JR西日本521系電車

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JR西日本521系電車
521系クハ520形(2007年10月5日 坂田駅)
521系クハ520形(2007年10月5日 坂田駅
編成 2両編成 (1M1T)
営業最高速度 120 km/h
起動加速度 2.5 km/h/s(下記以外)[* 1]
1.2 km/h/s(小浜線)
減速度 3.5 km/h/s(常用最大)
4.2 km/h/s(非常)
車両定員 座席56(補助座席8を含む)・立席129(クモハ521形)
座席52(補助座席12を含む)・立席123(クハ520形)
最大寸法
(長・幅・高)
20,100 × 2,950 × 3,690 (mm)
車体材質 ステンレス
編成質量 87.5 t
車両質量 43.2 t (クモハ521形)
44.3 t (クハ520形)
軌間 1,067 mm(狭軌
電気方式 直流 1,500 V・交流 20,000 V (60Hz)
架空電車線方式
編成出力 920 kW
主電動機 かご形三相誘導電動機
WMT102C 形 230 kW[* 1]
歯車比 98:15 (6.53)
駆動装置 WNドライブ
制御装置 PWMコンバータ+PWMIGBT-VVVFインバータ(WPC11-G2)
1C1M制御(静止形インバータ一体型)
台車 軸梁式ボルスタレス台車ヨーダンパ付)
WDT59B(制御電動車)
WTR243C(制御車)
制動方式 電気指令式ブレーキ直通回生抑速耐雪ブレーキ機能付き)
保安装置 ATS-SWATS-P(一部編成のみ)、列車防護無線装置
EBTE装置
列車異常挙動検知装置(3次車のみ)
製造メーカー 川崎重工業近畿車輛
  1. ^ a b New Product 521系交直流近郊電車 (PDF) - 近畿車輌技報 vol. 14
521系の屋根の様子。右側の223系とはパンタグラフ搭載位置や屋根肩の丸みが異なる。(2007年7月4日 米原駅)

521系電車(521けいでんしゃ)は、西日本旅客鉄道(JR西日本)の交直流近郊形電車[1]

概要[編集]

2006年10月21日北陸本線長浜駅 - 敦賀駅間、湖西線永原駅 - 近江塩津駅間の直流化と車両老朽取り換えを目的に投入された。1987年4月のJR西日本発足以降、同社が新製投入した交直流近郊形電車は本形式が初めてとなる。乗り入れ先となるアーバンネットワークで使用されている223系2000番台と同一のサービスを提供できることを前提として設計された。

1編成2両の製造費用は約4億円で、導入当初の編成は滋賀県福井県が費用を負担した。2002年から製造されている125系と同じく、これらの公費を投入して製造された編成については、費用を負担した滋賀県と福井県内で優先的に運用されているが、2009年3月14日のダイヤ改正で小浜線にも運用範囲を拡大したため京都府内にも入線するようになった。

2009年度以降、金沢地区の体質改善用(老朽化の激しい419系475系・457系の更新用)としてJR西日本が自社の経営判断に基づいて独自に増備しており、石川県富山県内においても営業運転が行われている。この車両の一部は2014年度末に予定される北陸新幹線延伸開業に伴い並行在来線として経営分離される第三セクター鉄道への経営支援策も兼ねており、あいの風とやま鉄道に16編成、IRいしかわ鉄道に5編成(うち2編成が3次車)が譲渡される予定である[2]

構造[編集]

車体[編集]

車体はステンレス鋼を採用し、レーザー溶接の適用範囲を側構体の腰部・吹き寄せ部に加え幕板部に拡大し、溶接跡が目立たず外観平滑性の高い構造となっている。223系5000番台の前頭部形状と窓・座席配置、同時期に近畿車輛で製造されていた321系の構体設計が流用されている。屋根肩の雨樋カバーも321系同様にやや丸みが付けられたものとなっている。前面下部の排障器(スカート)も223系の強化型(製造途中に設計変更)よりさらに強固なものとなった。なお、営業開始後しばらくして、スカートに編成番号が記入された。

