91系電車は、塔野高速鉄道の通勤型車両。1990年代より各路線の輸送力増強、および新規路線開業(青葉浜線、八真線)用に導入された。当時の先端技術を積極的に取り込みつつも、走行性能や接客設備に関わらない部分については簡略化を図り、低コストでの製造を主眼に置いた設計となった。本記事では八商都市鉄道が導入し、のちに91系に編入された1000系電車についても解説する。
| 塔野高速鉄道91系電車 | |
| 基本情報 | |
| 運用者 | 塔野高速鉄道 |
| 製造所 | 船橋重工業豊崎工場 |
| 製造年 | 1991~99年 |
| 製造両数 | 440両(+編入168両) |
| 運用開始 | 1992年12月7日 |
| 主要諸元 | |
| 軌間 | 1,067mm |
| 電気方式 | 直流1500V(架空電車線方式) |
| 最高運転速度 | 120km/h |
| 設計最高速度 | 120km/h |
| 起動加速度 | 3.1km/h/s |
| 減速度 | 4.2km/h/s(常用) 5.0km/h/s(非常) |
| 車両定員 | 本文参照 |
| 全長 | 20,000mm |
| 自重 | Tc1車,Tc2車:27.0t M1車:33.8t M2車:33.4t M3車:33.6t T1車:24.4t T2車:25.2t |
| 全幅 | 2,800mm |
| 全高 | 4,050mm |
| 床面高さ | 1,125mm |
| 台車 | ボルスタレス方式空気ばね台車 電動車:FHB-863系 付随車:FHB-862系 |
| 主電動機 | かご形三相誘導電動機FEi-IM91 かご形三相誘導電動機FEI-IM101E3(更新車) |
| 主電動機出力 | 170kW/190kW(更新車) |
| 駆動方式 | TD継手式中実軸平行カルダン方式 |
| 歯車比 | 99:16(6.19) |
| 制御装置 | GTO素子VVVFインバータ制御(1〜7次車製造時) IGBT素子VVVFインバータ制御(8次車製造時,更新車) |
| 制動装置 | 回生併用電気指令式電磁直通ブレーキ 抑速ブレーキ |
| 保安装置 | 本文参照 |
| 八商都市鉄道1000系電車 | |
| 1000系の前面 | |
| 基本情報 | |
| 運用者 | 塔野高速鉄道 |
| 製造所 | 船橋重工業豊崎工場 |
| 製造年 | 1994~99年 |
| 製造両数 | 176両 |
| 運用開始 | 1995年10月1日 |
| 主要諸元 | |
| 軌間 | 1,067mm |
| 電気方式 | 直流1500V(架空電車線方式) |
| 最高運転速度 | 110km/h |
| 設計最高速度 | 120km/h |
| 起動加速度 | 3.1km/h/s |
| 減速度 | 4.2km/h/s(常用) 5.0km/h/s(非常) |
| 車両定員 | 本文参照 |
| 全長 | 20,000mm |
| 自重 | Tc1車,Tc2車:27.0t M1車:33.8t M2車:33.4t T1車:24.4t |
| 全幅 | 2,800mm |
| 全高 | 4,050mm |
| 床面高さ | 1,125mm |
| 台車 | ボルスタレス方式空気ばね台車 電動車:FHB-863系 付随車:FHB-862系 |
| 主電動機 | かご形三相誘導電動機 FEI-IM91 |
| 主電動機出力 | 170kW |
| 駆動方式 | TD継手式中実軸平行カルダン方式 |
| 歯車比 | 99:16(6.19) |
| 制御装置 | IGBT素子VVVFインバータ制御 |
| 制動装置 | 回生併用電気指令式電磁直通ブレーキ 抑速ブレーキ |
| 保安装置 | 本文参照 |
開発の経緯
