総合車両製作所技報

第7号

2020年10月- 新時代を拓くsustina の量産 目

次

◆巻頭言◆
「ステンレス車両 次の60年に向けて」･･････････････････････････････････････････････････････ 3＜代表取締役社長

西山隆雄＞◆特集◆ステンレス車両 sustina の進化【論文】当社のステンレス車両 sustinaに至る開発史･････････････････････････････････････････ 4＜松岡茂樹，米盛逸人，及川昌志，鈴木久郎＞【解説】オールステンレス車両 sustinaの技術革新 -開発から量産化まで- ･････････････････････ 14＜浅賀哲也，長谷部和則，鈴木久郎，杉山隆，堀越和義，斉藤和彦，松岡茂樹＞

【解説】JR東日本 E235系電車におけるsustinaコンセプトの適用･････････････････････････････ 26＜浅賀哲也，長谷部和則＞【解説】京王電鉄 5000系電車におけるsustinaコンセプトの適用･ ････････････････････････････ 32＜佐藤仁，半田直一，杉山隆幸，川上清温，佐藤祐三，浅賀哲也＞【解説】東京都交通局 5500形電車におけるsustinaコンセプトの適用･ ････････････････････････ 40＜中西俊輔，三木健次，上関仁護，横山大雅，横川浩大，長谷部和則＞【解説】東急電鉄 2020系電車，3020系電車，6020系電車におけるsustinaコンセプトの適用･････ 50＜根本直，池田大樹，標拓馬，三井健司，長谷部和則＞【解説】相模鉄道 12000系電車におけるsustinaコンセプトの適用････････････････････････････ 62＜西岡伸博，関根眞一，深澤悦史，横川浩大，長谷部和則＞【年表】ステンレス車両年表････････････････････････････････････････････････････････････ 70
・あとがき････････････････････････････････････････････････････････････････････････････ 72＜常務取締役

・お問合せ先

技術本部長

橋爪進＞

本社，事業所，事務所，支店･･････････････････････････････････････････････ 73

2020年10月

－巻頭言－“ステンレス車両 次の60年に向けて”
代表取締役社長

西山隆雄

私たちの世代は，かつてないほどの大きな技術変革の流れを享受してきた．デジタルカメラの普及はフィ
ルムを駆逐し，写真を何枚撮ってもコストはほとんど変わらない．携帯電話の出現によって，電話は一家に1台から1人1台となった．インターネットは個人が世界中とつながることを可能にし，情報の国境を取り払った．そして現在，自動車がCASEによって100年に一度の変革を迎えようとしている．地球温暖化への危機感がエンジンからモータへの変化を促した．しかし，自動運転は，果たして交通事故による死傷者を減らすことにつながるのか．自ら運転操縦する楽しみを奪うことは，自動車メーカにとってプラスなのか．
一方で，鉄道車両の世界は，最近はそれほど大きな変化はなかったように思える．電動機の制御方式の変革や直流電動機の交流化などによる省メンテナンス化，省エネルギ化など，個々の技術革新はあるものの，世の中に大きなインパクトを与えるほど大きい変化とは言えない．これは，鉄道車両が注文生産であるということと関係していると思われる．発注元から指定された仕様通りに設計・製造することに高い価値観を置いてきた結果，抜本的な変革の必要性を感じなくなっていったのではないだろうか．
日本初のステンレス車両である東京急行電鉄5200系が，1958年11月18日に，当社の前身である東急車
輛を出場してから60余年が経過した．わずか3両から始まったステンレス車両は，現在までに累計15,000
両に迫るまで普及した．現在では新幹線・特急形等を除く一般通勤車両の6割を占め，まさにデファクト技術と言っても過言ではない．60年以上前にステンレス素材の優れた特徴を鉄道車両に応用しようと考えた私たちの先輩は，
今の私たちよりずっと進取の精神に富んでいたのではないだろうか．アメリカでは，
1931年にはすでに102階建てのエンパイア・ステート・ビルが竣工していたわけで，当時のアメリカで初めてステンレス車両を見た日本人は大いに触発されたに違いない．
ステンレス車両で世界にはばたくという当時のパイオニア・スピリットは，当社にも不変のものとして引き継がれてきた．これに磨きをかけ，徹底した共通プラットフォームと多様なユーザニーズに応える
オプションの組み合わせで，大幅なコストダウンを実現するという，当社の「sustina（サスティナ）」の考え方をもっと発展させていかなければならない．
「sustina」というブランド名は，環境に優しく持続可能の意である英語の sustainable（サスティナブル）と，地球を救う女神の意からローマ神話の女神の語尾-ina（-イナ）を組み合わせた造語である．60年後に「sustina」が文字通り地球を瀕死の温暖化状態から救う女神の役割を果たしていることを期待している．
そのために，この機会にステンレス車両の「sustina」に至る60年を超える技術史を振り返るとともに，次の60年に求められる車両とはどのようなものなのかを考えることは意義あることだと考える．

3

2020年10月

論文

当社のステンレス車両 sustina に至る開発史
Development History of Stainless Steel Vehicles in J-TREC from 1958 to“sustina”
松 岡 茂 樹 Shigeki MATSUOKA
米 盛 逸 人 Hayato YONEMORI及 川 昌 志 Masashi OIKAWA
鈴 木 久 郎 Hisao SUZUKI

わが国は，特急車両を除く旅客車両の 6 割がステンレス車両であり，沖縄を除く 46 都道府県で運用されている世界でも類を見ないステンレス車両大国である．その歴史は，1958 年に当社（当時東急車輛製造）が日本初のステンレス車両である東京急行電鉄 5200 系を開発したことから始まった．その後，米国技術導入によるオー
ルステンレス車両の開発，米国技術を超えた軽量ステンレス車両の独自開発と日本国有鉄道および業界各社への無償技術公開により，全国に普及が拡大した．本稿では，その技術史を現在の“sustina”に至る 5 世代に分類して概観し，ステンレス車両の技術史が純技術開発の歴史だけではなく，技術経営の歴史でもあることを示した．
Japan is a country of stainless steel railway vehicles, which is quite unique in the world. 60% of the regional
passenger’s railway vehicles in almost all prefectures are made of stainless steel. The history of Japan-madestainless steel vehicles had begun with Tokyu series 5200 developed in Tokyu Car Corporation (present J-TREC)
back in 1958. Development of“all-stainless steel”vehicles with introduction of US technology, followed by theoriginal light-weight stainless vehicle and later free disclosure of this technology to the other manufacturers had leadthe stainless steel vehicles to spread in nationwide. Five generations to the latest“sustina”are summarized herein.
key word : car body shell, stainless steel, railway vehicle, innovation, technological historyに至る当社のステンレス車両の開発史を，以下の 5 世

１ はじめに代に分けて概観する．

鉄道車両の構体の構造部材としては，普通鋼，ステン・セミステンレス車両（1958年-）

レス鋼，アルミニウム合金の3種類が使われている．この・米国技術提携ステンレス車両（1962年-）

うちステンレス車両の歴史は，1958年11月18日に当社を・軽量ステンレス車両（1978年-）出場し，同12月1日に竣工した3両の東京急行電鉄（現東・新系列ステンレス車両（1992年-）（2）．う
急電鉄，以下，東急電鉄）5200系から始まった（1）・J-TREC“sustina”ブランド車両（2013年-）

ちデハ5201は，東急電鉄各線，上田交通（現上田電鉄）

表1に当社のステンレス車両の世代分類を，表2に，で活躍後，2008年から生まれ故郷の当社横浜事業所で保各世代のステンレス車両と当社の歴史を示す．

存（図１）されており（3），製造から60余年後の今でも製造当時と変わらない外板の輝きを保っている．このことは，ステンレス車両の特長である耐候性の高さや，それにともなうライフサイクルコストの良さを物語っている．
東急電鉄5200系から始まるステンレス車両は，米国技術導入による東急電鉄7000系から始まるオールステ
ンレス車両に発展し，戦後の高度経済成長を支えた．
そして東急電鉄5200系と7000系は，技術・経済・社会・文化面での普遍的価値が高く評価され，日本機械学会「機械遺産」，産業考古学会「推薦産業遺産」に認定されている（3）．

図１

本稿では，東急電鉄 5200 系に始まり，現在の sustina

総合車両製作所技報第7号

4

機械遺産東急電鉄デハ 5201（4）（1958 年，東急車輛製）

当社のステンレス車両 sustina に至る開発史

表1

表2

/726

/736

/740

/746

当社のステンレス車両の世代分類

当社のステンレス車両の歴史と会社の変遷/756/770 /772

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2020年10月

当社は，1948年に東急横浜製作所として創業した東急
車輛製造（以下，東急車輛）を前身としている．東急車
輛は，米国BUDD社と1958年～ 1985年に技術提携を行い，ステンレス車両の技術を導入している．また梅鉢鉄工所
として19世紀からの歴史を有する帝国車輛工業（以下，
帝国車輛）を1968年に合併し，東急車輛大阪工場としている．1985年には日本国有鉄道と各車両メーカにステン
レス車両技術を無償公開し，1995年には東日本旅客鉄道（以下，JR東日本）新津車両製作所にステンレス車両技術

図 2 日本初のステンレス電車（1）
東急電鉄 5200 系（1958 年，東急車輛製）

を供与している．
東急車輛は2012年に経営権移転により総合車両製作所となり，2014年にはJR東日本から新津車両製作所を併合した．
表3に，当社およびその前身の東急車輛，帝国車輛，JR
東日本新津車両製作所も含む，当社のステンレス車両生
産両数を示す．
東急車輛⇒当社横浜事業所，帝国車輛⇒東急車輛大阪工場（現当社和歌山事業所），JR東日本新津車両製作所⇒当社新津事業所の3事業所におけるステンレス車両の総生産両数は，1958年12月1日から2020年3月31日までで，

図314901両に達している．

セミステンレス車両のコルゲート外板（5）こうしてみると当社のステンレス車両開発史は，いく
たびかの開発の転機が訪れ，保有技術の提携や公開，そして供与といった自社開発のたゆまない努力を経て，現在の sustina へつながるというストーリーが見えてくる．
次項から，各世代の開発史の概観，開発の転機と最も特徴が表れる車体外観の特長を順に述べていく．
２ セミステンレス車両
２．１ 開発史の概観
図 4 東急電鉄 5200 系の端部処理をしたコルゲート外板

1958年12月1日，日本初のステンレス電車である東急電
鉄5200系電車（図2）が東急車輛で製作され，落成した．

レス車両の本格普及に向けて先導的な役割を果たした．

東急電鉄5200系は，東急電鉄5000系の骨組を活かし，外板をステンレス鋼に置き換えたもので，外板にステンレス

２．２ 車体外観上の特徴

鋼が用いられたことから，無塗装化による省メンテナンス化を実現した．その一方で骨組主要部は普通鋼のままで

東急電鉄5200系の無塗装で銀色に輝く車体は，コルあった．このような構造を持つ車両群を，外板と骨組のゲート外板のデザインとともに，戦後復興期のシンボル

主要部を全てステンレス鋼としたオールステンレス車両となり，銀ガエルの愛称で親しまれた．
修正加工の困難なステンレス外板のひずみ抑制のたとの対比で，セミステンレス車両と呼称する．
セミステンレス車両は，公営の地下鉄車両を中心に普め，波形の凸凹形状に加工したコルゲート外板（図3）

及した．公営車両は複数社発注を基本としており，1965を用いた．そのステンレス鋼の塑性加工の技術や，ステ

年には東急車輛大阪工場の前身である帝国車輛でも生産

ンレス鋼と普通鋼の異種金属の溶接技術を開発した．
なお，東急電鉄5200系は手作りのコルゲートを採用を開始している．
セミステンレス車両は，無塗装化が可能であるものの，し，その端部は図4に示すように，溶接加工によって塞骨組が普通鋼製のため軽量化には寄与せず，また腐食のいでいる．このような手加工により美観を保っていた問題もあって浸透しなかったが，その後のオールステン

ため，生産性は必ずしも高くはなかった．

総合車両製作所技報第7号

6当社のステンレス車両 sustina に至る開発史

表3

当社ステンレス車両製造両数（1958 年 12 月 1 日 -2020 年 3 月 31 日）

注）鉄道事業者は，製造初年当時の名称で表記している

7

2020年10月

３ 米国技術提携ステンレス車両
３．１ 開発の転機（BUDD社技術提携）
骨組までステンレス鋼としたオールステンレス車両の開発は，世界初のオールステンレス車両を開発した米国のBUDD社からの技術導入を待たなくてはならなかった．
世界初のオールステンレス車両Pioneer Zephyr（図5）は1934年にBUDD社で開発され，商業的にも大成功した（1）．
オールステンレス車両の製造技術は当時BUDD社の独占

図6技術であり，技術の信頼は世界的であった．

（4）
東急電鉄 7000 系（1962 年，東急車輛製）

1956年，東急車輛の社長だった吉次利二は，ブラジルを訪れた際に出会ったBUDD社のステンレス車両の商品価値に注目した．戦後新進の車両メーカだった東急車輛
は，ステンレス車両で世界にはばたくという経営理念のもと，
BUDD社との技術提携（1958-1985）に踏み切った．
BUDD社からはステンレス車両の設計技術とともに，
塑性加工技術・溶接技術・品質保証技術が移転され，1961年にはオールステンレス車両の専用工場が横浜工場内に完成した．床下の機器吊り金具や一部の配管・ダク

図7

東急電鉄 7000 系のコルゲート外板（5）トなどを，下面を上に向けたまま先に組み付ける床下反転ぎ装技術は，この時に日本で最初に導入され，鉄道車両業界では先駆けとして注目を浴びた．
３．２ 開発史の概観
1962年，日本初のオールステンレス車両である東急電
鉄7000系（図6）が開発された．このグループは，
コルゲー
ト外板による機能的な外観を特長としており，第1世代
ステンレス車両と呼称することもある．

図8

オールステンレス車両では，外板だけでなく骨組もステ

南海電気鉄道 6000 系（2）ある東急電鉄を除き，比較的少量生産の単独受注車種にンレス鋼製となり，軽量化と耐腐食性の向上が実現した．

限定されていた．

BUDD社のライセンスポリシーが1国1企業であったた

限定的な採用例として，京王帝都電鉄（現京王電鉄）

め，わが国では東急車輛の独占生産となった．

では本線が普通鋼製5000系，井の頭線がステンレス製

そのため日本国有鉄道や公営鉄道など複数社発注を前3000系，南海電気鉄道では本線が普通鋼製の7000系，高提とする事業者には採用されず，グループの中核企業で野線がステンレス製の6000系（図8）などの例がある．
なお，南海電気鉄道6000系が2019年まで1両の廃車もな
く，1962年から長きにわたり第一線で活躍していることは特筆すべき事実である．
また，使用済オールステンレス車両を用いて，・腐食状況調査 日本国有鉄道キハ35形900番代
・疲労強度試験 京王帝都電鉄3000系
・リサイクル実験（6） 京王帝都電鉄3000系が行われた．その結果として構体の腐食や劣化がないこと，アルミニウム合金製車両等と比較してもリサイクル性が極めて良好なことが実証され，その後の普及拡大に

図5（1）
Pioneer Zephyr（1934 年，BUDD 社製）

総合車両製作所技報

第7号

資する基礎データを提供することになった．

8

当社のステンレス車両 sustina に至る開発史

３．３ 車体外観上の特徴
東急電鉄7000系の製造にあたり，専用の塑性加工機
械の導入を行い，コルゲート外板の生産性が大幅に向上した．このコルゲート形状を図7に示すが，図3と比較しシンプルな形状である．また端部処理は，東急電鉄5200
系では，ステンレス製の別部材で溶接によって塞いでいたが，東急電鉄7000系ではコルゲート端部をつぶして塞ぐ方法を採用し（図9），デザイン性よりも機能性や生（1）
図 11 東急電鉄 8090 系（1980 年，東急車輛製）