本系列の床面高さはレール面から 1,120 mm で、乗降口にステップがない。そのため北陸本線敦賀駅 - 福井駅間の一部の駅では2両編成分のホーム嵩上げが実施された。ただしこの嵩上げは、ホーム高さがレール面から 920 mm に達していない駅に対して 920 mm への嵩上げを行うものであった。なお、敦賀駅 - 長浜駅間の各駅(敦賀駅は4番のりばのみ)では 1,100 mm へのかさ上げが完了したため、ホームと床面との段差は 20 mm となった。

外装帯色は戸袋部に223系2000番台同様の茶色を、その下に上から順に青・白・青の3本の帯(北陸地区で運用されている近郊形電車と同イメージ)が入る。なお、戸袋部の貼り付け範囲は223系2000番台5次車以降および5000番台側面に準じている。

保安装置はATS-SWを搭載しており、ATS-Pの準備工事もなされている。その後、E01 - E05編成については2008年2月から6月にかけてATS-Pが本設置された。

221系から引き続き、電動車(クモハ521形)の車体側面には、主電動機冷却風取り込みのための通風孔が設けられている。異常時には、室内から冷却風を取り込むことができるようになっている。

バリアフリーに対応するために床面高さを下げ、貫通幌の薄型化により貫通路の平滑化が図られている。

剛性値については下記のようになっており、2005年4月25日に発生したJR福知山線脱線事故後に製造されたが、JR西日本として保有車両の車体強度強化方針を発表したのは3年後の2008年5月で[3]、車体強化について特段の説明はされていない。

車体諸特性[4]
項目 特性
心皿間距離 13,800 mm
片側出入口個数 3扉
相当曲げ剛性 0.79×103 MN・m2
相当ねじり剛性 236 MN・m2/rad
曲げ固有振動 13.3 Hz
ねじり固有振動数 4.4 Hz

主要機器[編集]

223系に代表されるJR西日本の直流電車の電装品などを極力共用しつつ、交流区間でも使用できるよう、制御電動車は直流電車相当の機器のみを搭載し、制御付随車集電装置変圧器整流器といった交直流対応装備が搭載されるというM-Tp(pはパンタグラフのp)ユニット構成となっている。これにより、電動車は直流電車と機器の共通化が容易となり、保守上も特高圧機器と高低圧機器の混在によるトラブル防止のメリットがある。

このため、電動車だけでなく、制御付随車にも変圧器をはじめ床下に多数の機器が配置され、高圧碍子で厳重に絶縁されたパンタグラフも同車に搭載されている。このシステムは当初日本国有鉄道(国鉄)時代の781系の試作時に開発された方式であり、JR西日本においては特急形681系683系で確立されたが、JR西日本の近郊形電車としては本系列で初めて採用された。また、耐寒耐雪装備として各車の床下機器・台車には防雪カバーが取り付けられている。

M車には車両制御装置[5]空気圧縮機を、Tp車には主変圧器、主整流器、集電装置を搭載する。

主変圧器 (WTM27) は走行風利用自冷式を採用し、1,200 kVA の容量を備える。

主整流器 (WPC12-G2) は、自冷式PWMコンバータが採用されている。

車両制御装置 (WPC11-G2) は、IGBT素子を使用した3レベル電圧形PWMインバータである。1基の装置中にインバータを5基(主回路部4基+補助電源部1基)搭載し、インバータ1基で1台の主電動機(かご形三相誘導電動機)を制御する1C1M制御方式を採用している。補助電源部が故障した際には主回路用インバータをCVCF制御することで補助電源のバックアップとしている。なお、落成時点では三菱電機製のものを搭載していたが、2007年にE04編成のみ東芝製のものに換装されている。

空気圧縮機 (WMH3096-WTC1500) は除湿装置と一体化した、低騒音型スクリュー式を搭載する。スクリュー式空気圧縮機は223系2000番台以降などでの採用実績がある。

