2021年9月17日金曜日

キハ281系・キハ283系引退へ スーパー特急挑戦と妥協と挫折の歴史




まもなく定期運用を引退する、JR北海道の高速化とその終わりのきっかけを作った振り子式ディーゼル特急車両キハ281系とキハ283系を紹介します。

記事作成日: 2021.09.17/記事更新日: 2021.09.20

千歳線を走る特急「スーパー北斗」キハ281系
キハ281系
千歳線を走る特急「スーパー北斗」

JR後高速化に取り組んだJR北海道

キハ281系とキハ283系の話をする前に外せないのが路線の高速化の話です。

JR各社はJR化後に、それぞれ高速化への取り組みを行っていました。JR北海道も例外ではなく、「函館本線高速化事業・根室本線石勝線高速化事業・宗谷本線高速化事業」などが実施されました。

理想で言えば線路自体での作り直しですが、当然莫大な費用が発生するので無理な話です。そのため高速化事業は、妥協案として路盤の強化やポイント通過速度の向上など既存の路線を最大限利用しての高速化が実施されました。

しかし線路などの地上設備の改良だけでは高速化は十分ではありません。そこで投入されたのがキハ281系とキハ283系です。

函館本線の切り札キハ281系

JR独自で行った函館から札幌へ向かう列車の所要時間を短縮すべく、函館本線高速化事業と合わせて1992年から27両導入されたのがキハ281系です。1994年より特急「スーパー北斗」として運行を開始しました。特急「北斗」より30分以上の大幅な高速化が実現しました。

雪の千歳線を走るキハ281系
キハ281系
雪の千歳線を走る
国鉄時代から函館本線で運行されてたいキハ183系は、エンジンのパワーアップにブレーキの強化で高速化が図られていましたが当然限界もあります。

そこでJR四国の2000系をベースに、雪にも強いようJR北海道用にカスタマイズして開発されたのがキハ281系です。キハ183系と同じ強力なエンジンやブレーキを搭載するだけでなく、車両がカーブを通過する時に傾けるための装置「制御自然振り子装置」を搭載しました。この装置は台車の構造が複雑になるものの、あらかじめ高速走行に耐えられるよう路盤を強化することで、カーブ通過時に列車の車体を傾け乗り心地を損なわず通過することが可能になります。これにより日本初のディーゼル特急130km/h運転と、カーブ通過時の速度を振り子装置が無い通常列車と比べ最大30km/hも引き上げることが可能になりました。

完成系として更なる高みを目指したキハ283系

根室本線石勝線高速化事業に合わせて、1995年から「スーパーとかち」用などに38両が導入されたのがキハ283系です。1997年より「スーパーおおぞら」として運行を開始し、「おおぞら」より40分以上の時間短縮を実現しました。その後「スーパー北斗」や「スーパーとかち」でも利用が開始されました。

札幌駅停車中のキハ283系特急車両
札幌駅停車中のキハ283系

函館本線と同じく、線路と車両の両面からの高速化ということで実施されました。この事業では線路など地上設備を第三セクターの道東高速鉄道開発(現在の北海道高速鉄道開発)が改良しJR北海道へレンタル、車両側をJR北海道が用意することになりました。

基本的な設計はキハ281系と同じですが、走る線区に合わせた改良やカーブ通過時により滑らかに通過できる自己操舵機能を台車に追加しました。最高速度は130km/hと同じものの、カーブ通過時の速度を通常列車より最大40km/hも引き上げることに成功しました。

この車両の設計最高速度は145km/hでまだ速度には余裕がありました。そのため2000年に一部車両に140km/h対応工事、2006年には一部車両に振り子装置に空気バネ車体傾斜装置を組み込んだ実験を行い、更なる高速化や新型車両につながる実験をしていました。

このようにキハ281系とキハ283系はJR北海道の高速化に多大な貢献したのです。

JR北海道の綻びを露わにしたのもスーパー特急

JR化後に高速化を続けてきたJR北海道ですが、2011年にキハ283系のエンジンシャフトが脱落する大事故が起きました。乗客の機転によりけが人が出なかったのは奇跡としか言いようがないものでした。その後も他の鉄道会社ではありえない事故が頻発し、経営体質が問題となります。

