東京急行電鉄 5050 系 5576 号車 次世代ステンレス車両“sustina”
※真
ま鍋
なべ宏
ひろ嗣
つぐ写真 1 外観（中央の一両が“sustina”、隣接車両は従来工法の車体） 要旨 東京急行電鉄株式会社（東急電鉄）では、これまで、5000 系、5050 系、5080 系車両を始めとする軽量オールス テンレス構体車両を各路線に順次導入している。また、これらの車両の導入と並行して、東急電鉄と株式会社総 合車両製作所（総合車両製作所）は、共同で技術開発を進め、軽量・高剛性・高強度・低コストを実現する次世代 のステンレス車両の開発に取り組んできた。そして今般、この技術開発の要素を採用した次世代ステンレス車両 “sustina（サスティナ）”の第一号車が完成し、東急東横線用 5050 系 5176 編成の中間付随車 5576 号車として 2013 年 5 月に導入した［“sustina”は、総合車両製作所が製造するステンレス車両のブランド名（写真 3 参照）であ る］。5576 号車次世代ステンレス車両“sustina”は、構体・ぎ装・内装について、構造及び構成部品、材料、材質、 接合方法、工法などを含めた抜本的な見直しを図った車両としている。以下に、その概要を紹介する。 （編集部注：5000 系電車は本誌 224 号 2002 年 9 月参照） 1 はじめに 次世代ステンレス車両“sustina”は、レーザによる連続 溶接の積極的な採用、骨組の軽量化などの構体構造の変更 によって、アルミニウム合金製車両と同等の車体軽量化を 実現している点が大きな特徴である。車体軽量化によっ て、従来の車両に比べて走行時の消費電力量が削減され、 省エネルギー性の向上が図られているだけでなく、車両外 観及び内装においても、これまでのステンレス車両のイメ ージを覆す、フラットですっきりとしたデザインを実現し
会社・車両形式 東京急行電鉄㈱・5050 系 5576 号車 使用線区 東横線 軌間（㎜） 1 067 基本編成 8 両（Tc1-M1'-M2）-T1-（T2-M1-M2'-Tc2） 使用線区の最急勾配 35 ‰ 用途 通勤用 電気方式 直流 1 500 V 車体製作会社 ㈱総合車両製作所 製造初年 2013 年 台車製作会社 ㈱総合車両製作所 1 次製作両数 1 主回路装置製作会社 － 車両技術の掲載号 246 凡例 ○；付随軸 CP；空気圧縮機 連結器 －；永久 個別の車種形式 サハ 5550 車種記号（略号） T1 空車質量（t） 25.5 定員（人） 153 うち座席定員（人） 54 特記事項 車体軽量化・安全性向上などを図った、次世代ステンレス車両 車両性能 最高運転速度（㎞/h） 120 加速度（m/s2） 0.92（3.3 ㎞/h/s） 減速度 （m/s2） 常用 0.97（3.5 ㎞/h/s） 非常 1.25（4.5 ㎞/h/s） ユニット 当りの定格 ユニット構成 － 出力（kW） － 速度（㎞/h） － 引張力（kN） － ブレーキ制御方式 電気指令式電空併用ブレー キ（回生付き）、遅れ込め付 き、フラット防止装置付き 制御回路電圧（V） DC 100 抑速制御 － 運転保安装置 － 列車無線 － 非常時運転条件 － その他 － 電気駆動系主要設備 集電 装置 形式／質量（㎏） － 方式 － 制御 装置 形式／質量（㎏） － 制御方式 － 仕様 － 主電動機 形式／質量（㎏） － 方式 － 1 時間定格（kW） － 回転数（min－1） － 特記事項 － 主回路標 準限流値 力行（A） － ブレーキ（A） － 電気ブレーキの方式 － 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（㎏） － 方式 － 出力 － 蓄電池 種類／質量（㎏） － 容量（Ah） － 主な用途 表 1 東急電鉄 5050 系 5576 号車 次世代ステンレス車両“sustina” 車両諸元