集電装置 (WPS28D) は、着雪防止を考慮しシングルアーム式パンタグラフが採用された。

空調機器は、集約分散式の WAU708 が1両あたり2基搭載される。1基当たりの冷凍能力は 20,000 kcal/h である。

警笛は、207系以降の新製電車と同様にミュージックホーンが採用された。それに加え、空気式のタイフォン・ホイッスルの合計3種類の笛を装備している。タイフォンは排障器(スカート)内に、ホイッスルは屋根にカバーを取り付けて設置された。

台車[編集]

台車は軸梁式ボルスタレス台車で223系のものをベースとしているが、床面高さ低減のために空気ばね高さを 15 mm 低下させたWDT59B(電動台車)・WTR243C(付随台車)を採用する[6]。基礎ブレーキ装置は踏面ブレーキであるが、WTR243Cには駐車ブレーキ準備工事が施されている。また将来の高速化に備え、軸ばねダンパーとアンチローリング装置の準備工事も施されている。

性能[編集]

最高速度は223系1000番台・2000番台の 130km/h ではなく 6000番台の120 km/h とされており、通常最高速度 120 km/h の485系などの旧型車両が特例で 130 km/h 運転が認められている北陸トンネルや湖西線内でも、本系列の最高速度は 120 km/h である。なお、223系との併結営業運転は不可能である。

車内[編集]

寒冷地域を走行するため、車内の乗降扉横には半自動ドア操作スイッチが設けられている。2011年4月1日以降より、冬季以外も正式に年間を通じて客用扉の開閉は押しボタンによる半自動ドア扱いとなった[7]。デザインは321系と同様の、操作可能時にボタン周囲が発光するタイプが採用された。また、ワンマン運転時に「入口」「出口」を表示(ワンマン運転時、乗客は先頭車両の最後部の扉から乗車し、最前部の扉から降車)するLED式表示器も設置され、妻面(連結面)部は車内視認性向上のため、窓(トイレ設置の関係で片側のみ)が設けられ、貫通扉部分の窓も223系より拡大されている。このあたりはJR西日本管内の播但線加古川線103系ワンマン対応車の妻面設計と共通性が見られる。

座席は基本的に223系5000番台を踏襲した横2列+2列の4アブレスト、扉間5列の転換クロスシートが配置されているが、妻面窓からの車内確認をしやすくする目的で、クモハ521形の車端部には321系に類似した構造のロングシートが設置された。223系にはドアに隣接する固定座席には背面に補助席を装備する構造となっているが、本系列では整理券発行機設置の関係で、その部分には補助席が装備されていない。一方、クハ520形については223系と同じく、車端部が車椅子対応の洋式トイレ(処理方式は網干総合車両所配置の223系で採用されたカセット式に対し臭気対策に優れる真空式を採用)と車椅子スペースに充てられているため、同車にロングシート部分はない。

運転台の直後に運賃箱運賃表示器が、各車両最後部の客用ドア横には整理券発行機が設置されている。運賃箱は乗務員室内に収納可能な構造になっており、車掌乗務時は運転台後部が邪魔にならないよう配慮されている。また、複数の編成を連結した場合は223系5000番台のように乗務員室を通路として開放することになり、いたずら防止のため車掌スイッチ類にカバーが設けられている。また、運賃箱は運転台と通路との仕切りとなるような配置になっている。

車内の客用扉上部には、223系などと同様の号車番号表示器とLED式のスクロール案内表示器が、片側の客用扉に1つおきの千鳥配置で1両あたり計3か所設置されている。表示内容も変化ないが、号車表示は223系の7セグメントディスプレイに代わりLED式となったため、数字表記の視認性向上が図られた。

形式・編成[編集]

クモハ521形(2007年3月9日 武生駅
クモハ521形 (Mc)
富山向きの制御電動車。
クハ520形 (Tpc)
米原向きの制御付随車。トイレが設置されている。
  • 編成表
← 富山
米原 →
クモハ521
(Mc)
クハ520
(Tpc)

製造時別区分[編集]

