JR九州305系電車

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JR九州305系電車
Series305-Chikuhi-Line.jpg
筑肥線を走行するW5編成
波多江 - 周船寺 2017年8月)
基本情報
運用者 九州旅客鉄道
製造所 日立製作所笠戸事業所[1]
製造年 2014年 - 2015年
製造数 6編成36両
運用開始 2015年2月5日
投入先 筑肥線福岡市営地下鉄空港線
主要諸元
編成 6両編成 (4M2T)
軌間 1,067 mm (狭軌
電気方式 直流1,500 V
架空電車線方式
最高運転速度 85 km/h
設計最高速度 110 km/h
起動加速度 3.5 km/h/s[2]
地下鉄線内 3.2 km/h/s [3]
減速度(常用) 3.5 km/h/s[2]
減速度(非常) 4.0 km/h/s[2]
編成定員 851人(座席291・立席560)[4]
編成重量 184.3t
全長 先頭車 20,250 mm
中間車 20,000 mm
全幅 2,800 mm
全高 4,050 mm
車体 アルミニウム合金製(A-train
台車 ボルスタレス台車
DT408K(電動台車)
TR408K(付随台車)
主電動機 MT403K
東芝製全閉型永久磁石同期電動機(PMSM)[5]
主電動機出力 150 kW
歯車比 14:91=1:6.5
編成出力 2,400 kW
制御方式 IGBT素子VVVFインバータ制御
制御装置 東芝PC406K
制動装置 回生発電ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキ(ブレーキチョッパ付),直通予備ブレーキ
保安装置 ATO, ATC-9, ATS-SK, EB装置
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305系電車(305けいでんしゃ)は、2015年(平成27年)に登場した九州旅客鉄道(JR九州)の直流通勤形電車である。筑肥線唐津線および福岡市地下鉄空港線相互直通運転用車両である。

概要[編集]

老朽化に伴い故障が頻発していた103系1500番台の置き換えを目的に製造された[6]。2014年7月31日に概要が発表され[4]2015年(平成27年)2月5日に営業運転を開始した[7][8][1]

コンセプトは「人にやさしく、環境にやさしいスマートトレイン[6]。デザインは水戸岡鋭治。製造は日立製作所が担当した[1]

本系列の投入により福岡市地下鉄で使用される全ての車両がワンマン運転対応・ATO(自動列車運転装置)搭載となった[9]

構造[編集]

車体[編集]

側面に設置された行先表示器 (2015年2月15日)
側面に設置された行先表示器
(2015年2月15日)

片側両開き4扉の20 m車体で、アルミ合金の押出形材を利用したダブルスキン構造を採用しており、車体外板は車体外板の汚損や海風からの塩害防止を図って白(N9.5)で塗装仕上げしている。ホームの段差解消のために、レールから床面の高さを1125 mmとしているが、床にフローリングを用いている1号車のみ1141 mmとなっている。また、車体の両端の連結面および妻構体は、オフセット衝突構体としており、衝突安全性を配慮している。運転室は、従来の福岡市交通局の車両や303系では車両中心から正面から見て左にオフセットした配置となっていた非常貫通扉を、左側サイドへ完全に寄せることにより運転士の視野の範囲拡大を図っている[10]

前面と側面上部の行先表示器フルカラーLEDを採用しており、側面窓はUVカットガラスの固定窓とされている[10]

車体形状には既成のものを流用し、製造コストの低減を図っている[4]。車体色は817系2000・3000番台と同様、白一色で前面が黒色である。

817系と同様の「CT」ロゴが貼られており、黒字に白抜きで「CT」「Commuter Train 305」と描かれている。

電源・制御機器[編集]

制御装置にはVVVFインバータ装置により三相交流に変換して、交流電動機を制御する東芝VVVFインバータ制御を採用しており、主電動機が後述するPMSMを採用しているため、モーターの回転子の回転に同期した制御が必要となり、インバータ1基で1基の主電動機を制御する個別制御の1C1M制御とした、PMSM主回路システムを採用している。これは、JRグループの量産車両としては初めての採用である[11]。PMSM主回路システムの採用により個別制御(1C1M)となるが、4台のインバータ回路を1台の冷却フィン(パワーユニット)に集約した4 in 1形インバータ装置を採用し、VVVFインバータ装置全体の大幅な小型軽量化を実現している[3]

