解説京王電鉄 5000 系電車における sustina コンセプトの適用
Application of the“sustina”Concept to Keio Series 5000
佐藤仁 Hitoshi SATO
半 田 直 一 Naoichi HANDA
杉 山 隆 幸 Takayuki SUGIYAMA

川 上 清 温 Kiyoharu KAWAKAMI佐 藤 祐 三 Yuzo SATO
浅 賀 哲 也 Tetsuya ASAKA

京王電鉄 5000 系電車は，フルコンセプト sustina 最初の量産車種として開発した S24 シリーズの sustina である．
本形式は，有料ライナー運用のためのロング／クロス転換腰掛や，先頭部左側に配置した貫通扉，軌間1372mm のボルスタレス台車など，独自の要素が多い．従来はこのような仕様を満たすために，個別に設計を行っており，高コストとなる問題があった．そこで当社は，sustina のコンセプトを適用して，共通プラットフォーム設計により開発・設計・製造を低コストで実現した．
Keio series 5000 vehicle is S24 series“sustina”, developed as the first mass-produced“sustina”. This model has
unique characteristics e.g. cross and long convertible seats, gangway located on the left side of the front mask in thevehicle and the bolster-less bogies for 1372 mm track gauge. It used to be indispensable to design individually to meetvarious specifications, which raised the cost. Therefore, J-TREC have applied the concept of“sustina”common
platform design for development, designing, and manufacturing to enable to meet various needs of the customer at lower
cost.

すために，開発・設計・製造プロセスを専用としており，

１ はじめにコスト低減の阻害要因となっていた．そこで当社は，京王電鉄5000系（図1）は，新宿から京王線の京王八sustina のコンセプトである鉄道利用者の安全確保と，王子，高尾線の高尾山口，相模原線の橋本までの区間鉄道事業者の要求であるライフサイクルコスト低減につにおける，有料座席指定のクロスシートによるライナーいて，共通プラットフォームを採用することで実現した．

運用と，同区間あるいは相互直通先である都営新宿線本

本稿では，衝突安全構造を採用した車体構造や，新八幡までの区間を，ロングシートによって通常運用されたに京王電鉄，腰掛メーカ，および当社の3社共同で開る新型車両である．

発したロング／クロス転換腰掛（以下，L/C腰掛），運

本形式は，車両長さ20m，片側4扉で，地下鉄区間乗転台コンソールを分割・共通ブロック構造化するフリー入れのため前頭部左側に貫通路を設けた左右非対称のジアコンソールなど，共通プラットフォームを駆使してデザインであり，複雑な運転台を搭載している．また安量産化した本形式の特徴と技術開発について述べる．

全設計もこれまで同様に重視し，万が一の事故時の乗客２ 構造および特長

乗員の安全確保のための構造を採用している．
従来は，これらの特徴である鉄道事業者の要求を満た

２．１ お客様の安全確保
万が一の側面衝突やオフセット衝突による車体損傷の軽減，室内空間の確保を目的とした安全対策を，sustinaの基本仕様として開発し，採用している．
側面衝突への備えとしては，衝突時の室内空間の確保を目的としたロールバー（室内天井部枕木方向に取付）を設置した（図2）．
オフセット衝突への備えとしては，構体台わく端部に乗り上げ防止の部材を配置し，衝突時に双方の車両が

図1

総合車両製作所技報

第7号

離反し，損傷を軽減させる構造としている．

車両外観（1）32

京王電鉄 5000 系電車における sustina コンセプトの適用

図2

室内ロールバー

図 3 「フリージアコンソール」最終試作品（2017 年 1 月）

２．２ 共通プラットフォーム化の推進

表 1 フリージア（Freesia）の由来

sustina シリーズの量産化においては，後続車種へのFree

Free
自由自在
safety，speedy，
安全，迅速，sstylish
スタイリッシュiidentity
独自性，主体性
aadvance
進める
Freesia 花言葉 ：「純潔」，「親愛の情」，「期待」

共通プラットフォーム展開のため，共通部品・部材のベース化に取り組んだ．
・構体断面形状の共通化・乗降口位置の共通化
・L/C腰掛の開発，共通部品化
・フリージアコンソールの開発
２．２．１ sustina 共通プラットフォーム構体構造試行錯誤を繰り返し，ブロック構造とアウトワーク化が構体の断面形状・寸法および乗降口の配置位置を共可能な運転台ユニット「フリージアコンソール」の最終通化することにより，構体部材の共通化が図れる．これ試作を2017年に完成させた（図3，表1）．

