2020年9月27日日曜日

東武9050系9152F初の本線試運転と甲種輸送についてレポート




 東武9050系が9152Fが初めて東武本線系統への甲種輸送や本線系統での試運転をしました。この記事では試運転について考えられる狙いや、東武本線から東上線への甲種輸送の撮影レポートを紹介します。

東武9050系が本線走行できるかの試験か?

東武9050系は有楽町線直通用に東上線に導入された車両です。そのため、東武本線系統を走ることは一度もありませんでした。

しかし、9月17日に東上線寄居駅から秩父鉄道を経由して伊勢崎線羽生駅まで甲種輸送され、9月24日に羽生駅から寄居駅へ回送され東上線へ返却されました。本線系統への貸し出し期間中に、曳舟方面や渡瀬方面と深夜試験を実施しました。

PQ輪軸を装着する東武9050系
その謎の深夜試験で唯一分かるのは、PQ測定を行ったということです。上の写真にあるように9050系はサハ1両に、PQ輪軸を装着し東上線から本線へ回送されました。

PQ輪軸を装着することで、PQ測定が可能になります。この測定は垂直からの力Pと水平からの力Qを調べることで、列車が走行時に脱線する可能性があるかの値の脱線係数を求めることが出来ます。この検測は、新型車両の導入時などにも行われるものです。

つまりこの試験を行ったということは、今まで東上線でしか走行しかなった9050系を本線でも走らせられるか調べるための計測を行ったとみて良いでしょう。なので時期は遠くなるかもしれませんが、9050系が試運転以外で本線走行する可能性があると見て良いと思います。

もっとも、これだけでは転属のためなのか、南栗橋への入場のためなのかまでは不明でもあります。

初めての本線→東上線への甲種輸送

甲種輸送の様子


ここからは東武本線から東上線への甲種輸送についてのレポートです。

デキ500形に連結され羽生駅に停車する東武9050系
羽生駅停車中の東武9050系
東武9050系9152Fは営業列車が走らない深夜のうちに羽生駅に回送され、9月24日に秩父鉄道経由で甲種輸送されていきました。

牽引機はデキ500形502号機
三ケ尻線経由での新車の甲種輸送とは違うので、機関車は先頭車両のみ連結されています。この日の牽引機はデキ500形502号機でした。

秩父鉄道デキ500形502号機+東武9050系9152F
エアホースが運転台に伸びている
9050系に限らずデキと連結する時はそうですが、空気ブレーキを動作させるためのエアホースは連結器横の他に、運転台にも引き込まれています。

こういった特殊な場合を除き機関車との連結は想定されていないのもあってか、列車はかなり低速で、同じ寄居方面に向かう普通列車に追い越されながら走っていました。

切り離し作業中の秩父鉄道デキ500形502号機+東武9050系9152F
寄居駅での切り離し作業
寄居駅到着後はそのまま三峰口方面にある引き上げ線まで牽引し、そこからデキがバックで東上線側の留置線まで押し込む形で入ります。そしてデキは9050系を切り離し、秩父鉄道線へ戻っていきます。

連結器が並形になっている
この後夜まで9152Fは寄居駅に留置され、深夜に森林公園へ回送されていきました。到着後は夜の回送に向けてと思われてる、簡単な各種試験が実施されていました。

試験時の様子

また連結器に注目すると普段は密着連結器を装備していますが、機関車との連結のために並形の連結器に換装されています。

PQ輪軸は装着したまま

森林公園検修区で取り付けたPQ輪軸はそのままの状態で戻ってきたようです。取り付けられているのは9050系の9752号車で、二つの台車の片側一つずつに取り付けられていました。

東武9050系と並ぶ秩父鉄道7000系
秩父鉄道7000系とのツーショット
留置中は秩父鉄道の各車両とのツーショットもありました。

2020年9月9日水曜日

JR東日本 初の電気式気道車GV-E400系投入へ




2015年5月19日にJR東日本は新潟・秋田地区へ新型電気式気道車を投入すると発表しました。電気式気動車の本格採用はJRでは初めてで、2019年8月よりGV-E400系として、営業運転を開始しました。
記事作成日: 2015.05.19/記事更新日 2020.09.09

