2022年6月18日土曜日

電車の顔の話 普通電車編 - 鉄道雑学




列車の顔と呼べる先頭車両のデザインですが、目的や会社によって色々な形があります。そんな列車の顔について見ていきたいと思います。今回は比較的新しい普通列車を中心に紹介します。

列車には目的ごとの顔がある

JR東日本E231系とE233系
JR東日本E231系とE233系
先頭車両のデザイン、列車の顔と呼べるデザインに明確なルールがあるわけではありませんが、傾向はあります。

普通列車は機能性を最優先したデザイン。特急列車では機能性だけでなく、会社のイメージにも繋がるため、デザイン性を重視したデザイン。新幹線であれば速度を重視したデザインになっています。

今回は比較的新しい普通列車のデザインを見ていきたいと思います。

コストと機能を優先したい普通電車

普通列車のデザインは箱型のデザインが多い傾向にあります。お客さんを安く快適に沢山乗せるには、まずスペースが重要です。そのため最もスペースが有効利用できる箱型になります。それに加えて走る場所によって、乗客の多さ・連結の必要性・気象条件に合わせての装備が考慮されます。

特に通勤列車は大量の車両を用意する必要があり、単純化されたデザインが理想です。単純なデザインであれば破損したときの修理も簡単ですし、平面的なら掃除の手間も減ります。

方向性としては同じはずですが、各社こだわりがありデザインでは結構違ったものとなります。

例えば、JR東日本は装飾は最低限でシンプルなデザインを採用する傾向にあります。特にE231系以降の通勤電車はその傾向が強い車両が多いです。

一方で私鉄は住宅地開発など沿線事業も手掛けることからイメージを大事にします。そのためコストがかかってもデザインを重視することがあります。相鉄の新車では車のようなグリルがありますが、ラジエーターを冷やす必要のない鉄道では無意味なものです。本当にデザインのためだけに、お金をかけているのです。

通勤電車の顔

それでは各社の通勤電車の顔を見ていきたいと思います。

JR東日本E235系
JR東日本E235系
JR東日本の通勤電車の最新形式のE235系です。非常にシンブルなデザインで、大型の一枚窓を採用し、上部にヘッドライトとテールライトと行先表示機を備える最小限の構成です。窓ガラスが大きいため、非常に見晴らしの良い構造になっています。

JR東日本の場合、以前は山手線など混雑する首都圏を走る短距離を走る通勤電車と、混雑はするものの駅間の長い郊外を走る首都圏の郊外電車で設計を変えていました。今では効率化と技術の進歩で、通勤電車に寄せた共通のデザインとなっています。

JR西日本323系
JR西日本323系
JR西日本の大阪環状線323系です。大阪環状線という通勤路線の特性を考えれば、大型の一枚窓の構成でも良いのですが、JR東日本とは対照的に近郊型車両に寄せて共通化されています。

東京メトロ17000系
東京メトロ17000系
JR東日本とは違い3分割された構造の東京メトロ17000系です。地下鉄車両は非常用脱出扉を前面に設けることが必須なので、そのため扉があります。ただし、非常用で普段は使わないので片側に寄せることで、出来るだけ運転手の視界を確保しています。ある程度曲面も使われており、そこはコストのかかっている部分のはずです。

京王電鉄9000系
京王電鉄9000系
京王電鉄9000系です。都営新宿線に乗り入れるために、非常用の貫通扉を設けています。東京メトロと違い、貫通扉は端に寄せないデザインを採用しています。コストのかかる曲面ガラスを採用して、運転手の側面の視界を確保しているのがポイントです。

相模鉄道12000系
相模鉄道12000系
通勤電車ではかなり例外的な見た目重視の相模鉄道12000系です。車のようなデザインで、ヘッドライトはリング状のデザインが入り、フロントグリルのような装飾が施されています。鉄道でいえば完全に不要な装備で、デザインのためだけのものです。これは相鉄のブランド戦略の一環で、鉄道車両以外も含めてデザイン性を高め企業価値を高めようとするものです。車両カラーリングではよく見られますが、通勤電車のデザインでここまでやるのは珍しい方だと思います。

