EF510形電気機関車（EF510がたでんききかんしゃ）とは、日本貨物鉄道（JR貨物）が2002年（平成14年）から製作している交直流電気機関車である。東日本旅客鉄道（JR東日本）においても、2009年（平成21年）から2016年（平成28年）まで同形機（500番台）を運用していたことがあり、同番台機についても本項で記述する。日本海縦貫線・常磐線などで1968年（昭和43年）から使用されてきた交直両用電気機関車EF81形の取替えを目的に開発された。日本海縦貫線は区間内が直流・交流 (60 Hz) ・交流 (50 Hz) の異なる方式で電化され、これまで同区間を通して運転される機関車牽引列車はEF81形を使用してきた。JR移行直後から後継機の開発が開始され、同区間用として1990年（平成2年）にEF500形が試作された。定格出力 6,000 kW の同形式は輸送量に比べ過大な出力や技術上の問題などで量産に至らず、輸送量に適合した性能を有する新型機関車の開発が以後の課題とされた。東海道・山陽本線を主とする直流電化区間用としては、運用コストを適正化した形式として同時期にEF210形が製作された。同形式の設計を基にして交直両用機の開発が進められ、2002年（平成14年）2月に三菱電機・川崎重工業で先行量産車の1号機が完成した。これがEF510形である。本形式は2003年（平成15年）から量産を開始し、老朽化の進むEF81形を徐々に淘汰しつつある。0番台に関しては、公募によって「ECO-POWER レッドサンダー」の愛称が付けられている。車体は高運転台式非貫通の前面形状を有し、正面窓上に短い庇を設けた意匠はEF500形に類似する。前照灯は運転台下部のほか、上部中央の屋根上にも設ける。外部塗色は、車体上部が朱赤色、車体裾部が灰色、塗り分けの境界部と前照灯の位置に白色の帯を配する。機械室内の機器配置はZ形通路形式とし、車体中央で通路配置が逆転する。これは機器室内の通路幅を確保し、整備性の向上に配慮したもので、このため側面の窓配置は向かって左側に採光窓が並び、向かって右側に通風孔を設ける配置となる。室内に設置する補助電源装置の冷却方式は夏季と冬季で異なり、夏季は外気を直接取り入れ換気を促し、冬季は内部で空気を循環させ、機器室を密閉する。これは冬季に雪の侵入を防止するための機構である。屋根上の特別高圧機器類は寒冷な気候条件と塩害への対策として、パンタグラフと保護接地スイッチのみを屋根上に設置し、従来機では屋根上に設けていた断路器や遮断器などは室内に配置する。パンタグラフは上昇動作時の鉤外し機構を空気式としたシングルアーム式の FPS5 形で、関節部を車体中心に向けて搭載する。登場時はパンタグラフのホーン部分が一本(摺り板は二本並列)のタイプであったが、後に全車ホーン部分が二本のタイプに交換されている。後述する500番台は登場時よりホーンが二本となっている。制御装置は、EH500形から採用された高速トルク制御機能を有する三菱電機製のVVVFインバータシステムで、制御素子はIGBTを用いる。主電動機はEF210形と同一のかご形三相誘導電動機 FMT4 形を6基装備し、1台のインバータで1台の主電動機を個別に制御する 1C1M 方式である。定格出力はEF210形と同等の 3,390 kW（1時間）・3,540 kW（30分）で、12 ‰ の勾配上で 1,300 t の列車を1両で牽引することが可能である。台車はEF210形と同様の軸梁式ボルスタレス台車 FD7N 形（両端）・FD8A 形（中間）である。軸距は2,500 mm、車輪径は1,120 mmであり、台車間距離6,200 mmで配置される。ブレーキ装置は単機ブレーキが発電制動併用の電気指令式ブレーキ、編成ブレーキが電磁自動空気ブレーキである。基礎ブレーキ装置は耐雪ブレーキ機能を装備し、車輪と制輪子の間に雪を侵入させない構造としている。運転室は気密性を高め、空調装置を配置した。運転席周囲の機器配置は既存の新型機とほぼ共通の構成とされ、運転中の各種情報や、点検時の自己診断結果などを集中して表示するモニタ装置を設ける。2002年（平成14年）2月に製作された。既に実用段階にあった直流電気機関車EF210形の基本設計を踏襲したことから試作機とはされず、量産を前提とした仕様の「先行量産機」とされている。新鶴見機関区に配置され、各種試験に供された。車体裾の白線は幅が広い。車体側面にはJRFのロゴマークのみが描かれる。2003年（平成15年）から製作された。先行量産機の運用成果を基に、各部に改良が見られる。車体裾の白線は幅が狭い。車体側面にはJRFのロゴマークのほか、"RED THUNDER"のロゴマークが描かれる。2012年度落成車である21号機以降は、信号炎管が運転台助士側直上に移設され、後部標識灯のLED化がなされている。2009年から製作された。0番台を基本にATS-P・ATS-Psとデジタル無線およびブレーキ設定器に尾久駅 - 上野駅間での客車推進運転用のスイッチを設置していた。また、東北本線黒磯駅の交直セクションを通過するための自動列車選別装置も装備していた。また、20号機までと比べて信号炎管が運転台助士側直上に移設、後部標識灯のLED化がなされており、500番台落成後に発注された21号機以降もこの変更に倣っている。