総合車両製作所技報

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第3号

2014年12月

新津事業所統合・新幹線（E7系）完成記念

次

◆巻頭言◆
「自啓不止」（自ら啓いて止まず）･････････････････････････････････････････････････････････ 3＜常務取締役

新津事業所長橋爪進＞◆特集寄稿 「新津事業所統合記念」◆
・新津事業所の概要と生産ラインの特徴･･････････････････････････････････････････････････ 4＜鈴木正幸，遠山肇，山口敏明，玉木将純＞

・車両設計における3次元CADの活用････････････････････････････････････････････････････ 10＜金原弘道，三井健司，堀裕一，小嶋元寧＞

・顧客情報を取り入れた品質向上の取組み･･･････････････････････････････････････････････ 14＜板垣好威＞

・「現場第一線における技術開発」の取組み･･････････････････････････････････････････････ 18＜西脇正，金子貴史＞

・スプレーガンの性能からみた揮発性有機化合物（VOC）の飛散状態の検証･･･････････････････ 22＜西脇正，磯部光一，中村豊，遠山肇，金子貴史＞◆特集寄稿 「新幹線（E7系）完成記念」◆
・JR東日本E7系新幹線電車･･･････････････････････････････････････････････････････････ 26＜小泉貴洋，木元裕勝，堀口健一郎，横山大雅＞

・FSW継手の超音波探傷による検査技術検討･････････････････････････････････････････････ 32＜武井徹，吉澤正皓，福元誠一，岡田寿，石川武＞

・高速車両気密構体に適用できる高品質継手が得られるFSW技術･･･････････････････････････ 38＜石川武＞

・E7系新幹線電車

床下ふさぎ板の設計･････････････････････････････････････････････････ 42＜木元裕勝，鈴木久郎＞

・E7系新幹線電車

LED客室照明の設計･････････････････････････････････････････････････ 44＜小泉貴洋，堀口健一郎＞

2014年12月

一般◆解説◆
QCWを用いた半導体レーザによる溶接･･･････････････････････････････････････････････････ 46＜吉澤正皓，河田直樹，遠藤翔太＞

溶接部外観判定アルゴリズムの開発･････････････････････････････････････････････････････ 52＜遠藤翔太，河田直樹，七里マリア＞◆トピックス◆ウクライナ

キエフ市地下鉄 －車両の更新工事－･････････････････････････････････････････ 56◆製品紹介◆
JR東日本

EV-E301系

蓄電池駆動電車･････････････････････････････････････････････････ 64

JR東日本

E233系6000代

一般形直流電車･･････････････････････････････････････････････ 70

JR東日本

E233系8000代

一般形直流電車･･････････････････････････････････････････････ 76

JR東日本

SL銀河

JR東日本

E3系

キハ141系改造車･･･････････････････････････････････････････････････ 82

山形新幹線用転用改造車両･････････････････････････････････････････････ 86

防災備蓄コンテナ 「オクダケ」･････････････････････････････････････････････････････････ 90
12ft妻一方開き蓄冷式温度管理コンテナ（ECO-COOL）････････････････････････････････････ 92
あとがき･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････ 94
お問合せ先

本社，事務所，支店･･･････････････････････････････････････････････････････ 95

－巻頭言－“「自啓不止」（自ら啓いて止まず）”
常務取締役

橋爪

進

2014年4月1日，
JR東日本新津車両製作所は当社新津事業所として再出発しました．新津事業所は，新潟市秋葉区（旧新津市）にあり，敷地面積は約15万㎡，約230人の社員（協力会社を含めると約600人）と約1000台の機械で，ステン
レス車両1日1両の生産能力の工場です．
JR東日本新津車両製作所は1994年10月に操業を開始し，2014年3月31日に幕を閉じるまで，ステンレス通勤車両を4293両生産しました．JR東日本の首都圏の車両の約半数は新津製ということになります．JR東日本新津車両製作所の発足は，初代会長山下勇さんの強いイニシアチブに拠るところが大きく，事業所の入り口の前に山下さんの揮毫による「自啓不止」（自ら啓いて止まず）の碑が立っており，これが所是となっています．
山下さんがJR東日本の社内に車両製造工場を設立しようとなされたのは，「技術の根幹は物づくりにある」との思いからだと思います．新津車両製作所の起工にあたり，こう言っておられました．
「神が人類に与えられた特権が二つある．一つは物を創るという特権，もう一つは人にサービスをするという特権だ」と．鉄道車両製造を内在化することにより，車両に関わるプロダクトライフサイクル全体を内在化し，車両に関する技術を極めよ，ということではないかと思います．私もこれまで，車両の製造，保守，運行に携わりましたが，安全性・快適性の向上，コストダウン，
メンテナンスの省力化，リサイクル，いずれも，物づくり即ち設計・製造段階で大部分が決まるものだと，つくづく感じます．
山下さんの出身が三井造船㈱様ということもあり，新津車両製作所のプラント設計，システム設計は，三井造船㈱様にお世話になりました．そのご縁もあり，以前，玉野事業所での進水式にご招待を受け，所内を見学させて頂いたことがあります．その際，感銘を受けたことが２つあります．
１つは，製造している船が多種多様であり，詳しくはご紹介出来ませんが，一般商船をはじめ海洋探査，高速船など，
そのどれもが他国では真似の出来ない高機能な船であること．お恥ずかしい話ですが，私は「進水式」を「完成式」と勘違いしていました．
「進水式」とは，鉄道車両で言えば，車体が完成して，ぎ装工程に移るタイミングで行い，そこから完成までは，1年以上を要するものもあります．それだけ高度かつ複雑なシステムを搭載するということです．
もう１つ，私は「造船」という言葉に対して，船を造るだけのイメージを持っていましたが，実際は，オーバーホール等のメンテナンスも行っており，それに伴って，ユーザの担当者も滞在するためか，玉野の街の繁華街には「歓迎○○」というオーバーホールの船名を書いた横断幕が掲げられていました．また，乗員の教育訓練も行っていて，訓練用のシミュレータも製作していました．まさに，船に関するプロダクトライフサイクルを内在化しているのです．
これらを目の当たりにして，山下さんのおっしゃったことが，全部ではないものの，少しは理解出来た気がします．
新津でも，これまでプロダクトライフサイクルの内在化を目指して，JR東日本フロンティアサービス研究所とのタイアップにより，通勤車両に対するお客様のニーズを把握したり，性別を問わず全ての乗務員に適合した乗務員室をモックアップで検討したり，メンテナンスや清掃の現場に何度も出向いて，品質の向上や作業の容易化に関する要望を把握したりして来ました．これらを，当事業所で製造する「sustinaシリーズ」JR東日本E235系通勤電車に注ぎ込みたいと考えています．同時に，この車両から，当社が東急車輛製造㈱時代から培ってきたステンレス車両製造技術を結集した「sustina構造」を，新津車両製作所以来の生産ラインを駆使して生産する所存です．
E235系通勤電車は，2015年の秋には量産先行車が山手線で使用開始となる見込みです．本技報の読者の皆様のご指導，ご鞭撻を，よろしくお願いします．

