受東日本大地震和少子老齡化等影響，日本鐵路行業的業務環境正在發生巨變。本站將分兩次介紹鐵路技術第一線的情況。首先是為實現節能而採取的舉措。

日本的鐵路行業如今處在劇烈的環境變化之中。對節能要求嚴格是重大變化之一。

日本鐵路企業很早以前就開始致力於節能。與其他交通工具相比，鐵路的人均運輸能耗原本就比較低。例如，新幹線的人均運輸能耗只有飛機的25分之1。

但是，受到近期電力供求變化的影響，鐵路已經不能再高枕無憂。東日本大地震發生后，核電站停運造成的全國性電力短缺對鐵路造成了巨大的影響。地震剛剛過後，日本東部地區的鐵路企業就開始全面開展節能運動，隨著核電站停運，西部地區的鐵路企業也同樣開始了行動。

鐵路領域的節能技術一直在進步。以新幹線為例，現在的“N700系”與第一代“0系”相比，行駛時速為220km時，耗電量減少了約一半，與上一代的“700系”相比，耗電量也減少了約20%。但在今後，要想進一步提高能源效率，就必須採用新技術。普通鐵路的情況也同樣如此。

地鐵採用LED和新型半導體

于2012年4月投入運行的東京地鐵(東京Metro)銀座線新“1000系”車輛，其外觀令人聯想起老“1000系”——1927年開始商業運營的亞洲最早的地鐵所使用的地鐵車輛，但內部卻大不相同，採取了大量改善措施以提高性能。

例如，為了提高乘客的乘坐舒適度，車內加大空調的輸出功率，強化了空調的功能；把車內顯示器改換為17英寸的寬屏液晶顯示器，提高了視認性。但強化這些功能后，車輛的耗電量趨於增加。為此，新1000系採用了削減耗電量的技術。其中具代表性的是前部標識燈(前燈)和車廂燈採用的LED照明。東京Metro稱，地鐵前燈採用LED“尚屬首次”。

雖然主燈只有32瓦，輔燈只有16瓦，但亮度卻與過去的150瓦級前燈相當。車廂燈也在確保亮度等於或大於過去熒光燈的同時，削減了約40%的耗電量。車廂燈的LED照明壽命約為4萬個小時，大約是熒光燈的3.5倍。

不只是照明，馬達也實現了高效率化。採用的是比普通感應馬達效率更高的永磁同步馬達。除此之外，為了減輕曲線行駛時的振動和雜訊，車輛還配備了能夠沿曲線平穩行駛的“徑向轉向架”。使原本固定在轉向架上的車軸的朝向能夠沿軌道的曲線活動。東京Metro稱，這種方式應用於地鐵也是日本“國內首次”。

並且，同屬銀座線的其他客運車輛採用了使用新材料SiC(碳化硅)的功率半導體。半導體行業對此寄予了厚望，認為這一技術“應用於鐵路，將會大大地加速普及”。功率半導體的作用是在驅動馬達，或是為電池充電時控制或供給電力。與使用Si(硅)的現行功率半導體相比，使用SiC的功率半導體能夠大幅降低電力損耗，實現裝置的小型化。

最先著手採用的是三菱電機公司。2011年10月，該公司發布了配備SiC功率半導體的逆變器。現在，銀座線“01系”的部分車輛已經配備了這種逆變器。

緊隨三菱電機之後的是東芝公司。該公司于2011年12月發布了使用SiC功率半導體的逆變器。三菱電機與東芝的逆變器是用於接觸網供應的電壓為直流600伏或750伏的鐵路。之後，日立製作所又在2012年4月發布了為1500伏直流接觸網開發的使用SiC功率半導體的逆變器。

附屬設備的節能也是當務之急

在車輛之外的領域，車站等附屬設備的耗電量也是一個重大課題。

現在，日本的鐵路運營商為了應對少子老齡化造成的減收，在經營運輸業務的同時，還在擴大非運輸業務。正在開展的措施包括增設站內店鋪、經營商業設施、擴大數字標牌(電子標牌)及完善高速通信網等。這些設施的耗電量佔據的比例越來越大。某鐵路人士稱：“耗電量之大已經到了不能稱之為‘附屬’的地步。”

