2018年8月13日月曜日

山手線などの完全自動運転を考える




2018年8月13日の読売新聞の記事で、山手線や京浜東北線に乗務員を乗せない完全自動運転を目指すという記事が出ていたので、現状の自動運転全般の問題から実現性について検討したいと思います。

どういった無人化を目指しているのか?


大崎駅停車中の山手線E234系
自動運転を目指している山手線

ベテラン乗務員の大量退職で、将来的に運転士や車掌などの不足が見込まれることに対応するのが狙いだ。
中略 
JR東が検討しているのは、列車に運転士が乗務せず、自動で運行するシステムの開発だ。第1段階として、緊急時の対応などのために車掌のみが乗車することを目指す。将来の完全無人の自動運行も視野に入れる。
以上の文章は2018年8月13日のYomiuri online 「山手線や東北新幹線、自動運転検討…運転士不足」より引用したものです。

有料記事だったので部分的にしか読めませんでしたが、概要は読み取ることが出来ます。

自動運転自体は既に普及している

・完全自動運転(ゆりかもめなどの新都市交通)
・ほぼ自動運転(新規路線や地下鉄の一部など)
・かなり部分的な自動運転(山手線や都市部の私鉄など)

まず日本での鉄道の自動運転技術について見てみましょう。今では採用路線が増えていますが、内容としては主に三つに分けられると思います。

一つ目は完全な自動運転で、「ゆりかもめ」など新都市交通で採用されているもので、ATO(自動列車運転装置)と呼ばれる装置を使います。運転士も車掌も乗務しておらず、遠隔からの監視のみとなっています。更にホームはスクリーンドアと呼ばれる大型のホームドアで仕切り、線路も基本は高架で人が入ることは出来ず、最初からその前提で作られた線路です。一方で駅の距離が数キロあり、一編成に数百人が唯に超える一般的な鉄道では採用されていません。

二つ目はほぼ自動で運転されているものです。これはエクスプレスのような新規路線の他地下鉄でも採用されていて、完全自動運転と同じATOを使います。運転士は乗務していますが、車掌は乗務していません。運転手が基本的に操作するのはドアの開け閉め程度で、運転の操作は訓練や装置に不具合がある時などです。列車・線路・ホームの安全を監視するのが主な役目です。ホームにはホームドアが設置されている他、運転室にはホームを確認するためのモニターが付いています。完全自動運転と同じく線路に人が入れないよう設計された、新しく建設された路線に採用されていることが多いほか、地下鉄のようなホームに仕切りさえ作れば人が線路に入れなくなる路線では、後付けで採用されています。完全自動運転と違い、10両編成で沢山の人が乗るような大都市の中心路線にも採用されています。

三つめはかなり部分的な自動運転です。私鉄JR問わず設置されていることがあり山手線にも採用されていて、TASC(定位置停車っ装置)が使われます。運転士と車掌が乗務し、運転も殆ど運転士が行います。電車が駅に止まる最後の段階だけ自動運転となります。この装置は自動運転というより、ホームドアがあったりホームの長さに余裕がなかったりと、停車位置がシビアな路線で運転手を補助するための装置です。

第一段階であればかなり簡単だが

日本で普及している自動運転を三つに分けて解説しましたが、山手線の自動運転が目指す第一段階までであれば、比較的容易に達成することが出来ます。他の路線での実績も多く、地下鉄のような非常に多くのお客さんが乗る路線でも問題がないことが分かっているからです。

そして自動運転の中心となるATOという装置は、完全自動運転でもほぼ自動運転でも使っているので、自動で電車を動かすだけならある程度は可能です。山手線が目指す第二段階の完全自動運転では、他の部分を中心に問題があります。

・設備の更なる改修が必要
・乗客の多い路線での実積がまだ無い
・自動運転のためのデータが必要
・非常時の安全確保をどうするか

一つ目は設備の問題で、今よりも更に人が入りにくい構造にする必要があります。まず現在設置されているようなホームドアではなく、スクリーンタイプに更に改修する必要があります。その他については山手線は踏切が一か所ある以外人が入るところがなく、線路を覆うフェンスも有刺鉄線に加え他では見られないトゲが付いているものに変更されているので、時間と予算さえあれば今の技術で解決するのも不可能ではないでしょう。