主電動機には、東芝製の密閉式永久磁石同期電動機(PMSM)を採用しており、近年のレアアース、特にジスプロシウムの価格高騰を受けて、ネオジム磁石に代わって[3]ジスプロシウムを使わないサマリウムコバルト磁石(サマコバ磁石)を使用しており、誘導電動機(IM)と比べて主電動機の損失を半分以下に低減できるとともに[注 1]、5 - 6 %の効率向上を図っている[5][11]。これにより騒音を抑えて、回生・力行での消費電力を103系1500番台の約57 %、303系の約85 %に抑えている[11](1両あたり消費電力では415系の約51 %(理論値)である[12])。なお、サマコバ磁石の鉄道車両への適用は初めてのことである[3]

モハ305形にはVVVFインバータ制御装置・ブレーキ用のブレーキ抵抗器を[9]、モハ304形にはシングルアーム式パンタグラフ・補助電源装置として富士電機[13]静止形インバータ(SIV・定格出力150 kVA)・スクロール方式の電動空気圧縮機を床下に搭載している。モニタ装置には日立製作所が開発したATI装置(補機制御機能、検修支援機能等に特化した「ATI-M」タイプ)を採用した[14]。車両間の伝送速度は2.5 Mbpsを有しており、制御機能、乗務員支援機能、保守員支援機能、運転状況記録機能、保守機能を有している[14]

ブレーキ装置には回生発電ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキを採用しており、回生ブレーキ作動時において、回生失効が起こることに備えて、ブレーキチョッパ装置・ブレーキチョッパリアクトル・ブレーキ抵抗器により構成されたブレーキチョッパシステムを搭載している。これは、筑肥線の筑前前原以西の単線区間での列車の運転密度が低い(列車本数が少ない)ことによる軽負荷が理由であり、回生失効が起きた際には、架線電圧の急上昇を検知して、ブレーキチョッパ装置による発電ブレーキに切替わることで、電気ブレーキの継続を図ることができる[11]

台車[編集]

台車は川崎重工業製の軽量ボルスタレス台車を採用し、動力台車がDT408K形、付随台車がTR408K形となっている[9]。軸箱支持装置は、従来のJR九州在来線車両が採用してきた円錐積層ゴム方式ではなく、軸はり式を採用している。これは、円錐積層ゴム方式と比較して部品点数が少なくメンテナンス時における部品交換費用を低減でき、また、軸ばねにコイルばねを使用しているため寸法管理が容易であるというメリットがある[11]

基礎ブレーキ装置にはユニットブレーキを採用しているが、制輪子の固定部をかんざしタイプからL形コッタによるワンタッチ式となり、制輪子の交換作業の容易化を実現している[11]。また、車輪には防音車輪を採用しており、走行時でのきしみ音の低減を図っている[11]

車内設備[編集]

クハ305-3 車内
クハ305-3 車内
モハ305-3 車内
モハ305-3 車内
マルチサポートビジョン
マルチサポートビジョン

室内は白を基調としたインテリアである。編成定員は851人(座席291人)[4]

座席はロングシートである[15]。背もたれはプライウッド製で、一部の座席にはヘッドレストが付く[15]。座面はSばね構造とすることで座り心地に配慮した[10]。同じ車両でも座席によって柄が異なっており、全部で11種類の柄がある。また、車内安全性の向上のため、ポリカーボネート製の大型袖仕切を配置している[11]

床はクハ305形の客室のみ「プチ観光気分」が味わえるように「ななつ星 in 九州」でも使用されている南米産クルパウ材のフローリングを採用した。他車はQRコードを模した模様の床としている[10]

