東京モノレール株式会社 技術・企画部 車両課長 1.はじめに 東京モノレールは、モノレール浜松町駅か ら羽田空港国際線ビル駅を経て羽田空港第 2 ビル駅に至る 17.8 キロを最短 19 分で結び、 東京オリンピックを控えた昭和39年9月17 日に開業して以来、今年で開業 50 周年を迎 える路線である。空港アクセスとして羽田空 港をご利用になるお客さまをはじめ、沿線 の企業への通勤でご利用になるお客さまな ど、年間約4,623万人(平成25年度実績)の 方々にご利用いただいている。保有車両は、 1000形(16編成、96両)、2000形(4編成、 24 両 ) と、今回導入した 10000 形 (1 編成、 6両)の3形式(合計で21編成、126両)である。 このうち、平成元年から平成 8 年までに導入
東京モノレール
10000 形車両の概要について
原
はらだ田 淳
じゅんいち一
した 1000 形の後継車両として 17 年ぶりの 新型車両となる10000形を開発し、7月18 日から運用を開始したので、以下に概要をご 紹介する(写真1)。 2.車両の概要 基本コンセプトを“スマートモノレール” と定めて、安全性、お客さまサービス、省エ ネルギー性、環境性、省メンテナンス性並び にリサイクル性などの向上を目指して、これ を実現するため、具体的には汎用のイーサ ネットによる車両情報制御装置、前照灯及び 室内灯の LED 化などの新技術を採り入れる とともに、車体外板の塗装の廃止、座席クッ ション材や床敷物、構体などに、可能な限り リサイクル可能な材料を採用すること、また、 VVVF インバータ制御装置の制御方式の見直 しを行うなど、ライフサイクルコストも含め 最適化を目指した設計を行った。 編 成 は、 浜 松 町 方 か ら 順 に TC1、M1、 M2、M3、M4、TC2 の 4M2T、6 両 固 定 編成の構成で、2000 形に準じている。基本 性能は既存車と同じく、営業最高速度は 80 ㎞ /h、加速度は 0.97m/s2(3.5 ㎞ /h/s)、減速 度は1.11m/s2(4.0㎞/h/s)（常用）、1.25m/ s2(4.5 ㎞ /h/s)( 非常 ) とし、運転取扱い面で の共通化を図っている。 3.車体 (1)構体 構体は、鉛成分の含有量を抑えたリサイク ル性の高いアルミ合金製で、FSW( 摩擦攪拌 溶接 ) 方式を採用して継ぎ目を目立たなくす 写真1 10000形外観るとともに、シングルスキンとダブルスキン のハイブリッド構造としたことにより、強度 を確保しつつ1両あたりで150㎏の軽量化を 図っている。 更に、車体外板の塗装を廃止したことによ り、塗装に関するメンテナンス作業を大幅に 削減できるほか、有機溶剤使用量を約 61％ 削減するとともに軽量化にも寄与している。 (2)エクステリアデザイン 車体寸法は車両限界の制約により 2000 形 と同様であるが、LED前照灯や車体側面まで 回り込む形状の LED 車幅灯を採用したこと により、2000 形からのイメージチェンジを 図っている ( 写真 2)。モノレールは普通鉄道 と異なり、軌道上空の車両限界が分かり難い ため、沿線の地上側での近接作業時の安全性 の向上を図ることを目的として、前照灯の下 部に青色LEDによる車幅灯を設置し、車両幅 をより分かり易くした。車体外板には、沿線 の豊かな緑を表現したグリーン、青い空と海 をブルーとスカイブルーのグラデーションで 表現するラッピングフィルムを貼り付けた。 グリーンは、当社の車両では初めて採用する 色であり、軽快な明るいイメージを演出する ことにも役立っているものと考えている。 (3)インテリアデザイン 客室内の壁は白色を基調とし、切妻部には 淡い黄色を採用した。床材には、従来の塩化 ビニル製に替えて、リサイクル可能なゴム系 の敷物を採用し、床の高さにより濃淡 2 色の ブルー系の敷物を使い分けるとともに、側出 入口部には黄色を配して、床全体で視認性の 向上を図っている(写真3)。 また、省令に適合させるべく、車両間に耐 熱強化ガラス製の貫通扉を採用した。 (4)客室 先頭車では、モノレール特有の前方に広が る景観をお楽しみいただけるよう、乗務員室 背面に 1000 形以来となる展望席を採用した ( 写真 4)。