産性を優先した，米国流の合理主義的な割り切りがされていた．
その一方で，コルゲート外板は腰板幅を確保できない
ため，図10に示すようにコルゲート外板同士を重ね合わせ，シーム溶接によって接合している．
米国を起源とするオールステンレス車両は，日本の高
温多湿・高荷重の条件下では，アーク溶接熱影響部の鋭敏化により，粒界腐食を起点とする応力腐食割れが発生することがあった．

図 12

また，やや機能的すぎるデザイン性も含め，国内ニーズに合った車両開発が待たれる状況になっていった．

（1）
日本国有鉄道 205 系（1985 年，東急車輛製）

４ 軽量ステンレス車両
４．１ 開発の転機（国産化開発）
1974年のオイルショックを契機に省エネの機運が高まり，エネルギ効率の向上が求められたことから，当時量産化が進んでいたアルミ車両に対する競争力を高める
ために，軽量化開発を行うことになった．
第1世代オールステンレス車両は，米国の車両設計基
準を前提とした構造であったため，日本の車両設計基準からは過剰な強度となっていた．そこで，当時黎明期を迎えていたコンピュータを用いた有限要素法（FEM）
解析を実施して，極限まで軽量化を進めた設計を行った．

図9

2年後の1976年には試作構体を完成させた．そして，

東急電鉄 7000 系のコルゲート板端部処理

この構体に荷重を加え，剛性・強度の不足する部分に限り補強を追加する手法で，構造の最適化を行った．さらに，鉄道車両用の低炭素ステンレス鋼SUS301Lを鉄鋼メーカと共同で開発し，それまでのステンレス車両で懸案となっていた溶接部近傍の粒界腐食による応力腐食割れの問題を解決した．SUS301Lは調質圧延による強度選択性が高く，車体部位ごとの強度要求に応じた材料を配置できる
ので，車体の軽量化にも大きく寄与することとなった．
４．２ 開発史の概観
そして，1978年に軽量ステンレス車両の量産先行車として，構体質量を25%ほど軽減させた東急電鉄8000系の

図 10

中間車8400形2両を完成させた．1980年には8400形の結

東急電鉄 7000 系のコルゲート板同士のシーム溶接部分

果を基に編成単位で新造された東急電鉄8090系（図11）9

2020年10月

が登場した．電機品やブレーキ装置なども可能な限り軽５ 新系列ステンレス車両量化が図られ，東急電鉄8000系と比較して1両当たり平５．１ 開発の転機

均2.8tの軽量化に成功した．

1987年の日本国有鉄道分割民営化後は，JR各社で独

この軽量ステンレス車両のグループは，ビード外板に自の車両開発が進み，JR東日本と共同で「寿命半分，価よるすっきりした外観を持っていることから好評を得

格半分，重量半分」という次世代コンセプトの車両の開て，1984年には横浜市交通局2000形に採用されている．

発に取り組んだ．寿命を半分にすることにより需要が倍

また，東急電鉄8090系の登場後，日本国有鉄道でも増するため，FA技術を用いて大量生産効果を追求した．

次世代の通勤車両として軽量ステンレス車両の研究を

有限要素法解析を深度化することで，軽量化とコストダ

1982年から各車両メーカと共同で検討した．これをきっ

ウンを両立している．

かけに当社は，軽量ステンレス車両の技術を日本国有鉄

1992年にはJR東日本901系（図14）が開発され，東急

道および車両メーカ各社に無償公開する決断をした．公車輛は3編成のうち1編成（B編成）を担当した．

開した東急車輛の軽量ステンレス車両の技術をベースにこのグループはフラット外板を持ち，ボルスタレス台

しながら，加工法の一部には他社技術も採用された．
その結果，日本国有鉄道205系（図12）を皮切りに，
211系，415系1500番台，207系，121系，213系，キハ185系，
キハ31，キハ54と，在来線のさまざまな車種に軽量ステ車，交流誘導電動機VVVF制御，車両情報伝送装置などを併せて採用したことにより，新保全体系の構築による大幅なメンテナンスコスト低減を成し遂げたことから，
新系列ステンレス車両と呼称している．

ンレス車両が制式採用された．東急車輛としては，それまでの独占技術から市場シェアを大幅に落とすことに

５．２ 開発史の概観なったが，市場が爆発的に拡大したため，生産両数は倍JR東日本では1990年より，メンテナンス工場であっ増することとなった．

た新津車両所で車両を製造するプロジェクトが発足し，そのように開発された軽量ステンレス車両は，米国の東急車輛は技術協力に参画した．

ステンレス車両技術を超え，1985年にはBUDD社との技車両に関するライフサイクル（計画から設計，製造，術提携が終了し，1987年に同社はステンレス車両生産か

運用，保守，メンテナンスまで）の内在化を目的に，JR

ら撤退する．

東日本 新津車両製作所として再出発させるもので，工場建屋や製造ラインを旧新津車両所の跡地に新設し，ス

４．３ 車体外観上の特徴

テンレス車両を新造する巨大なプロジェクトであった．

従来のコルゲート外板による機能的ではあるが無機質

そして1995年に第1号車である209系が出場している．

なデザインが，ビード外板（図13）の採用で一変するこさらに 2000 年以降には相模鉄道 10000 系（図 15）をとになる．ビード形状を採用することで外板の塑性加工皮切りに，公民鉄向けのいわゆる共通仕様準拠車両を共部分を最小限とし，凹凸のない平面部分を広くとること

同開発・製造するようになる．共通仕様準拠車両とは，が可能となったため，接着フィルムを施工することを可JR 東日本 E231 系の車体基本構造や車両システムを能とした．それゆえ東急電鉄8090系は，それまでの白共通仕様として，前面形状や MT 比などの変更により，

黒モノトーンであったステンレス車両にはあまり見られ各ユーザのニーズを満たしつつ，低コスト化を実現した

ない，赤いラインカラーでカラフルに彩られることと車両である．このコンセプトは，後述の sustina の共通なった．見栄えを大幅に向上させたビード外板に接着フィ

プラットフォームに発展している．

ルムのラインカラーの組合せはその後の主流となった．

開発史を振り返るとき，まさにこの新世代ステンレス車両の出現が，現在の sustina を生み出すための不可欠な環境やコンセプトを打ち出す礎になっていることが見えて非常に興味深い．
５．３ 車体外観上の特徴
車体の外板をビード外板からフラット外板（表1）にするとともに，外部からスポット溶接できる構体結合構

図 13

総合車両製作所技報造が採用された．

軽量ステンレス車両のビード外板（5）

第7号

10

当社のステンレス車両 sustina に至る開発史

外板の継ぎ目部は，図 16 に示すようにセギリ加工して重ねスポット溶接で接合したため板厚分の凹凸は残ったが，外板の平滑化によってカラーフィルムを貼り付ける
ことへの制限が格段に少なくなった．ライン状のカラーフィルムに限らず，グラフィカルでカラフルなデザインのステンレス車両が次第に増えることにつながった．さらに，外板をより平滑化し，意匠性向上や清掃などのメ
ンテナンスコスト削減を目的としたセギリの廃止や，出入り口フレーム・窓フレームの段差をなくす構造とレー
図 17

ザ溶接を採用した sustina へとつながっていくのである．
さらに，従来は作業者による手作業であった側構体と側構体と屋根構体の自動溶接機（6）屋根構体の接合には，図17に示すようにガントリによる

６ J-TREC“sustina”ブランド車両

自動溶接機を導入し生産性の向上を行った．

６．１ 開発の転機
2012年には，東急電鉄からJR東日本への経営権移転
により東急車輛は総合車両製作所（以下，J-TREC）とな り，2014年 に は 新 津 車 両 製 作 所 がJR東 日 本 か ら
J-TRECに併合されて新津事業所となった．そしてその新生J-TRECの開発する次世代ステンレス車両のブラン
ド名を，“sustina”とした．
sustina は JIS のステンレス鋼材記号の SUS，環境に優しく持続可能の意味から sustainable，地球環境問題を救う女神の意からラテン語の語尾 -ina（- イナ）を組み合わせた造語である．鉄道利用者の安全確保を第一に，
共通プラットフォームによる多様なニーズの実現と大幅（2）

図 14 JR 東日本 901 系 B 編成（1992 年，
東急車輛製）

なコストダウンの両立，ステンレス車両と新保全体系による持続可能な環境性能，高い安全性と快適性を基本的なコンセプトとしている．
このように，単なる商品名としてだけではなく，当社の企業理念や顧客である鉄道事業者，鉄道を利用するお客様の思いや潜在的要求を取り込み，それを商標（ブランド）として社内外に発信する形がJ-TRECの大きな特徴である．
sustina はその第 1 号ブランド名であり，以来，新機軸を取り入れた製品群やモデルにブランド名をつけてい図 15ることからも，当社における sustina の存在感の大きさ（2）
相模鉄道 10000 系（2001 年，東急車輛製）を物語っているといえよう．
６．２ 開発史の概観
2013 年，J-TREC の開発する次世代ステンレス車両
sustina プロトタイプとして，東急電鉄 5050 系 5576 号車が開発された．sustina にはフラット外板（セギリあり）
を用いたグループと，レーザ突合せ溶接によりセギリをなくし，側窓部と側出入口部のフレームを外板の内側に収めることにより，完全にフラット化したグループがあ

図 16

（5）

第 3 世代車両フラット外板（セギリ結合）

り，2017 年以降，京王電鉄 5000 系（2 代）
，東京都交

11

2020年10月

密性を確保して，車体の凹凸を極力減らしている．

通局 5500 形，東急電鉄 2020／3020／6020 系，相模鉄

このフルフラット構体は，車体自体のデザイン性を向道 12000 系で相次いで実用化されている．

上させるとともに，接着フィルムの制限をより少なくし，デザインの自由度を高めることとなった．カラーリング

６．３ 車体外観上の特徴
次世代車両 sustina は，共通化によるコストダウンをデザインは，ホームドアの普及に伴い，図 20 に示す京図りながら安全性と快適性を向上するというコンセプト

王電鉄 5000 系（2 代）のように，窓上に帯を配置するの下，当社が開発を続ける次世代ステンレス車両のブラなど，側面上部にカラーリングを施すデザインが主流にンドである．sustina は抵抗スポット溶接を用いた従来なりつつある．さらなるデザイン性の向上を狙い，ステからのセギリ構造の構体も存在するが，それに加えフルンレスを全塗装する車両やフルラッピングを施す車両もフラット構体も実現した．フルフラット構体は，図 18

出現するようになった．このように sustina は企業イメーに示すようにレーザ突合せ溶接により従来のセギリを廃ジを車体で表現できるデザインを目指している．

し，図 19 に示すようにレーザ重ね隅肉溶接で出入口や７ おわりに窓のフレームに使用されている樹脂シールを廃しつつ水

本稿では，東急電鉄 5200 系から現在の sustina に至る当社のステンレス車両の開発史を 5 世代に分け，各世代の開発の契機，開発史上の概観，車体外観上の特徴について述べた．
その結果，ステンレス車両の進化には，低コスト化，軽量化，省メンテナンス化，環境負荷低減，外観のデザ
イン性向上など，時代の変化にも変わらぬ方向性がある
ことがわかる．技術面では，材料・構造・加工技術，有（5）

図 18 sustina フルフラット外板（外板のレーザ突合せ溶接）

限要素法解析やFA技術，抵抗スポット溶接やレーザ溶
接などの溶接技術は，その時代の最新技術が応用されている．さらに，純技術面だけではなく，米国のBUDD社からの技術導入，日本国有鉄道と業界各社への無償技術
公開，JR東日本新津車両製作所への技術協力など，技
術移転と技術のディファクト化の歴史でもある．その結果，わが国における通勤電車の6割はステンレス車両となっており（図21），世界でも類を見ないステンレス車
両大国となった．
日本初のオールステンレス車両である東急電鉄 7000
系（1962 年 ） は， 世 界 初 の ス テ ン レ ス 車 両 Pioneer
Zephyr（1934 年）を開発した BUDD 社から東急車輛への技術供与により誕生した．やがて，日本独自技術によ

図 19

る軽量ステンレス車両開発（1978 年）により元祖米国

sustina 窓フレームと外板のレーザ溶接部分

技術を超え，元祖 BUDD 社がステンレス車両の生産から撤退（1987 年）する．BUDD 社の生産期間は 1934 －1987 年 の 54 年 間 で あ る が， 東 急 車 輛 ⇒ J-TREC は1958 年から 62 年目に入っており，すでに元祖を超えている．また，J-TREC が開発した sustina は受注両数も順調に伸びており（図 22），市場に一定の評価を受けたと考えている．そういう観点から，東急車輛⇒ J-TREC
は，世界初のステンレス車両 Pioneer Zephyr を起源とした 85 年に及ぶステンレス車両技術の正統な後継者であると，誇りを持って自負している．

（5）
図 20 京王電鉄 5000 系（2 代）（2017 年，J-TREC 製）

総合車両製作所技報第7号

12当社のステンレス車両 sustina に至る開発史

図 21 国内通勤電車総数（除 新幹線・有料特急・路面電車）

図 22

当社における製作両数の推移

著者紹介

当社は，我が国におけるステンレス車両のパイオニア
メーカであり，今後も sustina の開発・生産を通じて，
ステンレス車両の技術をリードし，全ての人に使いやす松岡茂樹
技術士（機械部門），日本機械学会フェロー
技術本部 技術部
部長（国際規格・オープンイノベーション）

く，環境にやさしく，安全で快適なモビリティ文化の創造に貢献していきたい．
参考文献

米盛逸人

（1）
	松岡茂樹，鈴木久郎：「ステンレス車両技術の系譜

技術本部
技術部（国際規格化戦略）－Pioneer Zephyrからsustinaまで－」，総合車両製作所技報，Vol.6（2017），pp.8-21，（株）総合車両
製作所

及川昌志

（2）
	杉山隆：「東急車輛技報で辿るステンレス車両の技博士（工学），技術経営修士
技術本部
技術部（国際規格化戦略）課長

術史」，東急車輛技報，No.60（2010），pp.2-11，東急車輛製造（株）（3）
	Shigeki Matsuoka，Shinya Kudo, Preservation andUtilization of the First Stainless Steel Railcars in

鈴木久郎

Japan，JSME Proceedings of ICBTT（2012）

J-TRECデザインサービス（株）
設計部 担当部長（ぎ装）（4）	米盛逸人，及川昌志，松岡茂樹：「ステンレス鋼製
鉄道車両技術の系譜」，JSME，No.198（2019）（5）	松岡茂樹，斉藤和彦：「ステンレス車両60年 外観
デザインの進化」，JREA，Vol.62，No.6（2019），
pp.43226-43231，（一社）日本鉄道技術協会（6）	Shigeki Matsuoka, Recyclability of stainless steel
railway vehicles, Proc. Instn Mech. Engrs, Vol.217,
Part F: J. Rail and Rapid Transit, F03202（2003）（7）	鈴木正幸，遠山肇，山口敏明，玉木将純：「新津事
業所の概要と生産ラインの特徴」，総合車両製作所
技報，Vol.3（2014），pp.4-9，（株）総合車両製作所

13

2020年10月

解説

オールステンレス車両 sustina の技術革新－開発から量産化まで－
Development of All-Stainless Steel Vehicles“sustina”
浅 賀 哲 也 Tetsuya ASAKA
長谷部和則 Kazunori HASEBE
鈴 木 久 郎 Hisao SUZUKI
杉山隆 Takashi SUGIYAMA

堀 越 和 義 Kazuyoshi HORIKOSHI
斉 藤 和 彦 Kazuhiko SAITO
松 岡 茂 樹 Shigeki MATSUOKA

当社は，次世代のオールステンレス車両 sustina の開発に当たり，共通プラットフォームという新しい概念を車両製造に導入した．そのコンセプトは，鉄道利用者の安全確保を第一とした上で設計をできる限り共通化し，鉄道事業者ごとの多種多様な要求にはオプションという形で提供することで，低コストの車両製造を実現するというものである．
本稿では，2013 年に開発した sustina プロトタイプから，2017 年に量産化が確立したフルコンセプトの sustina
まで，その構体構造とコンセプトの両面から解説する．
J-TREC had introduced a new concept of common platform into manufacturing for development of the next generation
all-stainless steel vehicle“sustina”. With priority put on safety,“sustina”allows excellent vehicles to be manufactured
at low cost by utilizing common design at as many parts as possible, yet offering variety of options to satisfy needs ofindividual customers. This article describes both the structure and the concept of sustina from 2013 when its prototype
was developed to 2017 when mass production of complete concept was established.