3

2014年12月

新津事業所の概要と生産ラインの特徴
Outline of Niitsu Works and Feature of its Manufacturing Line鈴 木 正 幸 Masayuki SUZUKI
遠山
肇 Hajime TOHYAMA

山 口 敏 明 Toshiaki YAMAGUCHI
玉 木 将 純 Masazumi TAMAKI

新津事業所（旧・JR 東日本新津車両製作所）が，ステンレス車両を生産するための設備とラインを有する工場として，1994 年 10 月に操業を開始してから，20 年が経過した．これまで，新系列車両である 209 系電車から E217 系，E231 系，E233 系と，JR 東日本の首都圏の通勤電車を中心に生産を進め，お客様に提供してきた．
今後は，生産車種の多様化が進み，混流生産に対応した生産ラインが求められているところである．ここでは，
これまでの新津事業所における生産設備の概要と主な工場施設について紹介する．

１ はじめに場を計画した．効率的な工場を実現するために，設備，2014年4月1日，JR東日本新津車両製作所は，株式会システムともに当時の最先端をねらい，省人化とコスト

社総合車両製作所新津事業所となり新たにスタートをしダウンが可能となるように計画を進めた．敷地はJR東

た．JR東日本新津車両製作所設立にあたっては，1991

日本新津車両所の用地を全面的に活用（約15万㎡）し，年まで車両の修繕を行っていたJR東日本新津車両所の建物設備についても従来のものを活用したが，建物は約施設を全面的に活用し，車両新造事業を本格的に開始す

2万㎡を増築して合計5.7万㎡とした．なお，建物5.7万㎡

ることを決定した．

のうち生産施設は約3.7万㎡であり，2010年新たに約960㎡の台車加工工場を新設している（図1参照）．

車両製造をJR東日本自社で行うことについてはいろ
いろと議論がされたが，そのひとつとして「車両のプロ
ダクトライフサイクルの確立」があった．従来，鉄道会
社と車両メーカは別会社であり，鉄道会社は車両の計画・運用・保守・廃車の業務を行い，車両メーカは設計と製造を受け持っていたことから，運用と保守側からの改善，要望が届きにくい点があった．そこで，JR東日本自社

1F
2F

内に設計と製造を持つことで車両のライフサイクル全般を管理し，運用と保守側のニーズをダイレクトに反映す

1F
1F

2F

ることが有効であるとの結論に達し，1994年10月にJR

2010

東日本新津車両製作所として操業を開始した．
操業当時は，新系列車両である209系電車の生産を行っており，その後E217系，E231系，E531系の生産にと

図1

新津事業所の建物配置図もない，生産設備の改良や新設備の導入を行いながら現
一方，システム関係は，生産の効率化に不可欠な生産

在はE233系の生産を行っている．

管 理・ 部 品 調 達 の 分 野 にMRP（Material Requirement

２ 工場の基本コンセプト

Planning：資材所要量計画）に準拠したシステムを開発し，JR東日本新津車両製作所の設立は，技術力を高める

工場内約300工程のすべてに，作業の着手，完了日，部

ねらいもあり内製化率を高く設定する考え方から，車体品納期日を明示し，日々の作業指示書をコンピュータかと台車を素材から一貫して製作することとしたほか，部ら出力するとともに，各工程で使用する購入品の納期を品加工・サブアッセンブリ関係についても極力内製化を指示するような仕組みとすることで，仕掛が少ない生産図ることとした．生産車両は，209系ステンレス通勤電体制を構築することができた．

車を対象とし，1日1両（年間約250両）の生産能力の工総合車両製作所技報

第3号

4新津事業所の概要と生産ラインの特徴

鋼板や一般構造用圧延鋼材等の素材の切断，曲げ加工を

３ 工場の概要
３．１

行う工場であり，部品を1編成単位で製作している．3次工場レイアウトと工程の流れ

元レーザ切断機，2次元レーザ切断機，タレットパンチ・工場レイアウトについては，従来の修繕工場を活用しレーザ複合機（図3参照）は独自に立体倉庫を持ち，ているため，理想的なレイアウトにはなっていないが，