中間車については、当社路線の特 徴である海側の美しい景観をお楽しみいただ けるよう、海側にクロスシート、山側にロン グシートの配置とした ( 写真 5)。座席は、一 般席は青色系、優先席は緑色系で区別し、詰 め物には従来のウレタン材に替えて、リサイ クル可能なポリエステル材を採用した。優先 席部分にはスタンションポールを設置し、バ リアフリーにも配慮している。また、特に朝 の通勤時間帯の乗降性を向上させるため、中 間車ではクロスシートの数を見直して、側出 入口周辺のスペースを広めに確保することに より、側出入口から車両中央部へのアクセス を容易にしている。また、クロスシートの座 席数が減少したことによるサービスの低下を 防ぐため、側出入口横には簡易腰掛を設置し 写真2 LED前照灯と車幅灯 写真3 客室内(先頭車)
寄 稿
た。全車両の低床部には、空港アクセスを担 う路線の特徴として、スーツケースなどの大 きな荷物をお持ちのお客さまに配慮し、大型 の荷物を持上げることなく収納することがで きる荷物置き場を設置した。座席の袖仕切板、 客室間貫通扉、荷物棚にガラスを多用した現 代的な内装とした反面、座席モケットの柄に 日本古来の波を表す紋様である「青海波（せ いがいは）」を採用し、客室間貫通扉には、富 士山、五重塔、扇子、松の盆栽、石灯篭といっ た日本的なイラストを採り入れた ( 写真 6)。 また、LED 室内灯のガラス製カバーには和 紙風の柄を採用するなど、“和”のおもてな しを演出するデザインを随所に採り入れてい る。これにより、海外からのお客さまに、少 しでも日本の雰囲気を味わっていただけるも のと考えている。側出入口上部には、4 カ国 語表示（日・英・中・韓）でのご案内が可能 な 17 インチワイドサイズの LCD を設置した (写真7)。 側窓ガラスにはUVカットガラスを採用し、 下降式の開閉窓の数を 2000 形比で 2 倍 ( 先 頭車のみ 1.5 倍 ) に増やすとともに開口寸法 を 20mm 拡大して 220mm とすることによ り、自然換気性能の向上を図っている。また、 車内のお客さまに無線 LAN による快適な高 速インターネット環境をご提供するための公 衆無線 LAN 関連機器は、既存車両と同様に 全車両に標準装備している。 (5)乗務員室 広さは 2000 形とほぼ同じであるが、予 めワンマン運転を前提として設計したこと 写真5 客室内(中間車) 写真7 車内案内表示装置
もあり、すっきりとした機器配置を実現する とともに、大幅な操作性の向上が図られてい る ( 写真 8)。主幹制御器は、従来の右手操作 から左手操作のワンハンドルタイプへ変更 し、計器盤には列車情報制御装置の一部で ある相互予備方式の LCD 表示器を 2 台設置 し、左側の画面には速度指示計、車上信号機、 MR と BC 圧力計、電流計、電圧計、ノッチ 段数表示や、制御装置の動作状況、制御系機 器の操作状況などを集中表示させ、右側の画 面には、乗務員支援機能として、車両のドア や可動柵の開閉状態、車両搭載機器の故障状 況などを表示するほか、空調機や室内灯の操 作機能を集約している。 更に、保守員支援用として、車上検査表示 を行うなど、保守性の向上にも寄与してい る。 運転台前面には、前方監視カメラ用の設置 金具、配線、データ送信用機器を準備工事と して設置している。将来的には、同カメラで 撮影した軌道桁上面の映像を地上の指令所や 保守区に送信し、異常気象時の早期の対応や 軌道の保守などに活用する計画である。 4.主要機器 (1)台車 保守作業の省力化、部品点数の削減並びに 軽量化を目的として、当社としては初めてボ ルスタレス台車を開発・採用した。従来のボ ルスタレス台車と比較して左右振動を抑制す るダンパー数の削減や空油変換装置を従来の 1 軸あたり 1 台から、1 台車あたり 1 台とす ることなどにより、重量削減とメンテナンス 性向上を図っている。 (2)列車情報制御装置(ATI) 今回、当社としては初めて列車情報制御装 置を導入することとした。これにより、車両 の運転制御及び搭載機器類の制御の集中管理 が可能となるうえ、乗務員支援、お客さまサー ビス、車両の保守も効率的に行うことが可能 となり、更には、精緻な故障情報の管理にも 寄与するものと考えている。