つり革はナイロン製であり、出入口部分は817系や813系増備車と同様円形に配置している[15]。車内照明はLED照明としており[7]、ガラス面には楕円形状の意匠が施されている[10]。各車両の非常通報装置は4か所に増設している。

優先席車いす・ベビーカースペースは各車両に設けられており、木製のテーブルと一部の車両に介助者用の腰掛けが設置されている。トイレはクハ305形の後位側に設置されている[11]

303系と同様に自動放送装置を備えており、地下鉄区間と自社区間内の「スマートドア」使用時の案内放送において使用されている[9]。2021年3月13日のダイヤ改正からJR区間でも車内自動放送が行われているが、自動放送装置ではなく運転士が所持するiPadの運転士支援アプリの機能(ReadSpeaker合成音声)によって行われている[16]

ドア周り[編集]

ドア上にJR九州の車両では初めて停車駅等案内用の大型液晶ディスプレイを設置しており[8]日本語英語中国語韓国語で表示される[9]。画面上部の1/3は可変部となっており、列車の種別・行先や経由・次駅・駅ナンバリング・号車を表示することができるようになっており[9]、地下鉄区間のみ所要時間、駅シンボルマークが表示される。始発駅における案内画面は、地下鉄区間では福岡市交通局のマスコットキャラクター「ちかまる」、筑肥線・唐津線区間では、特急「あそぼーい!」のキャラクター「くろちゃん」が使用される。また、マナー案内や静止画広告などの静止画コンテンツを地上側にある静止画コンテンツ・スケジュールに登録することで、表示する駅間・期間・時間帯を編集設定することができるようになっている[9]。2018年7月より一部編成の大型液晶ディスプレイが従来の1画面から「トレインチャンネル福岡」用に2画面に増設され広告動画や天気予報、文字ニュースが放映できるようになったが、2020年11月より本格的に全編成で稼働するようになった。

JR九州が製造した電車としては初めて押しボタン式開閉ドア(スマートドア)が採用され[注 2]、不要なドア開放を抑えることにより冷暖房効果の向上が図られている[9]。押しボタン開閉の対象区間は筑肥線の美咲が丘駅 - 西唐津駅間で、長時間停車する場合のみ下山門駅 - 筑前前原駅間でも使用できる[17]。ドア車内側の窓下には「くろちゃん」が描かれている[15]

戸閉装置(ドアエンジン)はモジュール化されたナブテスコ社製のラック&ピニオン機構の「Rack☆Star」[18]形電気式戸閉装置を採用しており、樹脂製ギア、ブラシレスモータなどの採用で省メンテナンス化を実現している。さらにモータの電流と扉開閉速度を監視してその値が変化することで戸挟みを検知する戸挟み検知機能も搭載しており、検知すると扉が一旦停止し、モータの回転を反転させて、扉の片扉が100 mm開いた後にモータにブレーキを掛けてその後に扉を閉める機構となっている。車両に搭載されたATI装置とのシリアル伝送により各扉の制御ユニットの扉1枚の制御状態を監視・記録ができるようになっており、各扉の故障情報をモニタリングすることができる[9]

2020年(令和2年)3月8日より新型コロナウイルス感染症対策として押しボタン式開閉ドア(スマートドア)の運用を一時中止としている[19]

乗務員によるドアの開閉は、ワンマン運転時は運転台のドアスイッチで行うが、当初からある地下鉄用と、のちの改造によるJR用のスイッチが別に設置されている。車掌乗務時は車掌スイッチで行う。

保安装置[編集]

保安装置として筑肥線・唐津線内を走行するためのATS-SKと、福岡市地下鉄線を走行するためのATCを搭載する。ATOと自動放送装置を搭載し、地下鉄線内ではATOによる自動運転でのワンマン運転を行う。筑肥線内では当初は全区間で車掌が乗務していたが、2021年3月のダイヤ改正から姪浜駅 - 筑前前原駅間(既設置の姪浜駅と九大学研都市駅を含む)でのホームドア運用開始とともに、同区間でも手動のワンマン運転を行うようになった。