CAD ／ CAMによる切断データを機械に送り込み，生産

従来の建物に支障を及ぼさない範囲で計画し，部材や車計画データにより素材の搬出から切断，製品の集積まで

両は比較的シンプルに流れている（図2参照）．構体結合の連続無人運転を可能としている．

後の車両は，昇降式仮台車に載せられ，建屋間の移動はまた，多関節ロボットを採用したプレスブレーキロボ

工場中央にあるトラバーサに車両を載せて移動することット装置（図4参照）は，切断された材料をハンドリンになる．

グロボットによってつかみ，持ち替えをしながら曲げ加工が可能であるため，無人運転ができるようになった．

車両製造は，最初に加工工場におけるステンレス鋼板
等の切断および曲げ加工から開始される．ここでは構体用，台車用および艤装用の部材が加工される．このうち構体用部材については，加工組立工場に送られ部分組立ののち，構体工場で20mの台枠，側，屋根等のパネルに組み立てられ結合される．完成した構体は，床敷物，屋
根塗布材等の施工後艤装工場に入り室内，床下，屋根上の作業に入る．また，台車部材については台車部品工場
で開先切断等を行い，部品の組立溶接，側バリおよび横バリの組立溶接，台車枠の組立溶接後に五面加工機で機械加工が行われる．

図3

タレットパンチ・レーザ複合機

図4

プレスブレーキロボット装置

1F
2F

図2

工程の流れ

一方，機械設備は，省人化，効率化の観点から極力自動化を図るため，NC自動機を導入し，素材の切断，曲げ設備については，DNC対応としてコンピュータからコントロールできるように計画をした．ロボットについ
３．３ては，ハンドリング用，溶接用，切断用が稼働しており，加工組立工場

加工組立工場では，加工工場で製作された構体部品のロボットを含めた多くの自動機は，夜間無人運転を可能

組立を行う工場である．主な作業は，側柱，出入り口柱としている．

等の部組，幕帯組立や運転妻，連結妻，端台枠の製作を次に，各工場における主な生産設備について紹介する．

行っている．大量にあるハット型部材に各継手を溶接す
３．２

加工工場

る工程では，ハット型部材のストックコンベア，継手ワ
ークホルダ，定置式スポット溶接機，ハンドリングロボ

加工工場では，車体，台車等の部品となるステンレス

52014年12月

ット，完成品搬出コンベアにより構成されたマテハンロ

自動化を経て，現在はNCプログラムによる完全自動化

ボット装置（図5参照）を導入し，長時間の無人運転をを実現させている（図7参照）．

可能とした．
また，端台枠部材である枕ハリと中ハリの溶接は，多関節ロボットによる自動溶接装置で行っている（図6参照）．この装置は，仮付された枕ハリと中ハリを治具から外すことなくポジショナに取付けることができる装置となっている．

図7

台枠自動スポット溶接装置

屋根組立で特徴的なのは，屋根板の自動溶接化である．
屋根板の溶接は，レール方向（20ｍ）と枕木方向（アール形状）があり，水密溶接が要求される．操業当時は，門型台車に倣い機構を保有した溶接装置を搭載してレー
図5ル方向のみを自動溶接としていた．現在は，既存門型台

マテハンロボット装置

車に多関節ロボット，レーザセンサを搭載して，枕木方向の屋根板溶接のほかクーラーシール枠の全周溶接も行っている（図8参照）．屋根板については，板厚が0.6mmと薄く溶接条件設定には大変苦労し多くの時間を要した
ところではあるが，自動化の実現を成功させることにより溶接時間の削減，品質の向上に大きな効果を上げてい
る．

図6
３．４

枕ハリ自動溶接装置

構体工場

構体工場では，台枠，側，屋根のそれぞれの部材を組み立て20mのパネルにし，それぞれのパネルを結合して車体を組み立てる作業を行っている．ステンレス構体には，1両について約2万点のスポット溶接を行うことから，極力自動化を図っている．

図8

台枠組立では，1両あたり1900打点ある横ハリと床波

屋根板自動溶接装置

板の溶接を作業者2人で手動溶接により行っていたが，構体結合は，屋根構体と側構体を雨樋部でスポット溶

門型フレームに溶接トーチを取付け，レール方向と枕木接する構造で結合している．ここで使用する装置は，門方向を手動操作により移動させながら溶接を施工する半型台車に取付けられたスポット溶接装置がレール方向に

総合車両製作所技報第3号

6新津事業所の概要と生産ラインの特徴

移動しながらスポット溶接する装置で，操業当初は枕木

ンあり，自走式昇降仮台車に載った車体が1日ごと交互

方向と上下方向の制御はなかった．そのため，最初に溶に1両分移動する．各タクトでは，床下，室内，屋根上接ガンを位置合わせしたあと，溶接を行わない状態で装の作業が同時に行えるように，幅7m，高さ2mのプラッ置を車体全長にわたり仮移動させ，溶接ガンが車体外板

トホームが整備され，必要な部品は1両単位にパレッテに接触しないことを確認してからスポット溶接をする必ィングされ，ラインサイドに配膳されるように配慮され要があった．その後，車体形状がストレートから拡幅車ている（図10参照）．
また，工程終了時間で車体は次のタクトに送られるた体になることで雨樋の寸法が狭くなり，溶接ガンと車体め，工程の進捗管理が比較的容易である．

外板が接触しやすくなった．これを防止するため既存装置にレーザセンサを取付け，溶接ガンと車体外板との距
離（枕木方向）を一定に保つことができるような制御方法を考案した．これにより，車体外板との接触が回避され仮移動もなくなり作業効率の向上につながった．2012
年の装置更新においては，枕木方向のほか上下方向（雨樋高さ）も制御できるようにセンサを取付けることで，さらなる生産性の向上につながっている（図9参照）．
また，溶接ガン部分のアタッチメントを替えることで，屋根構体と側構体の結合方法が異なる仕様の車体についても対応可能である．

図 10
３．６

艤装タクト

台車部品工場

台車部品工場では，台車部品の切断・溶接，横バリ溶
接組立および機械加工が行われている．部品の切断は，加工工場にて処理できない曲線部や部品完成後の開先切断をプラズマ切断ロボットで行うもので，専用治具にセット後は，装置への搬入・切断・搬出を自動化している．
機械加工は，2台のマシニングセンタにより台車部品の加工をしている（図11参照）．このマシニングセンタは，
立体倉庫と連動させたFMS方式採用により夜間無人運転を可能としている．