開発を開始した1987年は、1980年の香都政変以来続いていた局所的な好景気である所謂「遷都景気」が落ち着きを見せつつある時期であった。そのため、鉄道車両においては製造コストの削減が求められていた。また、新都都市圏における地下鉄路線を含んだ新規の通勤路線開業が2000年ころまで続くこと、既存路線においても1950~60年代に製造された新性能電車が老朽化により置き換えの時期を迎えることもあり、通勤型電車の製造需要が高まると予想されていた。そのため、同一の設計で複数の路線の需要を満たせる汎用的な車両を、少ない工数で製造することも求められた。接客設備においても、外国人観光客や視覚・聴覚障害者、車いす使用者などこれまではあまり顧みられることのなかった多様な乗客への配慮と、車内マナーの向上が課題として挙げられた。
以上の問題提起より、開発にあたっては以下の開発目標が掲げられた。各々の頭文字を取り、「2S・2C・2U」と呼ばれた開発目標の内容は
- 走行性能: 「Sprinter & Stayer」 (スプリンター・ステイヤーはともに競馬用語であり、それぞれ短距離向け・長距離向けの脚質を持った馬を指す。本系列では加減速を頻繁に繰り返す地下鉄のような路線から、駅間距離の長い郊外路線、また最高速度を長時間保つ必要のある優等種別にも適合した性能を実現すること。)
- 車内設備: 「Comfort & Concise」(快適さ・安心を実現しつつも、接客設備に関わらない部分に関しては簡素化すること。)
- 導入姿勢: 「Unified & Universal」(部品のモジュール化による統合・引き通し線のシリアル伝送化により電線の統合・多線区への導入を同一設計で行える汎用性。及び、「ユニバーサルデザイン」の実現。)
車両概説
以下は特記無き限り1次車の仕様である。
車体
新都の通勤型車両では標準的な仕様である両開きの20m4扉。車体は軽量化と塗装工程の省略を企図し、75系10次車以降で採用されているビードプレス工法の軽量ステンレス車体を採用。前面は製造の工数削減のために切妻構造で、地下鉄路線での使用を考慮して助士席側にオフセットされた貫通扉を備える。前照灯・尾灯は角型で、前照灯はHID灯、尾灯には本系列よりLEDを採用している。前面、および側面の窓周りは艶消しのダルフィニッシュ加工で車体の光沢を抑え、それ以外の部分はヘアライン加工を行っている。前面から側面に続く帯として窓下、および幕板部に帯を巻くが、塔野高速が当時進めていたCI政策に合わせ、幕板部はコーポレートカラーの紺色、窓下はラインカラーと、上側に紺色の細帯としている。
側面見付は扉間3,520mmの標準的な寸法となっているが、床面高さを25mm低くすることでホームとの段差解消を図っている。側窓は片側が1段下降式、もう片側が固定式の2連のユニット窓としているほか、スモーク色の熱線吸収ガラスを採用。天地寸法を50mm拡大している。客用扉は高さを50mm高くし1,850mmとしたほか、ガラスを複層ガラスとし、また後述の電気式ドアエンジンの採用に伴い補助ドアレールを省略している。また電動車のみ主電動機冷却用の風洞を備えている。
前面・側面の種別・行先表示機は種別を幕式、行先を3色LED式とした。幕の字体を在来車より見直し、角ゴシック体としている。前面の運行番号表示機は6桁の7セグメントマグサインとしている。
室内
客室は内張りを白色の化粧板、袖仕切りなどアクセントを淡い青色とすることで清潔感のあるデザインとした。床材は難燃性のあるゴム製のグレーの床敷物を採用、中央部のみ濃い色とすることで足の投げ出しを防ぐことを企図した。本系列以降車内の禁煙表示、消火器表示などにピクトグラムを用いるようになった。
側窓のカーテンはフリーストップ式となっている。
座席は片持ち式を採用し、扉間7人掛け、車端部3人掛けのロングシートとしたが、1人当たりの着席幅を460mmに拡張している。座席は定員着席への誘導のためにバケットシートとし、1人ずつの区分柄を設けている。扉の横となる座席の端、および7人掛けの座席では2人-3人-2人に区分するためにスタンションポールを備えた袖仕切りを設けている。モケットは一般席が青色、優先席をオレンジ色としている。
