東京地下鉄 13000 系 通勤形直流電車
※永
なが井
い衆
しゅう写真 1 外観 要旨 東京地下鉄株式会社（東京地下鉄）では、日比谷線へのホームドア（可動式ホーム柵）導入の検討に当たって、3 扉車と 5 扉車（各 18 m 車）の混在が課題となっていた。ホームドアの早期導入に向け、相互直通先である東武鉄 道株式会社（東武鉄道）と協議を行い、ホームドアと側入口位置との整合性、東武伊勢崎線内における 18 m 車編 成と 20 m 車編成との混在の解消を勘案し、日比谷線と伊勢崎線とを相互直通する車両を現行の 18 m 車 8 両編 成を 20 m 車（4 扉車）7 両編成に置き換えることとした。これまでも相互直通先とは相互直通車両の規格仕様や申 し合わせ事項に関する覚書によって相互乗り入れに必要な性能・機能などを定め、共通の仕様設計を行ってきて いるが、今回は同時期に日比谷線・伊勢崎線相互直通車両全編成を置き換えることから、これらに加え、運転及 び保守の取扱いを統一することによる操作性及び事故対応力の向上などを目的とし、主要装置のメーカ統一及び 共通設計の促進に取り組んだ。 1 はじめに 日比谷線は、郊外鉄道と相互直通運転を行う地下鉄道と して 1961 年 3 月 28 日に南千住～仲御徒町間 3.7 ㎞で開業 した。1962 年 5 月に北千住～南千住間及び仲御徒町～人 形町間開業と併せて日比谷線～東武伊勢崎線北越谷間で相 互直通運転を開始、その後、1964 年 8 月に北千住～中目 黒間 20.3 ㎞の運輸営業を開始して東京急行電鉄株式会社 （東急電鉄）東横線の日吉までの相互直通運転を開始（東急 東横線との直通運転は 2013 年 3 月で一旦休止）した。現在 は 1 日当たり約 115 万人のお客様にご利用いただいてい る。 東京地下鉄は日比谷線車両として、03 系 8 両 42 編成 （336 両）を現在保有しているが、今回新たに設計・製造 した 13000 系 2 編成を 2016 年度に先行導入して各種性能 確認を行い、2016 年度～2020 年度にかけて、全 44 編成 （増備 2 編成を含む）を 13000 系に更新することとした。 ※ 東京地下鉄㈱ 鉄道本部 車両部 設計課 写真 2 室内
会社・車両形式 東京地下鉄（株） 13000 系 使用線区 日比谷線、東武伊勢崎線・日光線 軌間（㎜） 1 067 基本編成両数 8 両 使用線区の最急勾配 39‰ 用途 通勤用 電気方式 直流 1 500 V 車体製作会社 近畿車輛（株） 製造初年 2016 年 台車製作会社 新日鐵住金（株） 製作予定両数 308 両 主回路装置製作会社 三菱電機（株） 車両技術の掲載号 253 基本編成及び 主な機器配置 凡例 ●；駆動軸 ○；付随軸（操舵軸） VVVF；主制御装置 SIV；補助電源装置 CP；空気圧縮機 BT；蓄電池 ＜ ＞；パンタグラフ ◎；フリースペース 連結器 ▽；密着 ＋；半永久 編成質量（t） 239.1 編成定員（人） 1035 個別の車種形式 13100 13200 13300 13400 13500 13600 13000 車種記号（略号） CM1 M1 M2 M3 M2' M1' CM2 空車質量（t） 34.9 33.5 33.3 35.4 33.6 33.4 35.0 定員（人） 140 151 151 151 151 151 140 うち座席定員（人） 45 51 51 51 51 51 45 特記事項 フリースペース：車椅子・ベビーカー及び大きな手荷物をお持ちのお客様などが多目的に利用できるスペース 電気駆動系主要設備 集電 装置 形式 / 質量（㎏） PT7174-A / 155 方式 シングルアーム式 主制御装置 形式 / 質量（㎏） M1、M1′車：MAP-214-15V284 / 1 035 M3 車：MAP-216-15V285 / 1 510 方式 2 レベル VVVF インバータ 制御容量（kVA） M1、M1' 車：2 053（4MM） M3 車：3 080（6MM） 主電動機 形式 / 質量（㎏） MM-S5B / 560 方式 永久磁石同期電動機 1 時間定格（kW） 205 回転数（min－1） 2 300 特記事項 全閉、絶縁種別 H 種 最大 限流値 力行（A） 264 ブレーキ（A） 228 電気ブレーキの方式 回生ブレーキ ブレーキ 抵抗器 形式 / 質量（㎏） － 補助電源設備 補助電 源装置 形式 / 質量（㎏） NC-GAT185A / 670（本体） NC-GARS185A / 