521系は製造された54編成がすべて連番となっており番台別の区分はないが、本項では製造時期ごとの使用の差異を示す上で、便宜上「1次車」「2次車」「3次車」と称することとする。なお、カッコ内は各車両の車番(すべて同番のクモハ521とクハ520で2両編成を組んでいる)を示す

1次車[編集]

2006年9月から10月にかけて10両 (1-5) が川崎重工業・近畿車輛で製造された。E編成と称し、全車両が福井地域鉄道部敦賀運転派出に配置され、組織変更により敦賀地域鉄道部敦賀運転センター車両管理室の所属となる。

2次車[編集]

先頭にも増結対応の、転落防止幌が取り付けられている。
(2013年6月25日、高岡駅

2009年10月から2010年3月にかけて20両 (6-15) が近畿車輛で、2010年12月から2011年3月にかけて40両(16-35)が川崎重工業で製造された。30両(6-20)が金沢総合車両所に配置されG編成と称されていた。30両(21-35)は敦賀地域鉄道部敦賀運転センター車両管理室に配置されM編成と称されたが、2014年2月14日付けで30両 (16-35) が敦賀地域鉄道部敦賀運転センター車両管理室から金沢に転属され、これによって全編成がG編成となった[8]

1次車からの変更点として、2008年8月に鉄道総合技術研究所(鉄道総研)でシミュレータを用いて行われた手すりや吊り手に関するアンケートを元に改良され、吊り手は、とっさの時に強い力でしっかりとつかめるように形状と色を変更、手すりについては端の部分の角張った部分を曲線化、ロングシート袖の仕切りの大型化などが実施されている[9]。また、クハ520形にあるトイレ部スペースが拡大されトイレ出入口が半円状となり、扉上のLED式スクロール表示器における英語表示も駅名ローマ字だけが全角表示となるなど、細かい部分で仕様が変更されている。また、川重製造分は乗務員扉のノブの周りのくぼみがなくなっている。

1次車と2次車の吊り手の比較
  1次車 2次車
80個 108個
オレンジ
グリップの内径 85 mm 100 mm
グリップの断面径 15 mm 20 mm

3次車[編集]

521系3次車の試運転の様子
(2013年12月11日)

2013年11月から近畿車輛・川崎重工業で製造されているグループ。38両 (36-54) がJ編成として敦賀地域鉄道部敦賀運転センター車両管理室に配置されている。

安全性能の向上を主眼に仕様が大きく変更されている[10]。最大の変化は前頭部のデザインで、225系と同様の衝撃を吸収する部材(クラッシャブルゾーン)を用いた高運転台形状に、前照灯フォグランプも225系同様のHID式に変更された。また、2010年12月に山陽本線舞子駅で乗客が先頭車同士の連結面から転落・死亡した事故を受け、先頭部にも転落防止幌が設置されている。当初近畿車輛出場時は台座のみが装備されていた状態だった[11]が、着脱の手間を省くことと、運転席からの視野確保や車体洗浄機への対応、騒音や着氷雪などの課題がクリアできたことから、常時設置された状態で運行されている[12][13]。その他の安全機構としては異常事態を加速度と共に検知し緊急停止や周囲の列車に緊急停止を伝えるTE装置を自動的に作動させる機能である「列車異常挙動検知システム」[10][12]、そしてキハ120で使用しているドア誤扱い防止システムを搭載した[10]

また、この3次車より幌枠のパッキン損傷を防ぐためピン・ピン受けを改良し、幌受けを追加する処置がなされた[14]。転落防止幌、ドア誤扱い防止装置、改良幌受けについては、1次車や2次車にも順次取り付け工事が行われている。

車両配置と運用線区[編集]

2014年4月1日現在、敦賀地域鉄道部敦賀運転センター車両管理室に2両編成24本(1-5、36-54)、金沢総合車両所に2両編成30本(6-35)が配置されている[8]。運用線区は以下の通り。

導入された2006年から2009年度増備車が落成するまで、北陸本線米原駅 - 福井駅間および湖西線近江今津駅 - 近江塩津駅間の普通列車に運用された。これにより、敦賀駅以南で運用されていた419系などは、本系列や125系・223系に置き換えられた。