事故の原因はJR化後努力はしてきたものの、人口減少や経済成長の低迷で思ったより収益伸びず経営が悪化したこと、国鉄分割時の見通しの甘さなどがあります。結果コスト削減を車両や人材全ての面で行うしかなくなったのですが、そのやり方にも問題があり様々な事故に繋がりました。

経営改善策として特急の速度ダウンなど身の丈に合わない高速運転の見直しや、国鉄時代の車両を中心とした新型車に置き換えてのコスト削減と安全性向上、赤字路線や駅の廃止など多岐にわたることが今も実行されています。

スーパー特急故の高コスト体質

高速運転の見直しは結果としてキハ281系とキハ283系の引退を決定づけました。

高速運転は車両にも線路にも負担をかけるため、両面からコストが上がります。なので最高速度とカーブ通過時の速度を下げるだけでコストカットになります。それに合わせて全ての車体傾斜装置も使用を停止しました。

苗穂にて留置中のキハ261系
キハ261系0番台
苗穂の留置線にて

振り子式は複雑な装置と紹介しましたが、複雑な分整備コストもかかります。それなのに速度を落としてカーブ通過時の高速運転をしないのですから、鉄道会社としてはただのお荷物装置です。おまけに長距離を高速走行していた車両は痛みも通常より激しいものとなります。

経営悪化の中唯一の明るい話題だった海外からの外国人客の流入も完全に停止しました。それらの理由から本来であればメンテナンスをすれば十分使える車両でも、国鉄型のキハ183系と共にキハ261系1000番台で置き換えられることになりました。

キハ261系は宗谷本線高速化事業と合わせて「振り子装置」の代わりに「空気式車体傾斜装置」を採用し、製造とメンテナンスコストを抑えてカーブ通過時に最大25km/hの速度アップを実現した車両です。置き換えは0番台から1000番台1~4次車までは付いていた空気式車体傾斜装置を省き、更にコスト削減した5次車以降のキハ261系1000番台で行われています。それに合わせて空気式車体傾斜装置搭載している既存の車両も、取り外し工事が実施されています。

2022年度より定期運用離脱開始

2021年現在ではキハ281系は特急「北斗」、キハ283系は特急「おおぞら」で使用されています。2021年9月に発表の2022年春のダイヤ改正で「おおぞら」のキハ261系化が決まり、キハ283系の定期運用離脱が決まりました。

キハ281系については2019年発表の「JR北海道グループ中期経営計画2023」で2022年度中の運用離脱が記載されていましたが、今回のダイヤ改正では言及がありませんでした。27両の在籍を考えると、2022年度分のキハ261系新製で2022年度中に運用離脱は微妙に思えますが、数年以内での運用離脱となりそうです。

外国人客が多い状況が続いていれば何らかの活用法があったかもしれませんが、現在の状況では定期運用離脱後はキハ281系と283系はそのまま廃車になる可能性高いと予想されます。

北海道内の高速道路・バイパス延伸の対抗や交通による環境負荷問題などを考えると、再び高速化をして鉄道利用を促す必要があります。

対策が必要なのは各方面重々理解はしていても、何も出来ず緩やかな衰退しか見通せないのが現状です。どこも最低限しか支援の余裕はなく、投資にせよ廃止にせよ思い切った決断が出来ない鉄道に限らない社会情勢もあるからです。

鉄道ファンとしてはJR発足時のようにチャレンジ精神あふれるJR北海道の姿を再び見れることを、たとえ願望と言われようと強く望んでいます。

※記事の一部にご指摘があり修正いたしました。ご指摘ありがとうございます。

2021年8月10日火曜日

2022年度から磐越西線一部再非電化へ - ゆくゆくは磐越西線全線非電化へ?




 2022年度より磐越西線「喜多方~会津若松」間が非電化工事を開始予定と報道されたことから、なぜ非電化するかや今後の磐越西線について考えてみたいと思います。


予定されているのは「喜多方~会津若松」間16.6km

会津若松駅に停車するJR東日本E721系とキハ40系
左が磐越線電化区間を走るE721系
右が磐越線非電化区間を走る今は引退したキハ40系
JR東日本が非電化化を検討しているのは磐越西線の「喜多方~会津若松」間で、営業キロにすると16.6kmで6駅が対象となっています。

福島民友新聞の8月4日の記事によると、8月3日に喜多方市はコスト削減を理由にJR東日本より2022年度から「喜多方~会津若松」間の再非電化化の予定を説明されました。これに対し市側は観光や直通列車への影響を懸念したと報道されました。

