，上记以外的编组（J2-J16、J19、J27编组）因置换为N700系而不在施工范围内。

前照灯、尾灯

沿革旧日本国有铁道（JNR）时代0系以来的特点，采用前照灯和尾灯使用同一灯泡，通过不同颜色的玻璃板转换切换首尾状态，这一传统结构仅持续到本系列（使用同一灯泡及玻璃板转换首尾的新干线电车有0系、100系、200系、300系及E1系），500系之后的新型新干线列车采用灯丝结构的前照灯和发光二极管的尾灯，将两者完全分离。

量产车辆改造后

在登场后的1993年3月10日，J0编组被改造成J1编组作为营业使用。外表和量产车辆相同，车侧带子的颜色做了变更，并除去了象征性标记。同时，第15号车厢的编号从329-9002改为329-9501。之后，装饰带部分被换成了与量产车辆相同的灰色的涂装的联结器盖。
由于信号控制系统转译器的关系，该编组在“希望号”的营运行驶被限定在东海道新干线区间，而作为“光号”也只行驶到山阳新干线的冈山和广岛为止。该车于2000年脱离了营业上的运用，2001年以后则再次作为试验用车辆。该组列车之后也测试了在N700系上所装载的新型受电弓和车身倾斜控制装置、全周幌以及在东海道新干线区间数位式ATC的试验。
2005年N700系Z0编组制造完成，代替J1编组作为JR东海的主要新干线试验车辆。
J1编组已于2007年3月28日报废，并于4月1日除籍。该组列车的第1-15号车厢已于4月底拆毁，现余下第16号车保存在JR东海的铁道博物馆内。

第1批

基于1990年落成的先行试制车J0编组长期试验行驶的结果，为了运行“希望号”班次，从1992年1月开始至3月有4编组64辆（J2-J5编组）落成。

第2批

1993年3月18日更新运行图之后，为因应每小时开行一班“希望号”的安排，1992年9月至1993年3月期间有10编组160辆（J6-J15编组）落成，同时也制造了JR西日本所属的F1-F5编组。
为应对东京-博多间长距离运行，除了进行水箱扩容之外，为了降低车内噪音，变更了加速时电动机的电流值并插入了隔音板。

第3批

为置换0系，1993年3月到1994年7月间生产了8编组128辆（J16-J23编组），同时也制造了JR西日本所属的F6-F9编组。
车厢门由内塞拉门改为推拉门。

第4批

为了替换老旧车辆，1994年11月至1995年6月期间制造了6编组96辆（J24-J29编组）。

第5批

为了替换老旧车辆，1995年8月至10月期间制造了4编组64辆（J30-J33编组）。
更换了绿色车厢（グリーン車）的靠脚。将以往固定在座椅台改为固定于座椅上。

第6-9批

为了替换老旧车辆，制造了J34-J58编组。此间，J51编组和J52编组之间导入了700系先行试制车，而在同一时期JR西日本导入了9组500系。

第10批

为了替换老旧车辆，制造了J59-J61编组。
各车厢的特高压引通线改为以4节车厢为单位的电缆接头式连接。已经生产的编组则通过追加施工的方式改造。

初期故障

虽然300系在东海道新干线提速了50km/h，但是运营初期还是有各种故障烦恼。
自投入营运起至4月25日的一个半月间发生了183起故障（J2编组：48件〈其中主变频器装置6件〉、J3编组68件〈其中主变频装置29件、ATC3件〉、J4编组55件〈其中主变频装置9件、ATC1件〉、J5编组12件〈其中主变频装置6件、ATC3件〉）。
1992年5月6日，行驶于名古屋站 - 三河安城站之间的“光号238号”（新大阪开往东京・J4编组）因主电动机的固定螺栓发生断裂而使得列车在190km/h行驶状态下紧急停止，致使该车4小时动弹不得。
此外，该型列车在隧道内会发生蛇行运动，虽然对受电弓周边等处做了修改以应对，但无法改动的车体左侧与左下方的隧道壁产生乱流所引发的左右运动问题依旧存在。

保存车辆

原为J1编组16号车的322-9001是在300系退役后唯一被保存下来没有拆解的车头，目前被收藏于JR东海所经营的铁路博物馆——位于名古屋市内的磁悬浮·铁道馆（リニア・鉄道館）。原本在该博物馆开馆初期，323-20（J21编组的1号车）也曾一同被收藏展示于馆内，但2013年12月27日为了配合700系的保存展示车移入，323-20结束展示并被运送至滨松工厂解体。