塔野高速鉄道103系電車 - A Citys @wiki

塔野高速鉄道103系電車とは、塔野高速鉄道の通勤型車両。新都環状線で運用されている。

塔野高速鉄道103系電車
103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,赤穂工場(4次車のみ)
製造年	2002年〜2020年
製造両数	856両
運用開始	2003年3月23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	100km/h
設計最高速度	110km/h
起動加速度	3.3km/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	先頭車:20,200mm 中間車:20,000mm
自重	Tc1車,Tc2車:26.8t M1車:32.8t M2車:32.6t T車:22.8t T6d車:23.0t
全幅	2,820mm
全高	4,050mm
床面高さ	1,125mm
台車	ボルスタレス空気ばね台車 電動車:FHB-991系 付随車:FHB-990系
主電動機	かご形三相誘導電動機 FEI-IM101
主電動機出力	190kW
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	(3次車まで)IGBT素子VVVFインバータ制御 (4次車)フルSiC-FET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 (全電気式)
保安装置	本文参照

概要

新都環状線においては、1997年に旧型の鋼製車である59・63系をすべて置き換えて以降、73系、81系および87系が運転されてきた。しかし73系と81系は老朽化による故障の増加が目立ち、また長らく用いられてきた保安装置の標準型ATCに代わりデジタルATCを新都環状線に導入するにあたり、87系を除く在来の車両にデジタルATC装置を追加搭載することは合理性に欠けるとされた。そこで、旧型車の置き換えによるサービス向上、およびデジタルATCの使用開始に備えて2002年より導入された車両が本形式である。基本的な設計思想は91系のものを引き継ぎつつ、船橋重工業の車両プラットフォーム「ACT21」の仕様を全面的に取り入れた。

車両概説

車体

車体はこれまでの新都環状線の車両と同一の20m4扉のステンレス車体で、側面ビードを廃している。狭幅車体であり裾絞りはない。本形式より床面高さを1,125mmとしてプラットホームとの段差を解消した。ACT21の車体は工法上雨どい部分の幅が広く、車体幅はその分2,820mmとやや広めとなっている。

前面形状は非貫通とし、前面窓は運転台側を大きくとった非対称2分割されている。前面部はステンレス製の骨組みをFRP成型材で覆う構造とし、踏切事故などによる損傷時にもFRP材の交換により短期間で修復が可能となっている。

種別・行先表示器は各駅停車のみの運転である新都環状線に合わせて行先部分のみとし種別幕を省略したが、表示方式には鉄道車両としては初めてフルカラーLEDを採用した。表示パターンは日英交互表示とし、「[新都環状線外回り or 内回り]→[Shinto Loop Line Clockwise or Anticlockwise]」をループ表示する(○○駅止まりの電車についてはこの限りではない)。

先頭車を含んだ付随車の床下には非常用はしごを装備する。

車内

車内はオールロングシートとし、扉間は7人掛け、車端部は3人掛けとした。客室内装にはアルミデコラ材などの複合材料を採用し、配色はホワイト/グレー系とした。

座席は1人あたり着席幅460mmのカンチレバー式バケットシートである。クッション素材にはSバネを用いた柔らかめの座席とし、また表地の交換を容易にしている。7人掛けの座席では2人-3人-2人に、3人掛けでは2人-1人(1人側が妻面寄り)に着席区分用のスタンションポールを備える。座席色は一般席が青色、優先席はオレンジ色とした。また袖仕切りはFRP製の大型のものを採用している。

荷棚はステンレスパイプで構成されている。つり革は低いものは高さ1,650mmのものの中に一部1,550mmのものを配置(優先席部分は1,550mmのみ)し、本数を増加させている。

側窓及び妻窓は緑色の熱線吸収・UVカットガラスを採用し、カーテンはフリーストップ式とした。扉間は固定窓と下降窓のユニット式で、(車外から見て)右側の大きい窓のみ開閉する。車端部および妻窓は固定式である。