地下鉄空港線のATOは、従来地上側から誘導無線を介して列車情報データ[注 3]を車両のATO装置に伝送する仕組みであったが、本系列からは、地上側に設置されたトランスポンダ地上子から車両側のATO車上子に列車情報データを伝送するトランスポンダ方式に順次に移行することとなっており、305系ではトランスポンダ方式となっている。このため、303系で搭載されていた列車番号車上子と設定器は本形式では省略されており、各扉の制御ユニット装置もATO装置と一体化されている[9]

JR九州の他線区で導入の進むATS-DK形は「設置対象外」とされ、装備していない[20]

編成[編集]

編成記号は「W」で、各編成はW+編成各車の車両番号末尾1桁で付番されている。JR九州に在籍する車両としては初めて編成番号にWが付与された[6]

凡例


 
号車 1 2 3 4 5 6
形式 クハ305 モハ305-0 モハ304-0 モハ305-100 モハ304-100 クハ304
区分 Tc M Mp M1 M1p T'c
W1 1 1 1 101 101 1
W2 2 2 2 102 102 2
W3 3 3 3 103 103 3
W4 4 4 4 104 104 4
W5 5 5 5 105 105 5
W6 6 6 6 106 106 6
搭載機器 ATC/ATO VVVF SIV,CP VVVF SIV,CP ATC
備考 便所付き     弱冷房車    
自重 29.5 t 33.0 t 30.8 t 33.0 t 30.7 t 27.3 t
定員 128 147 147 147 147 135

運用[編集]

姪浜行きの305系電車
(2019年7月21日撮影)

2014年11月23日にW1編成が日立製作所笠戸事業所から甲種輸送され[21]、営業運転に先立つ2015年1月31日には一般向け試乗会が行われた[22]。同年2月5日に営業運転を開始し、2月から3月にかけて6両固定編成が6編成36両投入され[23]、103系の地下鉄乗り入れ分を置き換えた[9][24]。同年3月14日のダイヤ改正以降は、303系と併せた計9編成での共通運用となっている[9]

原則として、筑肥線 - 地下鉄空港線間の直通列車に使用され、地下鉄線内のみの運用はない。ただしダイヤが乱れた時などは、地下鉄線内のみの運用に就くことがある。なお地下鉄箱崎線には入線しない。

車両の全般検査は、福岡市交通局姪浜車両基地で行われる(小倉総合車両センターからの委託)。

脚注[編集]

[脚注の使い方]

注釈[編集]

  1. ^ 永久磁石同期電動機は、誘導電動機で使用されている回転子に短絡環と導体棒で構成された銅製のかご形回転子を使用せず、永久磁石を使用するため、かご形回転子に流れる2次電流が流れず、よって損失である2次銅損が発生しない。
  2. ^ 押しボタン式半自動ドアは国鉄末期に設計されたキハ31形にも搭載されているが、半自動としての運用実績はない。
  3. ^ 次駅・運転モード・扉方向など[9]

出典[編集]