初の電気式気動車GV-E400系

新潟地区で運行を開始した
GV-E400系

新型車両概要

最高速度: 100km/h
主発電機: 290kw
主電動機: 95kw
エンジン出力: 331kW(450PS)/2,100rpm

投入数: 1両編成×19編成、2両編成×22編成、計63両
投入時期(新潟地区): 2017~2019年度
投入時期(秋田地区): 2020年度

投入されるのはハイブリッド気道車ではなく、新型電気式気道車です。仕組みとしてはディーゼル発電機で発電した電気を使い、モーターを駆動する方法です。国内ではJR貨物所有のDF200形ディーゼル機関車が採用している方式です。従来の気動車と比べこの方式を採用するメリットは電車の技術を流用することができ、部品などの共通化が可能になることです。逆にデメリットしては構造が違うため、従来の気道車との連結が難しくなると思われることと、ディーゼルエンジンだけでなくモーターなども積むのでコストが上昇すると思われることです。ただ、メンテナンスや部品共通化も含めた運用コストで、こちらを選択したのだと思われます。

ハイブリッド気動車が今回採用されなかったのは大型蓄電池の分コストがかさむだけでなく、停車加速が多い普通列車だとリチウムイオン電池の痛みが激しくなり、運用コストも更にかさむからだと思われます。

ハイブリッド気動車は電池を積んでる分駅停車時や発車時のエンジン使用を抑え、騒音を低減しています。しかし、蓄電池を最低限しか積んでいない電気式気道車は、発車時など電機が大量に必要になるタイミングでエンジン音をフル回転するので、普通の気動車とほぼ同じで結構うるさいのも特徴です。

車両形式名は400番台となりました。HB-E210系やHB-E300系の次の第四世代として、400番台となりました。GV-E400形が両運転台タイプの1両で運行できるタイプ、GV-E401形とGV-E402形が片側運転台の2両以上で運転するタイプです。

車体は軽量ステンレス製ですが、今までの形式と違いすそ絞りはありあません。構造的にはハイブリッド気道車から、蓄電池を抜いたものとほぼ同様です。実際エンジンはDMF15HZB-Gで、HB-E210系と同じものを採用しています。ただ、台車や主電動機やインバーターは違うものを採用もしています。特にインバーターはSiC素子を使用したものとなり、最新の技術が適応されています。

全車両0.5Mで車両のうち片側の台車だけにモーターが搭載されていて、もう片側は付随台車でモーターが搭載されていません。また、ハイブリッド気動車がモーターと蓄電池で回生ブレーキが使えるのに対し、電気式気動車は最低限の蓄電池しか搭載していないので、それは出来ません。搭載電池もアルカリ蓄電池で、リチウムイオン電池ではありません。ただ、抑速ブレーキ時にはモーターをブレーキに使い車内の機器で電力を使用する、抑速制御モードを備えています。

起動加速度は従来のキハE120系と同じ1.58km/hと、それより速く一昔前の通勤電車並みの2.3km/hの切り替えが可能です。この機能はハイブリッド気動車にも搭載されています。

埼京線で既に無線信号システムのATACSが導入され、ローカル線でも無線信号システムの開発が進められており、海外では一部導入もされています。GPSとその補助衛星の準天頂衛星みちびき用と、次世代閉塞用のアンテナ取り付けの準備工事が既にされおり、将来的に対応が可能となっています。

投入路線(新潟地区)

羽越本線(新津~酒田)、信越本線(新津~新潟)、米坂線 (米沢~坂町)、磐越西線(会津若松~新津) 

置き換えられてた
只見線キハ40系

2019年8月より営業運転を開始し、2020年3月のダイヤ改正で上記路線すべてのキハ40系の置き換えを完了しました。

投入路線(秋田地区)