図9

３．５

側・屋根自動スポット溶接装置

艤装工場

構体工場で構体が完成すると，漏水試験場，塗装工場，
床屋根仕上げ場等を経由して艤装工場に入る．艤装工場
では，1日単位で製造する目的から，タクト方式による流れ作業ができるようにし，作業の順に第1タクトから
第12タクトに分かれている．艤装ラインはA・Bの2ライ

図 11

7

マシニングセンタ
2014年12月

３．７

台車組立工場

台車組立工場には，側バリ溶接と台車枠溶接の2台の台車組立工場では，側バリ溶接組立と台車枠溶接組立，

自動溶接装置がある．レイアウト変更後は，どちらも天機械加工，台車艤装の作業を行っている．側バリ製造ラ

吊り式の多関節ロボットと3軸ポジショナの同期運転にイン（図12参照）は，2002年から2年間を費やし通常のより，常にもっともよい姿勢を保持した状態で溶接でき生産をしながらレイアウト変更を実施するとともに，切るようにするととともに，ノズルチェンジャやチップ清断・溶接装置の更新も行うという大規模工事を実施して掃装置を取付けることで，長時間の自動運転を可能としきた．操業時のコンセプトであるクレーンレス化を引きている．

継ぎ，各ステージへのワーク移動は，AGV搬送・運搬

機械加工においては，完成品で購入していた鋳鋼製の台車（図13参照）によるものとし，自動溶接装置への搬牽引脚（中心ピン）を2012年10月から機械加工以降の作入搬出を自動化とした．また，随所にみられる独自の治業を内製化した（図15参照）．その後，鋳鋼製から製缶具も特徴のひとつである（図14参照）．

品に変更となることを受け，2014年6月からは部材の組立から溶接を内製化拡大し，経営に寄与している．

IN
図 12

OUT
側バリ製造ライン

図 15

牽引脚溶接

４ 今後の課題と取組み
新津事業所は，2014年4月に株式会社総合車両製作所の一員として，新たなスタートを切った．
今までJR東日本の首都圏の通勤電車を中心に生産を行ってきたが，これからの国内外の需要を考慮すれば，
図 13

多車種の生産へ向けてさらなる対応が必要不可欠であ側バリ運搬台車る．
新津事業所においては，製造車種の変化にも柔軟に対応できるように，今までの各種改善の取組みをさらに発展させ，強みであるステンレス車両を専用に生産できる設備と製造ラインを生かし，お客様のご要望に応え「sustinaシリーズ」を進化させ提案できる体制の再構築を行う．
５ おわりに
当社新津事業所は，2014年度でJR東日本新津車両製
作所からの累計生産車両が4500両となる．ステンレス車
両の生産において20年培った技術力で，今後もお客様の図 14

総合車両製作所技報

第3号

ニーズにしっかり応え高品質の車両を提供していきたい．

側バリ反転機

8新津事業所の概要と生産ラインの特徴

著者紹介
鈴木正幸
生産本部
生産管理部（新津生産技術）主査

遠山

肇

生産本部
生産管理部（新津生産技術）

山口敏明
生産本部
生産管理部（新津生産技術）

玉木将純
生産本部
生産管理部（新津生産技術）9

2014年12月

車両設計における 3 次元 CAD の活用
Utilization of 3D-CAD in Design of Railway Vehicle
金 原 弘 道 Hiromichi KANEHARA
三 井 健 司 Kenji MITSUI

堀裕 一 Yasukazu HORI
小 嶋 元 寧 Motoyasu KOJIMA

3 次元 CAD が鉄道車両設計に使われるようになって久しい．3 次元モデルには 2 次元の図面に比較して非常に多くの詳細情報が含まれるため，設計者はより明確に製品情報を伝達したり，複雑な部品形状やアセンブリを視覚化したりすることができる．本稿では新津事業所での事例を中心として鉄道車両設計における 3 次元
CAD の活用状況を紹介する．

１ はじめに要だった．それに対し，3次元CADは立体構造のモデル

皆様はワープロが普及し始めた当初のことを覚えておであるため正確な立体形状の把握が容易であり，より製られるだろうか．手書きの文書に比べて綺麗な文書を誰品の実態に即した検討を行うことが出来る．
（図1）また，でも作れるようになり便利になった．初めは清書機能が実際の組み立て手順や，動作機構の動線確認ができるた

注目されていたが，本質的には保存・編集機能がより重め，工業製品の試作やプレゼンテーションの分野で幅広要なものであり，パソコンの普及ともあいまってその後く利用が拡大している．

の文書作成の仕組みが大きく変わってきた．
設計図面についても1990年頃から2次元CADが普及し出して従来の手書き図面にとって代わられるようになった．2次元CADはワープロと同じで手書きによる製図を電子化した位置付けであるため，データの主体は単なる『線画』だが，ワープロと同様にその保存・編集機能に
より設計者の仕事も変わってきたと言える．引き続き登場した3次元CADは立体的な形状を作り出し，それを空間上に配置していくものであり，データの主体は立体的な『もの』となる．3次元CADは，1990年中頃から2000
年にかけて普及し，2000年以降は比較的低価格なソフトが普及したこともあり，幅広い業界で開発者や設計者を中心に利用されてきている．
新津事業所ではJR東日本新津車両製作所時代の2005
年に車両設計に3次元CADを導入し，試行錯誤しながらも徐々に活用範囲を広げてきた．本稿では，新津事業所
における3次元CADの活用状況を紹介する．
２ 3次元CADとは
２．１