１ はじめに２ sustinaのコンセプトと特徴

総合車両製作所（以下，当社）は，2012年9月にベル

２．１ コンセプトの背景

リンで開催された国際鉄道見本市「Innotrans2012」にて，

昨今，地球環境問題の深刻化や，超高齢化社会の到来

次世代ステンレス車両 sustina を発表した．sustinaとは，によって，モビリティには鉄道を中心とした公共交通へ

当社製ステンレス車両の新しいブランド名で，JISのスのシフトが求められている．

テンレス鋼材記号であるSUS，環境に優しく持続可能のその中で鉄道車両は，使用される各線区のインフラが意からsustainable，地球環境問題を救う女神の意からラそれぞれ異なっていることから，運用する鉄道事業者に

テン語の語尾である-ina（-イナ）を組み合わせた造語で

よって軌間，車体長や車体幅，ドア数やシートの配置なある．

ど，基本的な仕様がまったく異なっている．そのためこ翌2013年，当社は sustina のプロトタイプ車両として，れまでは，それぞれの受注仕様に合わせた専用設計を行

東急電鉄5050系5576号車を開発した．
同車最大の特徴は，

う典型的な少量多品種生産の形態を取らざるを得ず，長レーザ溶接による外板のフルフラット化と，最適設計に

納期・高コストとなることが問題であった．
そこで当社は，より低コストの車両製造を実現するたよる構体軽量化である．

め，共通プラットフォームという新しい概念を車両製造

さらに sustina の開発に当たり，共通プラットフォーに導入した．

ムという新しいコンセプトを導入した．これは鉄道利用者の安全確保を第一とした上で，設計をできる限り共通

２．２ 鉄道利用者の安全確保

化し，鉄道事業者ごとの多種多様な要求にはオプション

sustinaのコンセプトの大前提として，「鉄道利用者のとして対応することで，低コストの車両製造を実現する安全確保」がある．当社では設計・開発工程の中で，「鉄というものである．
本稿では，オールステンレス車両 sustina の開発から道利用者の安全面」の検討を十分に意識し，実際の設計・量産までを，構体構造とコンセプトの両面から解説する．

製造工程へ強く反映させている．その具体的な取り組み
として，万一の正面衝突時の衝撃吸収構造やオフセット

総合車両製作所技報第7号

14オールステンレス車両 sustina の技術革新－開発から量産化まで－

衝突時の車両間離反構造の採用，側面衝突時の構体骨組

３ プロトタイプと従来構体タイプ

リング構造および内装ロールバーによる車体剛性の向上

３．１ sustina プロトタイプなどが挙げられる．

sustina最初の車両は，東急電鉄5050系5576号車である（図1）．同東横線向け5050系8両編成のうち1両（5176編

２．３ 共通プラットフォーム推進によるイニシャルコスト削減

成5号車，サハ5576）を，sustina のプロトタイプとして鉄道車両は，前述のとおり鉄道事業者ごとにカスタマ製造した．

イズされた少量多品種生産が主流である．近年は車両のその最大の特徴は，外板のフルフラット化と最適設計機能が高度化し，新機軸の要求が高まっており，これもによる構体軽量化である．

大きな価格上昇を招いている．そのため，イニシャルコ

構体は，軽量ステンレス構造を基本として，車体の台ストの低減は，鉄道事業者からのニーズとしても非常に枠や屋根構体における構体材料，骨組の適正配置化を進

優先度が高く，その解決方法の1つとして共通プラット

め，妻部へのビード外板採用や内部構造における各部のフォームの採用がある．

受構造吊溝化による骨組低減により，従来車と比較して共通プラットフォーム化による異なる車種間の図面流用率の向上は，設計時間削減に大きく貢献できるほか，
共通プラットフォーム化された部品は新たな別車種にも

約0.5tの軽量化を図った．これによりアルミ構体と同等の質量を実現し，走行時の消費電力量削減などのエネル
ギ効率の向上が図られた．また，側外板のつなぎをレー採用できるため，部品単体の製造母数を大幅に増やすこ

ザ溶接による突合せ溶接にすることでセギリを廃止するとができる．そのため，車両製造における共通プラットとともに，側窓部，側出入口部についてはフレームを外フォーム化は，大きなコストダウンが期待できると考え板の内側に収めた．その結果として，外板の凹凸部が大られる．
sustinaでは，構体，走行装置，電気装置・部品など，基本的な部分を共通プラットフォーム化し，開発コストと装置・部品コストの抑制をねらった．またその一方で，鉄道事業者が鉄道利用者に提供する価値向上の1つである沿線との調和，さらには沿線文化への貢献については，意匠性の高い部分などへの個別オプションを組み合わせ

幅に廃され，従来のステンレス車両のイメージを一新したフラットな外観を実現した．さらに，側構体と屋根構
体の結合構造を変更することで，これまで側構体外側に突出していた雨どいを廃止した．これにより，側構体を台枠から垂直に立上げることで室内有効スペースの増加が図られ，従来車よりも定員を1名増加させた．
構体の組立方法については，従来通りの抵抗スポット

ることによって提供する．

溶接を基本としているが，側窓部，側出入口部，側外板部，妻外板部，妻幌枠部の接合においてレーザによる連２．４ ライフサイクルコストの低減

続溶接を採用した．これにより車両としての水密性向上

イニシャルコストだけでなく，その車両が廃車になるが図られ，シール切れ発生時の雨水浸入を防止した．従までのライフサイクルコストをいかに低減するかという来は抵抗スポット溶接主体の接合であったため，鋼板接ことは，鉄道事業者にとって大きな関心事である．

合面の隙間には樹脂シールによる水密シーリングを実施

その中で，まだ構想段階ではあるが sustina ユーザのしており，これを定期的に補修する必要があった．しか共通プラットフォーム機器や，システムの品質情報を共しレーザ連続溶接の採用によって，こうしたシーリング

有化する「sustina ユーザ・アライアンス」を構築する
ことで，メンテナンス品質を向上させることが可能になると考えられる．また，機器更新時の費用についても，母数の大きさによるコストダウンが期待できる．

図1

15

（1）
東急電鉄 5050 系（5576 号車）

2020年10月

図2

国内向け sustina ロゴマーク

作業が不要となるだけでなく，経年で補修する必要がなくなったため，車体のメンテナンス性が向上した．
さらに当社は，sustina プロトタイプの発表に合わせて国内向け sustina のロゴマーク（図2）を制定した．こ

図3

れは，ステンレス車両の強みである環境性能の優位性をアピールするために“地球”をイメージしたデザインで，
その後国内で展開しているsustinaブランドの車両には，

S23 JR 東日本 E129 系（2）３．２．３ S24シリーズ
2015年3月，S24シリーズ最初の形式であるJR東日本
E235系量産先行車が，当社新津事業所で落成した（図4）．

その証として車内銘板とともに表示している．

sustina 初の量産車両であり，東急電鉄5050系5576号車で採用された技術を初めて量産化した．

３．２ 従来構体タイプ sustina

外観上の大きな特長として，雨どいが外側に張り出さ

３．２．１ 概要
sustina プロトタイプ・東急電鉄5050系5576号車の開ない車体断面形状としたことが挙げられる．これによっ

発を通じて，レーザ溶接を用いた構体の量産化技術の確て腰部に曲面を持ちながら外板を垂直に立ち上げた，独立には時間を要することが判明した．そのため，セギリ

自性のある新しい拡幅車体が表現された．

付きのフラット外板を使用する従来構体タイプ sustina

内装ではユニバーサルデザインを採用するとともに，の量産化を先行することとし，種々の sustina のコンセ

車体剛性を向上させ，側面衝突時の安全性を向上するた

プトを反映させることで，めのロールバーを採用した．

・S23シリーズ（車体長さ20m，片側3扉車両）

主回路のVVVFインバータ制御装置には，JR東日本の・S24シリーズ（車体長さ20m，片側4扉車両）

営業用車両としては初めて低損失で耐熱性の良いSiCパ・S13シリーズ（車体長さ18m，片側3扉車両）

ワー半導体を採用し，さらなる省エネルギ化を図った．

・sustina ハイブリッド（注1）
さらに，列車情報管理制御装置（INTEROS®）の導・海外 sustina

入によるWiMAXのデータ通信利用や，デジタルサイネー

を次々と誕生させ，これらの車両は後の共通プラットジ（電子看板）の車内搭載によるお客様サービスの向上

フォームの基本形となった．

が図られ，“人に優しい車両”として，また“お客様，
社会とコミュニケーションする車両”として親しまれる
工夫がなされている．

３．２．２ S23シリーズ
2014年10月に，S23シリーズ最初の形式である東日本旅

E235系は，雨どい部フラット外板，メディアサービ

客鉄道（以下，JR東日本）E129系が当社新津事業所で落ス向上，半導体チェンジによるエコ化の三大要素を持つ，成した（図3）．従来構体タイプ sustina としても初形式で新世代のオールステンレス車両であり，2020年春に山手あり，同E233系をベースとした新潟地区向けの直流電車

線の全編成を置き換えた．

である．短編成設備や耐寒耐雪構造を備えているほか，1３．２．４ S13シリーズ

車両の2台車において電動台車と付随台車を装備する0.5M

S13シリーズ最初の形式である静岡鉄道A3000形（図車方式を採用しており，編成中全車両が電動車となる．
新潟地区の需要に合わせたロングシートとボックス

5）は，静岡鉄道として43年ぶりの新型車両である．外シートを含むセミクロスシートの座席配置を採用してお観上の特長として，編成ごとに静岡県にちなんだ色なり，地方線区向け一般形直流電車のスタンダードとして，どの車体のカラーリングを採用しており，さらに同社

全車を新津事業所で製造した．一部の編成では，側引戸が2019年5月1日に会社創立100周年を迎えるにあたっ

かもい部に車内ビジョンを設置するなど，より高い情報て，第6編成を100周年記念ラッピング車両として登場

サービスを提供している．

させた．

総合車両製作所技報第7号

16オールステンレス車両 sustina の技術革新－開発から量産化まで－低減を実現するとともに，ハイブリッドシステムによって回生エネルギの有効利用を図っている．
ディーゼル・ハイブリッド車両である同HB-E210系は，
東日本大震災の復興シンボルとして仙石東北ライン投入用に開発された（図7）．仙石線の直流電化区間と東北本線の交流区間，そして非電化の仙石線・東北本線接続線を行き来し，ハイブリッド車両のメリットを最大に実現した．ディーゼル・ハイブリッドシステムの採用は，量
産車ではキハE200形やHB-E300系に次ぐ3形式目の事例となる．
図4

S24 JR 東日本 E235 系（1）

車体幅をハイブリッド第1号形式のキハE200よりも30mm広い2950mmとし，構体は前述のS23シリーズとした．
車内案内表示器や大型トイレを設置，バリアフリー化も実現しサービス向上を図っている．車体前面の「HYBRIDTRAIN」は復興のシンボルを象徴している．なお本形式
は，2016年の鉄道友の会ローレル賞を受賞した．
② 蓄電池駆動電車
蓄電池駆動電車は，2009年にJR東日本のNEトレイン
を改造して試作され，2014年よりJR東日本烏山線に同
EV-E301系が，従来の気動車の置換えとして投入された

図5

S13 静岡鉄道 A3000 形（3）（図8）
．本形式は，当社の sustina ブランド初の営業用蓄電池駆動電車として開発され，
愛称は「ACCUM」（アキュ
ム），形式のEVは「Energy storage Vehicle」の略である．

なお本形式は，2017年の鉄道友の会ローレル賞を受

構体は，車体長さ20m，片側3扉の車両であるE127系

賞した．

100番代をベースに，蓄電池搭載のための補強を行っており，2両編成で各車片側の台車のみ主電動機を備えている．

３．２．５ sustina ハイブリッド
sustina ハイブリッドは，環境性能の大幅向上をねらっ

烏山線の一部列車は，東北線（宇都宮線）に乗り入れて，外部供給動力の他に走行用として2次蓄電池を装備ており，宝積寺駅から宇都宮駅までの区間は架線走行し，したシリーズ・ハイブリッド車両である．2次蓄電池に

走行中にリチウムイオンバッテリに充電する．また電化

回生エネルギを蓄えることによって，非電化区間でも電区間から離れた烏山駅構内では，設置された充電設備に

力回生によりエネルギ効率が向上できる．

よって駅停車中の充電を行うことができる．これらにより架線のない烏山線20.4kmの区間をモータで走行することが可能になった．

① ディーゼル・ハイブリッド車両
ディーゼル・ハイブリッド車両は，2003年にJR東日

なお本形式は，非電化路線の新たな動力方式を具現化

本NEトレインで試作され，同キハE200形において世界する車両として，2015年の鉄道友の会ローレル賞を受賞で初めて実用化された．そして同HB-E300系，同HB-している．
図9に本システムの動作モードを示す．架線ハイブリッE210系と量産が行われている．
図6にディーゼル・ハイブリッド車両の主要機器構成をドモードと蓄電池走行モード，そして急速充電の3つの示す．本システムは，ディーゼルエンジンと発電機を組モードに区別される．電化区間ではパンタグラフを上昇み合わせた電力供給源に，リチウムイオンバッテリを主して架線からの電力により走行し，その際に蓄電池の充回路用蓄電池とするシステムであり，図中の矢印は力行

電率が低い場合は架線からの電力に加えてブレーキ時の時ならびにブレーキ時のエネルギの流れを示している．

回生電力分も充電される．一方非電化区間では，パンタ

コモンレール式ディーゼルエンジン発電機を採用する

グラフを降下して充電された蓄電池の電力で走行し，非ことで排気ガス中の有害物質の低減を図り，環境負荷の電化区間でもブレーキの回生電力の充電は行われる．

17

2020年10月

図6ディーゼル・ハイブリッドシステム（4）図8図7JR 東日本 EV-E301 系（6）

JR 東日本 HB-E210 系（5）電力供給源を車外に依存する蓄電池駆動電車は，電化

図9区間では架線から，非電化区間では終端駅などに設置された充電設備から充電する．

架線・蓄電池ハイブリッドシステム（6）３．２．６ 海外 sustina
当社は，sustina のラインナップとして国内車両と並③その他のハイブリッド車両

行して海外製品についても開発を進め，
2015年に初の「海前述のディーゼル・蓄電池ハイブリッドシステム，架外 sustina」としてタイ・バンコクの都市鉄道パープル