側面引き戸は一般的な幅1,300mmの両開き扉であるが、ドアエンジンには新開発のリニアモータ式を採用した。接着式の単板窓扉で、室内側はステンレス無塗装である。戸ばさみ検知装置及び戸閉弱め機構を備える。ドアチャイムは開閉時に単音2音が鳴動するものであり、開扉時は上昇、閉扉時は下降する形で音色が逆転している。

妻面引き戸は91系で採用された電動式は故障が多かったこととコスト削減のため採用されなかったが、ゼンマイにより自動で閉まる形式とした。

各扉上鴨居部には15インチ級のLCD(液晶ディスプレイ)による旅客案内表示機を2基備える。TIP(Train Information for Passengers)によって制御され、右画面には停車駅・乗換・遅延などの運行状況、現在の時刻および速度を表示し、左画面では広告動画を再生する。

車いすスペースは1編成につき2か所、先頭車の車端部向かって右側に設置されている。壁面には暖房機と設置位置を低めとした非常通報装置を配している。また中間車の奇数向き右側の車端部にはフリースペースを設置し、こちらは設備を簡素なものとしおもに大きな荷物やベビーカーを想定したもので、ベビーカーマークを掲示している。

乗務員室

乗務員室はユニット方式で、高運転台としている。主幹制御器はT字型のワンハンドルマスコンを採用、制御段数は力行5段・切・制動8段(ただし内部的には31段)・非常制動・抜取としている。緊急停止装置及び緊急列車防護装置を標準装備している。設置されている補助腰掛は非常用はしごとしても使用可能としている。

運転時に必要な速度計・圧力計・各種表示灯類は液晶ディスプレイに集約したグラスコックピット方式を採用し、液晶モニタは3画面を配置した。左からNo.1メータ表示機・JTOS表示機・No.2メータ表示機として使用されるが、故障時には他のモニターを用いて相互バックアップが可能である。

背面仕切り壁は運転席背後を非常救出口として衝撃で外れるように改良し、助手席側に仕切り扉窓、中央に橙色の遮光ガラスの窓を配置するものである。

機器類

本系列は塔野高速鉄道のあらゆる線区で運転可能なように加減速性能と高速域での走行性能・また勾配起動性能を両立した機器構成とした。動力性能は歯車比6.19、起動加速度3.3km/h/sである。VVVFインバータ装置の性能向上と高い回転数を許容する主電動機の採用により、加速力と最高速度の両立を実現した。

制御装置にはIGBT素子によるVVVFインバータ制御装置FEI-VF4-1021A/B型を採用し、1基の装置で4基のモータを制御する1C4M方式である。M1車にはこれを2群1パッケージとしたA型、M3車には1群1パッケージのB型を搭載する。

主電動機には三相かご型誘導電動機のFEI-IM101を採用。高い乗車率においても加速性能を維持できるよう連続定格出力を端子電圧375V時190kWと大きめに取り、併せて回転数を5,500rpmまで許容することにより同一の設計で最高速度130km/hまでに対応することが可能である。

ブレーキ方式は電気指令式の空気ブレーキと回生ブレーキを組み合わせる方式であり、電動車では停止直前まで回生ブレーキが動作し、空気ブレーキについては遅れ込め制御を併用している。またJTOSによる編成単位での遅れ込め制御を行うことで、回生効率を上昇させている。また、抑速ブレーキも備えている。

電動空気圧縮機(CP)は低騒音のスクリュー式とし、除湿装置などを1パッケージに収めた。

台車はボルスタレス空気ばね台車のFHB-99系(電動車:FHB-991系、付随車:FHB-990系)を使用する。軸箱支持方式はこれまでのFHBシリーズでの円錐積層ゴム式から軸梁式に変更、部品点数の減少による製造コストの減少とメンテナンスの省力化を図った。ヨーダンパは準備工事とした。基礎ブレーキは片押し式踏面ブレーキとし、付随台車でのみ1軸1枚のディスクブレーキを併用する。また先頭台車には手歯止め設置を省略するために駐車ブレーキを搭載している。