静岡鉄道A3000形
静岡鉄道A3000形
静岡鉄道のA3000形です。静岡鉄道は清水市など静岡県の都市部を走る私鉄です。地方私鉄は中古車を導入することが多いのですが、都市部で運行しているので比較的経営基盤が強く、自社設計の新型車両を導入しています。

都市部で需要が安定しているため、2両の固定編成での運行で貫通扉はありません。こちらもデザイン性を重視しており、コストアップに繋がる編成によって異なるカラーリングを採用しています。

近郊型やローカル線のデザイン

都心部近郊やローカル線のデザインも基本は同じですが、需要に合わせて連結できるようになっていることが多く、そのため通路用の貫通扉を設けることが多いです。また、地方の非電化私鉄では、新潟トランシスの車両が採用されることが多く、よく見ると似ていることが多いのです。

JR東日本E721系
JR東日本E721系
東北地区を中心に活躍する、JR東日本E721系です。首都圏以外のJR東日本の車両は、連結や雪を考慮した構造となっています。そのため中心に貫通扉を装備し、連結時は車内の通行が出来る設計が多く採用されています。

JR北海道733系
JR北海道733系
札幌近郊で活躍するJR北海道733系です。中心に貫通扉を設け、連結時を考慮するのは他と同じです。それに加えて北海道は積雪も多く、駅間距離が長く高速走行を行います。そのためヘッドライトの数を多くし、視界確保や列車の接近をわかりやすくしています。

どの鉄道車両も踏切などでの衝突時に、運転手の安全確をする構造となっています。JR北海道の車両は、普通よりも運転台も高い位置にし前面を厚みのある構造にすることで、衝突の時の安全性がより高いものとなっています。

JR東日本GV-E400形
JR東日本GV-E400形
JR東日本の最新式電気式気動車のGV-E400形です。東北や新潟地区で活躍しています。こちらもヘッドライト上部に付け、中心に貫通扉を設けて連結を対応しています。ローカル線は最初1両単位で運行されるので、乗客数に柔軟に対応出来るよう1両から数両の連結を考慮した設計が一般的です。

JR北海道H100形
JR北海道H100形
こちらはGV-E400形の兄弟車にあたるJR北海道H100形です。全く同じでも良いのですが、733系同様の理由だと思いますがライトが運転台下にも増設されているのが分かります。

鹿島臨海鉄道8000形
鹿島臨海鉄道8000形
鹿島臨海鉄道8000形です。この車両は非電化私鉄では多く採用されている新潟トランシス製の車両です。ライトの位置が違ったりはしますが、新潟トランシスの車両はよく見ると似ている部分があったりします。

今回の紹介はここまででざっくりした解説として各社の傾向などを紹介しました。他にも色々な顔の理由があるので、是非どうしてそういう形なのか考えてみると楽しいと思います。


2022年6月12日日曜日

上越新幹線275km/h運転復活とさよならE2系




 JR東日本は2022年6月7日に、2023年春から上越新幹線の最高速度を再び275km/hへ引き上げると発表しました。これと同時上越新幹線より2022年度末にE2系を引退させ、E7系に統一すると発表しました。今回は再び275km/h化されること、E2系がこのタイミングで引退する理由を考察します。

今回は全区間で275km/h化

JR東日本E2系新幹線
上越新幹線から引退するE2系
写真の下枠交差パンタグラフのタイプは
既に引退済み
275km/hに速度が引き上げられるのは、「大宮~新潟」間で上越新幹線全区間となります。現在同区間は240km/hが最高速度で、30km/h速くなることになります。後述しますが、以前は下り一部列車が一部区間でのみ275km/h運転が実施されていました。

これにより所要時間が最大7分短縮されると発表しています。275km/hで運行するのはE7系です。E7系は設計こそ275km/hですが、260km/hでの運行しかしておらず、これで本来の性能が発揮されることになります。これに合わせて上越新幹線はE7系に統一され、E2系は2022年度末に一足早く上越新幹線から引退となります。

2019年5月にも275km/h化することをJRは発表していたのですが、当時は2022年度末実施予定としていたので、若干計画は遅れたことになります。

高速化発表化以降、車両を使った試験や工事などを進めてきました。速度が上がれば騒音も増えるので、防音壁のかさ上げや形状の変更、吸音壁を設置することで騒音が大きくならない工事が実施されています。また、高速走行をするとどうしても架線が揺れやすくなるので、架線をより強く引っ張って張る工事を行うことで、地上設備でも高速化を実施しました。