線・蓄電池ハイブリッドシステムの他にも，sustina とライン向け車両（図10）63両（3両編成21本）を，横浜

融合する燃料電池・ハイブリッド車両なども，将来的に事業所で製作し納入した．

は十分な実用化の可能性が見込まれており，目下，JR

パープルライン向け車両は，新系列ステンレス車両の

東日本FV-E991系燃料電池・ハイブリッド試験車両の開技術をベースに欧州のEN規格を適用して設計されてい発が進められている．同形式は，南武支線，鶴見線でる．強度評価はEN12663，耐衝突特性評価はEN15227，

2021年度から実証試験を実施すると発表されている．

耐火性評価はEN45545とNFPA130，ボルトの締結にお車両内で発電する自立型では，電力供給源の選択は多いてはドイツの軍需規格であるVDI2230などが適用さ彩である．ディーゼルエンジン・蓄電池ハイブリッドシ

れ，今後の欧州規格に適用した輸出車両の基本を確立す

ステムは量産車搭載の技術となり，燃料電池・蓄電池ハ

べく開発された．車体は国内向け20m級通勤車よりも一イブリッドシステムは，水素の制御，長距離走行などの回り大きい．

技術開発および法整備の下で実用可能となる．シリーズ・

またパープルライン固有の車体仕様として，第3軌条

ハイブリッドシステム最大の利点は，電力供給源の技術方式で両先頭車が電動車であり，側引戸の外吊化による開発の変化に対応できることである．また，リチウムイ

構体開口の拡大や，冷房装置の高さに合わせた屋根面のオンバッテリの高性能化・コンパクト化も sustina ハイ

フラット化，幅広の貫通路などが挙げられる．

ブリッドの今後の開発には不可欠であり，期待したい．

なお，当社は海外 sustina を展開するに当たり，ロゴ
マーク（図11）を制定して，ステンレス車両のパイオニ
アメーカーとしての優位性を訴求することとした．
2019年にはフィリピン南北通勤鉄道向け鉄道車両104両を受注しており，さらなる海外 sustina の展開が期待される．

総合車両製作所技報第7号

18オールステンレス車両 sustina の技術革新－開発から量産化まで－

妻オフセット衝突対策構造は，sustina 初の量産車両であるJR東日本E235系を筆頭に，各車種へ続々と適用を始めている．一方内装ロールバーは，乗客の荷棚へのアクセス性確保のため，量産化に当たり従来型（図13）へ改良を加え，従来と同等の側面衝突安全性を確保しつつ，荷棚との連結部を廃止した新型（図14）を開発した．

図 10

バンコクメトロ パープルライン（1）

図 11

海外向け sustina ロゴマーク

３．２．７ 従来構体タイプ sustina の今後の展開
従来構体タイプ sustina は，しなの鉄道SR1系（S23），
JR東日本の横須賀・総武快速線向けE235系（S24）に採用され，今後も設計，製造を継続する．これらの車両は

図 12

先頭部 3D 設計の例

sustina のコンセプトを，すでに技術的に確立しコストメ
リットもある従来構体の車両に適用したもので，sustina
における「新しい技術や用途，仕様を提案，導入してブランドの確立を図る」という大きな役割を担っている．
４ フルコンセプト sustina の量産化
４．１ フルコンセプトを具現化するための技術開発
４．１．１ 3D設計の推進
当社では，これまでも車体設計に3D-CADを導入し，運転席部分の運転士の動線解析などに活用してきた．共通プラットフォームでは，構体・台車の設計の3D-CAD化を推進しており，その目的は鉄道事業者の独自性を象

図 13

徴する車両先頭部をはじめとした内外装の意匠や，ユニ

従来型内装ロールバーの概要図

バーサルデザインの創造と具体化，車体の構造・衝突解
析への応用である．またさらに，製造現場での作業指示にも3D-CADを活用し，開発，設計，製造とシームレスな情報伝達を実現するとともに，各プロセスでの暗黙知の表出化というナレッジマネジメントにも寄与している．その効果は，後述する sustina 構体採用の 6形式でも認められている．図12に先頭部の3D-CADモデルの一例を示す．
４．１．２ 鉄道利用者の安全確保を目的とした技術開発
sustina 量産化に当たり，妻オフセット衝突対策構造と新型の内装ロールバー構造を新たに開発した．

図 14

19

新開発した内装ロールバーの概要図

2020年10月

４．１．３ ユニバーサルデザイン
2006年に実用化したつかみやすく湾曲したユニバー
サルデザインの握り棒をはじめ，座り心地の良い座席，
つかみやすい吊手，さまざまな鉄道利用者に対応したバ
リアフリースペースなどを取り入れ，快適性を追求している．
４．１．４ 構体美観ニーズへの対応～レーザ溶接の採用の経緯と効果フルコンセプト sustina の構体（以下，sustina 構体）（セギリ構造）では，ステンレス車両の制約であった側外板に生じる段差を，構造の変更とレーザ溶接の採用によって解消した．
後述するフルコンセプト sustina の 6形式では，すべてフラットな側構体を採用している．
当社は，鉄道車両製造にレーザ溶接技術を早くから採用し，技術開発とともにノウハウや経験を積んできた．
2002年には，世界で初めて構体の製造にレーザ溶接を採用したJR東日本モハE993-1号車を開発し（7），横浜シーサイドライン2000型で量産化を実現した．これらは，
レー
ザスポット溶接を主に使用し，外板同士の突合せ溶接にはレーザ連続溶接も使用している．
その後，20m級の sustina プロトタイプである東急電鉄
5050系5576号車を完成させたが，この車両におけるレー（突合せ溶接部位）
図 15 従来のセギリ構造と外板同士の突合せ溶接部位

ザ溶接採用目的の一つは，樹脂シールの削減である．樹
脂シールは事業者が定期的にメンテナンスする必要があり，また車両の廃棄時には厳密な分別回収を困難にさせる一因となっている．そこで樹脂シール削減を狙い，図15に示すようにレーザ突合せ溶接で車両側面の外板同士を接合した．また図16に示すように，出入り口フレームと窓フレームを内嵌め構造とし，それらと外板との水密を確保するためレーザ重ねすみ肉溶接を用いている．妻部分の周囲と機器箱の周囲の接合には，レーザ重ね溶接
によって水密性を確保し，樹脂シールの削減を実現した．
４．１．５ 共通プラットフォームの具現化

図 16

図17，図18は共通プラットフォームを採用した車両構

窓フレームと外板の水密溶接部位

体外観である．図17はベーシックモデルの車両外観であ

表1に示す sustina 主要タイプは「S24シリーズ」と「S13り，先頭部は平坦で貫通路を設けていない．図18はオプシリーズ」に分類され，「S」は sustina の頭文字，
「24」
「13」

ションを選択したモデルであり，先頭部は曲面ガラスをといた数字は，それぞれ「車両長さ20m，片側4扉車」「車採用した貫通路付きである．いずれも凹凸のないスト

両長さ18m，片側3扉車」を意味している．さらに「車両レートな側構体で，カラーフィルムによるラッピングや

長さ20m，片側3扉車」の「S23シリーズ」がある．

塗装により鉄道事業者が意図する沿線の独自性の意匠を同様のコンセプトで，内装や運転台の仕様も共通プ表現しやすくなっている．

ラットフォームとし，鉄道事業者の要求に応えるオプ

sustina の外観は，車両長さ・幅，断面形状，ドア数によっ

ションを数多く用意することで，コストとニーズの両立て，各種共通プラットフォーム車体の提供が可能である．

総合車両製作所技報第7号

20を実現している．

オールステンレス車両 sustina の技術革新－開発から量産化まで－

図 17

図 18
表1

sustina ベーシックモデルの概要図

図 19

sustina 車両デザインの例

図 20

sustina のイメージ車両

sustina オプションモデルの概要図

sustinasustina
主要タイプ
S24-w
（拡幅車）
S24-s
（ストレート車）
S13-s（ストレート車）

主要 3 タイプの寸法（単位：mm）
屋根
高さ

室内
高さ

床上面
高さ

車体巾
基準面間

3620

2270

1130

2950

3620

2270

1130

2778

3620

2270

1130

2760

長はこの見た目だけではない．例えば向かって左端に寄せられた非常貫通扉，このようなところにも sustina デ
ザインの特長がある．これは，運転士の視界を少しでも大きくする目的で窓の柱を視界に入れないための方策でまた，内装品の共通プラットフォーム化と並行して，あるが，前照灯や表示灯を扉に持たせなければならず，

内装部品取付に関するモジュール化も推進している．プ

また形状によって端に寄せるほど本体との合わせが困難

ラットフォームとして準備された構体側には，フローになるなどの制約が発生するため，設計も製造も高度なティングナットと吊溝を配置し，内装品は部品単位のモ技術が要求される．当社は卓越した設計技術と，際立つ

ジュールとして構成することで，取付調整工数の低減と製造技術とが一体となることでそれらを実現しており，オプション仕様への対応を容易な構造としている．

これこそが当社のユーザ本位の思考から生み出された
sustina デザインの真骨頂であるといえる．

４．１．６ ユーザ本位の新しい sustina デザインコンセプト

５ フルコンセプトsustina 6形式

図19に sustina デザインの車両の例を示す．出入り口

５．１ 京王電鉄5000系

フレームと窓フレームを内嵌め構造とすることですっきりと洗練されたボディに，側面上部のラインを先進的で2017年に，sustina S24シリーズとして京王電鉄5000系

精悍なブラックフェイスに絡ませて流し込んだ sustina（図21）を開発した．本形式は，レーザ溶接技術を駆使

イメージ車両（図20）のデザインが，sustina デザインした sustina 構体を採用した量産車の第1号である．
新たに京王電鉄，腰掛メーカ，当社で共同開発したロの特徴である．
近年は同様のデザインの車両が増えてきたため，そのング／クロス転換腰掛を採用し，通常列車時はロング

独自性が薄らいでいるが，sustina デザインの本来の特シートに，座席指定列車時はクロスシートに座席を転換

21

2020年10月

図 21

S24 京王電鉄 5000 系（1）図 22５．３ 東急電鉄2020系／ 3020系／ 6020系

できることが最大の特長である．これは，sustina 標準

2018年に，sustina S24シリーズとして東急電鉄2020系

通勤車に転換座席をオプション的に搭載することによって，付加価値を高めた事例の1つである．

S13 東京都交通局 5500 形（図23）を開発した。本形式は，田園都市線向けとしては5000系以来16年ぶりの新形式であり，多摩田園都市な

また，地下鉄区間乗入れのため，前頭部左側に貫通路

どの街づくりを意識したデザインとしている。

を設けた複雑な運転台を有しており，3D-CAD技術を駆また本形式は，田園都市線用として10両編成としてい使した設計とフリージアコンソールによりこれを実現しるが，JR東日本E235系と主要機器を共通化しながらもた．

東急電鉄各線区の様々な編成両数に，大幅な設計変更を
５．２ 東京都交通局5500形

することなく容易に対応できるシステム構成および機器配置としていることも大きな特長である。

2018年に，sustina S13シリーズとして東京都交通局

この特長を活用し，同年には大井町線向けとして7両

5500形（図22）を開発した．
羽田空港と成田空港という空の玄関口を結ぶ浅草線

編成の6020系（図24）を開発した．本形式は，7両編成

は，江戸文化が色濃く残る沿線である．そのため，エク中1両に有料座席サービスの「Qシート」車を投入し，ステリアは浅草線沿線と縁の深い「歌舞伎」の隈取りのロング／クロス転換腰掛を36席配置している．

モチーフを現代風にアレンジして日本をイメージしやすさらに2019年に開発した，目黒線向け3020系（図25）

いデザインとし，インテリアは，沿線の観光資源と日本

は，東急電鉄目黒線，東京地下鉄南北線，埼玉高速鉄道を感じられる車内空間を目指し，腰掛に寄せ小紋，袖仕埼玉スタジアム線，東京都交通局三田線への乗り入れに切には江戸切子調の柄，壁面には竹や和紙調など，和の対応するとともに，相模鉄道線への乗り入れ準備工事を

素材感や柄を多く取り入れ，落ち着きを持たせた．腰掛

実施している．2019年秋から6両編成で暫定的に営業をは一人あたりの座席幅を従来から15mm広い475mmに設開始し，地上設備が整い次第，順次8両編成化を行う予定し，訪日観光客をはじめ様々な体型にも適応できる配

定である．

慮をした．
また，先頭車をMc車の構成としたほか，台車はボルスタ付きとするなど，乗入先に対応した装備，仕様を持
たせた．

図 23

総合車両製作所技報第7号

22

S24 東急電鉄 2020 系

オールステンレス車両 sustina の技術革新－開発から量産化まで－

５．５ sustina台車
東急電鉄2020系，3020系，6020系の台車は，今後のsustina への標準搭載を見据え，共通プラットフォームの考え方に基づき開発した，狭軌ボルスタレス sustina
台車である（図27）．
台車は一般的に，輪軸，軸箱支持装置，台車枠，ブレー
キ装置，車体支持装置などの要素で構成されている．これらの詳細構造や部品類について，まずベーシックモデ
ルやパーツを定め，これを共通プラットフォームとして，
図 24

さらにお客様からの特別なご要求を満足するオプション

S24 東急電鉄 6020 系

パーツが揃えられたものを sustina 台車と呼んでいる．
その例として，東急電鉄向け sustina 各形式の駆動装
置は，車内外の騒音低減のために，全閉外扇主電動機とオプション仕様の低騒音歯車装置・低騒音WN継手の組
み合わせを採用している．なお，東京都交通局5500形のように，ボルスタ付きの台車を提供する場合も，共通プ
ラットフォームの考え方に基づき，台車構造や取り付け部品の共通化を図った提案を積極的に行なっている．

図 25

S24 東急電鉄 3020 系

５．４ 相模鉄道12000系
2019年に，sustina S24シリーズとして相模鉄道12000
系（図26）を開発した．本形式は，sustina 構体で初めての拡幅車体を採用している．
また本形式では，共通プラットフォームにより部品を図 27共通化してイニシャルコストを低減している一方で，個性的な先頭形状と外板塗装，インテリアデザインに対応

狭軌ボルスタレス sustina 台車

６ まとめしている．特に先頭部，乗務員室内の設計には3D-CAD

2013年，プロトタイプである東急電鉄5576号車1両でを導入し，検証や仕様決定を容易にした．また，主回路始まった sustina は，S23，S24，S13，ハイブリッド，

構成は乗り入れ先のJR東日本の車両と同じ仕様として

海外と各シリーズの相次ぐ実用化により，共通プラット

いる．

フォームの基本形を確立した．
共通プラットフォームは，鉄道事業者の多様なニーズに低コストで応える設計コンセプトであり，新系列車両の共通仕様準拠車両コンセプトの発展形である．
そして2017年に，フルコンセプトの sustina を開発し，レーザ溶接の量産化技術開発によって，外板のセギリやドアフレームの凹凸のない平滑な外観を持つ sustina 構体を量産化した．そのフルコンセプトの sustina は，その後2019年までのわずか3年間で，軌間や車体幅，車体長さ，ドア数，シート配置の異なる6形式で量産化されたが，これは共通プラットフォームによって sustina が，多様な
図 26

ユーザニーズを低コストで実現できることを示している．

S24 相模鉄道 12000 系

23

2020年10月

sustina の開発は，1958年に日本初のステンレス車両

車両側構体の量産化について」，総合車両製作所技を開発してから連綿と受け継がれている技術の経験値

報，Vol.5（2016），pp.58-61，（株）総合車両製作所と，常により良い車両を開発しようとする技術者のスピリット，そしてそれを実現することに日夜努力する製造（注）INTEROS®は東日本旅客鉄道株式会社の登録商標