役目を終えつつある電化

磐越西線は福島県郡山駅~新潟県新津駅を結ぶ、全線営業キロ換算で175.6kmの路線です。そのうち約半分にあたる福島県内郡山駅~喜多方駅間の81.2kmが交流電化されています。

E721系指定席車両
快速列車に連結される指定席車両
この交流電化は1967年により一度に全線で行われ、上野駅から会津若松・喜多方へ直通する特急や急行が運行されるようになりました。その後東北新幹線が開業し、特急列車は「郡山~会津若松」へ縮小されていきました。高速道路の磐越道の延伸などもあり、現在では特急も廃止され快速列車に指定席が連結されるのみとなっています。

磐越西線は会津若松駅を起点とし運行系統が二分されています。「郡山~会津若松」間が電車列車、「会津若松~新津」間が非電化列車という住み分けになっていて、全線直通する列車はありません。その中で郡山方面への列車2本・喜多方方面1本が電化区間全線を走る列車となっています。

優等列車がほぼ廃止され電化区間の全線直通列車が減った今、市側の懸念はもっともなものですが、電化区間が縮小されてたとしても影響はかなり小さいのは事実です。

JR東日本は地上設備を減らしたい

鉄道は車両だけでなく架線・信号・踏切など地上にも設備が必要です。

JR東日本は将来の乗客や働き手の減少を見越して、地上設備のメンテナンスやコスト削減ののための投資を進めています。例えば海外でも進み始めている信号の無線化技術の開発や、踏切制御の無線化も進めています。それに加えてかなり以前から電車の架線を無くす、架線レス技術にも注目していました。そのため鶴見線では燃料電池車の実験などもする予定です。

その点架線を取っ払ってディーゼル列車など走らせるのは、ハイテクではありませんがシンプルな方法です。

交流車両は高価・電気式でディーゼルも高性能化
磐越西線全体の非電化化も現実的?

磐越西線は交流電化されているのですが、そこを走る交流用電車を簡単に言うと、直流用電車に交流を直流にする変換機を追加で載せた車両です。なので、その分通常の車両より少し高価になっています。

路線単体で見ると電化コストが高くても、周辺路線との車両の融通やメンテナンスコストに貨物列車との兼ね合いで電化が必要な場合があります。しかし、磐越西線の電化区間の場合、既に半分は非電化区間であり郡山側にも非電化路線の磐越東線があり、そちらと車両を融通しあえるようになります。そして郡山には非電化列車の車両の点検の出来る車両工場もあり、メンテナンス面でも問題ありません。

そして最近登場した電気式ディーゼル列車はエンジンで発電した電力で走る列車なのですが、加速性能は普通の電車並みに進化していてディーゼル列車より上です。正確な値段は不明ですが、ディーゼル列車よりはコストが高いものの、メンテナンスコストで有利になると考えられるます。

それらを踏まえると電気式ディーゼル列車のような新しい車両でを導入することで、利便性を落とさず非電化化も不可能ではありません。そして車両コストはあまり変わらないものの、地上の電化設備の分でコストを減らすことは可能かもしれません。

部分的な非電化化工事の結果や、701系の廃車に合わせた今走っている車両の転用計画など次第では、全線の非電化化の検討も決して不思議なことでは無いと思います。

2021年2月21日日曜日

東京メトロ17000系の東武東上線内試運転を振り返る




 2021年より本格的に実施された東武東上線での東京メトロ17000系の試運転を、乗務員訓練を中心に振り返ります。

2020年12月から本格スタート

東京メトロ17000系は有楽町線や副都心線で運行している7000系の置き換え用として導入された新型車両です。

東京メトロ17000系東上線内深夜試運転
東上線内深夜試運転
2020年1月に17000系の第一編成が製造されましたが、東上線では年末までは志木駅近辺での小規模な試運転に留まっていました。12月20日にやっと東上線の和光市から小川町まで入線し、技術者も添乗し誘導試験やPQ輪軸試験など東上線内での走行が問題無いかの最初の技術的な検査が行われました。その後は同様の目的で池袋まで入線しました。