復活する275km/h運転

1990年3月10日~1999年12月4日の間で、「上毛高原~浦佐」間の下り勾配を利用して、越後湯沢を通過する下り速達列車の一部だけでトンネル区間を中心に275km/h運転を実施していました。

これは谷川連峰を超える際の高低差を利用したもので、上毛高原駅が標高約440m・越後湯沢駅が約355m・浦佐駅が約118mと下りが続いているのが分かります。この区間は半分以上がトンネル区間で、騒音も問題になりにくい構造です。それを利用して275km/h運転を実施していました。(標高は駅中心部の地上1Fを基準にしたものです。)

この列車には、専用の4編成の200系だけが使われていてました。ATC関係を275km/h用に特別改造し、ブレーキ性能や騒音対策が強化され検査基準も厳しくした特別編成でした。

その後275km/hは中止されてるのですが、これは200系以降の車両で車両性能が向上したことや、ほくほく線が開業し「はくたか」乗り換えなど越後湯沢駅の重要性が高まったことが理由とされています。

E7系統一で車両性能向上で275km/h復活へ

JR東日本E7系新幹線
上越・北陸新幹線で活躍する
E7系
2021年10月までは最高速度が240km/hのE4系が上越新幹線で運行されており、これも速度アップの障壁だったと考えられます。

現在上越新幹線で運行しているE2系は、275km/h対応のE2系1000番台で、東北新幹線では275km/hでの運行が可能です。そして、公開されているカタログスペックだけで言えば、E7系と大差はありません。しかし、E7系はE5系の技術を取り入れ、最高速度とスペックを落とした車両なので、E2系よりは性能が高く高速運転しやすいはずです。

また、E2系は順次廃車の進められている古い車両です。安全性や信号制御を考えると、東北新幹線で275km/走っているから、上越新幹線もそのまま走れるという単純な話ではないはずです。走れるか走れないかで言えば上越新幹線でも275km/hで走れるでしょうが、引退が近い車両へ手間をかけるのは得策でないという判断になったのだと思います。

上越新幹線がE7系に統一されることで、すべての車両性能や座席数が統一されることになりまうす。これによりダイヤを考える上で単純化できることや、ダイヤが乱れたときへの対応が楽になります。

東北新幹線でE2系が残る理由としては、最高速度がE2系と同じE3系が速度上のボトルネックとして残っており、E3系は今後置き換えることが予定されているからだと思います。E3系はE2系と連結して運行されているので、E3系の引退と同時期に東北新幹線でのE2系も引退になると予想します。

そういった理由からE2系の置き換えを上越新幹線で先に進め、東北新幹線でのみの運行とし、E7系で統一しての速度向上の実施という判断なのではないしょうか。240km/hを最高速度として、E2系の上越新幹線での繁忙期の臨時運行が今後あるかは、気になるところです。


鼻の短い山形新幹線E8系投入 E3系の終焉へ




JR東日本は2020年3月3日に山形新幹線へE8系を投入し、福島駅のアプローチ線の改良を行うと発表しました。E8系の特徴を中心に解説します。
記事作成: 2020.03.03/記事更新日: 2022.06.12

鼻は短く最高速度300km/hで定員重視

JR東日本E3系2000番台
山形新幹線E3系2000番台
E8系は2024年春から運行開始で、E5系との併結で東北新幹線走行時の速度が275km/hから300km/hに引き上げられます。2024春から2026年にかけて導入予定です。

基本的な構成はE6系に準じたものとなりますが、大きく違うのは速度と定員です。E6系は鼻が尖っている先頭部13m、最高速度320km/h、定員330名(グリーン車22名)、荷物スペース四か所、車椅子スペース一か所です。対してE8系は先頭部9m、最高速度300km/h、定員355名(グリーン車26名)、荷物スペース七か所、車椅子スペース二か所となります。

E6系は「こまち」として「はやぶさ」と連結して、東北新幹線内は最速達列車として運行しています。一方でE3系は「つばさ」として「やまびこ」と連結して運転していますが、「やまびこ」は元々停車駅が「はやぶさ」より少し多めに設定されている列車です。また、「こまち」は盛岡まで、「やまびこ」は福島までと、東北新幹線内を走る速度や停車駅が列車の設計に反映された形です。