本システムは、 先頭車に設置した列車統括制御装置、状態監 視中央装置、運転台 I/F ユニットと中間車に 設置した車両 I/F ユニットで構成し、それぞ れをルータ装置で接続して、各機器の制御と モニタリングを行う。列車統括制御装置は前 後の先頭車でそれぞれ1系/2系、状態監視中 央装置は前後先頭車両で主局 / 従局の 2 重系 方式として、編成単位での冗長性を確保して いる。ルータ装置間は、2 重系のイーサネッ トで結合して情報交換を行う。イーサネット の採用により、将来の車両内の更なる大容量 データ伝送が可能となるほか、地上の汎用シ ステムや汎用機器との I/F に関する親和性が 高くなることが期待される。運転制御指令伝 送は、1 系基幹伝送を主系、2 系基幹伝送を 従系とし、モニタ系及びサービス機器制御系 伝送は、2 系基幹伝送を使用している。両先 頭の運転台には、各種情報を表示するための 運転台表示器を設置している。本システムに 記録されたデータ(乗車率、運転状況記録など） はCFカードに格納され、専用のPCにより読 出しを行うことが可能である。なお、本装置 が 2 重系ともに故障したことを想定し、必要 最低限の力行、制動が確実に行えるように、 信号保安回路なども含めて、バックアップ用 写真8 運転台
寄 稿
ブレーキ併用の全電気指令方式であるが、各 車両にブレーキ制御装置を持たせることによ り、各車両が独立して常用/非常BC圧を出力 することが可能となり、車間の BC 配管を不 要としたほか、故障発生による影響を故障発 生車両単位に抑えることを可能としている。 また、ATI との I/F をとることにより、艤装 配線の削減を図っている。 (4)主電動機 2000 形で実績のある出力 100kW の三相 かご形誘導電動機を基本とし、ファン外周部 ベクトル制御方式の 2 レベル VVVF イン バータ制御装置の採用により、回生ブレーキ の有効範囲を停止直前まで拡大することで、 ブレーキパッドの摩耗量を削減することが期 待されるとともに、更に消費電力を 1000 形比で約 40％削減することにより省エネル ギー性の向上が図れるものと考えている。 (6)補助電源装置 2レベルIGBT静止型インバータ装置で、容 量 は 124kVA で あ る。2000 形 の 100kVA に対して容量を増強しているが、なお一層の 10000 形主要諸元表 形式(保有両数) 項目 10000 車 種 アルミ合金製跨座型 2 軸ボギー制御客車、電動客車 編 成 4M2T（TC1＋M1＋M2＋M3＋M4＋TC2） ←浜松町 TC1 M1 M2 M3 M4 TC2 空港→ 最 大 寸 法 TC;16,400×3,038×4,364 M;15,200×3,038×4,364 空 車 重 量 TC1;23.3t, M1;23.7t, M2;24.1t, M3;23.8t, M4;24.0t, TC2;23.0t 定 員 （ 座 席 ） TC;76(33) M;76(40) 電 圧 直流 750V 運 転 性 能 営業速度;80 ㎞/h、加速度;3.5 ㎞/h/s 減速度(常用);4.0 ㎞/h/s、(非常);4.5 ㎞/h/s 台 車 鋼板溶接構造ボルスタレス 2 軸ボギー台車 駆 動 装 置 2 段減速直角カルダン式、歯車比;1：6.55 主 電 動 機 軽保守型三相かご型誘導電動機 100kw×16 台/編成 制 御 装 置 IGBT 式 VVVF 制御装置(2 レベル式)、応荷重付、スナバレス式、LB エ アーレス式、HB エアーレス式、ベクトル制御式 ブ レ ー キ 装 置 電気指令式空気ブレーキ、回生ブレーキ併用、応荷重、保安ブレーキ 付 信 号 保 安 装 置 自動列車制御装置、列車検知装置 集 電 装 置 給電軌条下面接触式 電 動 空 気 圧 縮 機 オイルフリー式往復型 2 段圧縮式 2 台/編成 低圧補助電源装置 IGBT 静止形インバータ(2 レベル式) 124kVA 2 台/編成 予 備 電 源 装 置 車両用モノブロックアルカリ蓄電池 DC100V 50Ah,DC24V 30Ah 戸 閉 装 置 軽量型空気式戸閉機、戸閉保安装置、再開閉機能付 列 車 無 線 150MHｚ帯 空間波無線方式 冷 房 装 置 屋根上搭載式 冷房能力;20.3kW、暖房能力 4kW 2 台/両 暖 房 装 置 腰掛下・パネルヒータ、屋根上空調装置内ヒータ(急速暖房用) 車両情報制御装置 100Mbps マイクロコンピューター制御式車両情報制御装置、運転状況 記録装置機能、自動検修機能、試運転機能、機器動作記録、故障記録、 各機器制御機能付 旅客案内情報装置 側面；列車種別、行先表示装置一体型(フルカラーLED 式) 客室情報案内装置 各車両乗降口上部点検蓋に設置(17 インチワイド LCD 式) 10000形主要諸元表