680（整流装置） NC-GATR185A / 1 605（変圧器） 方式 3 レ ベ ル IGBT イ ン バ ー タ （SiC 適用） 出力 交流 440 V 三相 60 Hz 185 KVA ほか 蓄電池 種類 / 質量（㎏） アルカリ蓄電池 / 360 容量（Ah） 100（5 時間率） 主な用途 制御用（100V）、放送用（24V） 車両性能 最高運転速度（㎞/h） 110 加速度（m/s2） 0.92（3.3 ㎞/h/s） 減速度 （m/s2） 常用 1.03（3.7 ㎞/h/s） 非常 1.25（4.5 ㎞/h/s） 編成当りの 定格 編成構成 7M 出力（kW） 2 870 引張力（kN） 283 ブレーキ制御方式 ATC 連動電気指令式電空 併用（回生ブレーキ付き）、 TIS による編成遅れ込め制 御、電気停止ブレーキ 制御回路電圧（V） DC 100 抑速制御 ATO に よ る（01、02 編 成 のみ搭載準備） 非常時運転条件 同一荷重条件の起動不能列 車を連結し、起動・推進が 可能。39‰こう配を 4MM を開放して、起動できる。 その他の運転条件 主 回 路 設 備 の 故 障 時 に 1MM 単位で、開放が可能 保安設備 運転保安装置 CS-ATC（緩和ブレーキ・前 方予告・過走防護・臨時速 度 制 御 機 能 付 き ）、ATO （01、02 編成のみ搭載準備） 列車無線 誘導無線：集中形複信式 （通話、非常発報） 空間波無線：分散形複信式 （通話、防護発報） 表 1 東京地下鉄 13000 系 通勤形直流電車 車両諸元
その他の主要設備 主幹制御器 形式/質量（㎏） KL-6072 / 61方式 T 形ワンハンドル 速度計装置 モニタ表示式 車両情報制 御システム モニタ装置 TIS 装置 モニタ表示器 液晶カラーモニタ 標識灯 前部標識灯 白色 LED 後部標識灯 赤色 LED その他 空気ブレーキ設備 電動 空気圧縮機 形式/質量（㎏） URC1600D-I / 682 圧縮機容量 1 856 ㍑ / min 圧縮機方式 スクロール式 1 段圧縮 空気タンク 元空気タンク 340 ㍑ 供給空気タンク 220 ㍑ ブレーキ制御装置 形式/質量（㎏） C15 / 185 台 車 形式 動台車 SC-103（CM、MT1、MT2） 付随台車 － 方式 片軸操舵台車 車体支持装置 ボルスタ方式 けん引装置 ボルスタアンカ 枕ばね方式 空気ばね 上下枕ばね定数 / 台車片側（N/㎜） CM 295 MT 270～288 軸箱支持方式 モノリンク式 軸ばね方式 コイルばね 上下軸ばね 定数 / 軸箱 （空車時） （N/㎜） コイルばね CM 622～1 560 MT 713～1 871 ゴムばね CM 動軸 216 付随軸 182 MT 動軸 216 付随軸 182 総合 CM 動軸 1 053～1 991 付随軸 985～1 923 MT 動軸 1 144～2 302 付随軸 1 076～2 234 軸距（㎜） 2 100 台車最大長さ（㎜） 3 020 車輪径（㎜） 新製時：860 計算用：820 基礎 ブレーキ 動軸 踏面片押し式ユニットブレーキ 付随軸 空気式ディスクブレーキ ブレーキ倍率 3.4（ユニットブレーキ）3.3（ディスクブレーキ） 制輪子 動軸 合成制輪子 付随軸 ライニング ブレーキシ リンダの数 動軸 2 付随軸 2 駆動方式 平行カルダン 歯数比（減速比） 7.79（109 / 14） 継手 WN 式（歯車形たわみ継手） 軸受 密封複式円筒ころ軸受 質量（㎏） CM 6 341 MT 6 231（MT1）、6 197（MT2） 車両間連結装置 先頭部 密着連結器 中間部 半永久連結器 車体の構造・主要寸法・特性 構体 材料 アルミニウム合金 構造 ダブルスキン形材、レーザミグ組立 車両の 前面 形状 非常用貫通扉付き 構造 アルミニウム合金 運転室の構造 全室 客室の 内装材 天井 高硬度アートテック 側・妻 メラミン化粧板 床 ゴム系床敷物 長さ （㎜） 先頭車 19 970 中間車 19 500 連結面間 距離（㎜） 先頭車 20 470 中間車 20 000 心皿間距離（㎜） 13 800 車体幅（㎜） 2 780 高さ （㎜） 屋根高さ 3 585 屋根取付品上面 3 995 床面高さ（㎜） 1 140 相当曲げ剛性（MN・m2） 1.32×103 相当ねじり剛性（MN・m2/rad） 38.8×10 固有振動数（Hz） 曲げ：11.0 ねじり：5.1 主な旅客設備 側窓 2 連：下降式 単窓：固定式 側扉 