二~四つ目は重なる部分もあるのでまとめて解説します。山手線は日本の路線でも乗客が多く、そのような路線にいち早く導入するのは賛否があると思います。

雨や雪などが降ると自動運転では、列車が上手く停車出来なかったりします。運転手がいる場合は、手動で対応することで対処しますが、完全自動運転の場合はそれが出来ません。それに対応するためには、実際の天気や運転手・車両のデータをもとに自動運転を開発する必要がありますが、そのためデータも不十分だと想像できます。これについてはデータの蓄積で段階的に対応する必要があるでしょう。山手線の最新型車両E235系には、様々な情報を記録するモニタリング装置が搭載されています。なので、現在の運転の状況を記録し実現が比較的容易な第一段階に向けて開発を行う。そして第一段階での自動運転の記録を取り続け、対応出来なかった時のデータをもとに、システムを向上させれば最終的には列車の運転が可能でしょう。

一番厄介な問題は非常時の安全確保です。日本は台風や地震に見舞われることも多く、予期せぬ機械的なトラブルは絶対に起きるもので、駅以外での緊急停止は避けられません。その時は駅から誘導員を派遣するわけですが、山手線は駅の間が短いので比較的有利な条件ではあります。しかし、火災のような咄嗟の判断が必要な場合では、どう考えても間に合いません。車内をモニタリング出来るようにしても、トラブルの影響で必ず使えるかは分かりません。新都市交通もこの点は一緒ですが、ほとんどの場合は高架を走り、乗客も山手線ほどではないので、まだ安全性を確保し易いと思います。一方で乗務員も完ぺきではないので間違った判断することもありえます。過去の例を見ると事故がより広がったり、逆に最悪の惨事を防げたこともあります。ただ、現状においては乗務員は居ないより居るほうが安全なことに、異論はないでしょう。

人件費削減の狙いも想像できる

技術的な問題を中心に見てきましたが、人件費という経営的な部分も外せない部分でしょう。

鉄道会社では車両や設備の保守に駅員などは、外注や契約社員にして経費削減してきました。その中で聖域的に守られてきたのが乗務員です。ここを削りたいのは言うまでもないでしょう。この点から早急に完全自動運転化させたいのなら、危険と言えるでしょう。

技術的には着実に歩みを進めていけば不可能ではない自動運転ですが、それ以外の要因で早急に進めると危険なのも事実です。より良い鉄道へと発展することを願っています。

2018年8月9日木曜日

首都圏205系最後の楽園「JR武蔵野線」




205系が活躍する首都圏の主要通勤路線としては、武蔵野線が最後の路線となりました。武蔵野線に在籍する205系0番台と5000番台にスポットを当てます。
記事作成: 2017.10.28/記事更新: 2018.08.09

205系 通勤輸送からローカル輸送へ

武蔵野線東所沢駅に到着する205系5000番台
武蔵野線で活躍する
205系5000番台
205系は国鉄末期より登場した通勤電車です。国鉄では数少ないステンレスボディの車両で、関東と関西の通勤路線に投入されていきました。関東では山手線を中心にした、首都圏の通勤区間へ投入されていきました。山手線の最長11両編成などと、10両前後の長大編成を中心に長らく活躍を続けていました。

宇都宮線を走る205系600番台
宇都宮線向けに改造された
205系600番台
そんな205系でしたが、JR東日本時代の最新型の通勤電車が投入されることで徐々に活躍の幅を狭めていきました。通勤路線での役目を終えた205系達は、短い2~4両編成に改造され、今では関東近郊のローカル路線などを中心に活躍の場を移しています。

活躍を縮小する中唯一首都圏の通勤路線で205系が活躍しているのが、武蔵野線です。JR東日本の他路線の205系が短い2~4両編成ばかりになる中、8両固定編成を維持しています。(205系600番台も宇都宮線内での運用では、4両2編成を連結して、最大で8両となります。)

バリーエーションも豊か!