奥羽本線秋田駅停車中のJR東日本キハ40系
置き換え対象と思われる
秋田地区のキハ40系

津軽線 (青森~三厩)、五能線 (東能代~川部)、奥羽本線(秋田~東能代、弘前~青森)

解説

部品納入予定次期として、先行納入が2017年9月からの3両分、2019年3月から60両分の納入を求めていました。そのため2018年から試運転を行い、少数の車両による営業運転が2019年8月から、本格投入による営業運転が2020年3月のダイヤ改正となりました。

置き換え対象はキハ40系が中心です。これにより従来タイプの気動車キハE120系の配置転換も実施され、只見線の新潟地区・福島地区両方に集中投入されました。従来の気動車との共通運用が難しくなるのと将来の只見線全線復旧も見据え、運用をシンプルにする思惑もあったのかもしれません。

現時点では63両の投入となっていますが、将来的には150~250両(今回の63両は含めて)の投入を検討しているとも発表しています。

車両の導入発表と同時に公募の発表も行われました。公募はJR東日本が支給する、「ブレーキディスク・ブレーキライニング・列車無線・ATS」以外で行われ、車両全体から台車や車体などのパーツ単位の「設計・製造・保守(40年以上)」についての提案を、国内外から受け付けました。

八高線で試験開始

車両の紹介で次世代閉塞システム用の準備工事が行われていると紹介しましたが、八高線で踏切の制御システムに絞った試験が2020年9月から開始されました。2021年1月までの試験予定です。

JR北海道も導入へ

JR北海道もキハ40置き換え用として同じ仕様の車両を導入すると発表しました。詳しくは関連記事のほうをお読みください。

※関連記事
JR東日本が八戸線キハ40置き換え車両を公募 その狙いは?
JR北海道新型気道車の概要発表 JR東日本と共通化へ
JR東日本 新型蓄電池車EV-E801系男鹿線へ投入

ハイブリッド・電気式・液体式 気動車の駆動方式のメリットデメリット




従来からのエンジンだけで動く液体式、充電電池で動く蓄電池式、エンジンと電池でモーターが動くハイブリッド、エンジンで発電してモーターで動く電気式と、近年増えてきた非電化区間の様々駆動方式のメリットデメリットを考えます。正直頭で整理しきれないところもあるので、間違っているところは優しくご指摘いただければ助かります…

これからは電気式が主役か?

電気式気動車のGV-E400系
電気式気動車のGV-E400系
新津駅にて撮影

JR東日本とJR北海道では電気式気動車の大量導入が発表されています。また、この後紹介するそれぞれの特性を見ると、電池価格の変動の要素はあるものの電気式気動車が主役となり、次にハイブリッド気動車や蓄電池式気動車となっていきそうです。

液体式気動車

只見線キハ40系
オーソドックスな液体式気動車キハ40系
只見線小出駅

メリット
・ディーゼルエンジンだけで構成がシンプル
・比較的軽い
・技術的に安定している

デメリット
・変速機の整備性が悪い
・走行性能が低い
・エネルギー効率が悪い傾向にある
・エンジン音がうるさい


いわゆる従来型の気動車で、バスやトラックと同じ方法で動きます。ディーゼルエンジンで、直接車輪を動かします。日本で今走っている気動車はほとんどこの方式です。

この後紹介する電気式の列車は、ディーゼルエンジンの他に発電機やモーターが必要になるので、構成としてはシンプルになります。一概に比較は出来ませんが車両重量も比較的軽い傾向にあります。ただ、変速機など重さのある部品もあったりと、ハイブリッド気動車と比べても1tレベルの軽量化なので、大幅に軽いわけではありません。

構成としてはシンプルなのですが、エンジンの回転を必要なトルクや速度に合わせて調節する変速機が必要です。変速機は構造が複雑なので、これが重量増加や整備性の低下を起こします。また、液体式の気動車は電車よりも加速や最高速度の面で劣ります。更に蓄電池の使える車両に比べるとエネルギー効率が落ち、燃費が悪いと言えます。停車中もエンジンを動かす必要があり、発車時はエンジンがフル回転になるので特にうるさくなります。