車体の構造・主要寸法 構体材料／構造 ステンレス鋼／軽量ステン レス構体 車両の前面形状 － 運転室 － 長さ（㎜） 先頭車 － 中間車 19 500 連結面間 距離（㎜） 先頭車 － 中間車 20 000 心皿間距離（㎜） 13 800 車体幅（㎜） 2 808 高さ（㎜） 屋根高さ 3 640 屋根取付品上面 4 050（空調装置上面） 床面高さ（㎜） 1 130 車体特性・構造及び主要設備 相当曲げ剛性（MNm2） 相当ねじり剛性（MNm2/rad） 曲げ固有振動数（㎐） ねじり固有振動数（㎐） 内装材 メラミン化粧板、高硬度塗装板 側窓構造 下降式、固定式 妻引戸 片引戸 側扉 構造 両引戸、開口幅 1 300 ㎜ 片側数 4 箇所 戸閉め装置 形式 DPV-40BU-HPI 方式 電磁空気式ベルト連動 腰掛方式 片持ち式ロングシート 車体連結 装置 先頭車 － 中間車 棒状連結器 空調換気 システム 冷房方式 屋根上集中式 暖房方式 シーズ線式 換気方式 － 送風方式 天井ダクト 室内灯 照明方式 直接照明 灯具方式 LED 式室内照明 移動制約者設備 － 便所 主要設備 － 汚物処理 － その他の主要設備 主幹制御器 形式／質量（㎏） － 方式 － 速度計装置 － 車両情報制 御システム モニタ装置 － モニタ表示器 － 非常通報装置 通話機能付き非常通報装置 前面 － その他の主要設備 空調装置 形式／質量（㎏） HRB504-2A / 725 方式 ON/OFF 制御方式、全自 動モード付き 容量（kW） 61.05 暖房装置 容量（kW） 0.75 形式／質量（㎏） HF265 / 7 標識灯 前部標識灯 － 後部標識灯 － その他 － その他 － 空気ブレーキ設備 電動空気圧 縮機 形式／質量（㎏） MBU1600YG-1 / 533 圧縮機容量 1 600 ㍑/min 圧縮機方式 スクロール式 空気タンク 元空気タンク 220 ㍑× 2 供給空気タンク 39.5 ㍑ ブレーキ制 御装置 形式／質量（㎏） E83-T / 279 台 車 形式 動台車 － 付随台車 TS-1020A 車体支持装置 ボルスタレス方式 けん引装置 Z リンク 枕ばね方式 空気ばね 上下枕ばね定数／ 台車片側（N/㎜） 動台車 － 付随台車 373 軸箱支持方式 軸はり式 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 動台車 － 付随台車 ゴムばね 動台車 － 付随台車 総合 動台車 － 付随台車 軸距（㎜） 2 100 台車最大長さ（㎜） 3 014 車輪径（㎜） 860 基礎 ブレーキ 動台車 － 付随台車 片押し式ユニットブレーキ ブレーキ倍率 3 制輪子 動台車 － 付随台車 増粘着合成制輪子 ブレーキシリ ンダ×個数 動台車 － 付随台車 4 駆動方式 －
図
1 形式図
写真
3 sustina
見直しを図ることで、従来車の質量と比較して、トータル で 0.5 t の軽量化を図り、アルミニウム合金製構体と同等 の軽量化を実現している。 ・台枠、屋根構体：構体材料及び骨組配置の適正化。 ・ 妻構体：ビード付き外板材の採用によって、内部の骨 組を低減。 ・ 室内ぎ装の取付方法：つり溝を利用した構造に変える ことで内部の骨組を低減。 これらの軽量化によって、走行時の消費電力量を削減 口枠の表面とが、ほぼ同じ面となるように突き合わせ て並べ、枠の外周を連続溶接している（写真 5 参照）。 ・ 妻外板の組立：外板同士を突き合わせて、連続溶接で “せぎり”のない一枚の外板にしている（図 4 参照）。 ・ 妻ほろ枠部：妻外板と妻ほろ枠の外周とを重ね合わせ て、連続溶接している（図 4 参照）。 ・ 妻構体の取付：屋根構体及び側構体の折り曲げた外板 部分と妻構体外板とを重ね合わせた箇所を連続溶接で 取り付けている（図 4 参照）。 レーザによる連続溶接は、次のメリットがある。 a）メンテナンス性の向上 従来の抵抗スポット溶接構造で組み立てた車体外板は、 “せぎり”を設けて、重ね合わせたステンレス鋼板を点で 写真 5 レーザ溶接の適用箇所（側窓枠取付部） せぎり シーリング材 a）抵抗スポット溶接 b）レーザによる連続溶接 図 2 溶接構造の比較 図 4 レーザ溶接の適用箇所（妻構体） 図 3 レーザ溶接の適用箇所（側外板） 写真 4 Sustina と従来車の外板比較