荷棚はステンレスパイプ式を採用し、高さを従来車より低くしている。つり革は三角形(実際には五角形)とし、一般席部分は高さ1,650mmで淡い青色、優先席部分は高さ1,550mmのオレンジ色としている。
側扉は幅1,300mmの一般的なものであるが、ドアエンジンをこれまでの空気式に替えて電気スクリュー式を採用。戸ばさみ検知装置を備えている。
非常通報機は各車両に2基ずつ対話可能なものを設置した。先頭車の車端部には車いすスペースを設置している。連結面は妻面窓があり、各車の両端に大型ガラスを用いた連結面貫通扉を設けているが、これも電気式ドアエンジンによる自動扉とし、センサにより手をかざすと一定時間開く仕様としている。貫通路を挟んだ両側のドアが連動して開閉する。
冷房装置はマイコン制御による集約分散式とし、能力26,000kcal/hの装置を各車2台搭載している。天井には冷気を導くダクトを設け、整風板が設置してある。
車内のすべての客用扉上部にはLED式(橙色単色)の旅客案内表示機を設けた。中央には2段式で大型のものを設置、上段には種別と行先を常時表示、下段には次駅案内・乗り換え案内をスクロール表示する。その他左側には現在の時刻、右側には現在の速度を表示する小型の画面を設置している。自動放送装置は英語放送まで対応している。側面には車外スピーカー(ただし塔野高速の社内呼称は「車上スピーカー」)を1両片側あたり2基備えており、乗降促進放送を流す機能がある。
乗務員室
乗務員室は87系の設計を受け継いだが、非常扉を設けたため機器配置が若干変更されている。ダークグレー系の配色とし、主幹制御器は両手T型ワンハンドルマスコン(制御段数は力行5段・切・制動8段・非常・抜取)とした。デッドマン装置を備え、どちらかの手でハンドルを握っていない場合は非常ブレーキが作動する。速度計・電圧計・電流計・圧力計はデジタルメータとし、それらを含めた運転台の表示灯はすべてLEDを採用した。モニタ装置用の液晶画面を備える。
運転室と客室の仕切りのうち、運転席の背後には窓を設置せず、この部分のパネルは簡単に外れるようになっている。これは前面への強い衝撃を受けた際に運転士が閉じ込められるのを防ぐ目的でこの設計とした。それ以外は前面窓と同じ配置で、右側の窓以外をオレンジ色の遮光ガラスとし、すべての窓で遮光幕を省略した。
主要機器
塔野高速の車両としては87系、」また75系の11次車に続く3例目であるVVVFインバータ制御装置を採用している。GTOサイリスタ素子による船橋電機製制御装置FEI-VF4-91A/91B型を搭載し、1台の制御器で4台の電動機を制御する1C4M方式とした。M1車にはこれを2群1パッケージとした91A型、M3車には1群型の91B型をそれぞれ1台搭載する。VVVFインバータ制御の特性を活かし、定速制御機能(力行3-5段から2段に移行することで起動)を備えている。
主電動機は船橋電機のかご型三相誘導電動機であるFEI-IM91を採用。MT比1:1で高い起動加速度3.1km/h/s(ただし設計上は同一の足回りで3.3km/h/sまで可能)を実現しつつ、高速域での性能と両立させるため、連続定格出力170kWと定格を大きめにとった。
制動装置は回生ブレーキ付きの電気指令式ブレーキ(FEI-FBS-91。シリアル伝送式)としている。将来的な自動運転の導入に備え、主幹制御器自体は8段だが内部的には31段に細分化されている(1,2,3…8段が内部制御における3,7,11…31段に相当する)。回生ブレーキは停止直前まで動作する。合わせてT車遅れこめ制御機能も搭載された。
サービス電源を供給する補助電源装置である静止型インバータ(SIV)は車内の電気設備の増加に伴う新規設計の容量210kVA、出力電圧440V、GTOサイリスタ素子のFEI-AEM-91を搭載。4両につき1基の搭載を原則とした。容量は将来的なサービス電源需要の増加に備え余裕を持たせている。このAEM-91は容量105kVAのインバータモジュールを2基1パッケージに収めており、そのうち1基が停止しても運行に支障をきたさないよう設計されている。空気圧縮機(CP)は新設計のスクロール式で、低騒音化を図っている。