により，設計・製造のイニシャルコストの低減が可能となり，同じ形状の部材を製作することで，製品品質の安②「フリージアコンソール」の利点定化にも寄与する．

「フリージアコンソール」の基本構造は，各部位がモノ側出入口や側窓のフレーム，側外板の継ぎ目の凹凸をコック構造のブロックである．そのため製作面では，熱なくし，フラット構造とした構体構造の量産化では，外ひずみが極端に少なく精度が出しやすい利点があり，生板突合せ溶接部の品質確保を重要課題として取り組み，産性に優れている．また，運転台の大きさや前面貫通扉実現に結び付けた．これにより外板周りの水密シールレの有無，あるいは異なる位置に対応させる場合に，変化ス化が可能となり，納入後のメンテナンスの省力化を大部位のみの設計変更で対応可能な構造とすることで，共きく前進させることができた．

通プラットフォーム化を可能としている．納車後の機器更新の際でも，ブロック単位での改造が可能であることから，

２．２．２ 運転台「フリージアコンソール」

鉄道事業者の改造時の工期短縮，コストミニマムという①「フリージアコンソール」の開発付加価値性が高い．さらに，機器の取付ピッチ，外形の運転台の設計・構造は，鉄道事業者の仕様やニーズ，変更にも対応可能であることから，設計の変更等にも最線区の特性および制約，操作性や視認性等を考慮する小限の変更で柔軟に対応できる利点があり，鉄道事業者ため，共通化が困難であった．また，メンテナンス性をの車両改造時の省力化，コストダウンにも寄与する．

維持しつつ，近年はIoT（Internet of Things）による状態監視等，幅広い分野にわたる多くの機器を納める運転③「フリージアコンソール」の組立台は，先頭形状や前面貫通扉の有無，位置などにも大き

近年の運転台ユニットと同様，ブロック構造の「フリーく影響し，ユーザごと，形式ごとに設計を行っていた．

ジアコンソール」も運転台の配線，配管，機器取付，結そこで当社は，sustina 運転台として共通プラットフォー線のアウトワーク化を実現しており，剛性を持っている．

ム化を実現するため，2015年より設計，試作，検証など

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図 4 「フリージアコンソール」第 1 号

図6

運転台の 3D 設計

2D設計においては設計者の意図が細かく伝わらないことがあったが，3D設計の導入によって，設計会議や社内検討会などにおいて2D設計では表現しにくい形状

図 5 「フリージアコンソール」ロゴ（2）を事前確認することが可能となり，完成状態がイメージ④「フリージアコンソール」と車体の結合しやすくなることでスムースな仕様決定に役立った．

アウトワークで完成した「フリージアコンソール」をまた2D設計の場合，製造面でも熟練作業者の腕に頼車体に搭載し，端子メーカと共同開発した作業性に優れらざるを得ない状況が発生していたが，3D設計の導入

る省スペース型中継コネクタを用いて車体配線と接続しにより前工程での事前検討が容易となり，下拵え作業やている．

事前準備が可能となった（図6）．

⑤「フリージアコンソール」の採用① 運転台

当社初のフルコンセプト sustina S24シリーズとして運転台は，安全運行に欠かすことができない操作性や開発した本形式が，「フリージアコンソール」としても最日々のメンテナンス性を考慮した人間工学に基づいた設初の採用例となった（図4）．運転台ユニットには「フリー計を取り入れている．機器の取り付けには，アジャスタジアコンソール」の証である「Freesia」のロゴ銘板をブルな取り付け構造を採用することで，将来における改取り付けている（図5）．

造工事や機器更新での作業の容易化を考慮している．

その後は，S13シリーズ東京都交通局5500形，S24シ

今後受注を目指す sustina シリーズにおいては，一部リーズ東急電鉄2020系，3020系，6020系と続き，さらをカスタマイズすることで設計の共通化が多く図られ，にS24相模鉄道12000系では，初の背面ユニット版の「フコストダウンが期待される．

リージアコンソール」を採用している．
② 構体
２．３ その他の特徴

設計段階で3D設計デ－タができ上がるため，これを２．３．１ 3D-CADを活用した設計

2D設計に投影することで効率よく製作図を作図するこ

先頭形状が流線型の通勤電車においては，乗務員室とができる．また従来は，製作図完成後に構体強度解析内の機器配置や配管・配線作業は困難を極める．そこでに着手していたが，3D設計のデータを活用することで，本形式ではこれまで用いてきた2D-CAD（以下，2D設計）製作図の作図と平行して解析を行うことが可能になり，に対して，初めて3D-CAD（以下，3D設計）を導入した．