構造 両引戸 1 300 ㎜ 片側数 4 戸閉め 装置 形式 Y4R-F 方式 単気筒複動式 妻引戸 片引戸 900 ㎜ 腰掛 ロングシート 空調換気システム 空調装置 形式 / 質量（㎏） CU7623 / 800×1 台 方式 屋根上集中式ユニット空調装置 ON/OFF 制御、全自動モード付き 容量（kW/ 両） 58 暖房装置 方式 腰掛下シーズ線ヒータ（つり下げ式） 容量（kW） 先頭車：17.1 中間車 19.3 換気方式 自然換気 送風方式 天井ダクト：ラインフロー吹 き出し＋横流ファン 室内灯 照明方式 間接照明 灯具方式 LED 非常通報装置 通話機能付き非常通報装置 車内案内表示 液晶式 17 インチ（3 画面） 放送 設備 車内向け スピーカ 8 台（自動放送付き） 車外向け スピーカ 4 台（片側・両側切替可） 行先表 示器 前面 フルカラー LED 側面 フルカラー LED 主な移動等 円滑化対応設備 フ リ ー ス ペ ー ス（ 車 椅 子 含 む）、ドア開閉動作開始ラン プ、ドア開案内装置など 便所 主な設備 － 汚物処理 － その他 4 か国語対応の案内表示 記事 台車欄の“CM”は先頭台車、“MT”は中間台車を示す。また、“MT1” は先頭車の中間車寄り台車、“MT2”はその他の中間台車を示す。
図
図
2－1 形式図 13100
図 2－2 形式図 13200 （M1） 、13600 （M1’ ）
2 編成及び車両性能と主な特徴 編成は、7 両編成構成であるが、操そ う舵だ台車を採用した関 係で、1 台車中の一方が付随軸（T 軸）であるため、実質的 性能としては 3.5M3.5T 相当とし、基本性能は加速度 0.92 m/s（3.3 ㎞/h/s）、減速度 1.03 m/s2 （3.7 ㎞/h/s：常用）、2 1.25 m/s（4.5 ㎞/h/s：非常）、設計最高速度 110 ㎞/h であ2 る。また、主な特徴を次に示す。 ① 省エネルギー性や安全性の向上を主目的としたもの 主電動機は、16000 系で実績のある永久磁石同期電動機 （ 以 下 PMSM：Permanent Magnet Synchronous Motor）
を採用して省エネルギー化を積極的に促進した。 車体は、従来から導入しているアルミニウム合金を採用 して構体の各部材の材質を極力統一し、リサイクル性を向 上させた。また、ダブルスキン構体の採用や車体四隅の隅 柱強化などによって車体強度の向上を図った。 台車は、銀座線で導入した片軸操舵方式を基本構造とし た操舵台車を東京地下鉄の狭軌路線として初めて採用し、 曲線通過性能の向上と曲線通過時の振動・騒音の低減によ って乗り心地の向上を図った。 ② 快適性向上及びバリアフリー促進を主目的としたもの 室内灯は、LED 照明（間接照明）を採用して、LED 化に 伴う室内のまぶしさを軽減させつつ適切な照度を確保し た。連結面間の大形ガラス、荷物棚及び袖仕切りの一部に ガラスを採用して開放的な車内空間を実現するなど、快適 性の向上を図った。 車内表示器は各側入口かもい点検ふた部に 17 インチワ イド液晶を 3 画面配置し、乗換え案内や駅設備案内などを 多言語化するなど、より多くの情報を、見やすく、きめ細 かに提供できるようサービス向上を図った。さらに全車両 にフリースペースの設置、荷棚高さ及びつり手高さの一部 低位置化、スタンションポール（縦手すり）の設置、側入口 床面の識別板の設置、ドア開閉のタイミングを確認できる 表示灯を設置するなどバリアフリー化を促進した。 3 デザイン 3.1 エクステリアデザイン 日比谷線は、霞が関、茅場町、虎ノ門などの行政・ビジ ネスの中心街や上野、銀座、六本木などの観光スポットを 中心とした都会的な路線であることから、都会的で洗練さ れたイメージをもたせた。 先頭部は、歴代の 3000 形及び 03 系の面影を残しつつ、 前部標識灯を LED としたことによって配置の自由度が高 まることから従来形状を一新して L 字形に配置し、後部 標識灯は前部標識灯からつなげて全体的にはコの字形状に 配置した。さらに、標識灯部にアルミニウム合金部材のオ ーナメントを設けることで、日比谷線の路線カラーである シルバーの明確化と近未来的な印象とを与えるデザインと した。 3.2 インテリアデザイン 客室内の配色は、白を基調とし、妻部及び袖仕切りには 淡い木目調、床面は紺色として、オフィスをイメージして 落ち着いたシックな雰囲気を表現した。腰掛の表地は都会 的な印象を与えるため、夜空に浮かび上がるビル群をイメ ージしたデザインとした。