小型軽量化が図られている。冗長性を考慮し て、編成あたり2台搭載している。 (7)電動空気圧縮機 容量 1,000 ℓ /min の低振動、低騒音型、除 湿装置一体型構造のオイルフリー電動空気圧 縮機を編成あたり 2 台搭載しており、保守の 省力化並びに環境性に配慮している。 (8)空調装置 冷房能力は 20.3kW(17,500kcaℓ) で、使 用する冷媒には R407C を使用することに より脱フロン化を図っている。また、急速 暖房用として 4kW のヒーターを内蔵してお り、冬季のお客さまサービス向上を図ってい る。各車両に専用のマイコンを搭載しており、 ATI との I/F により、きめ細かい客室内温度 調節を可能なものとしている。 (9)照明装置 前照灯、室内灯に LED を採用した。これ により、消費電力を前照灯では既存車両より 80%、室内灯では同30%の削減を図っている。 (10)車内・車外案内表示器 客室内では、各側引戸上部に4カ国語(日・ 英・中・韓)での表示が可能な17インチワイ ドサイズの LCD を設置している。当面は 1 画面で路線案内などを行うが、将来的には更 に 1 画面増やして 2 画面による案内を行う計 画で、そのための準備工事を行っている。ま た、車体側面にはフルカラー式表示器を設置 し、列車種別、行先、停車駅などを表示する。 (11)ＡＴＣ/ＴＤ装置 基本的なシステムは既存車両と同一である が、ATI との I/F をとるとともに、回路の簡 略化、無接点化により、装置の小型化及び艤 装配線の削減を図っている。TC1 車に搭載 する ATC/TD 装置には ATC 受信部、ATC 受 信リレー部、ATC/TD 検査部、速度照査部、 速照検査記録部、ATC/TD 共通部 1、TD 送 信部 1 を実装しており、TC2 車に搭載する ATC/TD 送受信装置には ATC 増幅部、ATC/
TD 検査部、ATC/TD 共通部 2、TD 送信部 2 を実装している。ATC/TD 検査部、速照検査 記録部は、今回の 10000 形から新たに追加 した機器である。ATC 受信部、速度照査部、 TD 送信部は 2 重系として冗長性を持たせて いる。その他、ATC/TDアンテナ、速度発電機、 中継継電器箱、ATC開放スイッチ、応急処置 スイッチ、運転台表示器などから構成される。 ソフトを交換することにより将来のデジタル 化にも対応可能な仕様としている。 (12)その他 異常時対応として、バッテリー容量を増加 したこと及び長時間停電発生時に専用のス イッチを操作することで不要な回路 ( 負荷 ) を 切離す機能を採用した。これにより、バッテ リー持続時間を既存車両比で 2 倍程度延長す ることを可能としている。 5.重量管理 モノレールは、軌道の構造の整合を取るた め、軸重(90.2kN/軸)に関する管理を厳格に 行う必要があり、改造を行う際にはキログラ ム単位での管理が要求される。10000 形車 両では、搭載する機器類については徹底した 軽量化を行うとともに、車体外板の無塗装化、 構体構造の見直しやボルスタレス台車を採用 することなどにより、より一層の軽量化を目 指した。これにより、ATI などの機器を新規 に搭載することによる全体的な重量増を抑え ることが可能となった。 6.終わりに 10000 形は最新技術を多数採り入れ、当 社開業 50 周年の節目に導入した車両である ので、お客さまに安心して快適にご利用いた だき、末長く愛される車両となることを期待 している。最後に、10000 形の設計・製作 にご指導、ご協力いただいた関係各位に、本 誌上をお借りして深く御礼申し上げます。