概要

3次元CADは物体の形状を立体的に描くことによって，複雑な形状や曲面などを視覚的にわかりやすく表現

図1

2 次元 CAD と 3 次元 CAD の比較（下部オオイの例）

することができるツールである．今までの2次元CADは
手書きによる図面を電子化した位置付けであり，2次元

２．２

図面から実際の3次元形状を頭の中で想像することが必

総合車両製作所技報第3号

3次元CADの特徴と主な用途

3次元CADは立体をそのまま立体として表現できるこ

10

車両設計における 3 次元 CAD の活用とが最大の特徴であり，その活用のメリットとしては以下の3点が挙げられる．
① 2次元図面では確認しにくい，部品の干渉チェッ
ク・可動部の動作範囲チェックが可能である② 2次元図面では表現しにくい曲面形状の設計が容易である③ 複雑な形状を正確かつ効果的に情報伝達できる

図3

また，一度3次元モデルを作成することで材料特性の車両の違いによる運転士の視野比較

入力により重心や質量が自動計算されることや，任意の視点や断面形状を容易に2次元図面へ落とし込むことが可能になるなど，従来の2次元CADでは考えられなかったようなことが可能になった．
国内の自動車業界や電機業界ではこれらのメリットを活かすために早い時期から3次元CADの本格導入が進んでいるが，鉄道車両業界ではあまり活用が進んでいないのが現状である．一方で，海外の鉄道車両メーカでは比較的3次元CADとそのデータの活用が進んでおり，設計以外でもメンテナンス計画に活用した例や，製造組立時

図4の作業指示に活用するなどの例がある．

強度解析を行うための形状データ作成（台車・ブレーキテコ受け台の例）

３ 新津事業所での活用状況
３．１

黎明期

鉄道車両設計における3次元設計の有用性を検証するため，同業他社での活用状況の調査，各種市販ソフトの機能比較，オペレータ教育等の準備を経て2005年よりSolid-MX, Solid Worksを各2ライセンス試行的に導入し，当時設計していた車両の2次元図面に加えて運転台下床下配管，前面オオイ，台車の3次元モデルを作成した．
そして，第2章で述べたメリットが期待できる部分を中
心に3次元CADを設計業務の一部に適用し有効性を確認
図5

した．具体的な適用例を図2 ～ 6に示す．

  

図2

配管と床下機器の干渉チェック

溶接ロボットのプログラム作成（台車枠）

図6

11チェックシートのビジュアル化

2014年12月

このように，従来モックアップ製作を必要としていた癖などにより複雑な組立方法で3次元モデル作成が行わ分野でも，3次元モデルを作成することで干渉チェックれると，別の操作者が編集できない事態が生じることがや視野の確認など複数の設計検証が容易に実施できるよある．そこで，組立品モデルを作成したり，さらに上位

うになり，設計不具合件数を減少させることに役立つこのアセンブリモデルとする際の3次元モデル作成ルールとが確認できた．一方で，「これまでの設計業務に対し3を策定した．ルールの詳細は煩雑なので説明は省略する

次元モデル作成工数が増えること」，「次回設計を考慮しが，根本思想としては，① 次回設計時の負荷を低減のために，設計者がモジた3次元モデルにしないと使い捨てになってしまうこと」

ュール単位で設計変更しやすいような手法で作りこといった課題も見えてきた．

む
３．２

発展期～成熟期② アセンブリモデル作成の基本的な考え方は，設計

上述の試行により3次元CADの有用性が確かめられた変更に対する柔軟性という視点から，部品モデル同ため，2008年よりSolid MXを2ライセンス，Solid Works

士の関連性は極力無くし，関連性を持たせるためのを6ライセンス導入し，設計業務の一部に3次元CADを参照物に関連性情報を付加させるであり，これにより大規模なアセンブリモデルに変更を本格導入することとした．

加える際に，他の箇所に影響が及ばないように安全・確
３．２．１

3次元設計推進体制の確立

3次元設計を確立するために，プロジェクトチームを実，かつなるべく簡便に構造変更をできるようにした．
（図7）

編成して推進体制を構築した．メンバの内訳は，リーダ：
1名，車体設計：3名，艤装設計：2名，台車設計：2名の計8名の体制でプロジェクトを実施した．車体・艤装・台車のそれぞれの担当分野を分担してモデル化を進める
ことを基本とし，2週に1度程度の打ち合わせを実施して進捗管理やモデリング方法の情報を交換しながら進めて
いった．
図7
３．２．２

アセンブリモデル作成の考え方

モデリングに必要なインフラおよび環境の整備
３．２．５

3次元CADでは従来の2次元CADレベルでのメモリ容

車両フルモデルの構築量とグラフィック性能では不十分であるため個人端末のプロジェクトメンバが協力してE233系電車先頭車の能力を増強した．また，1車両のモデル化などの大規模フルモデルを作成し，各種設計検証に活用できるようにな組立品をモデル化するためには複数人のチームによっした．車両全体での部品点数（釘鋲類等除く）は14762てモデリングを進める必要があるため，高速かつ大容量点にも及ぶ大規模なモデルとなった．
（図8）でバックアップ機能を持つサーバを構築してデータを一元管理する仕組みとした．
３．２．３

教育及び技術指導

プロジェクトメンバの多くが3次元CADの操作に不慣れであったため，操作スキルを向上させるための教育プ
ランを作成して部内講師および外部セミナによる教育を実施した．この教育プランは新規配属者に対する基本教育として現在も引き続き実施している．
３．２．４

図8

3次元モデル作成ルールの策定

この3次元モデルを活用し，設計業務への適用拡大を図った．

3次元CADは多くの機能を有しているため，複数の部品モデルを組み立てて組立品モデルを作成する方法にも（１）任意断面の作成
2次元図面で苦労していた点の１つに任意断面の作成