また、荷物棚のガラス製棚板に は江戸切子をイメージした模様を取り入れ、都会的な中に も粋な印象を取り入れたデザインとした。 4 車体構造 4.1 主要寸法 車体寸法は、2 780 ㎜（車体幅）、19 500 ㎜（全長）を基 本としたが、先頭車は 470 ㎜のオーバーハングをもたせた 19 970 ㎜とした。 4.2 構体 構体はオールアルミニウム合金のダブルスキン構体（無 塗装）とし、側構体の接合はレーザ溶接とミグ溶接とを組 み合わせたハイブリット溶接（L&M 溶接）を採用し、高精 度でひずみの少ない構体とした。 オフセット衝突に対しては、16000 系から採用している 構造を踏襲した。車体コーナー部の隅柱を厚肉化して断面 形状を三角形とし、台枠から屋根構体まで貫通させて、ダ ブルスキンの側構体と接合し、床上面の結合部を母材化す る方策を実施した。（編集部注：16000 系は本誌 241 号 2011 年 3 月参照） 前面衝突に対しては、踏切での車両との衝突や運転室内 写真 4 先頭車構体（外観） 写真 3 江戸切子模様の荷物棚
への異物侵入を防ぐため、前面構体の肉厚化による強度向 上、前面窓ガラス下部室内側に構造部材の設置など、従来 構造よりも車体の破損を軽減できる構体構造を採用した。 さらに、構体に使用している柱、はり、桁、板などのア ルミニウム合金の種類を極力統一し、リサイクル性の向上 を図った。 5 客室 5.1 客室構造 天井構造は、中央部にレール方向にラインフローファン を配置し、その横に冷房ダクトを配置する従来と同様の構 造とし、冷房の吹出口はプレナムチャンバー構造を踏襲し た。 室内灯は、ユニット式の LED 照明とし、室内のまぶし さを軽減するため、間接照明方式を採用した。また、間接 照明化に伴い、荷物棚に透過式の LED 照明を設けて着席 したお客様の手元が暗くなり過ぎないように配慮した。 LED 照明の採用によって、従来の蛍光灯と同等以上の 明るさを確保しながらも約 40％の電力量削減による省エ ネルギー化を図った。また、蛍光灯と比較して約 3.5 倍の 高寿命が見込めることから交換周期長期化による省メンテ ナンス化が期待できる。 各側入口上部の側天井部分には、後述する高音質対応の 図 3 車体断面 写真 5 先頭車構体（室内）
放送用スピーカを 8 台搭載した（8.14 項を参照）。これに伴 い、スピーカ取付け部の車体構造を見直し、複合パネルの 採用及び吸音材をスピーカ背面に配置するなど、音質の向 上を図っている。 内張板にはメラミン化粧板、床敷物にゴム製を採用する など、火災対策についても配慮した。 5.2 室内設備 荷物棚、袖仕切り、妻引戸にはガラスを使用し、開放的 に感じさせる室内空間とした。 腰掛は、片持ち式のシート幅 460 ㎜のバケットシートと し、腰掛受けにクッション性のある S ばねを採用して掛 け心地を向上させるとともに、表生地にアラミド繊維を織 り込むことで耐燃焼性の向上を図った。 座席割付は片側 3・7・7・7・3 人とし、7 人掛けシート には 2・3・2 人区分でスタンションポールを設置すること で、定員着席を促すとともに、高齢者・小児・上肢の不自 由な方など、つり手につかまりにくいお客様に配慮した構 造とした。 5.3 窓及び扉 妻引戸は、大形ガラス扉を採用し、開口有効幅を 800 ㎜ として隣の車両が見渡せるような開放的デザインとした。 また、開扉時における操作を軽快にするため、握り棒に開 扉アシスト機能を取り入れた構造とした。 側窓は、ドア間に開閉式の 2 連ユニット窓、車端部に固 定窓を採用し、カーテンは任意の位置固定が可能なフリー ストップ方式を採用し、サービス向上を図った。 側引戸は、単気筒複動式戸閉め機械によるベルト連動式 の両開き機構として、開口幅は 1 300 ㎜とした。 5.4 バリアフリー・ユニバーサルデザイン対応設備 バリアフリー対応は、側入口端部の床面に黄色の識別板 を設置して側入口であることを明確に識別できるように配 慮した。優先席部は従来の座席シートとつり手の色表示に 加えて、スタンションポール（縦手すり）をつり手と同じオ レンジ色に配色して容易に識別できるように配慮した。ま た、小柄なお客様に配慮して両車端部のつり手の床面高さ を 1 580 ㎜（一般部 1 660 ㎜）、両車端部の荷棚の床面高さ を 1 700 ㎜（一般部 1 750 ㎜）の低い位置とした。 さらに、全ての車両にフリースペースを設け、車椅子を ご利用のお客様だけでなく、ベビーカーをご利用のお客 様、旅行などで大きな手荷物をお持ちのお客様への利便性 向上を図った。 