グリーン車はE6系もE8系も先頭車一両のみで7両編成となっているため、先頭車2両で10名以上の定員が増えていのるが分かります。さらにE8系は大型荷物スペースが全車両に拡大され車椅子スペースが一か所増えているのに定員が増加しており、他の箇所でも定員増加の工夫がされているようです。

E3系からの変更箇所として全車両のフルアクティブサスペンションダンパー化による乗り心地向上、E3系・E6系との違いがコンセントの全席化となっています。カラーリングに関しては現行を踏襲します。

投入編成数としては当初17編成の導入を予定していました。しかし、2022年6月の報道によると、導入決定時より需要が下回る予想となったため、運行中のE3系1000・2000番台の合計数と同じ15編成の導入となります。

導入編成数は減ったものの運行本数に影響はないとしているため、現在の運行本数より減るのではなく、週末に運転されている臨時列車や東北新幹線内での増結編成での運用の調整になるのではないでしょうか。

E3系の終焉へ

E3系は0番台が秋田新幹線に投入され、その後にE3系1000番台と2000番台が投入されました。2022年6月現在では東北新幹線の増結用と山形新幹線用に1000番台・2000番台が活躍しています。

E8系が投入されることで、本来のミニ新幹線としての役目は終わると予想されます。また、増結用編成としては0番台が秋田新幹線引退後活躍したように、1000番台と2000番台が少しだけ活躍するかもしれません。しかし、速度も同時に引き上げられるために、その頃にはE2系も定期運転では引退してるでしょうから唯一のダイヤ上ネックになるため微妙なところです。

福島駅のアプローチ線の改良

福島駅にある奥羽本線から東北新幹線への接続用のアプローチ線は、下り線側のみの単線構造となっています。なのでアプローチ線を上り線にも増設し、複線構造に変更されるのがE8系導入と同時に発表されました。使用開始は2026年度で、E3系の置き換え完了と同時になります。

これにより東北新幹線上での平面交差や単線区間が解消されるために、増発やダイヤ乱れ時の対応がしやすくなります。


2022年6月7日火曜日

報道の印象と違う?蒲蒲線計画の都と大田区の合意について解説




 大田区と都が2022年6月6日に合意した新空港線(通称:蒲蒲線)の発表内容について解説します。見ていただくと報道とは印象も変わってくる部分もあるかと思います。最初に簡単にまとめて細かい点を解説していきます。

京急1000形
蒲蒲線は京急への乗り入れも目指すが
実現なるか…

簡単には補助金の支払の一部と大田区が主体になることを合意

1 大田区は、整備主体となる第三セクターに出資、都市鉄道利便増進事業の採択に向けた調整など、本事業を推進する主体となる。

2 東京都と大田区は、都市鉄道利便増進事業の地方負担分について補助を行う。その負担割合は、東京都が3割、大田区が7割とする。 

3 大田区は、整備主体となる第三セクターとともに、本事業の事業計画の検討に当たり、事業費の圧縮に努める。 

4 本事業の都市計画決定及び都市計画事業認可の後、大田区が本事業を特別区都市計画交付金制度の対象事業とすることができるよう、東京都と大田区は調整を行う。 

5 空港アクセス利便性の向上に資する京急蒲田から大鳥居までの整備について、東京都と大田区は、引き続き実現に向けた関係者による協議・調整を行う。

6 上記合意事項の実現に向けて、東京都と大田区は、責任を持って必要な対応を行う。

大田区ホームページ
「新空港線(矢口渡~京急蒲田)整備事業について」より引用

上の文章は2022年6月6日大田区と都が合意した発表したことについて、大田区ホームホームページにあった内容です。

以上より簡単に解説すると、大田区が事業の中心となり、今後第三セクターを設立する。都と大田区で「都市鉄道利便増進事業」という制度の補助金の支払い割合を合意した。今後もコスト削減に努める。都と大田区で具体的な計画を決め、特別区都市交付金という都からの出資を受けられるようにする。今回決まったのは東急多摩川線矢口渡駅~京急蒲田間で計画路線の一部分、京急蒲田~大鳥居間は今後も協議する。それらが実現できるよう、都と大田区は努力するといった具合です。

