JR東日本E993系電車
| JR東日本E993系電車 | |
|---|---|
 E993系電車 （2004年6月 西国分寺駅） | |
| 基本情報 | |
| 運用者 | 東日本旅客鉄道 |
| 製造所 | 東急車輛製造・川崎重工業 |
| 製造年 | 2002年1月17日（新製） |
| 製造数 | 1編成5両 |
| 廃車 | 2006年7月14日（除籍） |
| 投入先 | 川越電車区→川越車両センター（埼京線・川越線・中央本線などで走行試験[1]） |
| 主要諸元 | |
| 編成 | 5両編成（連接車） |
| 軌間 | 1,067 mm（狭軌） |
| 電気方式 |
直流 1,500 V （架空電車線方式） |
| 設計最高速度 | 120 km/h |
| 起動加速度 | 2.5 km/h/s[2] |
| 減速度（常用） | 4.2 km/h/s[2] |
| 編成定員 | 553人 |
| 車両定員 | 95 - 120人 |
| 車両重量 | 15.2 - 23.9 t |
| 編成重量 | 100.4 t |
| 全長 |
先頭車 16,500 mm 中間車 13,400 mm |
| 車体長 |
先頭車 16,050 mm 中間車 13,000 mm |
| 全幅 | 2,930 mm（側構基準幅） |
| 車体幅 | 3,000 mm |
| 全高 | 3,980 mm |
| 車体高 | 3,640 mm |
| 床面高さ | 1,150 mm |
| 車体 |
ステンレス・アルミニウム合金 （サハE993-1のみシングルスキン構造・それ以外ダブルスキン構造） |
| 台車 |
軸梁式ボルスタレス台車 動力台車：DT957・DT958、付随台車：TR914・TR915・TR916・TR917 |
| 主電動機 | 永久磁石同期電動機 MT935（東芝製[3]） |
| 主電動機出力 | 200 kW |
| 駆動方式 | ダイレクトドライブ（DDM） |
| 編成出力 | 800 kW |
| 制御方式 | 2レベルIGBT素子VVVFインバータ制御 1C1M×2群×2台 |
| 制御装置 | 東芝製 SC932形[3] |
| 制動装置 |
回生ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキ 抑速ブレーキ・直通予備ブレーキ・駐車ブレーキ |
| 保安装置 | ATC-6,ATS-P,ATS-SN |
| 備考 | 出典[4] |
E993系電車（E993けいでんしゃ）は、東日本旅客鉄道（JR東日本）が次世代通勤車両を目指して技術開発を行っていた試験用電車である[5]。2002年（平成14年）1月に5両編成1本が製造され、「ACトレイン」（エーシートレイン）の愛称が与えられていた。
AC は Advanced Commuter （進化した通勤列車）を意味する。車両のデザイン開発はGKインダストリアルデザインが担当した。
概要
[編集]JR東日本が21世紀にふさわしい通勤形・近郊形電車のモデル車両として製造したもので、従来の方式にとらわれないシステムチェンジとしてDDM（Direct Drive Motor：直接駆動式）による主回路方式やダブルスキン構造・外吊り式ドア構造、連接構造とした編成形態などが特徴となっている[5][2]。ACトレインが目指した開発コンセプトは以下のとおり[5]。
- コストダウン（車両のシステムチェンジによるトータルコストダウン）
- 輸送の安定性向上（機器の信頼性向上・旅客への安全性向上）
- 旅客サービスの向上（IT活用による車内情報サービス・混雑緩和・車内快適性向上）
- バリアフリー（車椅子利用者・視覚障害者・聴覚障害者への配慮）
- エコロジー（省エネルギー化、ゼロ・エミッション）
元々は山手線に投入する車両について技術導入するための研究であったが、2001年（平成13年）度 - 2004年（平成16年）度のE231系500番台車両導入に伴い中央線快速や埼京線に投入する車両を考慮した開発に変化していった。試験車両であるため、同一の編成内に内装・外装・車体構造（工法、材質）などに複数のバリエーションを有していた。