いろいろな方法がある．したがって，操作者の習熟度や総合車両製作所技報第3号

車両フルモデル

12

車両設計における 3 次元 CAD の活用も使用がある．3次元CADはモデル上の任意の断面をいつでも●3次元CAD：干渉チェック，視野確認，構造検討強作成することができるため，各部における設計検証が容度解析等，設計初期段階の検討や設計不具合発生時

易となる．
（図9）

でのモデルを活用した検証に活用と両者の棲み分けを図っており，新規に設計する車両については少なくとも1車種あるいは主要部分の3次元モデルを必ず作成して設計検証等に使用するなど，3次元
CADは設計業務に必要不可欠なツールとして定着している．
４ おわりに以上述べてきたように，3次元設計の有用性は十分にあることは明らかである．今後は設計のみならず製造現
図9

場でも3次元データを活用するため，3次元データ管理サ

先頭構体周辺の断面図

ーバの整備や携帯ディスプレイ端末を導入することを目指していきたい．

（２）カメラ機能
客室空間の見栄えや運転士の視野確認，防犯カメラの一方，鉄道車両業界全体を眺めてみると，各メーカや監視視野確認などで活用が可能である．2次元図面では

鉄道事業者の足並みが揃っておらず，各社それぞれの戦

絶対に検証できない機能であり，作成した3Dモデルを略に基づいて効果が見出せる分野に対して適した3次元活用し，将来の設計における活用が見込まれる．
（図10）

CADを採用しているのが実情である．そのため現状では2次元図面の作成も対外的に不可欠となっており，3次元設計のさらなる浸透を妨げているように思える．今後，鉄道車両メーカが3次元設計を推し進めていくためには，
部品サプライヤも含めて業界全体での3次元データの利用方法の標準化を図っていくことが課題である．

著者紹介
金原弘道
図 10

博士（工学）
生産本部
技術部（新津設計）主査

客室内の見栄え確認例（３）資料作成に使用した例
三井健司

会議等の資料は，今まで2次元図面などで提出してい生産本部
技術部（台車設計）（元新津設計）

たために受け手が頭の中で考える時間を必要としていたが，3次元モデルを利用することによって視覚的に理解ができるため，効率の良いプレゼンテーションが可能になった．

堀

また，構想設計で利用した3次元モデルを強度解析に

裕一

生産本部
技術部（車体設計）（元新津設計）

利用して，それをそのまま2次元図面化をすることでミスの無い，効率のよい設計業務を行えるようになった．
現在では，

小嶋元寧

●2次元CAD：システム図・基本図・詳細図・工作図・生産本部
技術部（ぎ装設計）（元新津設計）

要領図の作成に使用
また，他メーカとの協創設計時の汎用データとして

13

2014年12月

顧客情報を取り入れた品質向上の取組み
Action of the Quality Improvement that Adopted a Customer Opinion
板 垣 好 威 Koui ITAGAKI

品質向上の取組み手法は様々であり，これまでに各社工夫を凝らし，より効果の高い内容を実践してきている．
新津事業所（旧 JR 東日本新津車両製作所）では品質向上の一環として，顧客先である JR 東日本の車両メンテ
ナンス職場へ訪問し，意見を伺う「ご要望承りキャラバン」を開催している．さらに，機器メーカの品質維持・向上を目的として，メーカと共に不具合事例などについて討議を行なう「品質向上会議」を実施している．本稿ではこれらの活動内容について紹介する．

１ はじめに2014年4月の統合により再スタートをきった新津事業
所では，JR東日本新津車両製作所（旧名称）時代からさまざまな品質向上手法を実践してきた．品質向上の手法として，発生した後に対策を講じる再発防止策や，いつか発生する可能性のある不具合に対する未然防止策などが挙げられるが，これまでに各社工夫を凝らし，より効果の高い内容を模索，実践してきている．
新津事業所では品質向上の一環として納車先である
JR東日本の車両メンテナンス職場へ訪問する「ご要望承りキャラバン」と，機器メーカへ訪問する「品質向上

図1会議」を開催し品質改善を実施してきた．

ご要望承りキャラバンの位置づけ

本稿ではJR東日本新津車両製作所当時の「ご要望承実施箇所として2012年度は新津事業所製の車両の配りキャラバン」と「品質向上会議」の活動内容を中心に，置区所および今後配置が予定されている12区所を訪問し品質向上の取組みについて紹介する．

意見交換をさせていただいた．また，2013年度において２ 新津事業所
２．１

は新たに配置が予定されている2区所を追加，および1区

品質向上活動内容

所の統合により13区所との意見交換を実施した．両年度

ご要望承りキャラバン

２．１．１

で全14区所において実施した（図2）．

活動目的と実施箇所「ご要望承りキャラバン」は，新津事業所でこれまでに製造した車両を実際に日々メンテナンスしているJR
東日本各区所へ訪問して要望・意見を聴き，埋もれている問題点や改善点を掘り起こして次期新車への反映や既存車への改善などにより，使いやすい車両提供の一助とすることを活動目的とした取組みである（図1）．

図2

総合車両製作所技報第3号

14

ご要望承りキャラバン実施箇所（全 14 区所）

顧客情報を取り入れた品質向上の取組み

２．１．２

要望・意見の承り件数と傾向，活用方法

ご要望承りキャラバンによって収集できた要望・意見の件数は以下となっている．
・2012年度 ： 318 件
・2013年度 ： 219 件
また，要望・意見内容を影響別に分類したものを図3に示す．両年度ともメンテ改善件数が多く，各区所において意見や要望を多く保有していることが理解できる．

図4

側解錠コックフタ② 前面ガラス改良要望・要望
図3

要望・意見内容

前面ガラス交換作業には多くの人員と時間を費やしているため改善できないか（図5）．
・改善提言

各区所から収集した多数の意見・要望を活用しなければただ意見を伺うだけで終わってしまい，宝の持ち腐れ次期車種にて交換作業性の向上が図られている分割式となってしまう．そこで，以下3項目の考え方に基づいの前面ガラスの提案が採用される予定である．