みんな電車

蓄電池車もハイブリッド気動車も電気式気動車も、みんな電車です。違うのは電源を何に頼ってるかという点です。

そもそも何で電車にするかと言えば、例えばJR東日本の車両の大半は電車です。電車ベースであれば、技術や部品の共有をしやすくなりメンテナンスも簡単になります。性能も電車のほうが高いので、ベースを電車にすることで加速が良くなっています。

地方私鉄が導入する液体式気動車は価格が公開されてる場合があり、1両1億5千万程度の例があります。一方で量産効果のあるJRの通勤電車は価格が公開されてないものの、平均1億円程度と言われます。ローカル線用は数が出ないので元々コストが上がりがちですが、通勤電車と部品を共通化出来るのであれば導入コストも下がる余地があるのかもしれません。

蓄電池式車


メリット
・電車として走れる
・効率が良い
・最も静か
・走行性能は高い
・構造がシンプル


デメリット
・コスト、特にリチウムイオン電池が高い
・電池の量で走行性能や走行距離が決まる
・充電設備が必要
・頻繁に電池を使うと電池の劣化が進む


一言でいえば電池で走る電車です。なので、電車と気動車の比較とほぼ同じとなります。電池はリチウムイオン電池で、スマートフォンの電池の大きいものが搭載されています。

比較的エネルギー効率が良いです。電化区間では架線からパンタグラフで充電し普通の電車として走り、非電化区間では電池でモーターを動かして走ります。エンジンが無いので、他の方式より静かです。走行性能も高く、減速する時にモーターで発電して電池に充電することでエネルギー効率も高くなります。

問題のすべてはリチウムイオン電池と言っても、過言ではありません。リチウムイオン電池を沢山載せられれば、電車と全く同じ高い加速で速い最高速度で走り、長距離の運行が可能です。しかし、リチウムイオン電池は値段が高く、沢山載せるほど車両が重くなります。そこで距離や加速など妥協点が必要になります。それでもJR東日本最新世代の液体式気動車キハE120系の加速が1.58km/h/sに対し、烏山線のEV-301系では加速は2.0km/h/sと一昔前の通勤電車や近郊列車レベルで高くなっています。また、スマートフォンと同じように充電と放電を繰り返すと、電池が劣化し性能が落ちます。なので加速と減速が少ない平坦で、駅間距離が長いほうが、電池の劣化が少なく済みます。そして充電電池の充電する設備がない場合に、充電設備が必要になります。

烏山線や男鹿線のように、始発駅が元々電化されていて終点側だけと最低限の充電設備をつくればよく、走行距離が短い路線に導入されています。特に烏山線は周りの路線すべてが電化されていましたが、烏山線だけが違いました。電車に統一されてことで、そのあたりの調整もやりやすくなったはずです。

ハイブリッド気動車

メリット
・効率が比較的良い
・走行性能が良い
・比較的静か
・変速機がない

デメリット
・車両構成が複雑
・コストが高い
・比較的重い
・頻繁に電池を使うと電池の劣化が進む

ハイブリッド気動車は、電源を電池とエンジンを回して動かす発電機に頼っている点が特徴です。

JR東日本ハイブリッド車は近郊電車レベルの2.3km/h/sの加速を実現しています。蓄電池式の電車と同じようにリチウムイオン電池を搭載しています。そのため蓄電池車同様に、ブレーキ時に発電して電池に溜めることが出来ます。停止時はエンジンを切って電池だけに頼ることもでき、発車してある程度の速度まで電池だけでモーターを動かし、一定の速度以上になるとエンジンの発電も加わります。プリウスのような家庭用自動車と似た制御がされていて、停車・低速時の騒音も同じように抑えられています。また、エンジンを効率の良いな回転数で動かして予め発電して電池に蓄えることも出来るので、その点でも効率が上がります。液体式気動車にある変速機のような複雑な部品もありません。