実際に路線建設に至るには様々な申請が必要で、そういったことはまだと分かります。なので建設を決定したわけではありません。

それではそれぞれについて、1~6を細かく見ていきたいと思います。

1.大田区が中心に事業を進める

この新規路線は線路や駅を第三セクターが建設し保有し、東急など鉄道会社へレンタルして実際に運行を行してもらう想定です。なので、大田区が第三セクターに出資することで、中心的に事業を進めることができます。それで中心に事業を進めるとなったのです。

都市鉄道等利便増進法というのがあり、その法律に基づいて行われるのが都市鉄道利便増進事業です。これを利用すると国・自治体が3割づつ費用を補助金で負担してくれて、実際の支払いは残り3割のみでよくなります。なので事業が認可されるように努力するということです。

2.都と大田区で補助金の支払い割合決定

先ほどの都市鉄道利便増進事業で自治体が3割支払うとありましたが、この割合を都が3割・大田区7割と決めたということです。総事業費が1360億円の予定なので、単純計算で自治体支払い分が3割で453億円、大田区はその7割で約317億円支払うことを合意したことになります。

実際には都からの資金や第三セクターへの出資があるので、支払い金額はそこから増減します。

3.コスト削減を頑張ります

これに関してはあまり言うことはないのですが、1000億円を超える事業なのでコスト削減を頑張りますというこです。

4.東京都からの資金を受けられるようにする

簡単に言うと計画をちゃんと決めて、都から認可してもらい、都から資金を受け取れるようにするという話です。

この辺りは私も理解しきれてないので、間違っていたら申し訳ないのですが、解説していきます。

都市計画法という都市の開発に関する法律があるので、まず大田区が具体的な計画を決めた都市計画を決定します。そうすると都道府県、この場合は都が認可することで、都市計画事業というものになります。そしてその財源が都が交付する特別区都市計画交付金制度というわけです。

5.今決まっているのは路線の一部分

今回の話の対象となっているのは、「矢口渡~京急蒲田」間で計画の一部のみ、「京急蒲田~大鳥居」間は引き続き調整するということです。報道によると2030年代に、部分開業を目指すとしています。

新空港線(通称:蒲蒲線)は東急矢口渡駅から蒲田駅・京急蒲田駅を経て、京急空港線大鳥居駅まで繋がる路線です。元々「矢口渡~京急蒲田」間を第一整備、「京急蒲田~大鳥居」間を第二整備として分割して建設する予定です。なので、第一整備の区間のみ話がまとまったということです。

6.これからも対応を続けていく

このように見ると実際の路線新設にまだまだなことだらけとわかります。なので、引き続き都と大田区がで対応していくということです。

以上が大田区と都が合意した内容の解説です。こうやって見ると報道の内容や印象と違うところも見えてきたのではないでしょうか?

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蒲蒲線(新空港線)ってどんな計画でメリットや問題は?




 羽田空港へ向かう新空港線として計画されている通称「蒲蒲線」が、どんな計画でどんなメリットや問題があるのか紹介します。

記事作成: 2022.06.06/記事更新: 2022.06.07

そもそも蒲蒲線って?

東急5050系
蒲蒲線に乗り入れるかもしれない
東横線の列車
蒲蒲(かまかま)線という通称で呼ばれている新空港線ですが、東急矢口渡駅から京急大鳥居駅までを結ぶ計画の路線です。

東急多摩川線矢口渡駅を出て環八を越えたあたりで分岐し、まず地下に潜ります。そこから蒲田駅・京急蒲田駅を経て、京急空港線の大鳥居駅手前で空港線に合流し、大鳥居駅に至ります。そこから京急空港線に乗り入れて、羽田空港を目指します。蒲田駅と京急蒲田駅を結ぶのが、蒲蒲線という通称の由来です。

これによって東京メトロ副都心線・東急東横線方面から東急多摩川線を経由して列車を乗り入れさせ、東京西部や埼玉方面からの羽田空港へのアクセス向上を狙っています。

矢口渡~京急蒲田間を「一期整備」、京急蒲田~大鳥居間を「二期整備」とし、二段階で新設する計画です。一期整備区間を2030年代までに完成を目指しています。

計画の中心は大田区が担います。線路などの設備を大田区が出資する第三セクターが整備し、実際の営業は東急が運行することを大田区は想定しています。総事業費は1360億円を見込んでいます。

どこまで計画は進んでいるのか?