各側入口かもい下部には、ドアの開閉時に連動して点滅 するランプ（扉開閉表示灯）を設け、開閉タイミングを分か りやすくした。点滅条件は、基本的に戸開閉指令に基づい て点滅開始する仕様だが、戸閉め時の乗降促進ブザーボタ ン操作時も点滅し、事前に閉予告点滅が可能な仕様とし た。 6 運転室設備 運転台には液晶モニタのメータパネルを採用し、運転情 報の充実と視認性の向上を図るとともに、運転席位置を従 来よりも高く設定することで、前方視界の向上を図った。 前面窓ガラスは、中間膜の厚さを見直し、視認性を落と さずに従来よりも厚くすることで、飛来物などに対する耐 貫通性向上を図った。 前面貫通扉は、プラグ式の機構を採用し、開閉が容易に できる構造とした。 窓拭き器（ワイパ装置）は、運転士前面の他、貫通扉にも 設け、雨天時などにおける視認性の向上を図った。 7 機器配置 7.1 床下機器配置 制御装置は、片軸操舵台車の採用に伴い各車両の両端 2 軸に配置した駆動軸を制御するため、先頭車と隣接する中 間車 2 両の 4 群を制御する制御装置を M1 車と M1’車と に配置し、その他の中間車 3 両の 6 群を制御する制御装置 を M3 車に配置した。補助電源装置は、制御装置を搭載し ていない M2 車と M2’車とに配置した。 両先頭車には、保安装置、空気圧縮装置及び蓄電池を搭 載した。その他、TIS 端末、戸閉め、蓄電池、冷房、暖 房、室内灯などの接触器、接地スイッチは共通機器箱に集 約して設置した。この共通機器箱は、中間車も同様に冷 房、暖房、室内灯などの接触器、接地スイッチを集約して 設置した。 写真 6 ガラスを使用した妻引戸と袖仕切り 写真 7 フリースペース
図
4 運転室機器配置
写真
つなぎ つなぎ つなぎ ちりこし b） 床下機器配置 13200 （M1） 、13600 （M1’ ） つなぎ ちりこし a） 床下機器配置 13100 （CM1） 図 5 床下機器配置
図 5 床下機器配置 （続き） つなぎ つなぎ つなぎ つなぎ ちりこし d） 床下機器配置 13400 （M3） つなぎ つなぎ つなぎ つなぎ ちりこし c） 床下機器配置 13300 （M2）
図 5 床下機器配置 （続き） つなぎ ちりこし f） 床下機器配置 13000 （CM2） つなぎ つなぎ つなぎ つなぎ ちりこし し e） 床下機器配置 13500 （M2'）
7.2 屋根上機器配置 各車両の中央部に集中形空調装置を搭載し、集電装置は M1 車に 1 台、M3 車に 2 台搭載した。また、先頭車には、 空間波無線アンテナを搭載した。 7.3 車両間設備 車両間には、転落防止用ほろを設けた。取付け高さは床 上から 1 300 ㎜（誘導無線側面アンテナ取付け部は 600 ㎜）とした。 8 主要機器 8.1 主制御装置 制御装置は、IGBT（素子保護機能付き）を使用した 2 レ ベル・ベクトル制御 VVVF インバータ方式であり、編成 形態は 7M（3.5M 3.5T 相当）とした。PMSM の採用に伴い 回転子の回転に同期した制御が必要なため、1 インバータ 1 個モータ（1C1M）の個別制御としている。 この制御装置は、前述のように 6 群ユニットを M3 車に 図 6－1 屋根上機器配置 13100（CM1） 図 6－3 屋根上機器配置 13400（M3） 図 6－2 屋根上機器配置 13200（M1）、13600（M1’） 図 6－4 屋根上機器配置 13000（CM2） 写真 9 主制御装置
1 台、4 群ユニットを M1 車と M1’車とに各 1 台搭載して いる。なお、1 台のパワーユニットに 2 つの主回路を組み 込む 2 in 1 方式を採用することで小形化を実現している。 ベクトル制御方式によって、空転再粘着性能の向上及び 回生ブレーキの有効利用を図るとともに、PG センサレス 制御、停止までの電気ブレーキ制御なども併せて行ってい る。高速度遮断器、断流器は電磁接触器を採用して、エア レス化による保守性の向上も図っている。 なお、PMSM の採用に伴い、無負荷惰行時も回転子に 内蔵した永久磁石によって誘起電圧が発生するため、不具 合時などに備えてインバータと主電動機との間に開放接触 器を設けている。 不具合時の開放単位を 1 軸単位とし、影響を最小限に抑 えるとともに、後述の TIS による編成制御（8.10 項を参 照）によって、開放した軸分のトルクを一定の範囲内で他 の健全な軸に負担させることで、冗長性の向上を図ってい る。 