集電装置は部品点数の削減によるコストカットを目的としてシングルアーム式のFEI-PTS-90を採用。上枠が逆三角形で、前から見るとY字型となっている。電動車1両につき1基の搭載を原則としている。
台車はボルスタレス式のFHB-863系(電動車用)/FHB-862系(付随車用)で、軸箱支持方式は円錐ゴム積層式である。87系の履くFHB-861/860系と設計は同一であるが、強度計算の見直しにより軽量化が図られている。駆動装置はTD継手式の中実軸平行カルダン駆動であるが、これまでの特殊鋼製に変わりCFRP製の軽量化されたものを実用化した。
車両モニタリング装置であるFEI-MON-91は動作状況の監視のほか、力行・制動指令をシリアル伝送する。これにより、引き通し線を削減した。伝送速度は38400bpsである。
保安装置は導入路線である塔野線と青葉浜線で使用されていたCS-ATCと、それ以外の路線を走行できるようTR-ATSを搭載している。
形式
90-000形(Tc1/Tc2)
奇数番号が奇数向き、偶数番号が偶数向きの先頭車。運転台および保安装置を備える。
91-500形奇数(M1)
中間電動車で、M2車とユニットを組む。2両分のVVVF装置、パンタグラフ2基を備える。
91-500形偶数(M2)
中間電動車で、M1車とユニットを組む。補助電源装置(SIV)および(4~7次車のみ)空気圧縮機を備える。
91-700形(M3)
1Mユニットの中間電動車で、T2車とユニットを組む。1両分のVVVF装置、パンタグラフ1基を備える。
90-500形(T1)
中間付随車で、奇数・偶数の区別は存在しない。空気圧縮機を備える。
90-700形(T2)
中間付随車で、M3車とユニットを組む。SIVを備える。
導入後の変遷
1次車製造・営業運転開始
1991年度は試作車として10連1本が導入され、塔野検車区に配置された。
| ←南商栄 | 夢吊橋→ | |||||||||
| 号車 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 形式・車種 | < > | < | < > | |||||||
| 90-000 Tc1 |
90-500 M1 |
90-500 M2 |
90-500 T1 |
91-700 M3 |
90-700 T2 |
90-500 T1 |
91-500 M1 |
91-500 M2 |
90-000 Tc2 | |
| 機器 | VVVF2 | SIV | CP | VVVF1 | SIV | CP | VVVF2 | SIV | ||
| 車両番号 | 90-001 | 91-501 | 91-502 | 90-501 | 91-701 | 90-701 | 90-502 | 91-503 | 91-504 | 90-002 |
各線区での試運転により走行データの蓄積を行い、1993年3月のダイヤ改正で営業運転を開始する予定であったが、直前の1992年12月4日に踏切事故により運用を離脱した編成が出たため、予備車が不足したことから急遽12月7日の25T運用より営業運転を開始した。なお、この時塔野線のホーム延伸工事が完了していなかったため、中間車2両を抜いた8連での運転開始となった。
2次車製造・青葉浜線への導入開始
1992年度には1次車に次いで、青葉浜線の新規開業用及び塔野線の増発用に本格量産車として2次車184両が製造された。編成表は以下の通り。
2次車では90-001Fでの試験をもとにいくつかの点で改善が施された。主な内容として
- 混雑する車内では自動扉の貫通扉は意図しない作動が多かったため、センサ式から押しボタン式に変更
- 運転室との仕切りの窓に遮光幕を追加
