-500 系新幹線 - 高 1 横溝真沙樹 2010 年 2 月 28 日をもって 500 系新幹線電車 ( 以後 500 系 ) は定期のぞみの運用から撤退したこれを踏まえ 500 系の構造的な研究を行ってみた

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ようたふくだ
6 years ago
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1 -500 系新幹線 - 高 1 横溝真沙樹 2010 年 2 月 28 日をもって 500 系新幹線電車 ( 以後 500 系 ) は定期のぞみの運用から撤退したこれを踏まえ 500 系の構造的な研究を行ってみた

2 山陽新幹線の高速化を目指す山陽新幹線は東海道新幹線ほど鉄道のシェアが高くなく航空路線と対抗するためには高速化が必須条件となっていたそこで JR 西日本は 1990 年に新幹線の高速化プロジェクトを立ち上げる目標速度を 350km/h とし試験車 500 系 900 番台を制作した 350km/h という速度は新大阪 ~ 博多を 2 時間で結ぶという目標によるものである 500 系 900 番台 ~WIN350~ 500 系 900 番台には WIN350 という愛称がありこれは West Japan Railway s Innovation for the operation at 350km/h (350km/h 運転のための JR 西日本の革新的な技術開発 ) の略だこの車両は高速試験車両として 1992 年に開発された編成番号は W0 を名乗る WIN350 は 6 両編成で 500 系量産車とはカラーリングが大きく異なる上車体断面も量産車が丸っこいのに対して箱型だまた営業用には使用しないことなどから車体高が 3300mm と 300 系に比べ 350mm も低く最大幅は 3380mm と車体高よりも長いので平たく見えるのが特徴なお新幹線の試験車として 900 番台が付番されてた車両は本形式のみである ( 通常は 9XX 形となる ) WIN350 は落成した 1992 年 4 月から順次性能試験を実施し同年の 8 月 8 日には新山口 - 新下関間で国内最高速の km/h を達成したなおこの記録は 1993 年 12 月 21 日に上越新幹線で行われた高速試験で JR 東日本所有の形 ( 愛称 :STAR21) が達成した 425 km/h によって塗り替えられているその後各種試験を 1995 年に全て終え 1996 年 5 月 31 日付で廃車となり両先頭車を除いて解体された博多側は米原の鉄道総合技術研究所風洞技術センターに新大阪側が博多総合車両センターに保存されている 500 系量産車落成 1996 年 1 月ついに 500 系量産先行車 (W1 編成 ) が落成された 1997 年 3 月 22 日のダイヤ改正から営業運転を開始し山陽新幹線 ( 姫路以西 ) で営業最高速度である 300 km/h 運転を実施当初は新大阪 ~ 博多間ののぞみに投入され最短 2 時間 17 分で同区間を結んだその後 1997 年 7 月 ~ 1998 年 10 月にかけて 8 編成が製造され総勢 9 本体制となる製造を担当したのは川崎重工業 (1~6 号車 ) 近畿車輛 (7 8 号車 ) 日立製作所 ( ~16 号車 ) 日本車輌製造 (11 12 号車 ) の各社で 3 次に分けて製造された (W1 編成 :1 次車 W2~W6 編成 :2 次車 W7~W9 編成 :3 次車 )

車体車内トンネル微気圧波 ( トンネルに進入した際豆鉄砲の原理で空気が圧縮され出口で爆発音がする現象

) は客室にまで伸びているので先頭車の運転台後部の席は天井が低いこのため網棚スペースが狭くなってしまい

荷物置き場は 2 段で上下段に座席番号が振られているこれらの影響を抑えるため運転台側の乗降用ドアを廃止したが

洗面所を減少させ編成全体の定員を他形式より 1 名多い 1324 名としたそのため

3 車体車内トンネル微気圧波 ( トンネルに進入した際豆鉄砲の原理で空気が圧縮され出口で爆発音がする現象トンネルドンと呼ばれる ) 対策のため先頭車はジェット戦闘機のように鋭い形状となり車体は筒状に丸いこれは車体断面積を少なくするべく車体上部のスペースを削ったもの従って網棚や窓側席の一部空間が犠牲になってしまっているまた 15m にも及ぶロングノーズ (E5 系量産先行車も同様 ) は客室にまで伸びているので先頭車の運転台後部の席は天井が低いこのため網棚スペースが狭くなってしまい大きな荷物を置くことができなくなった対策として C 席 ( 中央の座席 ) を撤去して荷物置き場を設置している荷物置き場は 2 段で上下段に座席番号が振られているこれらの影響を抑えるため運転台側の乗降用ドアを廃止したが先頭車の定員は 12 名減少これを補うためシートピッチを 300 系よりも 20mm 詰めたほか洗面所を減少させ編成全体の定員を他形式より 1 名多い 1324 名としたそのため一部車両の定員が他形式と異なることから互換性に乏しいなおグリーン車の定員は同数である車内の様子 ( 先頭車 ) 700 系に比べ丸い車体の 500 系運転台へと通じるドアの注意書き荷物置き場運転台寄の狭い網棚