8.2 主電動機 主電動機は PMSM を採用し、1 時間定格 205 kW、歯数 比 7.79（109/14）としている。東京地下鉄では PMSM を銀 座線 1000 系（編集部注：1000 系は本誌 243 号 2012 年 3 月 参照）、千代田線 16000 系、丸ノ内線 02 系制御更新車、東 西線 05 系制御更新車で既に導入しているが、13000 系は 16000 系と同等の仕様としている。 PMSM は、回転子に永久磁石を埋め込む構造であり、 永久磁石と固定子の電磁石とが引き合う永久磁石トルク及 び回転子鉄心と固定子の電磁石とが引き合うリラクタンス トルクによって回転するため、従来の誘導電動機のように ロータバーに誘導電流を流す必要がなく、ここでの銅損が 発生しないため、高効率であることが知られている。この ことにより従来のモータ効率が約 92％程度に対して、約 96％程度と高効率となっている。 さらに、主電動機を全閉構造とすることが可能で、冷却 ファンも不要となることから、低騒音化を図っている。同 時に、塵じ ん埃あ いなどによる内部の汚損も防止できる。また、定 期交換部品である軸受も、本体を分解しなくても交換可能 な構造としており、メンテナンス性が大幅に向上している 8.3 集電装置 集電装置は、降雪時において、強制的に上昇・下降動作 をさせることによって、舟体などの積雪を落とす仕様とし た。このことによって、降雪時における屋根上の除雪作業 を軽減させ、安全性の更なる向上を図った。また、本仕様 の採用に伴い、かぎ外し装置を電磁コイル式から空気シリ ンダ方式に変更した。併せて、車外から手動で集電装置を 上昇可能なように、かぎ外し部に直結した操作引きひもを 妻面に設けた。これらの仕様にすることで、相互直通車両 としての取扱いに関する仕様共通化を図った。 8.4 ブレーキ装置 13000 系は、操舵台車を採用したため、ブレーキ装置は 操舵軸にユニットブレーキを構成するのが困難なことか ら、固定軸側をユニットブレーキ、操舵軸側をディスクブ レーキとした。このため、同一台車内で 2 つのブレーキシ ステムを扱うこと、回生ブレーキによる遅れ込め制御を行 うことから、空気ブレーキを付随軸、駆動軸個別に制御す る必要があり、この 2 系統の BC 圧を同時に制御できる電 空変換中継弁（WEPR）、受信装置及び保安ブレーキを一つ の機器箱に収めた一体形作用装置（制御装置）を採用した。 また、駆動軸及び付随軸配置が複雑なことから、回生ブ レンディング制御は、TIS による編成統括ブレンディング 制御方式を取り入れた。これは千代田線 16000 系で実績の ある方式で、編成全体の回生ブレーキ力を合算して、不足 分を全付随軸の空気ブレーキを補足させる遅れ込め制御を 可能とした。また、一部で滑走による VVVF の回生絞り 込みが起きた場合においても編成全体に空気ブレーキ不足 分を分散するため、当該駆動軸には空気ブレーキが入りに くく再粘着しやすい事から、回生ブレーキの有効活用によ る省エネ化が期待できる。 故障検知は、ブレーキ不足及びブレーキ不緩解を各軸毎 に監視し、TIS で監視及び記録するとともに警報を鳴動さ せ、不緩解については運転室で当該軸を開放できる機能を もたせた。 8.5 電動空気圧縮装置 空気圧縮機は、オイルフリースクロール式（1 856 ㍑/ min）を編成で 2 台搭載した。電源電圧は AC 440 V とし、 1 つの箱にスクロール式コンプレッサ 4 台とアフタークー ラ、除湿装置、制御装置、接触器類をまとめることで、コ ンパクト化及びメンテナンス性の向上を図った。また、ス クロール式のため動作時も低振動、低騒音であり、常時稼 働可能なことから駅間で強制的に起動する制御などは行わ ずに圧力設定のみで起動、停止を行っている（同期機能付 き）。 写真 10 主電動機 写真 11 集電装置