集電装置にはシングルアーム式パンタグラフのFEI-PTS-101を採用。これは従来の空気圧式に代わり「電磁鉤外し」式を採用したものである。M1車には2基、M3車には1基を搭載する。

本系列では非常ブレーキを除くすべての機器制御伝送をJTOS(Joint Train Operation System, 統合車両制御システム)と称する情報管理システムを通じて行っており、高速データ通信技術により動力制御・室内設備・保守点検を1つのシステムとして統合・管理する。これにより引き通し線の数を大幅に削減し、製造コストを削減した。各機器は自己診断機能、および動作履歴の記録機能によって車両の点検作業を自動化・迅速化することが可能である。

空調装置には能力52,500kcal/h(61.05kW)の集中式空調装置を採用し、これは通勤形車両に搭載するものとしては最大級である。ヒートポンプ式を採用し、電熱ヒーターにより暖房・および除湿運転も可能なものとした。補助送風機は1両あたり12基の搭載としている。また、非常用強制換気装置を1両あたり2基搭載している。

保安装置としてはATS装置および在来型のATC装置に加え、デジタルATC装置を搭載している。なお本形式ではこれまで両先頭車に搭載していた装置を奇数向き先頭車のみに配置、偶数向き先頭車には増幅器のみを搭載の上、両先頭車をJTOSで伝送する方式としている。これにより機器の集約化を図った。

形式

102-000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。運転台を備える。奇数向き車には保安装置を、偶数向き車には増幅装置を搭載している。

103-500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。

103-500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)および蓄電池を備える。

103-500形奇数(M3)

ユニットを組まない中間電動車で、M1車とは通し番号。1両分のVVVF装置、パンタグラフ1基を備える。

102-500形(T)

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。

102-800形(T6d)

中間付随車の6扉車で、こちらも奇数・偶数の区別は存在しない。空気圧縮機を備える。

導入後の変遷

1次車落成・営業運転開始

2002年4月、1次車として10両編成1本(102-001編成)が船橋重工業豊崎工場にて製造され、5月1日に入籍、その後は導入路線の新都環状線含む各路線で試運転を行い、2003年3月23日のダイヤ改正に合わせて営業運転を開始した。

1次車の編成表は以下の通りである。

	←外回り								内回り→
号車	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
形式・車種		< >			<			< >
	102-000 Tc1	103-500 M1	103-500 M2	102-500 T1	103-500 M3	102-500 T1	102-500 T1	103-500 M1	103-500 M2	102-000 Tc2
機器		VVVF2	SIV・Bt	CP	VVVF1	CP	CP	VVVF2	SIV・Bt
車両番号	102-001	103-501	103-502	102-501	103-503	102-502	102-503	103-505	103-504	102-002

凡例

• VVVF2:主制御器(VVVFインバータ/1C4M2群・2両制御)
• VVVF1:同上(1C4M1群・1両制御)
• SIV:補助電源装置(静止型インバータ)
• CP:空気圧縮機
• Bt:蓄電池

量産2次車・6扉車の導入

1次車の成功を受け、2003年度より量産車として2次車の本格的導入が行われた。この2次車では87系で採用され一定の成功を示した6扉車を1編成あたり2両導入することとなり、1次車編成に組み込むための6扉車2両を別個に製造、この際編成から外れる4扉車2両を組み込むために第2・第3編成は9両で落成した。
当初の103系の導入本数は46編成を予定していたが、新都環状線でのデジタルATC使用開始を当初予定の2007年春から2006年春に1年前倒しすることとなり、87系への対応改造は時間を要し複数編成が同時に運用離脱するため、予備車を含め合計48編成を導入することとなった。

6扉車

新都環状線では1991年より扉数を増加させ、ラッシュ時の乗降時間短縮と混雑緩和のための6扉・座席格納車両を導入していた。103系でもこの政策を続行することとなり、87系と同じく特に混雑の激しい6・7号車に連結した。
6扉車の車内構造は4扉車と大きく異なり、荷棚は高めの位置にある。また折り畳み式座席にはヒーターを設置せず、代わりに床暖房システムを採用している。つり革は増設され、通路中央には橙色の緩衝用ゴムパッドが巻かれたスタンションポールを5本設けている。
折り畳み式座席は朝の出区時から9時30分までは格納状態で固定され、9時30分にロックが解除され展開可能となる。