複雑な部品はないものの、電池に発電機にモーターと色々なものが載っているのでそこがデメリットとなります。色々なものが載っているので車両のコストも上がりますし、それぞれの機器をどう動かすかの複雑な制御が必要で、重さも多少重くなります。蓄電池式と同じように、充電と放電を繰り返すと電池の劣化が早まります。

これらを踏まえハイブリッド気動車は、リゾート列車や快速列車に採用される傾向にあります。どちらも普通列車よりは停車や加減速が少ないので、電池の負担が減ります。更に必要な車両数が少ないので、ある程度のコストの高さまでは許容できます。リゾート列車の場合は快適性や環境に対するイメージも必要なので、騒音の低減や効率性の面でアピールができます。

電気式気動車

メリット
・走行性能が良い
・変速機がない
・構成は比較的シンプル
・ハイブリッド気動車よりは車両価格が安い

デメリット
・うるさい
・効率が悪い

電気式気動車は電源をディーゼルエンジンから発電した電気のみに頼りモーターを動かす電車です。

GV-E401系はハイブリッド気動車と同じ2.3km/h/sの加速を実現しています。走行性能では蓄電池車を上回ります。ただ、実際には従来型の液体式の気動車と合わせて低速の加速モードがあるので、常用されているわけではありません。変速機が無い分モーターと発電機は載っていますが、あまり複雑な構成をしているわけではありません。エンジン始動用の最低限のアルカリ蓄電池しか載っていないので、コストも下がって車両価格も安いはずです。

電気をエンジンに頼るので、停車時もエンジンのアイドルが必要ですし、加速時は従来の液体式気動車並みのエンジン回転が必要となり、音もあまり変わりません。また、ブレーキをかける時に電気をためることはできないので、その点でも効率は液体式気動車を上回るとは言えません。

本来リチウムイオン電池は普通列車に載っているほうが、エネルギー効率は良くなります。しかし、電池の劣化の関係でメンテナンスコストが上がる上に、山岳線では車両重量が重くなるデメリットもある上、どうしても加減速が増えて電池の負荷が増えます。非電化区間の多くは山岳線で、乗客も少なくコストもかけられない路線です。そこで妥協案としての電気式気動車のメイン採用という形になったと想像できます。将来蓄電池の価格がぐっと下がれば、また変わってくると思います。

以上を踏まえると最初に紹介したように主流は電気式がローカル線となり、リゾート列車や仙石東北ラインのような優等列車用にハイブリッド気動車、短距離の非電化区間は蓄電池式という住み分けがなされていくと思います。

2020年9月7日月曜日

DE10形1109号機北斗星色デビュー記念 DL大樹撮影レポート




 東武鉄道がSL運行の拡大のため、新たなディーゼル機関車DE10形1109号機を導入しました。それを記念して行われた、クラブツーリズム主催のツアー列車の撮影レポートです。


浅草からはスカイツリートレインで

北千住駅駅停車中のスカイツリートレイン634型
回送で北千住駅停車中の
634型スカイツリートレイン
クラブツーリズムが主催する「DE10北斗星カラーデビュー記念 東武鉄道をほぼ1日満喫する旅」の列車を、今回撮影させて頂きました。

ツアーの概要としては「浅草→南栗橋→下今市→鬼怒川温泉→下今市→春日部」のコースとなっています。「浅草→南栗橋」は634型スカイツリートレインで移動し、「南栗橋→下今市」はDE10形牽引の客車列車、「下今市→春日部」は6050系リバイバル塗装色となっています。