必要予算や路線の大まかな計画を立てるところは既に完了していて、予算の出資割合や出資者を募っている段階です。今決まっているのは都と大田区が補助金の支払いについて、一部合意しているところです。

この後に出資者同士や運営を委託する東急などと調整を行い、実際に国などに計画を申請して認可や補助金などを受けられるようにし、実際の建設に移る必要があります。なので、かなり実現性が高まっていますが、まだ本当に計画が実施されるか分からないところがあります。

時間よりも乗り換えの楽さ?

効果が期待させている東横線方面渋谷駅から、どんぶり勘定ですがどの程度早くなるか予想してみたいと思います。

今の山手線・京急の場合、山手線「渋谷~品川」間が約13分、京急「品川~羽田空港第1・第2ターミナル」が快特で約15分、乗り換えが5~10分と考えると32~37分といったところでしょうか。

東急経由で東横線「渋谷~多摩川」間が現在と同じ急行で約13分、多摩川線「多摩川~蒲田」間は現在と同じ普通で11分と想定、「蒲田~京急蒲田」間を3分程度と想定、京急線「京急蒲田~羽田空港第1・第2ターミナル」は現在の急行と同じ11分と想定で、38分程度という予想になります。

蒲蒲線への列車を東急線内特急で、京急蒲田から大鳥居以外止まらない快特とほぼ同じ停車駅にすれば、もう少し早くはなるかもしれませんが、5分早まれば御の字といった具合だと思います。ただ、後述する東急線の本数や京急の立場を考えると、特急や快特並みにするのは難しいとも思います。

こう見てみると時間的には大幅に早くなるかは微妙なところです。ただ、計画が謳う通り東横線や副都心線方面からであれば、乗り換えがなくなる分こちらを選択する人も少なくないと思います。

もう少し具体的なメリットは?

想定としては東横線・副都心線を経由して東武や西武からの列車も直通することで、新宿方面に埼玉方面からの羽田空港へのアクセスが向上します。南北線や都営三田線と直通する目黒線からも東横線に簡単に乗り換えられるので、多くの人が羽田空港へアクセスする際に楽になると思います。

蒲田駅と京急蒲田駅は800mほどあります。そこが鉄道で結ばれれば大田区内の移動も楽になります。

鉄道会社としては東急と京急が関係してきますが、東急に関しては主体が大田区であるので、比較的小規模な投資で新たな乗客を確保できる可能性があり、乗らない手は無いといった感じです。

一方で京急は微妙な立場です。アクセス向上の期待できる東京西部や埼玉方面の乗客は、今であれば品川から京急に乗って、羽田空港に向かう乗客が多く含まれています。品川から羽田空港と大鳥居から羽田空港では、当然前者のほうが京急の利益は多くなります。しかし、新しい経路での需要創出が多少考えられる事や、JRも新しい羽田空港への路線を計画しているので、乗らざる得ないといった状況なのではないでしょうか。

そして主体となる大田区としては、この新路線による効果で街づくりの起爆剤としようとしています。具体的にはリニア完成による羽田空港の国際線への発着枠増加するとの予想からの外国人需要の増加、空港や京浜工業地帯への近くという立地、飲食店の多い土地柄、そういったものを絡めて街の活性化や企業誘致へ繋げようと考えているようです。

大田区民の負担は少なくない

予算について実際に決まったわけではありませんが、今決まっている都市鉄道利便増進事業の負担割合を見るに、単純計算300億円を少し超える負担は決まっています。第三セクターへの出資も考えると、ほかの補助金などを活用しても300億円は確実に越える負担になりそうです。

ただ、大田区は区の予算を3000億円で組める規模なので、普通の都市では考えられない予算規模でも、何とかならないわけではありません。しかし、区民への負担は決して小さくないと言えます。