が挙げられる。これらの改善点は後年90-001Fにも「量産化改造」として施工されている。塔野線用の90-003~007Fは当初10両編成で製造、塔野検車区に回送されたが、各駅のプラットホームの10両対応が完了していなかったことと、青葉浜線用車両を開業までに揃えるため、中間車の91-702,90-702,91-703,90-703,91-704,90-704は入籍直後に白崎検車区に回送され、青葉浜線用の90-035~039Fに組み込まれている(製造予定だったその分の中間車6両は次年度増備に持ち越しとなった)。なお、そのうち90-704のみは帯色の張替えが営業運転開始に間に合わず、1両のみ空色の状態で営業運転を行ったことがある。
3次車製造・判ノ谷線への導入開始
1993年度には3次車として合計48両が製造された。この3次車から新たに判ノ谷線用に増備が開始された。当時判ノ谷検車区に配置されていた75系10次車は稼働率の高さが問題となっており、その予備車を確保するために1編成のみ製造されたものである。この年より塔野線の10両化が開始され、塔野線向け車両も10両編成での製造が再開されている。
3次車での改良点としては、
- 7セグメントマグサイン式運行番号表示機は6桁を使用することが少なかったため、4桁に変更
が挙げられる。90-045Fは初めてATCではなくATS路線(当時)である判ノ谷線に導入されたが、ATC装置は将来的な閉塞装置移行を見越して省略されずそのまま搭載された。
ここまでで製造された3次車以前を(趣味的な側面で)「初期車」と呼ぶことがある。
4次車製造・1度目の大規模仕様変更
1994年度には4次車が新たに62両導入されている。なお塔野線向けの製造はこれをもって必要数をいったん充足し、青葉浜線向け車両もいったん増備を中断したため、これ以降はしばらく判ノ谷線向け車両のみの製造となる。
4次車では特に改良点が多く、ここから7次車までの車両は「中期車」と呼ばれる。改良点は
- 将来的な短編成化に備えて機器配置を変更、これまでT1車に搭載していた空気圧縮機をM2車に搭載(ただし、T1車のCPは搭載準備工事とする)
- 電動車側面にあった主電動機冷却用の風洞を省略
- パンタグラフを特徴的なY型のPTS-90から一般的なシングルアーム型のPTS-93に変更
- 種別・行先表示機を船橋電機の反射型LCD表示機「レインボービジョン」に、側面は種別・行先表示機を別々の窓から一体化
- LED式車内案内表示機を橙色単色から緑色・橙色・赤色の3色表示に(ただし先頭車が初期車の場合、橙色単色表示になる)
である。とくに2次車との混結を行う90-003~007Fでは相違点が目立つ形となる。
5・6次車製造
1995年度に導入された5次車(判ノ谷線用16両)、1996年度に導入された6次車(同24両)はとくに4次車との変更点はなく、ほぼ同一の仕様で製造されている。ただし、T1車に施されていたCPの準備工事を省略したため、追加搭載は想定されない形となった。
塔野線・青葉浜線への導入再開
1997年度には塔野線用・青葉浜線用車両として7次車が80両製造された。塔野線では75系が大規模更新時期を迎えており、長期入場を要していたため、その際の予備車として2編成が導入された。青葉浜線向け車両は向川線の新京橋駅までの開業に備え製造された。7次車では行先表示機を「レインボービジョン」から前面は前期車の幕+3色LED、側面は一体型の3色LEDとした。
最終増備車製造
2000年度には91系の最終増備車である8次車が判ノ谷線用に2編成16両製造された。8次車は他の91系とは設計に相違点が多く、「後期車」と呼ばれる。変更点は
- 機器配置は前期車仕様(CPはT1車に搭載)に回帰
- 制御装置のVVVFインバータ装置をGTO素子のFEI-VF4-91A/91B型からIGBT素子(1C4M制御)のFEI-VF4-99A型に変更
- 制御伝送方式を新たに開発されたJTOS(統合車両制御システム)のJTOS-94とし、引き通し線を削減
- 運転席のデジタルメータをさらに発展させ、試験的に液晶画面に各種計器類を表示するグラスコックピットを採用
であり、伝送方式の違いから他の91系とそのままで併結することができない。
以下編集中……