上の写真は浅草へ向かう634型スカイツリートレインの回送列車です。当日朝に南栗橋より回送され、浅草で折り返し客扱いとして南栗橋へ向かいます。

南栗橋からはゆっくり下今市へ

DL大樹の動画

今回のDE10形の導入経緯を簡単に説明しますと、東武鉄道ではSLの車両数を増やし運行距離も拡大する予定です。SL運行時は補機としてDE10形を使用しているのですが、SLに先駆けて追加でJR東日本よりDE10形を導入しました。それがDE10形1109号機です。元はオレンジの普通の色だったのですが、SL用に客車を急行はまなすものを利用している関係で、導入時に北斗星色に変更しました。

推進運転で入線するDE10形1109号機と14系客車
推進運転で入線する
DE10形1109号機と14系客車

南栗橋からツアーの主役のDE10形と14系客車が登場します。そのため南栗橋車両管区ここから、推進運転でゆっくり南栗橋駅に到着します。ここでツアーのお客さんたちは、スカイツリートレインから乗り換えて下今市駅を目指します。

今回使用された車両は牽引機の元JR東日本の北斗星色DE10形1109号機+元JR北海道スハフ14-501+オハ14-505(ドリームカー)+元JR四国オハ15-1の計3両の客車です。元JR北海道の14系は扉が引き戸になっているのに対し、元JR四国の15系は折り戸になっているのが外観上の特徴です。また、中間車はフルリクライニングシートのドリームカーとなっています。

南栗橋駅引き上げ線停車中のDE10形と14系客車
南栗橋駅引き上げ線停車中
南栗橋駅は普通列車の折り返し運用で各ホームを使うのもあってだと思いますが、停車時間は短く10分も無い程度です。ただ、すぐに下今市へ向かうのではなく、日光寄りの引き上げ線で時間調整を行い発車します。

新鹿沼駅でDE10形牽引の客車列車と並ぶ500系リバティ
特急リバティとのツーショット
新鹿沼駅
DE10形は元々入換やローカル線用に開発されたディーゼル機関車のため、高速走行用には設計されておらず、本線走行時は85km/hが最高時速となっています。

今回臨時列車が運行された区間の一部「南栗橋~下今市」間は、特急列車も普通列車もそれ以上の速度で走行します。ツアーのお客さんにより長く乗ってもらうサービスの意味もあるのでしょうが、途中何度も特急や普通列車を退避します。上の写真のように、停車時には他の列車とのツーショットもありました。停車駅ではツアーのお客さん向けに、グッズの販売も行われていました。


下今市から既存のダイヤ活用

鬼怒川温泉駅でのDE10形1109号機と1099号機のツーショット
鬼怒川温泉駅でツーショット

下今市駅に到着した後は一時間程度停車したのちに、「下今市~鬼怒川温泉」間を一往復します。この時使われたダイヤは将来SLが2両体制になった時のため、今年の春設定され現在休止中のダイヤを利用しての運転となりました。

鬼怒川温泉駅では通常運行のSL大樹との並びも実現し、オレンジのDE10形1099号機と1109号機のツーショットも見ることが出来ました。

転車台によるDE10形1109号機
転車台に乗る1109号機
普段鬼怒川温泉駅に設置されている転車台で方向転換するのは、SLのみとなっています。この日は1109号機が主役ということで、転車台で方向転換しました。この時1109号機の解説も行っていました。

下今市駅から団臨「たびじ」で

下今市駅の側線に留置されるDE10形と14系客車
下今市駅の側線に留置される

鬼怒川温泉駅から折り返してきお客さんを乗せてやってきたDL大樹は、下今市駅にある検修ピットには入らず側線での留置となります。これでこの日の運用は終了です。


6050系リバイバル塗装による団体臨時列車「たびじ」
6050系リバイバル塗装による
団体臨時列車「たびじ」

このままだとツアーのお客さんが帰れないので、ここからは6050系リバイバル塗装色による団体臨時「たびじ」での運行となります。下今市から春日部へ向かう列車で、6050系が南栗橋までの定期運用となっているため、貴重な臨時列車となりました。

634型と6050系の映像

春日部到着後は折り返し回送となり、新栃木へ回送となりました。

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東武ファンフェスタで運行された臨時リバティです。変わった経路での運行でした。