現場のノウハウの承継により成し遂げられている．

である

今後も sustina の開発を通じて，安全で快適なモビリ
ティ文化の創造に貢献したい．
著者紹介

参考文献
（1）
	松岡茂樹，鈴木久郎：「ステンレス車両技術の系譜

浅賀哲也－Pioneer Zephyrから sustina まで－」
，総合車両製技術本部
技術部 部長（設計）作所技報，Vol.6，pp.8-21（2017），（株）総合車両製作所（2）
	吉村雅和，安在恵一郎，三井健司，澤井啓太，西

長谷部和則

川信明：
「JR東日本 E129系 一般形直流電車」，総合車両製作所技報，Vol.5（2016），pp.12-15，（株）総合車両製作所

技術本部
技術部 部長（次世代システム）（3）
	杉山隆幸，茂木正綱，金子晃大，横山大雅：「静岡
鉄道 A3000形」，総合車両製作所技報，Vol.5（2016），
pp.6-11，（株）総合車両製作所

鈴木久郎
J-TRECデザインサービス（株）
設計部 担当部長（ぎ装）（4）	鈴木久郎，立石雅昭，浅賀哲也：「ハイブリッド鉄
道車両-JR東日本キハE200形の開発概要-」，東急車
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	藤澤朝岐，半田直一，横山大雅，堀口健一郎：「JR
東日本 HB-E210系 一般形ハイブリッド車両」，総合車両製作所技報，Vol.5（2016），pp.20-23，
（株）

杉山

隆

J-TRECデザインサービス（株）
設計部

総合車両製作所堀越和義（6）
	麻生和夫，関根眞一，堀口健一郎，平井明正：「JR

J-TRECデザインサービス（株）
取締役（設計部担当）東日本 EV-E301系 一般形直流電車」，総合車両製作所技報，Vol.5（2016），pp.16-19，（株）総合車両製作所（7）	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

斉藤和彦

所技報，Vol.6（2017），pp.4-7，（株）総合車両製作

技術本部
技術部（デザインセンター） 主任技師

所
（8）
	及川昌志，南田勝宏，久米原宏之：「レーザスポット溶接によるステンレス鋼ダブルスキンパネルの開発（第1報）」，精密工学会誌，
Vol.72，
No.12（2006），
pp.1515-1519，（社）精密工学会（9）	河田直樹，河田直樹，白石真一，及川昌志，大塚陽介，岩木俊一，久米原宏之：「ステンレス鋼板のレーザスポット溶接に関する品質評価システムの開発」， 精 密 工 学 会 誌，Vol.75，No.8（2009），
pp.973-978，（社）精密工学会（10）	側垣正，
室橋強，
門脇文俊，
越川純，
大塚広貴：
「sustina

総合車両製作所技報

第7号

24

松岡茂樹
技術士（機械部門），日本機械学会フェロー
技術本部 技術部
部長（国際規格･オープンイノベーション）表2

主要共通プラットフォーム諸元一覧（注） INTEROS®は東日本旅客鉄道株式会社の登録商標である

フルコンセプト sustina におけるオールステンレス車両 sustina の技術革新－開発から量産化まで－

25

2020年10月

解説

JR 東日本 E235 系電車における sustina コンセプトの適用
Application of the“sustina”Concept to East Japan Railway Series E235 Vehicles
浅 賀 哲 也 Tetsuya ASAKA
長谷部和則 Kazunori HASEBE

東日本旅客鉄道 E235 系は，大都市向け通勤車両の量産型 sustina シリーズ第 1 号であるとともに，東急電鉄
5050 系 5576 号車で採用された技術を取り入れることにより実現した，sustina 共通プラットフォームの基礎とな
る S24 シリーズの車両である．
また本形式は，従来よりフラットな外板，メディアサービス向上，半導体素子の変更によるエコ化の三大要素を持つ，新世代のオールステンレス車両である．当社はこれらの仕様を sustina のコンセプトとしてまとめ，共通プラットフォーム設計によって開発・設計・製造を実現した．
JR East E235 series vehicle is the first mass production model of the commuter train operated in a metropolis, and isthe“sustina”S24 series which is the basis of the common platform completed by adopting the technology for Car 5576
of Tokyu 5050 series. This model is also a new-generation all-stainless steel vehicle comprising with three major
characteristics: flat outer panel, advanced media service, and environmental friendly semiconductor element.
J-TREC have integrated them as the concept of“sustina”, and have achieved development, designing, andmanufacturing with a common platform design.

本形式のデザインコンセプトは，「お客さま，社会と

１ はじめにコミュニケーションする車両」としている．前面の大東日本旅客鉄道（以下，JR東日本）E235系は，車体

きな窓や表示装置で「人と人，
人と社会を繋ぐ情報の窓」

長さ20m，片側4扉，11両編成の新型車両で，同E233を表現しており，居住空間を広く感じられるオープン

系に代わる次世代の主力通勤・近郊車両として開発さなデザインとしている．

れた（図1）．

また本形式は，当社が提案するステンレス車両ブラ

本形式は，2015年3月に当社新津事業所で1編成を量ンドである sustina の大都市向け通勤車両の量産型

産先行車として製造し，同年11月に山手線へ営業投入

sustinaシリーズ第1号であり，製造両数の多さをスケーされた．その後，量産先行車による運転やメンテナン

ルメリットとした sustina 共通プラットフォームの基礎

スなどの各種意見をフィードバックすることで，さらなる機能向上を目指した量産車の設計・製造を行い，2017年5月に量産車の運用を開始した．そして2020年1となる車両である．
なお本形式は，総合車両製作所技報第4号にて量産先行車（1），第6号にて量産車（2）の製品紹介をすでに掲

月，山手線の営業車両をすべて本形式に置き換えた．

載しているが，本稿では主に本形式における sustina
コンセプトの適用について詳細を述べる．
２ 構造および特徴
２．１ お客さまの安全確保
本形式では，sustina の基本概念にある「鉄道利用者の安全確保」に基づいて，前面衝突対策や側面からの衝突事故を考慮した様々な対策を施している．その例として，E233系同様に前面衝突時の衝撃吸収構造である
クラッシャブルゾーンとサバイバルゾーンを先頭車に有

図1

総合車両製作所技報第7号

していること，オフセット衝突対策として車端部のスミ（2）
車両外観（量産車）

26

JR 東日本 E235 系電車における sustina コンセプトの適用

イニシャルコストの低減が可能となる．これは，同形状の部材を量産することによって製品品質の安定化にも寄与する．
本形式は従来構体タイプの sustina 量産車であるが，雨とい部をフラットな形状に構造変更したため，側外板がすっきりとした見栄えとなった．また横風の抵抗低減を図るため，一部を除いて屋根上の歩み板を廃止した．
２．２．３ sustina 共通プラットフォーム機器システム
構成（INTEROS®について）
図2

本形式の列車情報管理システムには，従来のTIMSの改良されたロールバー（2）後継として新たに開発されたINTEROS®（INtegrated

柱の断面形状の一辺を斜めにすることで，衝突した車両

Train communication networks for Evolvable Railway

同士が離反する機能を付加し，従来よりも車内の安全性（注）Operation System）
を搭載した．このシステムは，を向上させていること，側面衝突対策として側構体の柱TIMSの車両制御や状態監視の機能を大きく拡張させの位置に幕板補強と屋根構体のタルキ位置を合わせ，るとともに，WiMAXを用いた地車間通信により，メン構体の結合強度を向上させていること，車内へ内装ロー

テナンス業務支援の充実を図っている．

ルバーを設置し車体剛性を向上させ，側面衝突時の室内

INTEROS®間および機器間の伝送には100Mbpsイーサ

空間保持性能を向上させていることなどが挙げられる．

ネットを導入して大容量データの高速伝送を実現すると上述の内装ロールバーについては，車端部の袖仕切をともに，要求される機能や信頼性に応じて3種のネット除いた1両あたり6か所に配置しているが，量産車では量ワーク（制御系，状態監視系，情報系）で構成し，各種

産先行車に採用したものに改良を加え，荷棚との連結部

演算機能を中央ユニットに集約した集約制御方式を採用を廃止した改良型を採用した（図2）．これにより従来としている．

同等の側面衝突安全性を確保しつつ，乗客の荷棚へのア

地車間の通信により，走行中の機器動作をリアルタ

クセス性を向上させた．なお，本形式以降の内装ロール

イムで状態監視できるようにし，これらの情報を使用

バー採用の sustina には，この改良型が用いられている．

し，メンテナンスの適切な時期設定や故障予測を行う
CBM(Condition Based Maintenance)を実現している．さ２．２ 共通プラットフォーム化の推進

らにいくつかの機器において，地上からサーバを通して

２．２．１ 共通プラットフォームのコンセプトの導入

車上機器へソフトやパラメータの書き換えするリモート

本形式の量産スケールメリットを活かすために，設計

ローディング機能を導入した．

初期段階で，JR東日本と協議を行い，その後の公民鉄

また指定編成には，軌道や架線用の各種計測器やセン車両向け sustina 拡販向けた仕様（車体断面形状の統一，サを取り付けた地上設備モニタリング装置を搭載し，営

内装ロールバー配置，デジタル・サイネージ配置，室内

業運転中に車上から検測を行えるようにした．

灯配置，吊手棒配置など）を含めた共通プラットフォー
ムの基本的な仕様を量産先行車へ採用し，その後の量産

２．２．４ デジタル・サイネージ車において生産性の改善などのさらなるコストダウンをE231系500代や多くのE233系は，ドア上に2台のLCD図ることで，公民鉄車両への展開の基本仕様を構築した．

表示器（15インチあるいは17インチ）を搭載し，情報提その後，本形式で採用された機器類や，内装設備を供装置VIS(Visual Information System) によるお客さま

共通プラットフォームとして，sustina S24シリーズおよ

案内や広告の掲載を行っているが，本形式ではLCD表びS13シリーズを完成させ，公民鉄事業者への展開を示器（21.5インチ）を各窓上部に3台と車両妻部上部に図った．

新設し，動画・静止画による映像広告，ニュース・天気予報等の文字情報の表示を可能とした．室内の表示器

２．２．２ 共通プラットフォーム構体構造の台数増加や大画面化による機能向上を図ることで，お構体の断面形状・寸法および乗降口の配置位置を同客様サービスの向上とともに新たなデジタル・サイネー

一として構体部材の共通化を図ることで，設計・製造のジを構築した（図3）．

27

2020年10月

図3（1）
デジタル・サイネージ（7 人掛上部）

図4

優先席部とフリースペース部（1）２．３ その他の特長

け sustina へ展開され，2020年現在これらシリーズの２．３．１ 床下機器

車種だけで国内向け1000両以上の量産を実現している.

本形式の主回路VVVFインバータ制御装置には，JR
東日本の営業用車両としては初めて低損失で耐熱性のJ-TRECは今後もJR，公民鉄事業者ニーズにマッチ

良いSiCパワー半導体を採用し，さらなる省エネルギ

した新たな次世代 sustina の開発に取り組んでいく．

化，小型軽量化を図っている．また，それぞれのM車にVVVFインバータ制御装置を搭載し，冗長性を持た参考文献

せた独立M車方式を導入した．この方式は，今後他線（1）	松島千裕，小嶋元寧，三井健司：「JR東日本 E235

区における展開において性能に合わせた最適構成が可系一般形直流電車」，総合車両製作所技報，Vol.4

能となる．

（2015），pp.94-99，（株）総合車両製作所（2）
	松島千裕，小嶋元寧，水谷恵介：「JR東日本 E235

２．３．２ 優先席とフリースペース

系量産車 一般形直流電車」，総合車両製作所技報，Vol.6（2017），pp.94-99，（株）総合車両製作所

同E233系では片側の車端部のみが優先席であったが，本形式ではお客さまにより安心してご利用いただ
けるよう，各車両もう一方の車端部に優先席を増設し（注）INTEROS®は東日本旅客鉄道株式会社の登録商標た．また，その対面にはいすやベビーカー等をご利用であるのお客さまが利用しやすいフリースペースを設置した．
このフリースペースには，立客に配慮して妻面に腰当を配置するとともに，側窓付近に2段手すりを配置し，お子さまにも掴みやすいよう配慮している．さらに優先席とフリースペースでは，床敷物，内張，袖仕切，
吊手，天井の色を一般部とは変えて，床敷物にピクト

著者紹介
浅賀哲也
技術本部
技術部 部長（設計）と「優先席」の文字を標記している．また，優先席背ずりのモケットにも「優先席」の表記を入れて一般席との違いを明確にし，差別化を図っている（図4）
．

長谷部和則

３ おわりに

技術本部
技術部 部長（次世代システム）

本形式は，JR東日本の次世代標準通勤・近郊電車であるとともに，susutina S24シリーズ最初の量産車であり，当社の提唱する sustina 共通プラットフォー
ムの基礎となる車両である．
本形式で実現した技術は，その後の公民鉄事業者向総合車両製作所技報

第7号

28

図5

編成図（10 号車改造）

JR 東日本 E235 系電車における sustina コンセプトの適用

29

2020年10月

編成図（10 号車新造）
図6
総合車両製作所技報

第7号

30

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

33

2020年10月

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）．
3

４ 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．

35

2020年10月

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）

総合車両製作所技報

第7号

36

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

37

2020年10月

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

39

2020年10月

JR 東日本 E235 系電車における sustina コンセプトの適用

表 1 主要諸元表
1®

1 INTEROSINTEROS®は東日本旅客鉄道株式会社の登録商標である
（注）

6/6
31

2020年10月

解説

東京都交通局 5500 形電車におけるsustina コンセプトの適用
Application of the“sustina”Concept to Series 5500 Vehicles
for Tokyo Metropolitan Bureau of Transportation
中 西 俊 輔 Shunsuke NAKANISHI
三 木 健 次 Kenji MIKI
上 関 仁 護 Jingo UWAZEKI

横 山 大 雅 Taiga YOKOYAMA横 川 浩 大 Kota YOKOKAWA
長谷部和則 Kazunori HASEBE

東京都交通局 5500 形は，sustina S13 シリーズ初の共通プラットフォーム採用量産車両として開発した．本形
式は，乗入事業者間の仕様に準拠し，車体長さ 18m，片側 3 扉，軌間 1435mm ボルスタ付台車など，一般的な車
体長さ 20m，片側 4 扉の通勤車両と比べ仕様が大きく異なっている．従来はこのような仕様を満たすために，個別に専用設計を行っていたため，高コストとなる問題があった．そこで当社は，ユーザの多様なニーズを低コストで実現する sustina のコンセプトを適用し，共通プラットフォ－ム設計に基づく部品，システムを積極的に採用することで，開発・設計・製造を実現したので解説する．
5500 series vehicle for Tokyo Metropolitan Bureau of Transportation was developed as the first S13 series“sustina”
mass produced common platform. As this model is intended for several operators, specifications to comply with weresignificantly different from those for normal commuter vehicles, for example, vehicle length:18m, 3 doors on one carside, 1435mm track gauge bogie with bolster. Conventionally such custom-made design was costly until“sustina”
concept was introduced to satisfy various needs of the customer at lower cost and J-TREC’s common platform designon equipment and system has achieved excellent development, designing, and manufacturing.