ところで先頭車の乗務員室すぐ後ろの席では運転台から操作音が聞こえてくるこれは ATC の確認音やマスコン及びブレーキの段を刻むガタガタガタという音であり 300 系や 700 系などでは客室から聞き取るのはまず不可能である構造的にはあまり関係ないが乗車中に気づいたので記載しておく 500 系は車体断面が丸いことにより

ドアの上部にシールを張り付けて注意を促しているなお 500 系では乗降用の全てのドアにプラグドアを採用している乗務員室ドアから奥に伸びているのがフィンホームとの隙間に注目このプラグドアは車体との段差を平滑化することが可能であり新幹線では 500 系や 300 系初期車 E2 系初期車 N700 系や E5

4 ところで先頭車の乗務員室すぐ後ろの席では運転台から操作音が聞こえてくるこれは ATC の確認音やマスコン及びブレーキの段を刻むガタガタガタという音であり 300 系や 700 系などでは客室から聞き取るのはまず不可能である構造的にはあまり関係ないが乗車中に気づいたので記載しておく 500 系は車体断面が丸いことにより様々な影響が出ている特にカーブしているホームでは広い隙間発生してしまい転落の危険性が高くなる対策として全編成にフィンと呼ばれる出っ張りが設置されているなおこのフィンは製造当初は取り付けられていないまたドアは上へ行くほど内側に反ってくるので閉まる際ドア付近に立っていると頭などを挟まれる恐れがあるためドアの上部にシールを張り付けて注意を促しているなお 500 系では乗降用の全てのドアにプラグドアを採用している乗務員室ドアから奥に伸びているのがフィンホームとの隙間に注目このプラグドアは車体との段差を平滑化することが可能であり新幹線では 500 系や 300 系初期車 E2 系初期車 N700 系や E5 系量産先行車の運転室後部ドア在来線では JR 北海道のキハ 281 系 JR 東日本の 251 系 ( 愛称 :SVO) 東武鉄道の 100 系 ( 愛称 : スペーシア ) 小田急電鉄の系 ( 愛称 : VSE) などで採用されたプラグドアの利点としてボディー外壁と面一になるため美観に優れている他空気抵抗や風切り音などの軽減や着雪防止に効果がある

だが引き戸に比べて構造が複雑で破損動作不良などのトラブルが多く部品も増大して製造維持費が高くつく経費に対してさほど大きな効果が期待できないとして初期車で採用されても後期車では不採用という事例が多い雪国で採用されたのは着雪防止という観点からであり暖地を走行する車両に搭載されているのは外観重視であろう記載した車両はいずれも特急型車両だが JR 東日本のキハ 100 系及びキハ

パンタグラフへの風を少なくするパンタグラフカバーや騒音を減らすパンタグラフ防音壁を大型化すればよいのだが風切り音が減少する代わりに車体断面積が増加してトンネル微気圧波に悪影響を与えることが発覚さらに高速になればなるほどパンタグラフの集電舟が揚力で上に押し上げられて架線に悪影響を与えることがわかったのだこれらの対策として断面積を小さくしつつ揚力と風切り音を低減できる T

5 だが引き戸に比べて構造が複雑で破損動作不良などのトラブルが多く部品も増大して製造維持費が高くつく経費に対してさほど大きな効果が期待できないとして初期車で採用されても後期車では不採用という事例が多い雪国で採用されたのは着雪防止という観点からであり暖地を走行する車両に搭載されているのは外観重視であろう記載した車両はいずれも特急型車両だが JR 東日本のキハ 100 系及びキハ 110 系グループのように一般車両にも使用されているケースもあるが後期車は引き戸に変更されているなお 500 系の乗務員室ドアは従来車と同じく内側に開くタイプだがドアが湾曲しているので開けた際根元側に大きな隙間が発生してしまう開いた状態閉めた状態パンタグラフ新幹線の騒音源として代表的なものに挙げられるのがパンタグラフの風切り音だ軽減するためにはパンタグラフへの風を少なくするパンタグラフカバーや騒音を減らすパンタグラフ防音壁を大型化すればよいのだが風切り音が減少する代わりに車体断面積が増加してトンネル微気圧波に悪影響を与えることが発覚さらに高速になればなるほどパンタグラフの集電舟が揚力で上に押し上げられて架線に悪影響を与えることがわかったのだこれらの対策として断面積を小さくしつつ揚力と風切り音を低減できる T 型パンタグラフが考案された集電舟 ( 架線と接する部分 ) を支えるのはマストと呼ばれる支柱だマストを上から見ると翼断面形状となっており風切り音を軽減させることできる集電舟も真横から見ると同じく翼断面形状 ( 翼型舟体という ) となっていてこちらは揚力を軽減させているなお 500 系には翼型パンタグラフを装備すると記述されていることがあるがこれは間違い翼型舟体と T 型パンタグラフは正式には別物である