2009年3月14日からは小浜線でも運転を開始し、同線ではワンマン運転も開始された。これによりキハ48形が撤退して以来、17年半ぶりに3線共通運用車両が復活した。なお、小浜線での運用は2010年3月13日のダイヤ改正で消滅したため、1年間限りの運用となったものの、2012年現在でも本来125系2連ワンマンの一部運用を車掌乗務で代走する事例は存在する[15]

2009年度の増備に伴い北陸本線福井駅 - 金沢駅間でも営業運転を開始している。さらに2011年3月12日のダイヤ改正により、敦賀駅 - 金沢駅間の普通列車は、運転系統上福井駅まで乗り入れる越美北線を除外すると、原則として本系列のみで運用されるようになった。ただし、朝の下り1本(小松富山行)や七尾線から金沢駅より南西側へ乗り入れる列車など、例外はある。また朝の下り1本(福井発)のみ金沢駅より北東の津幡駅まで本系列にて運用されている。同年4月2日から4月7日まで東北地方太平洋沖地震東日本大震災)の影響による車両部品(直流モーター用カーボンブラシ)の不足のために一時的な本数の削減や行先変更が実施された際は、カーボンブラシを必要としない本系列が臨時列車として平日のみ4両編成で金沢駅 - 津幡駅間を往復した実績がある。

2012年3月17日のダイヤ改正では津幡駅 - 富山駅間でも営業運転を開始した[16]

毎年5月に開催される(2009年のみ秋に開催された)ウォーキングイベント「若狭・三方五湖ツーデーマーチ」の開催当日は、敦賀駅 - 小浜駅間で臨時列車が運転される。通常小浜線で運用される125系のみでは車両が不足することから、2011年5月21日・22日には敦賀地域鉄道部敦賀運転センター車両管理室の車両が4両編成で「若狭・三方五湖ツーデーマーチ」2・3号に充当された[17]

2014年10月18日のダイヤ修正で富山駅 - 泊駅間で、同年12月には富山駅 - 糸魚川駅間でも営業運転を開始する予定である[18]

運用の開始まで[編集]

2006年9月27日、JR西日本への納入を前にして川崎重工業兵庫工場にて第1編成が報道用に公開され、翌9月28日から鷹取駅芦原温泉駅京都総合運転所間で試運転を開始した。また、10月21日には敦賀駅にて川崎重工製の第4編成が一般公開された。同年11月30日から、第3編成が営業運転に入り、12月5日からは第4編成が追加投入された。11月下旬以降に残る第1・第2編成と近畿車輛製の第5編成が営業運転を開始し、投入初年度は合計2両編成5本の計10両の陣容となった。これらの全車両が金沢支社敦賀地域鉄道部敦賀運転センター車両管理室に在籍している。

2009年度は第6編成から第15編成までの10本20両を増備し、2010年3月13日ダイヤ改正より北陸本線福井駅 - 金沢駅間でも営業運転が開始されている[19]。これに先立ち、2009年10月27日に近畿車輛から第6・第7編成が、同年12月22日に第8編成から第10編成が出場したが、当該編成は金沢総合車両所を意味する「金サワ」の所属表記となっている[20][21]

2011年3月12日ダイヤ改正に合わせてさらに40両を追加投入することが金沢支社から公式発表された[22]。 2010年12月17日には第16編成から第18編成が[23]、2011年1月11日には第19編成から第21編成が[24]、1月25日には第22編成から第24編成[25]、2月3日には第25編成から第27編成が川崎重工業で落成し、試運転が行われた。

2013年度は、11月6日に第36編成から第38編成が近畿車輛から出場した[26]。その後2014年に入り、J4編成からJ19編成までが近畿車輛・川崎重工で順次落成し出場している[27][28]

脚注[編集]