  1. ^ a b c “新型車両・305系、JR筑肥線に導入へ”. 読売新聞西部本社. (2014年8月1日). http://www.yomiuri.co.jp/kyushu/entame/railway/20140801-OYS1T50019.html 2014年8月1日閲覧。 
  2. ^ a b c 日本鉄道車輌工業会「車両技術」250号「JR九州 305系通勤形直流電車」62P記事記事。
  3. ^ a b c d 日本鉄道サイバネティクス協議会「鉄道サイバネ・シンポジウム論文集」第51回(2014年)「九州旅客鉄道株式会社305系車両向けブレーキチョッパ付きPMSM主回路システムの開発」論文番号501。
  4. ^ a b c d “平成27年初、筑肥線にバリアフリー・快適性・環境性能を追求した新型車両を投入します” (PDF) (プレスリリース), 九州旅客鉄道, (2014年7月31日), http://www.jrkyushu.co.jp/top_info/pdf/280/m081.pdf 2014年8月1日閲覧。 
  5. ^ a b “JR九州新型車両向け駆動システムの受注について” (プレスリリース), 東芝, (2014年9月3日), http://www.toshiba.co.jp/about/press/2014_09/pr_j0301.htm 2014年9月11日閲覧。 
  6. ^ a b c 鉄道ファン6月号, p. 66.
  7. ^ a b “JR九州、筑肥線に新型車両305系 - 通勤形直流電車を2015年2月から順次投入”. マイナビニュース. (2014年8月1日). https://news.mynavi.jp/article/20140801-a228/ 2014年8月1日閲覧。 
  8. ^ a b “JR九州、筑肥線に新型車両「305系」来年投入”. Response.. (2014年8月1日). http://response.jp/article/2014/08/01/229008.html 2014年8月1日閲覧。 
  9. ^ a b c d e f g h i j k l m 鉄道ファン6月号, p. 69.
  10. ^ a b c d e 鉄道ファン6月号, p. 67.
  11. ^ a b c d e f g h i 鉄道ファン6月号, p. 68.
  12. ^ 九州を走るエコ車両(JR九州 環境報告書2017)-九州旅客鉄道(2017年10月1日、10月2日にオリジナルをアーカイブ化。)
  13. ^ 富士電機の鉄道関連製品
  14. ^ a b 日本鉄道サイバネティクス協議会「鉄道サイバネ・シンポジウム論文集」第52回(2015年)「九州旅客鉄道株式会社 305系電車用ATI装置の開発」論文番号516。
  15. ^ a b c d 「各地に登場 シティライナーの新型車両」『鉄道ジャーナル』第588巻、鉄道ジャーナル社、2015年10月、 57頁。
  16. ^ “iPadを活用した列車内自動放送アプリを筑肥線で使用開始” (PDF) (プレスリリース), 九州旅客鉄道、NSDHOYA, (2021年3月11日), https://www.jrkyushu.co.jp/news/__icsFiles/afieldfile/2021/03/11/210311ipadwokatsuyou.pdf 2021年7月4日閲覧。 
  17. ^ JR九州305系電車登場。 - ネコ・パブリッシング、2015年1月14日
  18. ^ 日本鉄道車輌工業会「車両技術」250号(2015年9月)「JR九州 305系通勤形直流電車」74P戸閉装置写真には「Rack☆Star」の文字が書かれている。
  19. ^ 新型コロナウイルスの感染予防について”. 九州旅客鉄道 (2020年3月8日). 2020年3月16日閲覧。
  20. ^ 新しい自動列車停止装置への移行 (安全報告書2016 P19 4-4『安全設備』 ) - 九州旅客鉄道株式会社 (2016/9/29 同日閲覧)
  21. ^ 305系が甲種輸送される”. 鉄道ファン 鉄道ニュース (2014年11月25日). 2014年12月23日閲覧。
  22. ^ “JR九州、筑肥線新型電車「305系」の試乗会開催…来年1月31日”. Response.. (2014年12月28日). http://response.jp/article/2014/12/28/240619.html 2015年1月15日閲覧。 
  23. ^ “JR九州305系、筑肥線新型車両が筑前前原〜唐津間走行 - 運転開始は2/5予定”. マイナビニュース. (2015年1月31日). https://news.mynavi.jp/article/20150131-a106/ 2015年2月2日閲覧。 
  24. ^ 鉄道ファン6月号, 特集 2015 春のJRダイヤ改正.

参考文献[編集]

  • 「305系通勤形直流電車」『鉄道ファン』4月号、交友社、2015年、 58-61頁。 JAN 4910064590453
  • 『鉄道ファン』6月号、交友社、2015年。 JAN 4910064590651
  • 日本鉄道サイバネティクス協議会「鉄道サイバネ・シンポジウム論文集」第51回(2014年)「九州旅客鉄道株式会社305系車両向けブレーキチョッパ付きPMSM主回路システムの開発」論文番号501
  • 日本鉄道サイバネティクス協議会「鉄道サイバネ・シンポジウム論文集」第52回(2015年)「九州旅客鉄道株式会社 305系電車用ATI装置の開発」論文番号516

関連項目[編集]

外部リンク[編集]