武蔵野線では205系と209系が活躍していますが、大半は205系です。武蔵野線の205系は形式で見ると2形式が運行されていて、細かい違いいろいろ存在するのも、趣味として面白いところです。そこでそれぞれを紹介したいと思います。

少数派の0番台

武蔵野線205系グループでは0番台のほうが少数派となっています。車両の基本性能などは山手線などで走っていた、205系0番台と同じです。

武蔵野線はもともとは貨物列車が首都圏を迂回して運行できるよう建設され、後にその合間を旅客列車が走るようになりました。現在でも昼夜問わず貨物列車が運行されていて、列車の速度もかなり速いです。そのため貨物列車の合間をスムーズに走れるよう、6M2Tと加速度が良くなるよう調整されています。

205系0番台(メルヘン顔)

武蔵野線新座駅に到着する205系メルヘン顔
205系(メルヘン顔)
この車両は武蔵野線に新型車両として、直接かつ最初に投入されたタイプです。大きな違いは見た目の通り、先頭車両のデザインが異なっています。京葉線に直通する関係でディズニーランドを意識したとか言われていますが、真偽は謎のままです。そんな経緯から他の0番台と区別するために、「メルヘン顔」の愛称で呼ばれています。

この車両は京葉線にも投入されていましたが、京葉線向けの車両は上の写真にあるようにロカール線へ転属しています。転属した車両は改造され、宇都宮線の宇都宮以北・日光線で運行しています。

205系0番台(元南武線車)

武蔵野線新座駅に到着する205系M51編成
205系(元南武線車)
こちらは見た目が山手線で運行していたのと、近いタイプの車両です。元南武線所属の205系で、E233系投入により2編成が転属してきました。そのため武蔵野線の205系では、最後に投入された編成です。

武蔵野線205系のシングルアームパンタグラフ
武蔵野線205系では唯一の
シングルアームパンタグラフ採用
6M2Tと加速度が強化されているのはメルヘン顔と同じです。一番の特徴は武蔵野線205系グループの中で唯一、シングルアームパンタグラフを採用している点です。他の編成は全ててひし型パンタグラフです。

多数派の5000番台

武蔵野線205系グループでは、大多数を占めるのが205系5000番台です。5000番台は武蔵野線の103系を置き換えるために、様々な線区から集められた205系が使用されています。

その時にモーター車の数が足りず、すべての編成を6M2Tにすることが出来ませんでした。そこで電装部品を新しいものに交換し、対応しました。制御装置を界磁添加制御からVVVFインバータ制御に変更、モーターも直流モーターから交流モーターとて足回りを強化し、MT比こそ4M4Tであるものの必要な性能を満たせるようにしました。そして車両形式を0番台から5000番台に改めました。

205系の中でVVVFを採用しているのは5000番台だけで、5000番台が運行しているのは武蔵野線だけとなっています。

5000番台 (通常デザイン)

外観上は0番台と同じタイプの5000番台です。多くの車両が在籍しているため、編成によって細かい違いが見られます。

武蔵野線新秋津駅に到着する209系5000番
単色LEDタイプの行き先表示器

方向幕タイプの表示器
一番分かりやすいのは行き先表示器です。単色のオレンジ色タイプのLEDの物と、方向幕タイプの編成が存在しています。

扉の窓の大きさが違う205系5000番台
扉の窓の大きさが車両で違う
編成を組む際に集めてきた車両を一端ばらし、再組成を行って編成を組みました。その関係でドアの窓の大きさが、同一編成内でもバラバラのものもあります。

5000番台メルヘン顔

武蔵野線新座駅停車中の205系5000番台
5000番台唯一のメルヘン顔編成
5000番台に1編成だけにも、1編成だけメルヘン顔の編成が在籍しています。元々は最初に紹介した0番台です。

武蔵野線へ205系が大量転属してきた時に、モーター車が足りずに5000番台が生まれたわけですが、どうしても転属した車両だけでは足りませんでした。そこで既に在籍していたメルヘン顔の編成を1編成だけ改造し、数を合わせました。そのため元々連結されていたモーター車2両が抜かれ、転属してきた編成のトレーラー車2両を組み込みVVVF化しました。

5000番台化した時にに行き先表示器をLED化しています。武蔵野線のメルヘン顔の中では唯一のLED表示器なので、一発で見分けられます。

雨の武蔵野線で活躍する205系・209系

新小平駅で撮影した
武蔵野線205系全形式

さよなら武蔵野線205系

中央総武線を走るE231系0番台
転属予定の中央総武線E231系
そんな205系たちの活躍する武蔵野線ですが、それももうすぐ終わりを迎えます。山手線へE235系が投入され、E231系500番台が中央総武各駅停車線へ転属します。それにより余ったE231系0番台と209系500番台が武蔵野線へ転属してきました。