2次車の編成は以下の通りである。下線は1次車。

	←外回り								内回り→
号車	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
形式・車種		< >			<			< >
	102-000 Tc1	103-500 M1	103-500 M2	102-500 T1	103-500 M3	102-800 T6d	102-800 T6d	103-500 M1	103-500 M2	102-000 Tc2
機器		VVVF2	SIV・Bt	CP	VVVF1	CP	CP	VVVF2	SIV・Bt
車両番号	102-001 102-003 102-005 102-007 ~ 102-095	103-501 103-507 103-513 103-519 ~ 103-783	103-502 103-506 103-510 103-514 ~ 103-690	102-501 102-502 102-503 102-504 ~ 102-548	103-503 103-509 103-515 103-521 ~ 103-785	102-801 102-803 102-805 102-807 ~ 102-895	102-802 102-804 102-806 102-808 ~ 102-896	103-505 103-511 103-517 103-523 ~ 103-787	103-504 103-508 103-512 103-516 ~ 103-692	102-002 102-004 102-006 102-008 ~ 102-096

2006年3月のダイヤ改正までに予定された48編成が出そろい、73系および81系を完全に置き換えた。73系はそのまま廃車となったが、経年の浅い81系は大部分が向川線系統に転属している。これにより、新都環状線は76編成すべてがVVVFインバータ制御・デジタルATC対応・6扉車2両連結編成で統一され、同ダイヤ改正よりデジタルATCを使用開始、列車間隔をこれまでの2分15秒間隔から2分5秒間隔に短縮した。6扉車の連結による定員増加も相まって、2005年度に最混雑区間で177%だった新都環状線の混雑度は169%まで緩和され、合わせて高い乗車率時の走行性能に難のある直流電動機車を全廃したことで遅延も減少した。

3次車導入・6扉車置き換え

混雑緩和に効果を発揮してきた6扉車であったが、2017年までに新都環状線において人身事故対策としてホームドアを設置することとなり、6扉車に対応したホームドアは設置困難であることから、2013年より87系・103系ともに新造した4扉車で6扉車を置き換えることとなった。ただし87系は新車による置き換えも計画されていたことから、103系と同様の設計とし、87系の置き換え後に新造した103系編成に組み込むことを計画していた。

置き換え対象の6扉車は87系で28編成分56両、103系で48編成分96両が在籍しており、当初はこれら152両すべてを新車で置き換える計画であった。しかし、新都大海ライン開業に伴う向川線系統の新車導入に伴い向川線の87系が余剰となるため、それらの編成から付随車40両を抜き取り、それでも不足する16両のみを新造することとした。

103系としては7年ぶりの製造となる3次車では以下の仕様変更が加えられた。

• 座席部分の手すりをユニバーサルデザイン手すりに変更、優先席部分には橙色のゴム緩衝材を追加
• 床材の色調を変更、戸当たり部・くつずり部を黄色くマーキング
• TIP装置を17インチ級に拡大、ドア開閉部に開閉表示灯の追加
• 車内照明を蛍光灯からLEDに変更

これらの改良点は105系からのフィードバックを受けており、(置き換えが予定されていた)6扉車を除く1・2次車にも順次反映された。一方で以下の仕様変更も加えられた。

• 側引戸の複層窓化
• 側引戸・妻引戸への化粧板取付
• 空気圧縮機をスクリュー式からスクロール式に変更

これらは在来車に反映されることはなく、また3次車でも最初に製造された4両(102-549~552号)、および87系置換車(86-901~916号)のみにとどまった。それ以降の3次車では廃車となった6扉車の部品を流用することとし、1・2次車の部品をそのまま使用するため2次車以前の仕様に回帰している。