新製から廃車まで埼京・川越線の川越電車区（現・川越車両センター）に所属し、試験走行が埼京線や中央本線で行われた[5]。
車両概説
[編集]編成は クハE993形 + サハE993形 + モハE993形 + モハE992形 + クハE992形の5両で構成される。
車体はモハE992形 + クハE992形がアルミニウム合金製のダブルスキン構造、クハE993形とモハE993形がステンレス製のダブルスキン構造、サハE993形がステンレス製のシングルスキン構造（一般的な組み立て工法）である。このうちモハE993形は、当時の東急車輛製造、新日本製鐵とJR東日本の3社の共同研究により製造された、世界で初めて構体にレーザー溶接を採用したステンレス車両である[6][7][8][9]。それ以外のクハE993形とサハE993形は一般的なスポット溶接による製造である[10]（ステンレス鋼のダブルスキン構造はレーザー溶接、スポット溶接どちらも可能[10]）。客用扉はシングルスキン構造のサハE993形は従来からの戸袋方式（同車のみ2扉）、それ以外の4両は客室空間の拡大を狙った外吊り式である（3扉）。車体にはJR東日本のコーポレートカラーである緑色の帯が扉部分にも巻かれていた。
先頭車前頭部ははクハE992形が一般的な高さの運転台、クハE993形は高運転台構造になっており、クハE992形ではグラスコックピットを導入した。前面の行先表示器にはフルカラーLED式を採用した。そのほかATS-P車上装置では先頭部の制御装置が故障しても最後部の装置で運転が可能なようにバックアップ機能を導入した[11]。一部車両ではドアが制御ができなくなった際に隣接する制御装置を使用するバックアップ機能を導入した[11]。
車両情報制御システムには東芝とJR東日本が共同開発したAIMS（エイムス・Advanced train Information Management System）採用した[12]。車両内の伝送系統にはLON（Local Operating Network）を使用しており、10 Mbpsの大容量伝送に対応している[12]。
車内
[編集]
室内の座席はサハE993形を除いてロングシート。視覚障害者への配慮として一部の扉にはドア開閉灯を設置したり、ユニバーサルデザインとして一部のつり革の色を黒色とするほか、ドア付近に黄色いペイントを施して目立たせていた。
中間車の一部には特急タイプの内装が施されており、パソコン用電源やモニタ画面が設置されていた[13]。
空調装置は屋根上集中式を1・3・5号車に搭載しており、空調装置を搭載しない2・4号車には連結間の自在ダクトを通して冷気を供給する。1台あたりの能力は61.63 kW（53,000 kcal/h）を有する[3]。能力向上に伴う騒音低減方法の違いにより、AU907・AU908・AU909の3種類の空調装置を搭載する[3]。
車椅子利用者へのバリアフリーとしてサハE993形の出入口床面には車椅子スロープ、または可動式ステップが付いている（東洋電機製造製）[10][14]。
走行機器など
[編集]制御装置は東芝製の2レベルIGBT素子（3.300V - 1,200A）を使用したVVVFインバータ制御（ベクトル制御・形式：SC932形）を採用している[3][2]。制御方式は永久磁石同期電動機（PMSM）に対応した個別制御（1C1M×2群）方式で、モハE993形に2台が搭載される。PMSMは東芝製で、1時間定格200 kW・連続定格160 kWと大出力のMT935形を編成で4基搭載する[3][2]。
台車にはJRの在来線用電車としては採用例の少ない連接構造を採用し、さらに東芝が開発したDDM（Direct Drive Motor：直接駆動式）を採用しており、台車数の削減と騒音の減少効果を狙っていた[15]。軸梁式ボルスタレス台車で、動力台車はDDMに対応したDT957・DT958、付随台車がTR914・TR915・TR916・TR917と称する[16]。比較試験のためDT957、TR914は2点空気ばね支持方式連接台車、DT958・TR915・TR916・TR917は4点空気ばね支持方式連接台車である[15][16]。両先頭車の前位寄り非連接台車はE127系用のTR246A形付随台車を基本としたもの[3]。