西浦和駅に到着するE231系
武蔵野線で運行する
E231系0番台
E231系は2017年の中ごろより各種試験のための試験走行を行い、2017年11月上より運行を開始しました。JR東日本205系は郊外路線・ロカール線ではまだまだ活躍しますが、主要通勤路線での活躍は終わりが見えています。国鉄末期に生まれた通勤電車としての本来の仕事は、もうすぐ関東では見ることが出来なくなりそうです。

2017年春E235系量産車投入開始 E231系500番台中央・総武緩行線へ




2016年6月8日にJR東日本は山手線向けE235系量産車を2017年春より投入すると発表しました。これに合わせて現在山手線でE231系500番台は中央・総武緩行線へ転属します。
記事作成日: 2016.06.08/記事更新日: 2018.08.09

先行量産車との大きな違いは無し?

渋谷駅付近を走るE235系量産先行車
2015年11月より運行を開始した
E235系量産先行車

池袋駅停車中のE235系トウ03編成
量産車トウ03編成
外観上の違いはほぼ分からない
試作や運用テストを兼ねて導入されたE235系量産先行車が、2015年11月より運行を開始しています。これに続き2017年春から2020年春頃までに、E235系量産車49編成が投入されます。現在山手線では50編成のE231系500番台と、1編成のE235系の計51編成が運行しています。なので、2020年春以降は、1編成減った50編成での運行となるようです。

外観上は仕様変更として、11両のうち1両が山手線E231系4600番台を改造して組み込む予定としていましたが、一部編成については組み込まず11両全て新製となります。そして屋根上の地上設備の観測装置は省略されています。

E235系車椅子・ベビーカー用スペース
E235系車椅子・ベビーカー用スペース
カラーリングに変更が加えられている

E235系量産車の座席
座席
手すりの加工が変更されている

内装の変更としては、車椅子・ベビーカースペースの塗装が変更されていること、座席の手すりがザラザラした加工に変更されています。そのほかに異常時の自動放送の日英2言語化と、一部液晶表示が日英中韓の4カ国語になりました。

2017年5月22日より運行開始

トウ02~04の営業時の映像

量産車の第一編成にあたるトウ02編成は、2017年5月22日より運行を開始しました。運行開始日にブレーキ部に異常があったようで、数日運行をとりやめたのちに復帰しました。トウ02の運行開始からすぐにトウ03編成が運行開始し、翌週にはトウ04編成も運行を開始しました。2017年度は最終的に、15編成が投入される予定です。

E231系500番台は中央総武・緩行線へ

現在プレスで発表されている内容によると車両の改造は、ホームドア対応の保安装置の改造のみです。今は中央総武・緩行線にホームドアを設置している駅はありませんが、オリンピック会場に近い千駄ヶ谷駅にホームドアが設置される予定です。その他駅については順次ホームドア対応となるようで、これに合わせたもののようです。

山手線で運行しているE231系500番台は、順次中央・総武緩行線への転属となります。中央・総武緩行線では、E231系45編成と209系500番台13編成が運行しています。なので、山手線から全ての車両が転属してきても、一部の編成は置き換えることが出来ません。

ここで一つ気になるのは6扉の対応です。山手線転属車より中央・総武緩行線の車両のほうが多いわけですが、209系500番台を優先的に置き換えるとE231系0番台置き換え用が足りなくなり6扉車置き換え用の車両が必要になります。逆にE231系0番台を優先すると209系500番台が残ってしまいます。このあたりをどう解消するかが気になるところです。

中央・総武緩行線車両は武蔵野線へ

西浦和駅に到着するE231系
武蔵野線で運行を開始した
E231系0番台
E231系500番台投入で行き場を失った車両は、武蔵野線へ転属となりました。非VVVF車であるメルヘン顔の205系4編成と、南武線からの転属車2編成あたりが真っ先に置き換えられると予想していましたが、5000番台からの置き換えとなりました。更に209系500番台も武蔵野線へ転属してきました。今後数年かけて、全ての205系が置き換えられていくと、思われます。


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