て重要度を定め，高い項目から重点的に解決へ取組むこととした．
・輸送安全にかかわる重要度高の意見・要望
・輸送安定にかかわる重要度高の意見・要望
・複数の区所で頂いた重複する意見・要望
輸送安全，輸送安定にかかわる重要度は「安全・安定」
を脅かす「危険性」が高いかという視点である．
解決に向ける取組み手法としては「設計反映」，「設計
会議での発信」，「製造責任による修繕反映」，「解決方法の提言」などが挙げられる．
２．１．３

図5

意見・要望の反映内容一例

前面ガラス交換作業

現在まで会議などに提言・反映された意見・要望の一例を紹介する．

③ 客室荷棚の荷物視認性の改善要望① 側解錠コックフタ開閉改良要望

・要望
客室荷棚の荷物が下から見えにくく，お客さまの忘れ・要望

物確認作業時に小型の踏み台を持参している．確認し側解錠コックのフタ開閉が固く，夏場はパッキンが熱やすく変更できないか（図6）．

により張り付きやすいのでさらに固く感じる（図4）
．

・改善提言

・改善提言
コーティングの厚みを増加させたゴムパッキンや，シ

改善検討として「スリット数の増加」「ガラス化」「パ

リコン系のゴムの採用を検討し，次期車種へ提案予定

ンチングメタル」の3案にてコストも考慮しながら提としている．

案のための深度化を進めている．

15

2014年12月

２．１．４

ご要望承りキャラバンの振り返り

2012年度から開始し，まだ始めたばかりのご要望承り
キャラバンであるが，顧客先の声のみならず，当社訪問者もこれまでに無い視点から考えさせられる機会であったという声が挙がっているので一部紹介する．
【活動したことで良かったと感じた点】
・接する機会の少ない実際にメンテナンスされている方々の意見を直接伺うことができ，相手の思いを感じることが印象に残っている．
・新製車両への「期待感」
を直接肌で感じることができ，
良い刺激となった．
【反省点】
・意見・要望に対する回答が遅れてしまった．
今後も活動を継続し，高品質な車両を提供できるように反映を実施していきたい．
２．２

品質向上会議２．２．１

活動目的，訪問実績

品質向上会議は車両の故障防止・品質確保へ向けた活図6

既存車の客室荷棚スリット（見上げ）動の一環としてJR東日本契約品（以下 支給品）メー
カの品質管理体制や過去に発生した不具合事例につい④ ディスクブレーキライニング交換作業性向上要望て，JR東日本本社と共にメーカの工場などを訪問し討・要望議を行なう取組みであり，討議を通してメーカの品質管

車両床下のディスクブレーキライニング交換作業時

理体制に不備や弱点が確認された場合は，根本原因を見に，下から持ち上げながらボルトを差し込む必要があ

出し，その改善を通じて品質向上につなげることを目的り，作業姿勢に無理が生じるため改善できないか（図としている．

7）．
・改善提言
次期車種にてJR東日本で開発しているUIC規格にも対応したワンタッチ，外れ防止機構を備えたディスクブ
レーキライニング搭載のための台車設計検証を進めている．

図8

品質向上会議の活動サイクル

本活動は2005年度から開始し，2013年度までに46回開催，18メーカと討議を行なってきた．訪問先の選定やその実施時期については不具合多発傾向が見られる場合
や，波及性の大きい不具合が発生した場合を基本としている．中には過去に品質向上会議を実施し，ある程度の
図7

総合車両製作所技報

年月が経過した時点で改善項目が守られているかトレー

現状のディスクブレーキ装置

第3号

16

顧客情報を取り入れた品質向上の取組み

品質向上会議の開催の効果として，2008年度からの支スを行なう場合も選定基準に含む．

給品不具合発生件数を示す（図11）
．
２．２．２

討議内容例

品質向上会議の質疑・討議内容について，訪問者によってバラつきが生じては適正な指導を行なえない懸念が生じる．そのため，訪問者は事前に各項目に則った質疑
内容を把握するようにしている．以下に一例を記載する．
⑴ 品質目標の設定
・年間不具合件数や発生率の目標を定めているか⑵ 品質向上のための責任と権限

図 11

・品質管理委員会などの組織があり，定期的に検討

支給品

不具合件数（年度別）

会を行なっているか

2010年度に約50件発生しているが，その後は品質向上⑶ 顧客要求事項の明確化

会議などの取組み成果により不具合件数の減少傾向がみられる．

・不具合報告書やその他改善要望などに対して，組織として対応しているか（周知方法や知識化方法）

２．２．４⑷ 顧客とのコミュニケーション

品質向上会議後の振り返り

これまでに46回開催している品質向上会議において，・顧客からの情報や不具合データを再発防止に活かしているか

改善点の指摘のみならず「ストロングポイント（良い取⑸ 顧客満足度の確認

組みと評価）」の抽出など，より効果のある取組み手法
を模索し，実践し続けてきた．その結果の現われか，不・顧客要求事項が品質責任者に伝わる流れが構築さ具合件数は順調に減少傾向が見られた．しかし，このこれているかとに慢心せず今後もJR東日本および各支給品メーカと⑹ 文書管理，記録管理の使用可能な状態の確保の良好な関係を保ちつつ，安定した品質を確保するため