8.6 補助電源装置 補助電源装置は、空調システムを含めた全ての電源を供 給するものとして、185 kVA の静止形インバータ（SIV）を 編成で 2 台搭載した。出力電圧は AC 440 V 60 Hz で、空 調装置及び電動空気圧縮機の電源として供給するととも に、この AC 440 V をトランスや整流装置で変換し、室内 灯や送風機などの電源である AC 200 V 60 Hz、空調制御 器やブレーキヒータなどの電源である AC 100 V 60 Hz、 制御装置やブレーキ装置及びその他の電源である DC 100 V、放送、無線などの電源である DC 24 V を供給して いる。 地下鉄という特殊性から、トンネル内での長時間停電に よって車上側の蓄電池残存容量が低下した場合に備え、地 上設備電源の AC 200 V を DC 100 V に変換し、パンタグ ラフ上昇と SIV 起動が可能な非常用電源装置を CM1 車に 搭載している。 従来の方式は、編成に SIV を 2 台搭載し、1 台当たり編 成半分に回路を分けて電力を供給する構造になっており、 消費電力が少ない時でも 2 台の SIV が稼働し、エネルギ ーロスが大きくなっていた。13000 系では、更なる電力量 低減のため、16000 系 4 次車から採用した「並列同期 / 休 止運転方式（使用電力が少ない時に 2 台中の 1 台の SIV を 積極的に休止させる方式）」を採用し、交流電圧及び周波数 を同期させることで、7 両分の電源を並列に接続すること を可能とし、消費電力が少ない場合は自動的に 2 台のうち 1 台を休止させることで、エネルギーロスの低減を可能し た。また、電力素子に高効率な SiC 素子を採用し、従来の 方式より更なる電力損失削減を目指した。 8.7 蓄電池 蓄電池は、焼結式アルカリ蓄電池を採用し、出力 DC 100 V、DC 24 V、容量 100 Ah とし、列車分離など不測の 事態も考慮して両先頭車の CM1、CM2 車に各 1 台搭載し た。また、2 台それぞれの蓄電池接触器の作動を監視でき るように、両先頭車運転台に動作表示灯を設けた。 8.8 空調装置及び暖房装置 空 調 装 置 は 屋 根 上 集 中 形 で、 容 量 は 58.0 kW（50 000 kcal/h）とし、冷房能力の向上を図った。 制御方法は設定温度と各種センサ（車内温度、車外温 度、湿度など）とお客様の乗車率（空気ばね内圧）などの情 報から、4 台のコンプレッサを各車個別のマイクロコンピ ュータで制御し、台数制御及び容量制御を行うオン・オフ 方式とした。運転モードは“冷房”、“除湿”、“暖房”、“送 風”、“全自動”とし、“全自動”では、各センサと空気ばね 内圧などの諸情報により冷房、除湿、暖房、送風を自動選 択して運転を行う。さらに、全自動モード時の送風では、 写真 13 補助電源装置 写真 12 電動空気圧縮機 図 7 ブレーキ系統図
マイコンによって強・弱・停止の 3 段階を自動制御してい る。 冷媒には、地球環境に配慮してオゾン層への影響が少な い R-407C を採用した。このほか、TIS モニタにて乗車率 や車内温度の変化が確認でき、タッチパネル操作により± 3℃の範囲で設定温度を変更する機能も付加した。また、 空調装置内に小形・高精度な CT（カレントトランス）装置 及び圧力センサを搭載した。これらにより、コンプレッ サ、室内送風機、室外送風機の電流値と冷凍サイクル中の 冷媒圧力値の微小な変化を捉えることで、故障の未然防 止、劣化診断に活用することが可能となり、空調装置のメ ンテナンス性向上を図った。 8.9 戸閉め装置 戸閉め装置は、従来から実績のある単気筒複動式のシリ ンダを使用し、扉開閉操作指令は間接制御式とした。ま た、混雑時の遅延時間を縮小するため、閉扉後一定時間戸 閉め力を弱める機能を搭載して傘などの挟まれやすい手荷 物が、一定時間内であればお客様自身で容易に引き込むこ とが可能となり、再開扉操作が減少し遅延防止が期待でき る。 8.10 車両情報管理装置（TIS） 車両制御情報管理装置（TIS）は、①マスコンからの運転 制御指令を制御装置やブレーキ装置に伝達する制御系、② 指令伝送とモニタ系とによる各機器の動作状況のモニタリ ングの機能、などを有し、基幹伝送路については、ラダー 式の並列接続とする事で、仮に一部の TIS 機器（中央装置 及び端末）で故障が発生しても経路をバイパスさせ各機器 間の伝送が途切れない構成としている。 従来の TIS 装置と同様に、乗務員への支援機能として 各機器の状態、故障時の情報及びその処置ガイダンスの TIS モニタ画面への表示、行先案内、空調装置などの各サ ービス機器への指令・設定を TIS 画面上から操作可能と している。また、車両メンテナンスなどを考慮して運転状 況記録機能、TIS 車上検査機能を有しており、さらに定期 検査などの省力化・簡略化を図ることを目的として、車両 状態の各種データの自動収集ならびに集計（動態保守）機能 へも対応可能な仕様としている。 