深夜に最低限の技術的な確認が終わった後は、日中に小規模な入線試験が実施されました。

2021年1月23日からは乗務員訓練

技術的な確認が終わった後は、実際に列車を動かす運転手さんや車掌さんの訓練が始まります。17000系は東京メトロの車両ですが様々な路線に乗り入れます。そのため東上線へ車両を貸し出しての訓練となります。

東京メトロ17000系の東上線乗務員訓練初日
東上線乗務員訓練初日
年も変わり第1編成の製造から約1年の経った2021年1月23日からは、あいにくの雨でしたが東上線川越市駅~森林公園駅間で営業列車の合間を縫って乗務員訓練が開始されました。同区間を各駅に停車して往復しました。

訓練初日の様子


川越市駅に停車する17000系試運転列車
川越市駅に停車する
乗務員訓練の試運転列車
暫くは1編成が貸し出されて川越市駅~森林公園駅間で、ほぼ毎日乗務員訓練が行われました。

志木駅の電留線へ入線する東京メトロ17000系
志木駅の電留線に入る17000系
2月8日からは更にもう1編成が貸し出され2編成体制となりました。1編成は相変わらず川越市駅~森林公園駅間で乗務員訓練が続けられ、もう1編成は高坂~志木間で乗務員訓練が行われました。

川越市駅での17000系の並び
2編成になったため乗務員訓練列車同士のすれ違いも見られるようになりました。川越市駅では電留線で発車待ちの訓練列車の横を志木からの訓練列車が追い抜く一幕も見ることができました。

8000系とすれ違う17000系訓練列車
8000系とすれ違う訓練列車
次の週からは2編成とも川越市駅~森林公園駅間での乗務員訓練となりました。平日の上り訓練列車の1本は森林公園検修区から越生線への回送列車の一本前を臨時ダイヤで先行して走っていたため、後続の回送列車は坂戸駅手前で信号待ちが発生しました。上の写真はその信号待ちの列車とすれ違う下り訓練列車です。


東上線への17000系回送列車
東上線への回送列車
訓練列車は1ヵ月間行われましたが、その間に何度か列車は東京メトロの車両基地へ帰るために回送列車が設定されていました。おそらく簡単な検査が理由だと思われます。

様々な乗務員訓練の様子

2月21日営業運転開始へ

東上線での訓練は2021年2月20日まで行われました。そして翌日の21日の朝1本だけ有楽町線の新木場から和光市まで営業運転が行われました。

この時点で製造が完了しているのは17000系の10両3編成のみです。今後10両編成の車両も引き続き増備されるだけでなく、8両編成の車両増備されます。

そして全ての車両が揃ったのちに7000系は引退する予定です。

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2021年2月13日土曜日

東京メトロ17000系を紹介 - 有楽町線・副都心線用7000系置き換えへ




 東京メトロ7000系置き換え用に副都心線・有楽町線に導入される東京メトロ17000系を紹介します。

17000系の導入で7000系は引退へ

東京メトロ17000系試運転列車
東上線で乗務員訓練する17000系
東京メトロ17000系は東京メトロ有楽町線と副都心線用に、10両6編成と8両15編成が導入される予定です。10両編成は日立製作所製、8両は近畿車輛製と製造メーカーが違うのも特徴です。

営業路線としては東京メトロ有楽町線・副都心線の他、直通先の東武東上線・西武池袋線・東急東横線・横浜高速鉄道みなとみらい線となります。相鉄線については不明です。

置き換えが行われる
東京メトロ7000系
有楽町線と副都心線開通時から使用されている7000系は、10000系の導入時にも一部置き換えが行われました。そして今回の17000系で全てが置き換えられ、引退します。

丸みのある可愛い先頭車両

東京メトロ17000系先頭車両
先頭車両
車体はアルミ合金です。先頭車両は丸みのあるデザインとなっており、スカートも丸みのある柔らかいデザインとなっています。地下鉄用のため前面から脱出できるよう非常用の扉が付いています。