ナンス性も向上できる［図 2 の b）参照］。 b）外観デザインの向上 レーザによる連続溶接を採用することで、従来の抵抗ス ポット溶接構造で必要であった“せぎり”部をなくすことが でき、さらに、側窓及び側出入口部の周囲に設けた枠表面 をほぼ側外板の表面と同じにすることで、外観の凹凸が少 なくなり、これまでのステンレス車両のイメージを覆し、 フラットですっきりした外観デザインを実現できる。 2.3 車体断面 これまで、側構体の外側に張り出していた雨どいの構造 を見直して、側構体と屋根構体との結合構造を変更し、側 構体を台枠から垂直に立上げることとした。その結果、す っきりした外観デザインを実現しただけでなく、室内有効 スペースの増加が図られ、従来車よりも定員が 1 名増加し た（図 5 及び 6 参照）。 3 室内の特徴 3.1 室内安全性の向上 室内には、構体剛性向上及び車両の側面衝突時などの万 一の事故における乗客の安全性の向上を図るため、“内装 ロールバー構造”の補強を側出入口上部に設置した。この 補強は、インテリアデザインの観点も考慮したもので、左 右の側構体を天井付近で車体断面方向に連結する補剛材 （車体の剛性を補う部材）と荷棚受、スタンションポール （縦手すり）及び袖仕切とが融合するような連続的な曲線 でロールバー（Rollover bar）を構成して室内空間を保持 するため、衝突安全性の向上と内装デザインとの両立を実 現している（図 5、写真 6 及び写真 7 参照）。 3.2 室内ぎ装の簡略化 室内ぎ装は、次の構造を導入することで、製作工程の簡 略化及びコストの低減を図っている。 ・ 室内ぎ装の取付方法は、つり溝を利用したボルトナッ ト固定方式及びねじ座が動くフローティングボルト・ ナット方式を採用している。この結果、製作上の多少 のずれにも対応・調整ができるようになるとともに、 現車での穴開け作業を廃止して、車両内で切粉を発生 させるリスクを排除している（写真 8 及び 9 参照）。 ・ 風道及び天井部、妻部、配線関係などの主要な室内構 写真 8 及び写真 9 フローテイングボルト・ナット方式の施工例 写真 6 内装ロールバー構造の補剛材 写真 7 補剛材の取付部
a） 屋根上機器配置 J 形 ち りこ し b） 床下機器配置 図 7 屋根上・床下機器配置
図 8 付随台車 （TS1020A） 台車枠 車体支持装置 ブレ ー キ 配 管 ブレ ー キ 装 置 写真 10
成要素は、極力モジュール化を図り、アウトワーク化 による現車作業の削減及びリードタイムの短縮を実現 している。 ・ 荷物棚上の側天井部は、車体全長に沿って開閉が可能 な点検ふた及び広告用のポスターレールの機能を一体 化した構造を採用し、側天井部の機器取付及び配線作 業を容易にするとともに、将来的な機器交換作業や配 線追加工事などへの対応についても考慮している（写 真 11 及び 12 参照）。 3.3 内装デザインの向上 内装デザインの向上を図るため、荷棚受・つり手棒受な どの大形の設備品を取り付けるねじの頭は、乗客からでき るだけ見えないように工夫をこらし、さらに、点検用ふた や非常通報器などの表面を内壁面とフラット化することに よって、シンプルですっきりとしたデザインとしている。 3.4 LED 式車内照明の採用 室内灯は、高輝度の直管形 LED 照明を採用し、従来の 蛍光灯照明と同等の明るさを保ちながら、消費電力量を約 40％削減するとともに、灯体の長寿命化によって、廃棄物 の削減にも寄与し、環境負荷の低減を図っている。また、 従来の蛍光灯を用いた中間車は、1 両当たり 24 灯を配置 しているが、高輝度 LED 照明の採用によって、2 灯減ら した 22 灯を配置することで、室内照度を落とすことな く、省エネルギー性に配慮するといった工夫も行ってい る。 3.5 ユニバーサルデザインへの対応 荷物棚は、ユニバーサルデザインにも配慮した構成とし た。従来車の荷物棚の高さは、床上面から 1 748 ㎜として いたが、この車両では、53 ㎜低くして、1 695 ㎜とするこ とで、高齢者のお客様や身長の低いお客様にも配慮してい る。 3.6 妻引戸装置の変更 従来車の妻引戸には、傾斜式（重力式）戸閉め装置を採用 していたが、傾斜式戸閉め装置は、妻引戸を開くときに、 扉本体が傾斜しながら上昇する構造のため、操作が重いと いう意見もあった。そのため、この車両では、ばねの巻取 力で作動する水平式の戸閉め装置を採用し、妻引戸の操作 性を向上している（図 9 参照）。 4 おわりに 東急電鉄では、今後も鉄道をご利用されるお客さまにと って魅力的であり、かつ、安全性の向上、製作コストの低 減、メンテナンス性の向上、省エネルギー性の向上などを 見据えた次世代車両の開発・導入に引続き取り組んでいき ます。 最 後 に、5050 系 5576 号 車 次 世 代 ス テ ン レ ス 車 両 “sustina”の製作・導入に当たり、多大なるご協力をいた だいた関係各位に対し、誌上を借りて改めて厚く御礼申し 上げます。 写真 11 荷物棚及び側天井部 写真 12 側天井部を開いた状態 図 9 水平式戸閉め装置