対して，個別に対応していたため，コスト増加の要因

１ はじめにとなっていた．

東京都交通局5500形は，浅草線，および乗り入れ先

当社は，sustina のコンセプトである鉄道利用者の安の京浜急行電鉄，京成電鉄，北総鉄道で運用される車
体長さ18m，片側3扉，8両編成の新型車両である（図1）．
本形式は，1号線直通車両規格や1号線直通車両の申全確保を第一とした上で，鉄道のライフサイクルコスト
低減，鉄道事業者の沿線コンセプトに合致した車両デザ
インなどに対し，共通プラットフォームを適用してこれし合わせ事項等の取り決めにより，標準軌ボルスタ付を実現した．本稿では，衝突安全構造を採用した構体台車とし，先頭車をMc車の構成とした他，乗り入れ先

構造，フリージアコンソール，システム構成，標準軌ボに対応した走行性能を持たせている．

ルスタ付 sustina 台車など，共通プラットフォームを駆本形式のように複数の鉄道事業者間を走行する車両

使して量産化した本形式についての詳細を述べる．

には，多種多様の仕様が要求される．従来はこのよう

２ 構造および特徴な仕様を要求する車両の開発・設計・製造プロセスに

２．１ お客さまの安全確保
sustina の基本方針にある「お客さまの安全確保」に基づき，従来から取り入れられている側面衝突対策に加えて，連結妻端台枠隅に衝突時の離反性を高める構造を設け，オフセット衝突対策を講じることによって安全性を向上させている．
また，非常時の避難誘導をスムーズに行うために，
先頭車には貫通扉開放時の有効幅800mmを確保した貫通口を備えている（図2）．これは法令により地下鉄車
図1

総合車両製作所技報第7号

両の貫通口に求められる最低限の有効幅である550mm

車両外観

40

東京都交通局 5500 形電車における sustina コンセプトの適用

図3

客室腰掛下非常梯子

さらに先頭車には，乗務員室に設置されている非常梯子とは別に客室腰掛下にも梯子を設置することで，非常時の状況に合わせて複数箇所で同時に避難対応できるようにするなど，お客さまの安全確保に繋げている（図3）．
２．２ 共通プラットフォーム化の推進
２．２．１ sustina共通プラットフォーム構体構造
当社の sustina は，S24シリーズが先行し量産していた
図2が，本形式において車体長さ18m，片側3扉のS13シリー

貫通扉（開放状態）

ズの200両を超える量産を実現した．S24シリーズとは車を大きく超える幅であり，車椅子が乗降可能な乗降口

体長さをはじめ，ドアや窓の数，車両限界が異なること（側出入口）と同じ寸法である．そのため一般的な仕様

による車体幅の違いがあったが，sustina 共通プラットより大きな貫通扉となり，設計時には3D-CADを有効

フォーム構体構造を採用し，S24シリーズと同じ断面形状的に活用して貫通扉開閉時の動作軌跡，周囲設備品やの材料を使用することによって，製造コストや設計期間

連結時における相手車両とのクリアランスの干渉確認の短縮を図っている（図4）．今後 sustina を展開するにを実施した．また，貫通扉や前面覆いなどの複雑な形

あたり，18m車の需要は高く，本形式の製造によってそ状を設計するツールとしても多用した．

の基礎を構築することができたことは大きな成果である．

図4

構体外観

41

2020年10月

２．２．２ sustina 共通プラットフォーム機器システム構成①列車情報管理について
本形式は，列車情報管理装置であるINTEROS®（注）
を公営鉄道向けとして初めて搭載した車両である．この車両制御システムには，乗務員支援，検修支援機能の拡張性の向上，WiMAX等を利用した地車間通信の機能がある．
INTEROS®を搭載する機器箱は，車体長さ20ｍには対応しているが，本形式は車体長さが18ｍであり床下スペースが狭い．そのため，床下スペースをねん出するた

図5めの工夫を行っている．

限定開扉動作および扱い

として，限定開扉機能を搭載している．限定開扉は，京急線では中央扉締切，京成線では両端扉締となり，扱い②主回路構成・主電動機について
主回路構成であるVVVF装置は，各M車に1台ずつ搭載

手順も京急線：全閉→中央扉締切にて開→全閉，京成線：

する1C4M方式である．本形式の構成はMc1+M2+M3+T4+

全閉→全開→両端扉締切にて閉→全開→全閉と異なる．空気式戸閉機では，戸閉電磁弁のON/OFF制御
T5+M6+M7+Mc8であるが，検修場のパンタグラフ（以下， （図5）
パンタ）検査台位置の関係で，パンタは既存の5300形にで開閉動作するため，シーケンス構成は比較的容易であ合わせてM3，M6のみに2台ずつ搭載とする制約があった．

るが，電気式の場合は，INTEROS®-戸閉機での伝送指

このため，両端3両ずつでユニットを構成する必要があり，令によるため，通常の全開，全閉に加え，扱い手順に沿っ

sustina 標準の1C4M構 成を生かしつつ，M3からMc1・て両端扉開（→中央扉締切），両端扉閉の4つの個別指M2へ，M6からM7・Mc8へパンタ配線を渡す構成とした．

令が必要であり，これらはぎ装回路側のシーケンスで実現している．

パンタ必要台数は主に，力行・回生容量，パンタ総容量に依存し，力行・回生容量＞パンタ総容量となる場合④故障時の救援対策について

は力行・回生容量に制限を行う．したがって，パンタ台
数が多い方が力行・回生性能としては有利であり，当初

故障時の救援対策として，救援用電気連結器を搭載

は乗入先となる京浜急行電鉄の車両とほぼ同等の性能する．本形式同士の他，乗入先の京浜急行電鉄の車両とを得る上でパンタ5台が必要となる懸念があったが，走の救援が可能であり，対象回路は非常ブレーキ，常用ブ

行シミュレーションによって編成パンタ4台でも必要な

レーキ，保安ブレーキおよび合図ブザー回路である．非

力行・回生性能が確保できることが確認され，容量制限

常ブレーキについては，本形式は sustina 標準である非を設定している．

常ループ回路にて最終的に非常電磁弁のプラス側のみを同 様 に 主 電 動 機 の 出 力 を 検 討 す る 上 で190kW，加圧するのに対し，京浜急行電鉄の車両では非常ループ

155kWの選択肢があったが，主回路構成と同様にシミュ回路がプラス側→非常電磁弁→マイナス側と引き通さレーションを実施することで出力155kWでも充足するこれ，最終的に接地される構成となっている．これに対応とを確認し，採用に至っている．

するため，非常ブレーキ構成は sustina 標準の構成とし，本形式の電気連結器に短絡を設ける等の対策を行うこと
で，併結時に京浜急行電鉄の車両のマイナス側を接地さ③戸閉機について
戸閉機は，1号線系統の車両として初めて電気式（ラッせる回路を構成した．常用ブレーキは，本形式では

ク・ピニオン式）を搭載した．モータの回転運動をそのINTEROS®による伝送指令であるのに対し，京浜急行電

まま開閉動作に変換しており，シンプルな構成による高鉄の車両はメタル線指令となっているため，常用ブレー

精度な動作と，素早い検知を可能としている．施錠後もキ読替回路を設置して救援動作に対応させている．

発車までは戸閉力を弱め，挟まったものを引き抜きやす⑤非常時の防護機能についてくしている．電気式と3扉の組合せとしても初であり，4扉車の車外解錠ハンドルが2扉ずつを1ハンドルで解錠

非常時の防護機能として，緊急スイッチを搭載してするのに対し，今回は2扉を1ハンドル，残りの1扉を1ハおり，操作により非常ブレーキ動作，パンタ下降，警

ンドルでそれぞれ解錠する構成にした．また乗入先機能

笛動作等の制御を行う．緊急スイッチは乗入先のみで総合車両製作所技報第7号

42

東京都交通局 5500 形電車における sustina コンセプトの適用

使用し，浅草線内では動作無効にする必要があるが，1た台車のことを指し，すでに狭軌用台車はシリーズ展

号線系統では路線切替スイッチを持たない．IR無線で開されている．

は地上／地下モードの切替を行うが，地下モードは浅標準軌用 sustina 台車を設計するにあたり，ボルスタ

草線の他，北総線も含まれるため，浅草線条件のみの（まくらばり）の有無が検討されたが，浅草線の仕様お®

抽出ができなかった．この対策として，INTEROS のよび乗り入れ先の意向もあり，ボルスタ付台車の採用

案内制御データより，浅草線内の設定時に認識し，スとなった．
台車は電動台車が先頭用と中間用の2種類，付随台

イッチの有効／無効制御を行っている．

車が塗油装置の有無による2種類の計4種類で構成され⑥車輪フランジの磨耗対策についてる（図7，図8）．付随台車の前方に延長された塗油装置

一部の編成では，車輪フランジの磨耗対策にフラン取付用の受台は，電動台車の排障装置取付用の受台とジ塗油装置を搭載している．カーブセンサにより曲線共通構造とするなど，4種類すべてにおいて随所に共通

半径に応じて油吐出制御を行う．装置は車両側からの化が図られている．車軸軸受はφ120密封複式円錐ころ制御は行わず，スタンドアローンとなっているため，軸受とし，軸箱支持装置（図9）は軸はり支持方式とす

施工性においても有利な仕様である．

ることで，他の sustina 台車と共通となる標準仕様の構造とした．

２．２．３ 運転台「フリージアコンソール」

台車枠は，側はりと横はりともにC型断面材を最中合わせした溶接組立構造であり，電動台車と付随台車

広い前面貫通口を実現するため，運転台の幅をS24で基本構造の共通化を図った．

より小さくする必要があった．また，1号線直通車両規車体支持装置は，空気ばねを車体とまくらばりの間

格および乗入協定に定められたスイッチ等の配置を厳守し，かつINTEROS 対応機器を納めるため，フリーに設けたダイレクトマウント方式とし，台車枠上部にジアコンソールの構造を有効活用した．特に本形式の設けた左右1対の側受にてまくらばりを支持する構造でフリージアコンソール右袖ブロックにおいては，可動ある．

®

式の機器取付システムを新しく用いた．このシステム

基礎ブレーキ装置は，電動台車は踏面片押しのユニッ

はS24フリージアコンソールには無かったもので，従来ト方式で，付随台車は踏面片押しのユニット方式と1軸よりも幅が狭い運転台ながら，メンテナンス性と広い

1ディスクのディスクブレーキ方式を併用している．電

前面貫通口とを両立した（図6）．

動台車と付随台車ともに，台車枠のユニットブレーキ
受は全て共通形状とした．

２．２．４ 標準軌ボルスタ付 sustina 台車
標準軌である浅草線用の車両を新造するにあたり，標準軌ボルスタ付 sustina 台車を新規に設計・製造した．
sustina 台車とは，共通プラットフォームの考え方を取り入れ，台車構造や取付部品の共通化を積極的に図っ

図7

図6

運転台

（1）
T-1D 電動台車（先頭台車，排障装置付）

図8

43

（1）
T-1F 付随台車（塗油装置付）

2020年10月

には竹や和紙調など，和の素材感や柄をふんだんに取り入れて落ち着きを持たせている（図11 ～ 16）．
腰掛は1人ずつの着座位置を明確にしたバケット形であり，2種類の詰物を組み合わせて座り心地を向上させるとともに，1人当たりの座席幅を従来の460mmから15mm広い475mmに設定し，訪日観光客をはじめとする
様々な体型にも適応できる配慮をしている．さらに腰掛部にあるスタンションポールは，優先席部だけでなく一般部においても凹凸のあるディンプル加工を施し
図9て握りやすくするとともに，色弱者でも視認性の良い

軸箱支持装置色で着色して視認性を高めるなど，随所にバリアフリー
デザインを取り入れている．

図 10

駐車ブレーキ機能付ユニットブレーキ
図 11 客室（1）

駐車ブレーキは，先頭車両用台車の一部のユニット
ブレーキに内蔵されている．一般的な駐車ブレーキ機
能付きブレーキユニットの場合，駐車ブレーキシリン
ダが台車上方に突出してしまうが，浅草線車両は床面高さが低く，台車のスペースが限られている．そこで本形式では，
上下方向に小型化された一体型駐車ブレー
キ機能付きブレーキユニットを採用した（図10）．このブレーキユニットは，狭軌台車にも適用できるため，
sustina 台車向けの共通プラットフォーム部品としての有力な選択肢のひとつとなる．
２．３ デザイン

図 12 優先席およびフリースペース部（1）羽田と成田という日本を代表する空の玄関口を結ぶ
浅草線は，江戸の伝統文化が色濃く残る沿線である．
この沿線の特徴を，分かりやすく感じ取れるデザイン
で表現することで街を彩り，より日本を感じられる車両を目指した．
エクステリアデザインは，浅草線沿線と縁の深い「歌舞伎」の隈取りをモチーフとして現代風にアレンジし，国際的にも日本をイメージしやすいデザインとした．
インテリアデザインは，沿線の象徴的な観光資源と日本らしさを感じることができる車内空間を目指し，
腰掛には寄せ小紋，袖仕切には江戸切子調の柄，壁面

総合車両製作所技報第7号

図 13 寄せ小紋柄の腰掛表皮（1）44東京都交通局 5500 形電車における sustina コンセプトの適用用されている京成線，京急線，北総線に使用している
信号設備も試験対象とし，各社からの信号設備の情報にもとづき，実際の試験時には信号メーカ，誘導無線
装置メーカの立会いの下，定置での車両立ち上げ時に発生するノイズ，車両走行時の加速，回生および減速時のノイズを確認している．
本形式のVVVFインバータは，新技術としてSiC素子を採用しており，これまでの半導体素子よりも小型・軽量化・省エネ効果が見込まれるものの，スイッチン
グ時のノイズが発生しやすい．

図14 江戸切子調の袖仕切ガラス（1）

実施したノイズ対策として，インバータ内へのコンデンサの追加，側面および底面へのカバーを厚みの変更，インバータユニットのアース線外し，起動シーケ
ンスソフトウェアの変更，キャリア周波数変更など多岐に渡り，ハード面，ソフト面の改良を行っている．
本形式での試験過程および試験結果は，sustina 車両へ反映することで，ノイズの少ない車両製造，試験時の手法簡略化に寄与している．
４ おわりに
東京都交通局5500形は，鉄道利用者の安全確保を最優先に，鉄道事業者の要求によるボルスタ付台車や，（1）

図 15 沿線由来のイラストを入れた妻引戸ガラス

先頭車のMc車構成，乗り入れ先に応じた走行性能などの多様な要求を，共通プラット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車両である．このようにsustinaは，鉄道事業者，そして鉄道利用者の多様な要求に応えつつ，ライフサイクル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，そして鉄道利用者のさらなる多様な要求に応えていく．
本稿をまとめるにあたり，東京都交通局の関係者におかれては多大なご協力を賜った．この場を借りて厚く感謝を申し上げる．

図 16 沿線由来のイラストを入れたカーテン（1）参考文献

３ 試験・検証（1）	都営浅草線5500形車両パンフレット，東京都交通局

３．１ 誘導障害試験
新形式車両による既設信号設備への影響を確認する（注）INTEROS®は東日本旅客鉄道株式会社の登録商

誘導障害試験を，本形式でも実施し，合格している．

標である

誘導障害試験は，SIVインバータ，VVVFインバータに搭載されているスイッチング電源によるノイズが，信号設備，保安装置および誘導無線に影響を与えないことを確認するもので，信号設備直上の直達測定，帰線電流の測定の2種類がある．
誘導障害試験の対象は浅草線だけではなく，直通運

45

2020年10月

著者紹介
中西俊輔
技術本部
技術部（システム設計）主任

三木健次
東日本旅客鉄道株式会社出向（元車体設計）上関仁護
技術本部
技術部（ぎ装設計）主査

横山大雅
技術本部
技術部（台車設計） 主任技師

横川浩大
技術本部
技術部（デザイン） 主査

長谷部和則
技術本部
技術部 部長（次世代システム）

総合車両製作所技報

第7号

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図 17

車両形式図（先頭車）

東京都交通局 5500 形電車における sustina コンセプトの適用

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2020年10月

編成図
図 18
総合車両製作所技報第7号

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東京都交通局 5500 形電車における sustina コンセプトの適用

表1

主要諸元表

1

®

1 INTEROSINTEROS®は東日本旅客鉄道株式会社の登録商標である
（注）

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解説

東急電鉄 2020 系電車，3020 系電車，6020 系電車におけるsustina コンセプトの適用
Application of the“sustina”Concept to Tokyu Series 2020，3020，and 6020
根本
直 Tadashi NEMOTO
池 田 大 樹 Daiki IKEDA標
拓 馬 Takuma SHIMEGI

三 井 健 司 Kenji MITSUI長谷部和則 Kazunori HASEBE

東急電鉄 2020 系（10 両編成）
，3020 系（8 両編成・6 両編成）
，6020 系（7 両編成）は，フルコンセプト
sustina の量産車両として開発した．本系列は，営業線区により編成両数が異なり，一部車両はロング／クロス転
換腰掛を搭載するなど，各々で仕様が大きく異なっている．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いたため，高コストとなる問題があった．そこで当社は，ユーザの多様なニーズを低コストで実現する
sustina のコンセプトを適用し，構体構造，システム構成，床下機器配置などについて共通プラットフォームにより，開発・設計・製造を実現した．
Tokyu Railways series 2020 (10-car trainset), series 3020 (8-car trainset and 6-car trainset），and series 6020 (7-car
trainset）were mass produced with a common platform concept of“sustina”. Since the number of cars per trainset
varies depending on service line to be operated on, and their specifications were significantly different, high cost used to
be an issue in such a case because separate designs had to be prepared.
Therefore, J-TREC has applied the concept of“sustina”to satisfy the various needs of the customer at lower cost,by use of the common platform at major portion of the vehicle in developing, designing and manufacturing.