501 - 508・511 - 515号機は青い車体に流星をあしらい金色の帯を巻いた「北斗星色」塗装で落成していた。2010年7月に甲種輸送された509・510号機は、E26系客車に準じたシルバーメタリックの車体に流星と五本帯を入れた「カシオペア色」で落成している。2011年5月20日、震災および原発事故で運転を中止していた「北斗星」「カシオペア」の運行再開にあたり、東北・上越・長野の各新幹線車両と同様の復興推進キャンペーンのステッカーを貼付していた。外装は側面の流星マークと「EAST JAPAN RAILWAY COMPANY」のロゴが消され、東日本大震災復興キャンペーンのステッカーが外された以外は青地に金色のストライプもそのままで、車両番号の改変も行われていない。0番台との共通化として、保安装置のうちATS-Pを撤去して貨物対応のATS-SFとATS-PFに変更された。また、黒磯通過用の自動列車選別装置の車上子撤去、AW-5空気笛の操作レバー撤去、制輪子とパンタグラフ擦り板を貨物仕様に変更する等が行われた。JR貨物においては本形式は全機が富山機関区に配置され、2016年現在で38両（1 - 23・501 - 515号機）が在籍する。日本海縦貫線の全区間で使用することを想定した形式で、吹田貨物ターミナル・大阪貨物ターミナル - 青森信号場間の大多数の貨物列車に運用されるようになったが、一部は百済貨物ターミナルや山陽本線岡山貨物ターミナル駅まで運用されている。製作当初より日本海縦貫線に集中して投入され、当初は大阪貨物ターミナル - 新潟貨物ターミナル間で運用されていたが、2007年3月ダイヤ改正では青森信号場まで、2012年3月ダイヤ改正では城東貨物線・おおさか東線を経由して百済貨物ターミナルまで運用を拡大した。2013年度には貨物列車の受託解消で余剰となった501 - 508・511号機をJR東日本から購入。2015年度から2016年度にかけて512 - 515号機、さらにカシオペアが運行終了した2015年度末に専用色であった509・510号機も購入し、JR東日本所属であった15両はすべてJR貨物に移った。老朽化していた富山機関区所属のEF81は2016年3月ダイヤ改正で定期運用がなくなり、置き換え完了となった。また、509号機は2016年5月26日から貨物運用に入っている。専ら貨物列車の牽引に使用されているが、2007年（平成19年）には24系客車「夢空間」の旅客列車牽引に6号機が使用された事例もある。JR東日本においても、田端運転所に在籍するEF81形の置換用として本形式を15両新製し使用することとなった。2009年12月に1両目となる501号機が登場したのち、各使用線区での試運転や乗務員訓練と並行して製造が続けられ、2010年10月までに全15両が出揃った。500番台は、2010年6月25日から上野駅発札幌駅行「カシオペア」より運用を開始した。さらに、同年7月14日からは同区間の「北斗星」での運用を開始した。また、同年11月17日には新小岩操駅 - 金町駅 - 田端操駅間の工事臨時列車を、さらに同年12月1日からは常磐線の貨物列車牽引を開始した。2013年時点では「北斗星」、「カシオペア」を中心に、臨時列車や配給列車にも使用されている。 2012年には東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）の復興支援を目的として四国旅客鉄道（JR四国）、JR東日本、JR貨物3社共同により、「アンパンマントロッコ」を岩手・宮城・福島・茨城・千葉の各県で運行することとなった。その運行線区の一つである常磐線では唯一電気機関車による牽引となり、この500番台がキクハ32-502（「アンパンマントロッコ」）と控車であるキハ185-26を牽引した。なお、2013年3月16日ダイヤ改正で田端運転所の貨物輸送受託が終了したため、常磐線を中心とした貨物列車の運用はEH500形に変更されている。これにより車両に余剰が発生し、501 - 508・511号機は運用から外されて保留車となった。これら保留車は同年7月23日から26日にかけてJR東日本での車籍を失い、2013年7月26日からJR貨物高崎機関区に配給輸送され、その後JR貨物東新潟機関区、JR貨物富山機関区へと順次輸送された。2013年9月24日に吹田機関区に入場していた511号機がJR貨物仕様の保安装置への換装等の整備を受け、富山機関区に無動力回送された。2015年8月22日の北斗星運行終了に伴い、同年12月13日に512・513・515号機が、2016年2月3日に514号機が富山機関区に無動力回送された。最後に残った509, 510号機は、2016年3月21日までカシオペアを牽引し、同月31日に無動力回送で田端運転所を発った。これにより、JR東日本において本形式は消滅した。また、2016年3月26日のJRグループダイヤ改正日以降は、515号機が同年3月29日から、514号機は同年4月7日から、509号機は同年5月26日から貨物運用に入っている。

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