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  1. ^ データで見るJR西日本(西日本旅客鉄道、p.118)の分類による。JR西日本では2005年(平成17年)度以降に新製された普通列車用の車両形式区分の第2位(十の位)の数字が「0 - 3, 5, 6」を普通列車用車両のカテゴリとして使用しているため、事実上は一般形電車の区分となるが、本系列は近郊形電車に分類されているため、本項では近郊形電車とする。
  2. ^ 石川3セクに2編成 JR西日本、普通列車の最新車両 - 北國新聞・富山新聞、2013年12月6日
  3. ^ JR西日本、車体強度向上へ 尼崎脱線事故を教訓に - 47NEWS 2008年5月21日
  4. ^ 「JR西日本 521系近郊形交直流電車」『車両技術』2007年3月 p.33
  5. ^ 主回路用インバータ(VVVF制御装置)と補助電源用インバータ (SIV) を一体化したもの
  6. ^ WDT59B WTR243C / JR西日本521系 (国鉄・JR形式) - 鉄道ホビダス ネコ・パブリッシング 台車近影
  7. ^ 『鉄道ピクトリアル』2011年7月号 電気車研究会 p.102
  8. ^ a b 『JR各社の車両配置表』pp.21、交通新聞社鉄道ファン』2014年7月号別冊
  9. ^ 安全性向上に向けた主な取り組みについて(客室内設備の改善) (PDF) - 西日本旅客鉄道 2010年01月27日 p.17
  10. ^ a b c 振動検知安全大幅に向上”. 読売新聞 (2014年1月12日). 2014年6月4日閲覧。
  11. ^ 521系増備車6両が出場 - 『鉄道ファン交友社 railf.jp鉄道ニュース 2013年11月7日
  12. ^ a b JR西日本、先頭車にも転落防止ホロの標準装備検討…521系3次車に取り付け”. レスポンス (2013年11月21日). 2014年1月16日閲覧。
  13. ^ 521系3次車4両が川崎重工から出場 - 『鉄道ファン』交友社 railf.jp鉄道ニュース 2014年1月17日
  14. ^ 技術の泉 Vol.27 現場第一線 521系先頭ホロ枠水漏れ対策の検証 (PDF) - 西日本旅客鉄道 2013年11月8日閲覧
  15. ^ 小浜線一部運用を521系が代走 - 『鉄道ファン』交友社 railf.jp鉄道ニュース 2012年5月9日
  16. ^ 鉄道ファン2012年7月号「JR車両ファイル2012」p.17
  17. ^ 521系4輌編成 小浜線に入線 - 鉄道ホビダス ネコ・パブリッシング RMニュース 2011年6月2日
  18. ^ 平成26年秋ダイヤ修正について(北陸エリア) - 西日本旅客鉄道プレスリリース 2014年8月29日
  19. ^ 平成22年春ダイヤ改正について (PDF) - 西日本旅客鉄道金沢支社プレスリリース 2009年12月18日
  20. ^ 521系4両が近畿車輛から出場 - 『鉄道ファン』交友社 railf.jp鉄道ニュース 2009年10月28日
  21. ^ 521系6両が近畿車輛から出場 - 『鉄道ファン』交友社 railf.jp鉄道ニュース 2009年12月23日
  22. ^ 平成23年春ダイヤ改正について (PDF) - 西日本旅客鉄道金沢支社プレスリリース 2010年12月17日
  23. ^ 521系6両が試運転 - 『鉄道ファン』交友社 railf.jp鉄道ニュース 2010年12月18日
  24. ^ 521系増備車6両が出場試運転 - 『鉄道ファン』交友社 railf.jp鉄道ニュース 2011年1月12日
  25. ^ 521系の増備続く - 『鉄道ファン』交友社 railf.jp鉄道ニュース 2011年1月27日
  26. ^ 521系増備車6両が出場 - 『鉄道ファン』交友社 railf.jp鉄道ニュース 2013年11月06日
  27. ^ 521系6両が近畿車輛から出場 - 『鉄道ファン』交友社 railf.jp鉄道ニュース 2014年2月22日
  28. ^ 521系3次車6両が出場 - 『鉄道ファン』交友社 railf.jp鉄道ニュース 2014年2月22日

参考文献[編集]

関連項目[編集]

外部リンク[編集]