例如，在東日本旅客鐵路公司(JR東日本)2010年度的總銷售額中，非運輸業的比例超過了3成。與之相呼應，該公司鐵路運行以外的能耗也擴大到了整體的約3成。

車站耗電量占鐵路運營商用電量的約20%，並呈現逐年遞增的趨勢。為了阻止這種趨勢，鐵路運營商開始在車站採用光伏發電系統和LED照明等。

JR東日本推行的“環保車站”就是一個很好的例子。2012年春季，東京四谷站成為了第一座環保車站。車站與相鄰商業設施的屋頂設置了光伏發電系統，僅車站就具備50千瓦(kW)的輸出功率。

站台和大堂的照明採用LED。顯示站名等信息的電子顯示器、乘務員所用監視器的背照燈也採用LED。除了設置採光天窗，以便白天能夠關燈之外，車站業務設施中還設置了家用燃料電池。

JR東日本的目標是，通過以上舉措，與2008年度相比，將四谷站的二氧化碳排放量減少約40%。該公司預定今後逐漸增加環保車站的數量。

使用LED替代熒光燈和白熾燈泡能夠減少耗電量，而根據情況控制LED照明還可以進一步省電。出於這一目的，東京急行電鐵公司的自由丘站嘗試採用了松下的LED照明及其控制系統。

照明控制系統利用設置在車站各處的人感感測器，根據乘客的數量自動調整LED照明的照度。比方說在人流量小時調暗。而且，車站的站台還配置了與人感感測器合為一體的照度感測器。能夠在晴朗的白天將LED照明調暗，在陰雨的白天調亮。

大堂的LED照明還能根據時段調整色調。在清晨的通勤時段採用振奮精神的“日光色”，在傍晚採用“白色～暖白色”。夜晚則改用柔和的“白熾燈色”。

除了LED照明之外，自由丘站還採用了有機EL(電致發光)照明。松下稱，其效果是整座車站的照明耗電量“最多減少了約37%，平均減幅約為30%，具體數字取決於使用情況”。而且，通過採用照明控制系統，耗電量預計將減少約50%。照明在整座車站耗電量中所占的比例約為50%，由此計算，整體耗電量大約可減少25%。

海外出口賦予日本商機

此外，在節能對策方面，很值得關注的是大型鐵路運營商自身擁有水力發電和火力發電等大規模發電設備。

JR東日本擁有利用水力的信濃川發電站(最大功率44.9萬kW)和利用火力的川崎發電站(最大功率65.5萬kW)等獨立發電設備。鐵路運營商在車站和商業設施等場所設置光伏發電、燃料電池系統等分散電源時，如何構築使分散電源與大規模發電設備實現聯動的系統，這一點備受關注。

這是因為，鐵路運營商對於設置分散電源，能夠根據其是否具有節能效果、是否有助於提高沿線價值進行綜合判斷，按照自己的意志進行設置。而且，站在參與車站周邊再開發的立場上，鐵路運營商還能夠發揮系統集成商的作用，使用於提升沿線魅力的服務與鐵路基礎設施、能源系統實現聯動。

現在，為了把鐵路基礎設施打造成出口產業，日本已經展開了行動，面對歐洲、中國及韓國的競爭，如今只有取勝一個選擇。但單憑鐵路基礎設施很難決出勝負。正因為如此，鐵路運營商提出的能夠使能源系統與各項服務聯動、實現綜合性沿線開發的方案，才具有其他國家不具備的吸引力。為此，由JR東日本、西日本旅客鐵路(JR西日本)、東京Metro等10家公司出資，于2011年11月成立了旨在強化海外鐵路市場開拓的咨詢企業日本Consultants公司(Japan International Consultants for Transportation)。