設計工程の短縮にも寄与している．

総合車両製作所技報第7号

34京王電鉄 5000 系電車における sustina コンセプトの適用③ 先頭部先頭部の外装品（前面覆い・前面ガラス・前面非常扉・台枠下部覆い・前尾灯・取手など）についても，3D設計を用いて設計を行った．3D設計データは，デザイン時に作成したものを設計に流用し，さらに設計からサプライヤに提供することで製品の製作にも流用している．
同じ3D設計デ－タを共通使用したことで，品質や精度のよい製品を効率よく製作することを可能とした．
さらに先頭部の3D設計デ－タは，前面表示器（行先・種別・運行番号）の設計にも活用した．本形式は曲面ガラスを傾けて取り付けているため，表示器の車体中心寄（ロングシート時）りおよび下側はガラスから離れ，表示が隠れる恐れがあった．これを避けるために，作成済の3D設計デ－タを活用して表示器の取付位置・表示器内での表示面の位置，および表示文字の配置について走行中やホーム上での視え方を3Dによりシミュレーションし，視認性の条件を満足する設計を行った．
２．３．２ L/C腰掛の開発・共通部品化
通常時と座席指定列車時のマルチな利用を目的として，京王電鉄・腰掛メーカと共同開発を行い，L/C腰掛として採用した．
同腰掛は，通勤・通学や帰宅時の着席需要はもちろんのこと，インバウンドの高まりからミシュラン三ツ星に認（クロスシート時）
図 7 L/C 腰掛

定されている高尾山へのレジャー需要を見越し，座席指定列車として運用する際のクロスシートや通常列車として運用する際のロングシートの両方に対応可能な転換座席とができ，最も厳しい条件を探してピンポイントで検証機能を有している．さらに同腰掛は，本形式にて製品化することが可能となった．これは都度の作図の手間も省を実現した後，共通部品として後続車種への提供が続いけるため，効率化にも貢献している．ている（図7）．
3４ おわりに試験・検証

本形式は，鉄道利用者の安全確保を優先に，鉄道事

３．１ 車体偏倚の検証

業者の要求によるL/C腰掛や，地下鉄区間での運用の本形式は既存車に比べ，先頭車の車体長が500mm長ための前面貫通路を採用した運転台，鉄道利用者の快い．そこで，救援列車による重連回送時の走行安全性を適・安心の向上のためのユニバーサルデザインなど，鉄確認するため, 先頭部同士を連結した状態での偏倚検証

道事業者，鉄道利用者の多様な要求を，共通プラットを行った．

フォームによって低コストで実現した次世代ステンレス

連結の条件は本形式同士のほか，京王線の既存車3形車両である．このように sustina は，鉄道事業者，そし式（7000系，8000系，9000系），都営新宿線からの乗りて鉄道利用者の多様な要求に応えつつ，ライフサイクル入れ車2形式（10-000形（2018年全廃），10-300形）3タコストの低減を実現している．
今後展開する sustina は，鉄道事業者の，そして鉄道イプを合わせると7種類の組み合わせとなる．さらに線利用者の，さらなる多様な要求に応える．

路条件も多岐に亘るため，これらの検証を2D設計で行った場合は膨大な検討図を作図しなければならない．そこ

最後に，本稿をまとめるに当たり，京王電鉄の関係者で偏倚検証に3D設計を用いることとし，これによって線におかれては多大なご協力を受け賜った．この場を借り路条件に対してリアルタイムで偏倚の状態を確認するこて厚く感謝を申し上げたい．

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著者紹介

参考文献
（1）	河村多計士，浅賀哲也，佐藤仁，門脇文俊，側垣正：「フルフラット構造 sustina の技術」
，総合車両製作

佐藤所技報，Vol.6（2017），pp.4-7，（株）総合車両製作

技術本部
技術部（車体設計） 主任技師

所仁（2）	半田直一，斉藤和彦，天沼秀章，藤谷晃，三原啓輔，池田大樹，上関仁護，川上清温：「フリージアコンソ

半田直一ール」，総合車両製作所技報，Vol.5（2016），pp.48-

技術本部
技術部（ぎ装設計） 主任技師

51，（株）総合車両製作所

杉山隆幸
技術本部
技術部（車体設計） 主査

川上清温
営業本部
国内営業部（車両）（元ぎ装設計）

佐藤祐三
技術本部
技術部（台車設計） 主査

浅賀哲也
技術本部
技術部 部長（設計）

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図8

車両形式図（先頭車）

京王電鉄 5000 系電車における sustina コンセプトの適用

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編成図
図9
総合車両製作所技報第7号

38京王電鉄 5000 系電車における sustina コンセプトの適用

表3

主要諸元表

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