13000 系では、1 運転台当たり 3 台のモニタ表示器を搭 載し、通常はメータ画面と TIS モニタ画面の 2 画面表示 とし、残り 1 画面については、他のモニタ表示器の故障時 のバックアップとして自動的に必要画面を表示する。3 台 の各モニタ表示器は、どの画面が故障したかをそれぞれ判 断し、表示優先順位に従い表示画面を自動で切り換える機 能を有している。 8.11 運転保安装置 ATC 装置は、高周波連動誘導車内信号式三重系とし、 緩和ブレーキ、前方予告、過走防護、臨時速度制御、後退 検知などの機能をもたせている。また、相互直通運転する 東武形 ATS 装置を搭載しているほか、ホームドアに対応 するための ATO 装置も合わせて搭載している。これらの 各装置は、ATC/S・ATO 装置に集約して両先頭車に搭載 している。 8.12 車内案内表示装置 各側入口かもい点検ふたには、17 インチワイド液晶式 画面の車内表示器を 3 画面設け、デジタル制御方式によっ てクリアな画像を提供できるようにした。一方の 2 画面ユ ニット表示器は、行先、号車、次駅、乗換え案内、ドア開 方向、運行情報などを表示した。従来の 2 言語（日本語、 英語）から多言語対応（日本語、英語、中国語及び韓国語） とし、更に 2 画面化することで、1 画面では分かりにくか った出口案内やドア開方向などの案内を、より分かりやす く表示し、利便性の向上を図った。もう一方の表示器に は、PR、広告などの各種情報を提供することで、サービ ス向上を図った。 8.13 行先表示器 車外表示器は、従来の日本語と英語の併記表示に加え、 海外からお越しのお客様にも、より分かり易い案内を提供 するため、駅ナンバリングを追加表示させることによっ て、サービス向上を図った。これに伴い、側面の表示器は 表示文字数が不足することから、表示パネルの拡大を図っ た。 写真 14 空調装置 CM1 M1 M2 M3 M2’ M1’ CM2 図 8 TIS システムブロック図
図
9 台車
（SC103 MT2）
写真
図
10 主回路つなぎ
数 あり ） あり ） あり ） なし ） 図 11 力行性能曲線 数 図 12 回生性能曲線
8.14 放送装置及び非常通報装置 従来の放送装置は、地下区間において案内放送が聞き取 りにくいなどのご意見をいただいていたことから、幅広い 年代のお客様に、より聞き取りやすい車内放送（自動放 送）とするため、広帯域対応のスピーカ、アンプなど、従 来よりも高音質な放送システムを採用した。 対話式の非常通報装置は、1 両に 2 台、各車両のフリー スペース部及び反対側の車側部に設置した。 9 台車 台車は、横圧低減による走行安全性の更なる向上やフラ ンジ摩耗低減を目的とし、銀座線 1000 系で初めて採用し た片軸操舵台車を基本として狭軌向けに新開発し、東西線 での性能評価試験を経て採用した。 操舵軸に主電動機を搭載すると構造が複雑になることか ら主電動機は非操舵軸のみに搭載したため、同一台車内に 駆動軸と付随軸が混在（14M 軸 -14T 軸）する仕様とした。 曲線通過時に車体と台車との間で生じる変位量に応じて 操舵装置（リンク機構）により輪軸が自動的に舵を切る仕組 みとなっており、その結果、通常台車と比較して、内軌側 （曲線内側）は軸距が短く、外軌側（曲線外側）は軸距が長 くなり、自動車がカーブに沿ってハンドルを切ることと同 じように、曲線をスムーズに走行することが可能となる。 さらに、曲線通過時の振動・騒音も低減できることから、 乗り心地が向上している。 この操舵台車は、これまで取り組んできた次の走行性安 全向上策などを踏襲している。 ① 軌道に対して追従性を向上させる非線形軸ばね ② 微少流量域特性をもつレベリングバルブ ③ 輪重抜けやカント負けに対して一定の余裕度をもつ 応荷重差圧弁 ④ 空気ばねパンク時を想定したパンクストッパ ⑤ 輪重調整の観点からボルスタ付き台車の採用 10 おわりに 日比谷線 13000 系は、2016 年 6 月搬入後、各種性能試 験、乗務員訓練などを行い、2016 年度中に営業運転を開 始する予定である。 本車両の投入により、リサイクル性の向上と省エネルギ ー化が促進され環境負荷低減に貢献することはもとより、 快適性が向上し、お客様に末永く親しまれる車両となるこ とを期待している。 最後になりましたが、13000 系の製作、運用開始にあた り、ご協力いただきました関係者の皆様に厚くお礼申し上 げます。 写真 16 運転情報画面 写真 17 メーター画面 写真 18 3 画面の車内案内表示器 （左：1 画面ユニット、右：2 画面ユニット）