難しい車両の問題

予算さえ付けば第一期整備の矢口渡~京急蒲田間は、実現可能です。ただ、車両や運用については、調整がかなり面倒になりそうです。多摩川線の列車が乗り入れるだけであれば問題ないのですが、東横線方面からの列車乗り入れが多摩川線を走るのに課題があります。

最初に車両についてですが、多摩川線の列車は18mの3両固定編成です。東横線や副都心線の列車は、20mの8両か10両編成のどちらかです。多摩川線の列車が東横線方面へ乗り入れるのは、需要に対して車両数が少なすぎる上に、ホームドアの問題があります。東横線の列車が多摩川線方面へ乗り入れるには、18mより長い20mへ車体・8~10両の長い編成に対応できるよう、線路や駅を様々な改造が必要があります。ただし、車体の問題に関しては、18m路線の20m化は日比谷線という例があるので、線路側は最低限で主に車両側の対応で可能な場合もあります。

運用については東横線があっちこっちに乗り入れているので、そこへ更に乗り入れ路線を増やすという点です。東横線はみなとみらい線・東京メトロ副都心線が既に乗り入れており、さらに東急新横浜線が乗り入れる予定で、各乗り入れ路線には更に複数の路線が乗り入れてます。既に超複雑な乗り入れ路線網に、更に多摩川線経由で蒲蒲線乗り入れるという問題があります。

また、多摩川線は今は普通列車しか運行しておらず、特急など駅を通過する列車はありません。もし特急として走らせるのであれば、駅を通過できるようダイヤや設備の調整が更に必要になります。

難しい線路の幅の問題

第一整備までは、面倒というだけで不可能ではありません。問題は第二整備の京急蒲田~大鳥居間です。

大鳥居から先は京急の線路を走るわけですが、京急の線路幅は1435mmで東急の線路幅は1067mmで幅が違い、このままでは走れません。技術的には線路を4本や3本ひいて、両方の幅に対応させることは可能です。しかし、線路が増える分メンテナンスが大変になり設備故障原因も増えるので、鉄道会社的にはやりたくないというのが本音です。

フリーゲージトレインという線路の幅が違っても走れる車両を使う案もあるのですが、車体コストが高くなることや開発がとん挫に近い状態で完成していないので、現時点では案としてはほぼ無い状態です。

さらに空港線は結構な本数の列車が走っているため、京急としては、お客さんを取られてしまうかもしれない蒲蒲線からの列車へ本数を割きたくないとも想像できます。

そういった理由から京急への乗り入れに関しては、実現が疑問視されているだけでなく、京急へは京急蒲田での乗り換えで対応して、第一整備で計画が打ち切りになるのではという見方もあります。

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2022年6月6日月曜日

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…
記事作成日: 2020年9月9日/記事更新日: 2022年6月6日

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
既にJR東日本とJR北海道では電気式気動車の大量導入が行われています。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。

そもそも何故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

JR東日本EV-E801系 ACCUM
JR東日本EV-E801系 ACCUM 
蓄電池車
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。

烏山線の充電設備
烏山線の充電設備
車両後ろ側の架線柱が充電部
非電化区間の充電設備の例ですが、写真は烏山線の充電設備です。終点の烏山駅に設置されている設備で、充電用の架線が駅の一部分だけに設置されています。非電化区間走行中はパンタグラフを下げているのですが、駅停車中だけパンタグラフを上昇させ充電します。

走行距離が短い路線に導入されており、JR東日本だと烏山線・男鹿線、JR九州では香椎線で導入されています。烏山線や男鹿線は始発駅が元々電化されており、終点側に最低限の充電設備追加して対応しています。香椎線では中間駅の香椎駅にのみ充電設備がないので、運行系統を二分割しています。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。そのためブレーキ時のエネルギー効率で言えば一番載せたい普通列車に載せると、電池の劣化が早く進むのと、発着時は電池が重りとなり効率が落ちます。

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

JR東日本GV-E400系
JR東日本GV-E400系
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。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。

車両性能はJR東日本GV-E401系の例では、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た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。

JR東日本の東北地区やJR北海道のローカル線で大規模な導入が行われており、液体式気動車の置き換えがかなり進められました。

先ほども紹介したように普通列車にハイブリッド車を採用する場合、電池の劣化と重さの問題があります。さらに山岳線では車両重量のデメリットが大きくなる上に、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。


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