防音カバーはパンタグラフ台の碍子を覆う程度まで小型化されたそのため 500 系ではパンタグラフカバーとは呼ばずに碍子カバーと呼んでいるこの碍子カバーによって車体断面積を小さくすることも可能になった

6 マスト中央に見える小突起はボルテックスジェネレーターだこれはパンタグラフ付近で乱気流を発生させ小さい渦を作ることにより騒音を軽減するためのものでフクロウの羽根をヒントにしているパンタグラフはスペースの関係で斜めに倒れたマストをシリンダーによって起立させてからマスト上部を空気圧で上昇させる試験の結果パンタグラフ本体部分だけで騒音は十分低減させることが可能となり防音カバーはパンタグラフ台の碍子を覆う程度まで小型化されたそのため 500 系ではパンタグラフカバーとは呼ばずに碍子カバーと呼んでいるこの碍子カバーによって車体断面積を小さくすることも可能になったなおパンタグラフを装備する号車については後述する中央に見える柱がマストマストの中央に見える突起がボルテックスジェネレーターマスト上部で架線と接触している部分が集電舟 : 翼型舟体パンタグラフ及び碍子カバーの全景

編成 500 系には W 編成と V 編成があり博多寄先頭車が 1 号車である W 編成は 16 両編成で 8~10 号車はグリーン車その他の車両は普通車で他形式とは共通仕様だパンタグラフ搭載車は 5 13 号車 3 号車博多寄 7 号車東京寄 11 号車博多寄 15 号車博多寄には車販準備室があるが 7

両編成主な改造点としては 16 両 8 両化パンタグラフの撤去 ( 新 5 号車 ) 及び新設 ( 新 2 7 号車にシングルアームパンタグラフ ) 喫煙ルーム新設( 新 3 7 号車の博多寄 ) デッキ照明の白色 LED 化ドアチャイム装備 (N700 系や 700 系と同じ ) や車内リフレッシュなどで

気付いた方もいらっしゃるかとは思うが新 6 号車は元 10 号車つまりグリーン車の転用である 2 列 +2 列の座席配置は変わらないがフットレストなどグリーン車設備は撤去されているなお 6 号車は指定席に充当されるため利用には指定席券が必要また営業最高速度は 300km/h 285km/h

7 編成 500 系には W 編成と V 編成があり博多寄先頭車が 1 号車である W 編成は 16 両編成で 8~10 号車はグリーン車その他の車両は普通車で他形式とは共通仕様だパンタグラフ搭載車は 5 13 号車 3 号車博多寄 7 号車東京寄 11 号車博多寄 15 号車博多寄には車販準備室があるが 7 11 号車では 2003 年 10 月ダイヤ改正までサービスコーナーを兼任していた営業最高速度は 300km/h 設計最高速度は 320km/h である一方の V 編成は N700 系増備によるのぞみ運用からの撤退により 0 系 ( 全て ) と 100 系 ( 一部 ) の置き換えのため改造された 8 両編成主な改造点としては 16 両 8 両化パンタグラフの撤去 ( 新 5 号車 ) 及び新設 ( 新 2 7 号車にシングルアームパンタグラフ ) 喫煙ルーム新設( 新 3 7 号車の博多寄 ) デッキ照明の白色 LED 化ドアチャイム装備 (N700 系や 700 系と同じ ) や車内リフレッシュなどで組成されない 8 両は廃車された 8 両化にあたって W 編成の 1~4 号車はそのまま 5 号車は元 13 号車から 6 号車は元 10 号車 7 号車は元 11 号車 8 号車は元 16 号車のものであるこのように複雑になるのは搭載する機器関係や車掌室の有無などでの改造費圧縮を狙ったものだ気付いた方もいらっしゃるかとは思うが新 6 号車は元 10 号車つまりグリーン車の転用である 2 列 +2 列の座席配置は変わらないがフットレストなどグリーン車設備は撤去されているなお 6 号車は指定席に充当されるため利用には指定席券が必要また営業最高速度は 300km/h 285km/h へ落とされているこれはパンタグラフを従来の T 型からシングルアームパンタグラフに変更した ( 経費削減によるものだが翼型舟体は継続して採用されている ) ことや短編成に重量機器が集中したためとされているなお W1 編成においては 8 両化の改造は予定されていない今後どうなるかは不明シングルアームパンタグラフこだま博多行 V9 編成の表示