デザインのイメージ図を見たときはいまいちに感じましたが、実際に見てみると良い可愛いらしい良いデザインに感じました。

東京メトロ17000系日本製鉄MTC-001連結器
日本製鉄MTC-001連結器
連結器は密着連結器です。銘板による日本製鉄製で型番はMTC-001のようです。

東京メトロ17000系行先表示器
行先表示器
行先表示器はフルカラーLEDで、列車番号もフルカラーLEDが採用されています。

東京メトロ17000系LEDヘッドライト
前照灯
前照灯と尾灯ともにLEDが採用されています。前照灯はLEDを束ねたものを二つ備えます。

東京メトロ17000系尾灯
尾灯
前照灯の下に尾灯用の赤色LEDが搭載されます。こちらはまるでなく、デザイン性のあるものが採用されています。

東京メトロ17000系側面帯
側面帯
先頭車両のアクセント部
側面の帯は7000系や先代の10000系と違い、白が1色無くなっています。また、先頭車両だけアクセントがあります。

東京メトロ17000系ピクトグラム

ピクトグラムは上部に配置され非常時脱出用のドアコックも高い位置にあり、ホームドアがあっても問題が無いように配慮されています。

屋根上機器

東京メトロ17000系アンテナ
先頭車両のアンテナ
東京メトロではデジタル無線の導入をすすめており、先頭車両にはデジタル無線や乗り入れ先の他社線用に合計3本のアンテナが搭載されます。

東京メトロ17000系パンタグラフ
パンタグラフ
パンタグラフはシングルアーム式を採用し、10両編成では1両づつに1基で計4基搭載しています。そのため7000系や10000系のように1両に2基搭載する車両はありません。

東京メトロ17000系クーラー
冷房装置
冷房装置には集中式を採用し、1両に1基搭載されます。性能は58kWで7000系よりは橋梁であるものの、10000系とは同じ能力です。

冷房のカバーは全体的に角ばったものが採用されています。全体的に柔らかいデザインを採用しているので、ちょっと違和感を感じます。

床下機器

東京メトロ17000系台車FS781
FS781を採用
東京メトロでは整備不良とボルスタレス台車の特性により、苦い思い出があります。そのため10000系に続きモノリンク式ボルスタ台車を採用します。

東京メトロ17000系の台車銘板
銘板より日本製鉄製と分かる
形式はFS781で日本製鉄製です。モーター車もトレーラー車も同一の台車を使用します。

モーターはPMSM(永久磁石同期モーター)205kWを採用します。4M6Tで10両編成のうち4両がモーター車で、和光市方面を1号車とした時2・4・7・9号車がモーター車です。このMT比・モーター車の位置・モーター出力は07系と同じで、5M5Tの10000系と比べると先祖返りと言えるかもしれません。

ちなみに有楽町線・副都心線のMT比・出力の変遷としては、7000系(VVVF更新車)5M5T・165kW→07系4M6T・205kW→10000系5M5T・165kW→17000系4M6T・205kWとなっています。

加速度は3.3km/h/s、減速度3.5km/h/s、非常時減速度4.5km/h/sです。営業最高速度は110km/hで、設計最高速度は120km/hです。

ブレーキは回生ブレーキと路面ブレーキを備えます。

東京メトロ17000系SiC-MOSFET VVVF
VVVF(SiC-MOSFET)
VVVFは三菱製でフルSiC(炭化ケイ素)のMOSFET方式です。モーター車1両につき1群の、計4群を搭載します。

東京メトロ17000系SIV
SIV
ハイブリッドSiC
一方でSIVはSi(シリコン)も併用する三菱製ハイブリッドタイプを5・6両目に搭載します。SiCがこなれて来たといっても、扱う電流が少なく費用対効果の小さいSIVにフルSiCはまだ採用されないようです。

東京メトロ17000系コンプレッサー
コンプレッサー
コンプレッサーはオイルフリースクロール式で4台で1ユニットとしたものを、3・6・8号車に搭載します。

各先頭車両にはATO・ATC・ATSと自社と各社の信号システムを処理するための各種機器が搭載されます。また無線制御システムのCBTCにも対応準備がされています。

東京メトロ17000系TIS装置
TIS
車両のモニタリング装置としてTISが搭載されます。これにより車両の各装置の状態がモニタリングされます。そしてTISで収集された情報がTIMAへ送られ、指令室や車両基地でリアルタイムに監視できるようになっています。

VVVFで省エネ性能が大きく進みましたが、SiC-MOSFETやPMSMの採用で更にもう一段進んだ省エネ車両となっています。これら13000系とほぼ同じ仕様ですが、13000系は舵操舵台車で台車やMT比が特殊でした。なので東京メトロの20m車としては、この仕様がしばらく標準として採用され改良されていくと思います。

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