いずれも軸距は2,100 mm、車輪径は860 mmである[3]。基礎ブレーキは動力台車ではDT957が片押し式踏面ブレーキ（シングルブレーキ） + 1軸1ディスクブレーキ、DT958は片押し式のユニットブレーキのみである[3]。付随台車では片押し式のユニットブレーキ + 1軸1ディスクブレーキである[3]。
補助電源装置は東洋電機製造製の並列同期運転に対応した静止形インバータ（SIV・SC933形）を採用している[17]。定格容量は160 kVA（80 kVA×2群）、出力電圧は三相交流440V,60Hzとした[17]。素子にはIGBTを使用しており、1台のSIVは80 kVA×2群のインバータから構成されており、各インバータは並列運転をしており、片方のインバータが故障した場合にはもう1台のインバータによりダウンすることなく運転が継続できる[17]。
編成表
[編集]| 号車 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1 |
|---|---|---|---|---|---|
| 形式・車号 | クハE993-1 (Tc) |
サハE993-1 (T) |
モハE993-1 (M) |
モハE992-1 (M') |
クハE992-1 (Tc') |
| 搭載機器 | SIV | VVVF | CP,BT | ||
| 動軸 | ○○ ○ | ○ ● | ● ● | ● ○ | ○ ○○ |
| 台車 | TR916 | TR914 （5 - 4号車間） |
DT957 （4 - 3号車間） |
DT958 （3 - 2号車間） |
TR915 （2 - 1号車間） TR917 |
| 空車重量 | 22.8 t | 15.2 t | 22.4 t | 16.1 t | 23.9 t |
| 定員 | 117人 （座席28人） |
95人 （座席20 + 特急席12人） |
112人 （座席32人） |
109人 （座席36人） |
120人 （座席36人） |
| 車体構造 | ステンレス ダブルスキン構造（スポット溶接） |
ステンレス シングルスキン構造 |
ステンレス ダブルスキン構造（レーザー溶接） |
アルミニウム合金 ダブルスキン構造 | |
凡例
- VVVF：VVVFインバータ装置、SIV：補助電源装置、CP：空気圧縮機、BT：蓄電池
- 上記は落成時点[4]
成果の反映
[編集]2004年以降に製造された車両から当系列の試験結果を一部反映した車両が登場している。
同年以降に国府津車両センターと小山車両センター向けに投入されたE231系近郊タイプにはグラスコックピット・ドア開閉表示灯・ドア制御のバックアップ機能が反映された。そして、2005年（平成17年）7月9日から常磐線で営業運転を開始したE531系には、つり革の形状変更やバリアフリー対策による車内ドア回りの視認性向上も反映された。さらに、2006年（平成18年）10月に落成し、同年12月26日から中央線快速で営業運転を開始したE233系においては、前述の2系列で反映された機能に加え、フルカラーLED表示器についても反映された。
また、連接構造やDDMといった当系列で試験された技術の実用化を検証するための営業用車両として、2006年3月にE331系量産先行車が落成し、翌2007年（平成19期年）3月18日から京葉線で営業運転が開始された。
-
クハE993-1 -
サハE993-1 -
モハE993-1 -
モハE992-1 -
クハE992-1 -
モハE993-1のVVVF装置
廃車
[編集]
2006年7月12日 - 13日にかけて川越車両センターから郡山総合車両センターへ回送され、翌14日付で廃車された。その後同年7月22日の同センターの一般公開時に最後の展示が行われ、公開終了後の同年9月下旬に解体された。
脚注
[編集]- ^ レールアンドテック出版『鉄道車輌と技術』78号（2002年7月）「JR東日本 AC Train・E993系の概要 - ACトレインの主回路システムと車両情報制御システム - pp.33 - 37。