首都圏における相互直通路線のフルスペック仕様と１ はじめに
東 急 電 鉄2020系 は， 田 園 都 市 線 向 け の10両 編 成，3020系は目黒線向けの8両および6両編成，6020系は大井町線向けの7両編成として運用される，車体長さ20m，
片側4扉の新型車両である（図1）．2020系は，東急電鉄
リーライン・伊勢崎線・日光線にて運行され，3020系は，東急電鉄目黒線，東京地下鉄南北線，埼玉高速鉄道埼とともに，相模鉄道線乗入の準備工事を実施しており，

第7号

るロング／クロス転換腰掛を採用している（図2，
図3）．
従来はこれらの多様な仕様を網羅する車両を実現す
ストを要するという課題があった．そこで当社は，
sustina のコンセプトである鉄道利用者の安全確保，鉄道事業者の要求であるライフサイクルコスト低減，お玉スタジアム線，東京都交通局三田線にて運行される

総合車両製作所技報行され，一部車両には有料座席指定サービスに使用す

るには，開発，設計，製造の各プロセスに，多大なコ

田園都市線，東京地下鉄半蔵門線，東武鉄道スカイツ

図1

なっている．また6020系は，東急電鉄大井町線にて運よび沿線の街や駅に調和する車両を目的としたデザイ

車両外観（左から 3020 系・6020 系・2020 系）

50

東急電鉄

図2

2020 系電車，3020 系電車，6020 系電車における sustina コンセプトの適用

ロング／クロス転換腰掛搭載車 室内（ロングシート時）

図4

ロングシート車 室内

２．２ 共通プラットフォーム化の推進
２．２．１ 共通プラットフォーム構体構造
構体構造は，S24シリーズの軽量ステンレス車体で，レーザ溶接を積極的に採用し，側出入口や側窓のフレー
ム，外板の重ね部といった凹凸をなくしたフラットな構体である．先頭構体は，丸みを帯びた柔らか味のある顔をイメージしたデザインを，3D-CADによって強度検証，
貫通口構成，ガラス形状やスカート形状の設計を行い，実現している．
ロング／クロス転換腰掛搭載車を含め，3形式ともに構体構造は共通としている．また sustina 共通プラット
図3

フォーム構体構造を採用することで，横浜事業所，新津

ロング／クロス転換腰掛搭載車 室内（クロスシート時）

事業所において同時かつ異なる形式の製造を実現している．なお，本系列が新津事業所における初のストレート
車体S24シリーズの量産車両となった．

ンなどについて，共通プラットフォームを採用して実現した．本稿では，衝突安全構造を採用した構体構造，

天井，側壁，妻壁は sustina 標準設備とする一方で，荷設備構造，フリージアコンソール，機器システム構成，棚（特殊塗装棚板），吊手（大型三角形），腰掛（ハイバッ

狭軌ボルスタレス用の sustina 台車など，共通プラット

ク・転換），袖仕切（ガラス入り大型），床敷物（柄入り）

フォームを駆使して量産化した東急電鉄2020系，3020

はオプション対応とすることで，東急電鉄向け車両とし

系，6020系について述べる．

ての差別化を実現している．各オプション設備は標準設

２ 構造および特徴

期間の短縮を可能とした．

備とインターフェイスを共通化することで，設計，検証

２．１ お客様の安全確保
sustina の基本概念にある「鉄道利用者の安全確保」

２．２．２ 共通プラットフォーム機器システム構成に基づき，前面衝突対策とともに，構体の結合強度を向

本系列は，2020系（10両編成），3020系（8両編成・6上させる側面衝突対策と，車内に内装ロールバーを設置

両編成），6020系（7両編成）の編成両数に，大幅な設計することにより車体剛性を向上させ，側面衝突時の室内変更をすることなく対応を可能とし，また将来の他線区

空間保持性能の向上を図っている．また，連結妻端台枠向けの編成長さにも対応可能なシステム構成および機器

隅に衝突時の離反性を高める構造を設け，オフセット衝配置とした．
列車情報管理装置は，民鉄として初めてINTEROS®（注）

突時の安全性を向上させている．なお，先頭部には非常を搭載した．INTEROS®は，100Mbpsの高速伝送により，用に昇降はしご付き貫通口を配置した．

制御，乗務員支援，検修支援機能の拡張性を向上させ，

51

2020年10月

図5システム構成および機器配置

図6

運転台

２．２．３ 運転台「フリージアコンソール」

WiMAX等を利用した地車間通信にも対応する．演算機能
は中央ユニットで実施する中央集約型のシンプルなソフ

運転台は，事業者はもとより同じ事業者でも線区によっ

トウエア構造としている．また，伝送路を制御系，状態て機器の配置が異なる場合が多く，都度個別に設計対応

監視系、情報系に分離し，制御系は二重系とすることでを行っていた．そこで本シリーズでは，ブロックの組合

冗長性，信頼性を向上し，状態監視系も制御系に影響をせのような思想を取り入れ，設計時間の短縮を目指した．
また運転台は，相互直通運転の際に乗務員の運転取り与えることなく，機能拡張を可能にしている．

扱いの負担にならないよう，スイッチの取付位置など機

主回路は，1台のVVVFインバータ装置で主電動機4台を制御する1C4M（1 Controller 4 Motor）方式としている．

器の配置を可能な限り統一するよう設計した（図6）．

VVVFインバータ装置およびフィルタリアクトルはM1車，２．２．４ 狭軌ボルスタレス sustina 台車

M2車，M3車に搭載したが，M2車用の高速度遮断器箱をM1車に集約し，M1車に2台搭載している．またVVVFイ

台車は，今後の sustina への標準搭載を見据えて，狭軌

ンバータ装置および主電動機は，2020系の設計時に東急

ボルスタレス sustina 台車を確立し，客先の仕様に合わせ

電鉄各線および相互直通運転を行う各線の走行シミュ

たカスタマイズ対応可能なオプションを取り揃えている．
今回採用された台車は，中間用電動台車がTS-1041，

レーションを実施し，全線区の要求性能を満たす設計と先頭用付随台車がTS-1042，中間用付随台車がTS-1042A

することで，基本設計の共通化を実現している．

と称するボルスタレス台車である（図7）．

電動空気圧縮機は，sustina シリーズで広く採用してい軸受は，客先の設備と車輪交換時の作業性を考慮してるレシプロ式オイルフリーコンプレッサを採用し，M1車

φ120密封複列円筒ころ軸受とし，車輪はゴム付き丸リンに搭載している．

グ防音車輪を採用した．軸箱支持装置は，標準仕様の軸補助電源装置は三相交流440V 260kVAの容量の装置を梁式で，軸ばねには空車時の輪重減少を防ぐ非線形コイ

M2車に搭載している．
電動空気圧縮機，補助電源装置をM車に搭載すること

ルばねを採用した．軸ダンパは搭載していないが，後付により，T車の増減を容易にし，多様な編成両数に対応けできる構造としている．また台車枠は，標準仕様の構可能とした．

造としている．

このように編成両数の変更に柔軟に対応し，2020系，

駆動装置は，車内外の騒音低減のため，全閉外扇主電

3020系，6020系の各形式の部品の共通化を図るとともに，動機と低騒音歯車装置・低騒音WN継手の組み合わせを

機器間の配線を低減している．

採用した．

客室内の情報提供装置として，各形式ともカモイ部に車体支持装置は，ボルスタレス方式とし，けん引装置

LCD表示器を2台設置するとともに，2020系のみ側窓上は一本リンク方式である．台車吊り上げ時の水平保持を部および妻上部に広告，ニュース，天気予報等を放映す容易にするとともに，車体分離時に大径ボルト作業を不るデジタルサイネージを配置している．このデジタルサ

要とし，作業性向上を図った構造としている．
基礎ブレーキ装置は，電動台車は踏面片押しのユニッ

イネージは，端末装置とLCD表示器を追加することによト方式，付随台車は踏面・ディスクブレーキ併用方式をりオプションとして搭載可能な構成となっている．

総合車両製作所技報

第7号

52

東急電鉄

図7

2020 系電車，3020 系電車，6020 系電車における sustina コンセプトの適用

狭軌ボルスタレス sustina 台車

表 1 台車採用オプション

している．無線装置についても，各線区のアナログSRか・φ120密封複列円筒ころ軸受け
メンテナンス・台車吊り上げ時の水平保持と車体容易化
分離作業が容易な一本リンク牽引装置

らデジタルSRへの移行期間に当たるため，アナログ，デ
ジタルどちらにも対応した構成としている．また，南北線のフルスクリーンホームドアに対応するため，側引き

輪重減少防止 ・非線形コイルばね
低騒音

戸解錠ハンドルの搭載位置を変更している．またさらに，・ゴム付き丸リング防音車輪
・低騒音歯車装置
・低騒音WN継手

将来の8両編成化および相模鉄道線乗入の準備工事を実施している．

制動力安定 ・踏面，ディスクブレーキ併用方式

３ おわりに
東急電鉄2020系，3020系，6020系は，鉄道利用者の安採用している．これによって，付随台車の踏面摩耗低減

全確保を最優先に，異なる編成両数への対応や一部ロンと制動力の安定を両立した．ディスクブレーキは，メング／クロス転換腰掛の採用などの多様な鉄道事業者によテナンス性の向上と台車枠の溶接量削減のため，ブラケッ

る要求を，共通プラットフォームによって低コストで実トと一体化したキャリパ方式を採用し，ライニングはワ現した．また一方で，東急電鉄のオリジナル・デザイン

ンタッチでの着脱が可能である．駐車ブレーキは，先頭についても，柔軟に対応し実現した．

台車のユニットブレーキに内蔵されている．

このように sustina は，鉄道事業者，そして鉄道利用者

本台車に採用した代表的なオプションを表1にまとめる．

の多様な要求に応えつつ，ライフサイクル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，

２．３ その他の特徴

そして鉄道利用者の，さらなる多様な要求に応えていく．

２．３．１ 首都圏，相互直通路線フルスペック仕様

本稿をまとめるに当たり，東急電鉄の関係者におかれ2020系は，東急電鉄田園都市線，東京地下鉄半蔵門線，ては多大なご協力を賜った．この場を借りて厚く感謝を東武鉄道スカイツリーライン，同伊勢崎線，同日光線に申し上げる．

て運用されるため，各線区に対応した保安装置を搭載している．無線装置についても，東急線，東武線用の空間波無線装置（SR）および半蔵門線用の誘導無線装置（IR）を搭載するとともに，将来のデジタルSR化の準備工事を

参考文献
（1）
	2020系パンフレット，東急電鉄株式会社（2）	6020系パンフレット，東急電鉄株式会社

実施している．また，列車情報車上装置を搭載し，半蔵（3）	6020系 Q SEATパンフレット，東急電鉄株式会社

門線内の運行に対応している．
3020系は，東急電鉄目黒線，東京地下鉄南北線，埼玉（注）INTEROS®は東日本旅客鉄道株式会社の登録商標

高速鉄道埼玉スタジアム線，東京都交通局三田線にて運用される．これらの路線はワンマン運転を行っており，である

それに対応したTASC・ATO装置，ITV装置，運客仕切
り扉の電気錠，ワンマン運転に必要なスイッチ類を搭載

53

2020年10月

著者紹介
根本

直

生産本部 和歌山事業所
設計課 主任 （元車体設計）

池田大樹
技術本部
技術部（ぎ装設計） 主任

標

拓馬

技術本部
技術部（システム設計） 主任

三井健司
東日本旅客鉄道株式会社 （元台車設計）

長谷部和則
技術本部
技術部 部長（次世代システム）

総合車両製作所技報第7号

54車両形式図（2020 系：先頭車）

2020 系電車，3020 系電車，6020 系電車における sustina コンセプトの適用

図8

東急電鉄

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2020年10月

編成図（2020 系）
図9
総合車両製作所技報第7号

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編成図（3020 系）

2020 系電車，3020 系電車，6020 系電車における sustina コンセプトの適用

図 10

東急電鉄

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2020年10月

総合車両製作所技報

第7号

58

図 11

編成図（6020 系）

東急電鉄

表2

2020 系電車，3020 系電車，6020 系電車における sustina コンセプトの適用

主要諸元表（2020 系）（注） INTEROS®は東日本旅客鉄道株式会社の登録商標である

59

2020年10月

表3

主要諸元表（3020 系）

目黒日吉（注） INTEROS®は東日本旅客鉄道株式会社の登録商標である

総合車両製作所技報

第7号

60

東急電鉄

表4

2020 系電車，3020 系電車，6020 系電車における sustina コンセプトの適用

主要諸元表（6020 系）（注） INTEROS®は東日本旅客鉄道株式会社の登録商標である

61

2020年10月

解説

相模鉄道 12000 系電車におけるsustina コンセプトの適用
Application of the“sustina”Concept to Sagami Railway Series 12000
西 岡 伸 博 Nobuhiro NISHIOKA
関 根 眞 一 Shinichi SEKINE
深 澤 悦 史 Yoshihito FUKASAWA

横 川 浩 大 Kota YOKOKAWA
長谷部和則 Kazunori HASEBE

相模鉄道 12000 系は，これまでの sustina で培ったストレート車体の構体構造を拡幅車体に適用した量産車である．その一方で，相模鉄道グループ内で掲げる「デザインブランドアッププロジェクト」のデザインイメージへの設計対応，外板への塗装など，通常とは仕様が大きく異なっている．また，2019 年 11 月 30 日より開始された JR 東日本との相互乗り入れに対応するため，乗り入れ先に合わせた仕様にもなっており，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，ユーザの多様なニーズを低コストで実現する sustina のコンセプトを適用し，共通プラットフォ－ム設計に基づく部品，シス
テムを積極的に採用することで，開発・設計・製造を実現した．
The Sagami Railway 12000 series is a mass-produced vehicle applying the wide width carbody based on the straight
body structure established in“sustina”up to now. Unlike the normal specifications, the design image of the "Design
Brand Up Project" advocated within the Sagami Railway Group, and coating on the outer panels, etc. were specified.
Also, some of the specifications were intended for co-service with JR East. Individual design conventionally required
entailing high cost has been saved by adoption of“sustina”concept of J-TREC. Various needs of the customer weresatisfied at low cost, for which parts and system based on the common platform were positively used in developing,
designing and manufacturing.

