【モンスターマシンに昂ぶる】相鉄線の最新通勤電車に見るメカニズムの進化ぶり［第1回］

日本はもとより世界の陸・海・空を駆けめぐる、さまざまな乗り物のスゴいメカニズムを紹介してきた「モンスターマシンに昂ぶる」。復刻版として再度お届けする第1回は、相鉄線の最新鋭電車の車体と走行系を紹介する。（この記事は2018年7月当時の内容です）

標準車両の次は個性派通勤形電車
知っているようで知らない、ふだん見慣れた通勤形電車のメカニズム。ここでは、2018年2月に登場した相模鉄道（以下、相鉄）の20000系を例に紹介していこう。

予備知識になるが、電車は21世紀早々、JR東日本が開発したE231系を「標準車両」として、首都圏の主要路線に次々投入した。これに大手私鉄各社と車両製造各社も同調し、路線に応じ多少カスタマイズしただけの新型車を投入してきた。開発コストを大幅に下げ、大半の部品が共有できるというメリットから、現在もJRや大手私鉄の主力電車は、多くがE231か233系の異母兄弟になっている。相鉄も2002年から運用した10000系以降、この流れを受け入れた。

しかし、20000系は久々の独自開発車両だ。相鉄はJR新線区間を経て東急に相互直通（相直）運転を、2022年度下期に予定しているからだ。標準車両ばかりで没個性の今、独自色を持たせる狙いがあった。アルミ合金3D切削加工の前頭部は、冷却グリル風の「飾り板」を付け、4灯LEDで構成した「眼」と相まって強い個性を放っている。

独自と言っても、ベースは日立製作所が開発した「エートレイン」という車両製造技術で、ステンレス製の標準車両に対し、アルミ車体という大きな違いがある。同社は1960年代から、相鉄をはじめ数多くのアルミ車両開発実績がある。特に新幹線300系以降、アルミ製新幹線は代表だ。エートレインはその最新車両で、アルミ合金押出形材のダブルスキン方式＝ダンボール状のアルミ板で組んだモノコック構造で、製造に手間のかかる柱や梁を持たない特徴を持つ。ダンボール断面状の隙間には制振・断熱材を充填できるのも優れた特長で、新幹線700系から採用されている。

走行系は日立の走行装置・電装を、新日鐵住金製の最新台車に搭載している。1980年代後半から電車はそれまでの抵抗やサイリスタで直流モーターを制御する方式から、可変周波数可変電圧制御のVVVFインバーターに進化した。インバーターとは直流を交流に変える装置で、電子制御で交流の周波数と電圧を適宜制御させ、電動機の回転数を制御する。

VVVF化による最大の特長は、ハイブリッド車の基礎技術にもなっている「回生」制動だ。減速時は電動機が発電機となり、電気を架線に戻す回生が可能になった。それ以前の電気ブレーキは、発電した電気を熱エネルギーに置換して放出していた。VVVF制御により、電車の省エネ化は飛躍的に向上した。

相鉄でVVVFを本格導入した8000系以降（1990年・日立）が主力だった2000年の年間走行距離あたりの消費電力量と、第2世代の10000系以降が主力となった2017年では、約20％の節電を達成している。20000系の制御器は最新のもので、大きさは先代の約半分となった。磁励音（電磁波のうなり）も大幅に消音されている。

電動系の進化とほぼ並行して、従来の台車より格段に簡略化し部品点数の少ない、ボルスタレス台車の普及がある。簡単に言えば、台車と車体の間を空気バネだけで支える構造で、台車の振動だけでなくヒネリも、空気バネ自体の変形で支える仕組みだ。これも8000系動力台車と比較すると、約4.6トンから2.9トンに大幅に軽量化＆簡略化している。

現代の通勤型電車は、省エネだけでなく、相直運転や製造・整備の省力化に対応することも重要なテーマとなっているのだ。（文 ＆ Photo CG：MazKen、協力：相模鉄道株式会社）

■相模鉄道20000系 主要諸元
20mアルミ合金・ダブルスキン車体
車体幅：2770mm（東急規格）
構成：10両（5M5T）
加速度：3.0、3.3kｍ／h／s 切替式
減速度：3.5km／h／s（非常4.5km／h／s）
最高速度：120km／h（運用100km／h）
車体製造：日立製作所笠戸
台車製造：新日鐵住金

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Comments

直交カルダンと２ハンドル、外着けディスクブレーキが相鉄たる所以だったんだけどねぇ···
これも時代の流れか···

昨年軽自動車に凸されて未だに修理中 悲。いつ復活するんだろ