- ^ a b c d e 東日本旅客鉄道『JR EAST Technical ReviewL』No.01 - Autumn 2002 特集論文6「直接駆動主電動機主回路システムの開発」 (PDF) 」pp.46 - 52。
- ^ a b c d e f g h i j 日本鉄道車輌工業会『車両技術』224号（2002年9月）「JR東日本 E993系試験電車（ACトレイン）」pp.12 - 30。
- ^ a b 交友社『鉄道ファン』2002年5月号新車ガイド1「JR東日本 E993系試験電車」pp.58 - 65。
- ^ a b c d 東日本旅客鉄道『JR EAST Technical ReviewL』No.01 - Autumn 2002 解説記事-2「21世紀にふさわしい車両をめざして －AC Trainの開発－ 」 (PDF) 」pp.9 - 12。
- ^ 新日本製鉄『新日鉄技報』第379号（2003年）「レーザ溶接によるステンレス鋼製ハニカムパネルの製造技術の開発 (PDF) 」pp.84 - 88。
- ^ 及川昌志，他：「レーザスポット溶接によるステンレス鋼ダブルスキンパネルの開発（第1報）」，精密工学会誌，vol.72，No.12，1515-1519，（2006）,（社）精密工学会
- ^ 溶接学会『溶接学会誌』2011年3月号「ステンレス鋼製鉄道車両構体の製造プロセスにおけるレーザ溶接品質確保の検討」 (PDF) 」pp.26 - 29。
- ^ 日本機械学会『日本機械学会雑誌』2019年11月号「ステンレス鋼製車体関連技術のイノベーション -抵抗スポットからレーザ溶接への技術革新-」 (PDF) 」pp.14 - 17。
- ^ a b c 日本鉄道技術協会『JREA』2002年7月号「次世代通勤近郊形電車ACトレインの開発 - e@train構想の実現を目指して - 」p.14 - 18。
- ^ a b 東日本旅客鉄道『JR EAST Technical ReviewL』No.01 - Autumn 2002 特集論文8「制御装置の相互バックアップシステムによる輸送の安定性向上」 (PDF) 」pp.58 - 63。
- ^ a b 東芝『東芝レビュー』2003年9月号「より安全,快適に,そして魅力を高める次世代車両情報システム」 (PDF) 」p.91。
- ^ 東日本旅客鉄道『JR EAST Technical ReviewL』No.01 - Autumn 2002 特集論文7「AC Trainにおける列車内情報サービス提供システムの開発」 (PDF) 」pp.53 - 57。
- ^ 東洋電機製造『東洋電機技報』第111号（2005年3月）製品紹介「鉄道車両用スロープ,ステップ」pp.36 - 37（国立国会図書館デジタルコレクション）。
- ^ a b 東日本旅客鉄道『JR EAST Technical ReviewL』No.01 - Autumn 2002 特集論文5「AC Trainにおける連節構造の採用」 (PDF) 」pp.38 - 45。
- ^ a b 一般社団法人 日本機械学会『交通・物流部門大会講演論文集』2002年11月「AC Train（E993系）用連接台車の開発」 (PDF) 」pp.36 - 39。
- ^ a b c 東洋電機製造『東洋電機技報』110号（2004年9月）技術論文「車両用同期並列運転方式SIV」（国立国会図書館デジタルコレクション）。
参考文献
[編集]- 鉄道ジャーナル社『鉄道ジャーナル』2002年5月号 No.427
- レールアンドテック出版『鉄道車輌と技術』78号（2002年7月）「JR東日本 AC Train・E993系の概要 - ACトレインの主回路システムと車両情報制御システム - pp.33 - 37
- 日本鉄道車輌工業会『車両技術』224号（2002年9月）「JR東日本 E993系試験電車（ACトレイン）」pp.12 - 30
関連項目
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