によって新宿方面への運用が実現している．

１ はじめに本形式は sustina 構体で初めての拡幅車体であるが，相模鉄道12000系は，レーザ溶接の採用によりフラットな側構体を実現した sustina 構体初の拡幅車体である，
S24シリーズ（車体長さ20m，片側4扉車）の新型車両で共通プラットフォームを導入することによって部品を共通化し，イニシャルコストを低減している．その一方で，個性的な先頭形状と外板塗装，インテリアデザインにつある（図1）．

いても共通部品を採用しつつ対応した．特に先頭デザイ

本形式は，横浜から海老名までの本線と，二俣川からン形状が先に決まる中，先頭部，乗務員室内の設計に湘南台までのいずみ野線で運用されるとともに，2019年

3D-CADを活用したことで，検証や仕様決定を容易にし11月30日からは相模鉄道と東日本旅客鉄道（以下，JR東

た．また，JR東日本路線への乗り入れ用車両であるため，

日本）の直通線（相鉄・JR直通線）として西谷から羽沢

主回路およびシステム構成はJR東日本E233系と共通の設

横浜国大までが新規開業し，JR東日本との相互乗り入れ計とした．本稿ではこれらの特長について，詳細を述べる．
２ 構造および特徴
２．１ お客様の安全確保
本形式を始めとした sustina シリーズでは，「お客様の安全確保」を優先とした側面衝突対策，オフセット衝突対策を構体に採用するとともに，前頭強化構造を採用している．また本形式はシステム面において，相鉄・JR直通線羽沢横浜国大駅での地上と車両間の無線通信により実現する，「無線式ホ－ムドア連携システム」を採用

図1

総合車両製作所技報

第7号

している．

車両外観

62

相模鉄道 12000 系電車における sustina コンセプトの適用

図 2 構体外観図3

室内２．３ デザイン

２．２ 共通プラットフォーム化の推進
量産化においては，後続車種への共通プラットフォー

相模鉄道グループ内で掲げる「デザインブランドアップ

ム展開を見据え，共通部品・部材のベース化に取り組み，

プロジェクト」にて検討されたデザインを基に，当社のイニシャルコストを低減させた．以下にその例を示す．

sustina コンセプト・共通プラットフォームを融合させた．
エクステリアデザインについて，先頭の前面ガラス形

・構体断面形状の共通化
・側出入口かもいの型材形状の共通化

状は実績のある板厚と大きさで構成し，運転台は共通部

・風道構造，側戸袋内柱，側窓ユニット，側引戸，品を使用することで共通プラットフォームの思想を取り入れている．先頭部は前部標識灯，後部標識灯等の配置

側開戸，腰掛の内装部品の共通化
・相互直通運転を見据えた乗降口位置の共通化を工夫し，各々がバランスをとるように外観フォルムを・運転室背面ユニットフリージアコンソールの採用

構成することで，sustina S24シリーズに調和し，洗練されたデザイン形状とした．

２．２．１ sustina共通プラットフォーム構体構造

インテリアデザインについて，側壁，天井，妻壁，側かもいのそれぞれの部品には，シンプルな色調の sustina

当社の主力製品である sustina S24ストレート構体が生産されている中，拡幅車体／すそ絞り断面車体において標準形状を取り入れた．またアルミ型材，アルミ鋳物とも，側出入口や側窓のフレーム，側外板の継ぎ目の凹凸ガラスを使用することで，袖仕切や荷物棚は，開放感のをなくし，フラット構造とした構体の量産化を，本形式あるデザインを損なわないよう車体割付をした（図3）．

で初めて実現した（図2）．
２．４ その他の特徴

構体部材の主要骨材は新規金型を作らず，sustina S24

２．４．１ 3D-CADを活用した設計

ストレート構体部品を使用することで，共通プラット
フォームを意識した設計としており，側窓フレーム，側

従来車では頭線図で先頭形状の設計を進めていたが．

出入口フレームを側外板の内側に配置している．なお車

本形式ではデザイン形状が先行する中，車両前面強度や体剛性は，従来構造と同程度となっている．

運転台構成，
運転台視野，
乗務員の外部からの視認性確認，

これらによって，今後フルフラットな sustina 構体を採機器配置について，それぞれ機能等を満たした上で，限用する拡幅車体の供給拡大を進めるにあたり，その基本られた空間に納まるように3D-CAD（以下，3D設計）をとなる構造を本形式の製造によって構築できた．

用いた事前検討を行った（図4）．デザイン，車体設計，ぎ装設計が1つの図の中で設計し，それぞれが最適となる

２．２．２ 運転室背面ユニット「フリージアコンソール」

構造を共有し設計していく必要があった．

sustina シリーズで取り入れているフリージアコンソー

前面ガラスの傾斜，運転室内機器配置構成，運転士位

ルだが，本形式では初の背面ユニット版として製作して置検討，
ワイパ手動ハンドル操作性確認など，
2D-CAD（以いる．

下，2D設計）では表現しにくい確認も，3D設計の導入に

背面ユニットを各構成部材ごとに分割して組み立てるより仕様決定が促進された（図5，6）．また2D設計では構成で，溶接ひずみ軽減と他車種への適用も考慮したよ

表現しにくい乗務員の動線確認は，マネキンを動かす3D

りアジャスタブルな構造としている．

設計ソフトを活用して検証を行った（図7）．

63

2020年10月

図 4 乗務員室運転台配置検討

図 8 塗装外観
２．４．２ ステンレス外板の塗装
sustina シリーズでは無塗装構体を標準仕様としている
が，本形式では外板を初の全面塗装とした（図8）．これにより，塗装のオプション対応を新たな sustina カラーバ
リエーションとして提供することを実現した．
２．４．３ 直結型低圧つなぎ箱の採用
sustina シリーズで採り入れている車外に車体配線が露出しない転線箱と直結型低圧つなぎ箱を，本形式でも採用している．また，さらなる品質向上と工数低減を目指した

図 5 前面ガラス形状と表示器の視認性確認

構造を，つなぎ箱メーカとの共同検討の上，実現している．
２．４．４ JR東日本-相模鉄道切換回路
本形式は，JR東日本への相互乗り入れ用として製造される車両である．相模鉄道区間とJR東日本区間では，一部の仕様が異なり，両者の境界駅である羽沢横浜国大駅
で回路切換が発生する．切換される回路の詳細は，表1を参照されたい．
回路切換には①マスコンキーによるもの，②行路ICカー
ドによるもの，③あらかじめ設定されたTIMSの案内パ
ターンによるもの，がある．

図 6 ワイパ手動ハンドル操作性確認

マスコンキーによる路線認識では，各鉄道会社でマスコンキー形状が異なることを利用し，この形状の違いにより相模鉄道キー投入で加圧する線，JR東日本キー投入で加圧する線をマスコンより出力し，この線を元に切換回路を構成した．他路線向けの車両でも実績があるが，本形式の切換回路は以下の点がこれまでの車両の回路と異なっている．
①路線認識維持機能の追加
マスコンキー抜き取り状態で，さらに車両電源切後の再投入となっても，直前状態を保持して路線認識を維持

図 7 乗務員の動線確認

総合車両製作所技報第7号

する機能を設けた．

64

相模鉄道 12000 系電車における sustina コンセプトの適用

表 1 相模鉄道・JR 東日本境界での切換が発生する回路
No.

切換方法

該当する回路，装置

TIMS装置
防護無線装置
マスコンキーによる切換回路に
保安装置
1 て，直接路線認識信号を入力す（ATS-P，る回路
ATACS）
ホームドア装置
マスコンキーによる切換回路に
TIMSメータ表示てTIMSの路線認識が切換され
力行加速度2ることにより，TIMSから切換
自動放送
信号を出力する回路
3

行路ICカードの交換により切換 列車無線装置
する回路
運行番号表示4

あらかじめ設定されたTIMSの案 行先表示
内パターンにより切換する回路 車内案内表示（昼白色）

図 9 車内照明（電球色）①地上設備側対象機器の調査②路線強制選択スイッチの新設②対象機器の評価基準等の調査

リレーコイル固渋など，何らかの理由で切換回路が正しく動作しない状態となった時のために，強制的に路線③試験方法の検討，試験場所の調査

認識回路を切り換えるスイッチを設けた．これにより，④試験項目の確立，要領書の作成, 最終確認

故障原因不明のために走行不能となる状態を回避した．

⑤試験実行⑥試験結果のまとめ，報告２．４．５ 室内灯調光・調色回路
また，試験内容については以下の通りである．

相模鉄道では新製車両，リニューアル車両にて室内灯の調光・調色を行っており，本形式についても本回路を導入した．照明の色を4段階（昼白色～電球色），照明の① 直達ノイズ測定

明るさを2段階（通常または10%カット）に分け，季節や①-1 定置試験（SIV車）

走行時間帯によって色と明るさの組合せを変えることで直上ノイズによる影響を調査するため，SIV車を対象

車内の雰囲気を変化させている（図9）．導入にあたっては，信号設備の直上で停車させて，車両の電源入切や稼働す

TIMSによるカレンダ，時刻データを基に，調色，調光のる負荷を変える等の操作をして，ノイズ量の測定を行う．

組合せパターンを決定して指令を出力し，この信号に対①-2 走行試験（VVVF車）

応した色，明るさを変化させることが可能なLED照明を直達ノイズによる影響を調査するため，VVVF車を測使用している．通常は自動制御で照明が切り換わるが，定点の直上で，力行・回生通過走行させて，VVVF装置

手動切換も可能としており，切換時は20秒の時間をかけ，や主電動機が通過している時のノイズ量の測定を行う．

少しずつ変化する仕様となっている．

走行するに当たっては，試験実施区間における最高速度
や回生ブレーキ発生時の電気の消費方法等をあらかじめ３ 試験・検証

調査しておく．

３．１ 誘導障害試験② 帰線ノイズ測定車両に搭載する製品の中で，自らノイズを発生し，地上側にある機器に影響を与える「誘導障害」を起こす可主開閉器箱（MS箱）のパンタグラフ側主回路線，能性がある機器を対象に，実際に車両を運転させてノイ

VVVF主回路線にロゴスキーコイルを設置して信号線をズ発生量を測定する誘導障害試験を行った．

車内に取り込み，車内に設置する測定器類に接続して測該当機器はVVVFインバータ装置，主電動機，SIV装定する．

置があり，一連の試験手順を以下にまとめる．

65

2020年10月

著者紹介

４ おわりに本形式は，鉄道利用者の安全確保を優先に，鉄道事業

西岡伸博

者の要求による個性的なエクステリアデザイン，独自の技術本部技術部（車体設計） 主任

インテリアデザインとの調和など，鉄道事業者，鉄道利用者の多様な要求を，共通プラット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車両である．このよ関根眞一

うに sustina は，鉄道事業者，そして鉄道利用者の多様な

技術本部
技術部（ぎ装設計） 主査

要求に応えつつ，ライフサイクルコストの低減を実現している．
本稿をまとめるにあたり，相模鉄道の関係者，また東日本旅客鉄道の関係者におかれては，多大なご協力を賜っ

深澤悦史

た．この場を借りて厚く感謝を申し上げる．

技術本部
技術部（システム設計） 主任

参考文献
（1）
	相模鉄道12000系技術資料（2019），相模鉄道（株）

横川浩大（2）	関根雅人，二塚浩平，大谷学途，長谷部和則，麻生

技術本部
技術部（デザイン） 主査

和夫，城田一：「相模鉄道12000系直流電車」，車両
技術，Vol.258（2019），pp.121-143，（一社）日本鉄
道車両工業会

長谷部和則
技術本部
技術部 部長（次世代システム）

総合車両製作所技報

第7号

66

図 10

車両形式図（先頭車）

相模鉄道 12000 系電車における sustina コンセプトの適用

67

2020年10月

編成図
図 11
総合車両製作所技報第7号

68相模鉄道 12000 系電車における sustina コンセプトの適用

表2

主要諸元表

69
8/8

2020年10月

2016
2015
2014
2013
013

総合車両製作所技報

第7号

70

2019
2018
2017
017

71

2020年10月

あとがき「総合車両製作所技報」第7号をお届けいたします．

今号は，「新時代を拓くsustina の量産」と銘打って，当社が60年ほど前，国内における先駆けとして開発したステンレス車両のこれまでの歩みとその過程で成し遂げた技術革新，当社のステンレス車両のブランド sustina に導入された技術革新と量産技術，そしてその代表例として sustina シリーズ7車種をご紹介させて頂きました．
ステンレス車両は，日本の通勤車両の約6割を占める，いわば「デファクトスタンダード」となっています．また，当社のステンレス車両総生産量数は，約1万5千両に達しています．
ここまで参りましたのも，鉄道事業者を初め，関係者の皆様の御協力と御指導の賜物と感謝申し上げます．
ステンレス車両は，何故，ここまで日本国内で広まったのか？一言でいえば，「日本の風土に合っているから」ではないでしょうか？
私は若かりし頃，電車のオーバホール工場で働いていましたが，当時は鋼製電車が主流でした．鋼製電車は屋根の切れ目等から雨水が侵入し，車体が腐食します．工場入場時に車体を検査ハンマの尖った部分で叩くと，穴があくことがありますが，その場合は塗装を剥がして鋼板を溶接しなおし，パテを塗りなおして再塗装する大工事になってしまいます．ステン
レス車両はそのような心配がなく，メンテナンスを軽減でき，強度上の腐食余裕もいらず軽量化が図れます．また，当社に保存されている日本初のステンレス車両，東京急行電鉄デハ
5201は，現在も美しい外観を保っています．このようなステンレス車両の特性が，雨の多い
日本の風土に適合し，特に通勤車両のデファクトスタンダードになったのだ，と思います．
当社は次代を見据え，ステンレス通勤車両のブランド sustina を展開しています．ステンレ
ス車両の特性や当社が培った設計・製造技術に，車体や部品への「共通プラットフォーム」
導入によるコストダウン，レーザ溶接などの新技術導入による品質向上，お客さまの御要望にきめ細かく対応できるオプションメニューの充実により，ステンレス車両を更に磨き上げ，国内外に広めて行きたいと考えています．
今号は，いわば当社の「これまで」と「これから」をまとめた技報です．是非，御一読頂き，様々な視点からの御意見やアドバイスを賜れば幸いです．

常務取締役 技術本部長
橋爪 進

総合車両製作所技報

第7号

72総合車両製作所技報

編集委員会

委 員 長

桜木

勝茂

委

浅賀

哲也

長谷部和則

城田

一

野口

政広

高橋

義博

麻生

和夫

小泉

貴洋

佐藤

仁

半田

直一

横山

大雅

鈴木

久郎

堀越

和義

木村

億尋

中島

庸祐

査読委員

石川

武

及川

昌志

金原

弘道

島宗

亮平

藤野

謙司

校正委員

大西

瑞貴

北

智生

西浦

良裕

村田侑一郎

李

思明

金子

貴史

表

斉藤

和彦

稲葉

弥緒

米盛

逸人

上野

員

紙

年表デザイン

鶴屋今日子

英文監修

白幡富美子

事務局長

松岡

茂樹

長本

昌樹

事 務 局

及川

昌志

大塚

陽介

敦史

総合車両製作所 技報
J-TREC TECHNICAL REVIEW
Vol.7

発行日

2020年10月30日

発行元

株式会社総合車両製作所〒236-0043

横浜市金沢区大川3番1号

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橋爪

進

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技術本部

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2020年10月

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TEL 0250-23-4900■ 和歌山事業所

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東京都港区高輪二丁目18番10号 高輪泉岳寺駅前ビル7階〒108-0074

		

TEL 03-4334-6550■ 西日本支店

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総合車両製作所技報第7号

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