その他 500 系は先述した通りロングノーズなので運転台の位置も他形式に比べ微妙に異なるそのため停止位置目標も

具体的には他形式と比べてホーム中央寄にある ) この線上に乗務員室ドアが停まれば開扉可能ということだろうなお

こちらは東京駅やや雰囲気が異なる車掌用と思われる線上のドアは運転台 W1 2 編成の JR500 WEST

編成に改造されたあともそのままとなっているこのロゴ W1 編成が落成された当初は施されていないまた V 編成の内

8 その他 500 系は先述した通りロングノーズなので運転台の位置も他形式に比べ微妙に異なるそのため停止位置目標も 500 系専用のものが使用されるまた車掌が確認すると思われる線がありこれも 500 系はかなり場所が異なる ( 具体的には他形式と比べてホーム中央寄にある ) この線上に乗務員室ドアが停まれば開扉可能ということだろうなお似たような線は泉岳寺駅にもある手前にある W が 500 系の停止位置目標 8 両編成は V こちらは東京駅やや雰囲気が異なる車掌用と思われる線上のドアは運転台 W1 2 編成の JR500 WEST JAPAN のロゴ付近に黒い窓があるがこれは離合試験用のセンサー窓 W2 編成は V2 編成に改造されたあともそのままとなっているこのロゴ W1 編成が落成された当初は施されていないまた V 編成の内一部の編成には 8 号車新大阪寄に座席を撤去したうえで子供用 ( 正確には大人でも可 ) 擬似運転台が設置されているマスコンやブレーキの他速度計や各スイッチ類も装備されかなり本格的だ

ロゴ付近にある黒いセンサー窓車両は W1 編成 500 系は先頭車の運転台寄に乗降用ドアがないこれにより

500 系でしか聞くことはできないこのほか 300km/h 運転時には車内案内表示器にただいまの速度は 300km/h です We are

現在は廃止されてしまった品川駅のホーム柵一部の電車 =500 系駅の案内板テールライトこの度は最後までお付き合いいただき

9 ロゴ付近にある黒いセンサー窓車両は W1 編成 500 系は先頭車の運転台寄に乗降用ドアがないこれにより駅では電光表示板やステッカーなどで注意を呼び掛けているまた車内放送においても降り口がないとの情報が最後の方で説明されるがもちろん 500 系でしか聞くことはできないこのほか 300km/h 運転時には車内案内表示器にただいまの速度は 300km/h です We are now travelling at 300km/h の表示が流れる営業運転開始当初は運転士による実況アナウンスがあったが現在は廃止されてしまった品川駅のホーム柵一部の電車 =500 系駅の案内板テールライトこの度は最後までお付き合いいただきありがとうございます今回の研究では主として一般に利用する際に見られる部分の説明としました今後の 500 系は山陽新幹線のみの運転となりますがこれからも 300km/h の先駆者として活躍を期待したいものです

参考文献ウィキペディアフリー百科事典 http://ja.wikipedia.org/wiki/ 鉄道のテクノロジー vol.

10 参考文献ウィキペディアフリー百科事典鉄道のテクノロジー vol.5 新幹線 2010 三栄書房鉄道ファン No 年 12 月号交友社鉄道ジャーナル No 年 8 月号鉄道ジャーナル社東京駅にて JR500 WEST JAPAN

2017 年 10 月 26 日 J R 東日本長野支社中央線新型特急車両 E353 系の営業運転開始について ~12 月 23 日 ( 土 ) デビュー ~ 現在首都圏と中央線主要駅を結ぶ特急列車としてスーパーあずさあずさかいじを運転しておりますがスーパーあずさで使用している E

2017 年 10 月 26 日 J R 東日本長野支社中央線新型特急車両 E353 系の営業運転開始について ~12 月 23 日 ( 土 ) デビュー ~ 現在首都圏と中央線主要駅を結ぶ特急列車としてスーパーあずさあずさかいじを運転しておりますがスーパーあずさで使用している E 2017 年 10 月 26 日 J R 東日本長野支社中央線新型特急車両 E353 系の営業運転開始について ~12 月 23 日 ( 土 ) デビュー ~ 現在首都圏と中央線主要駅を結ぶ特急列車としてスーパーあずさあずさかいじを運転しておりますがスーパーあずさで使用している E351 系の後継として 2017 年 12 月 23 日 ( 土 ) より快適性やセキュリティ等を向上させた新型車両

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-500 系新幹線 - 高 1 横溝真沙樹 2010 年 2 月 28 日をもって 500 系新幹線電車 ( 以後 500 系 ) は定期のぞみの運用から撤退したこれを踏まえ 500 系の構造的な研究を行ってみた