・マニュアルなどは管理部門に限らず，作業場でもに活動を続けていきたい．

最新版管理がされているか⑺ 技術力向上のための定期的な教育

３ おわりに・定期的な教育，社員の力量は把握しているか

新津事業所が，JR東日本新津車両製作所当時から取その他，メーカに合わせた内容の質疑などにより，改組んでいる「ご要望承りキャラバン」と「品質向上会議」

善および品質向上へとつなげる取組みを実施してきた．

について紹介させて頂いた．どちらも「生の声」を実際に聞くことから始め，潜在している問題をお互い共有し

２．２．３

改善事例と効果て解決への道のりを歩む点が重要であると考える．これ

過去の改善事例として部品の運搬状態が悪く，箱内でからも本稿で紹介した取組みを継続して品質向上に努

部品同士が接触，乱雑になっていた（図9）．実質的な不め，JR東日本および民鉄，メーカとのつながりを絶や具合は発生していなかったが，予防保全の観点から部品すことなく良い関係を保ち，より品質の高い車両を提供を寝かせて押さえ板で保持するように指導し，品質の確していきたい．
最後に，これまでの取組みにご協力いただいたJR東保を図った（図10）．

日本，各メーカに対してこの場を借りて厚く御礼申し上
げる．
著者紹介
板垣好威
図9

指導前の部品納入

図 10

生産本部
生産部 品質保証課

指導後の部品納入

17

新津品質保証2014年12月

「現場第一線における技術開発」の取組み
The Progress of Front-Line Technology Development Project
西 脇 正 Tadashi NISHIWAKI
金 子 貴 史 Takashi KANEKO

新津事業所は 2014 年 4 月の統合まで，JR 東日本の鉄道車両製造部門として，在来線ステンレス車両の生産を行ってきた．JR 東日本では，鉄道車両製造を含め多岐にわたる現業機関が存在し，そこで発生する問題解決にむけて「現場第一線における技術開発」制度を発足させ，現場社員自らが技術開発に取組んできた．新津車両製作所においても制度を活用し多くの技術開発に取組み，安全性の向上とコストの削減を果たしてきた．本稿では制度の趣旨と新津車両製作所として取組んだ内容について紹介する．

１ はじめに

２．２

技術開発のながれ

現場において発生する技術的改良および改善すべき問

技術開発の実際は開発年度の前年度より始まる．課題

題が解決されないままでいることは，安全の確保並びには日々の作業の中に存在し，そのことに対し常に問題意

コストの低減等で支障をきたすことになる．これらを解識を持つことが大切となり，それが課題の発掘につなが決するためには，当該箇所において社員自らが技術開発る．その課題を明確にし，改善に向けてテーマを登録すに取組み，より良い成果をタイムリにあげられるようにることとなるが，そこには開発要素があることを前提とすることが重要であるという趣旨から，1988年度より「現して，安全性，費用対効果，環境への配慮等を十分に考場第一線における技術開発」の制度がスタートした．

慮したうえで決定される．その後，開発年度に入り開発がスタートする．開発期間は基本的には単年度となる．

２ 新津車両製作所の取組み
２．１

そのながれを図2に示す．

技術開発件数の推移

新津車両製作所は1994年10月に発足した．翌1995年
度よりこの制度に取組み，計288件の技術開発を行って๓ᖺᗘきた．その推移を図1に示す．これらは全て，現場で日々

㛤Ⓨᖺᗘ

発生する問題に対し，現場の目線から見た問題の解決にむけて，さらに開発要素という付加価値をつけて取組んㄢ㢟Ⓨ᥀

できたものとなる．

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30
26

図2

25

15
10

20

191919

20

17
12

12
10

9

13

1616
14

技術開発においては，その成果を求め構想を入念に突17

き詰めた中で行われるが，必ずしも一度の試作で求める

1515

10

成果が得られるとは限らない．そのことから，試作をした後に検証を行い，そこから得られた結果をもとにさら9なる改良を加えながら完成品としてつくり込んでいくことが重要となる．

50

技術開発のながれ

そのことをふまえ，計画段階でそれに見合うスケジュH7

H9 H11 H13 H15 H17 H19 H21 H23 H25ールをたて，実行段階では試作，検証，改良，検証が十図1分に行えるよう進捗を管理していく必要がある．そのよ

総合車両製作所技報第3号

技術開発件数の推移

18

「現場第一線における技術開発」の取組み

うにして技術開発はすすめられる．
２．３

研究開発成果の発表

一年を通して行われた技術開発の中で顕著な成果を得ることができたテーマについては，JR東日本研究開発
成果発表会に出展する機会を得る．新津車両製作所も毎
年，数件のテーマについて出展をし，その内容について情報を発信してきた．2014年度においても2013年度に行ったテーマのなかから3件名の出展を実現することができ，多くの来場者に開発の成果を伝えることができた．
２．４

図3

研究開発成果に対する表彰制度

一本リンク締付治具の開発

また，極めて優秀な技術開発を行ったテーマに関しては表彰制度が設けられており，新津車両製作所は過去に開発した一本リンク締め付用トルクレンチは2本の締おいて5度の表彰を受けている．このことは開発担当者

め付けボルトを同時に締め付けることが可能で，また，にとっても大きな励みとなり，次の開発に向けてのモチ

別途反力を受ける治具を必要としない構造とした．トルベーションをあげるものとなる．表1に受賞件名を示す．

クレンチのトルク圧力については試験装置を用いて計測

表1開し，正常であることを確認している（図4）．

表彰受賞件名発件

名1 プレス金型運搬及び交換専用台車の開発（2005年度）
2 一本リンク締付治具の開発（2006年度）
3 一本リンク組立装置の開発（2007年度）
4 TD継ぎ手組立用輪軸回転治具の開発（2008年度）
5 スポット溶接跡焼け防止装置の開発（2010年度）

これらの開発品は，安全性の向上，作業効率の向上，

図4

試験装置によるトルク計測

コストの削減に大きく寄与している．その内容を数件にこの開発により治具の軽量化がはかられたため，2人ついて紹介する．

で行っていた作業が1人で行えるようになった．また，
２．４．１

一本リンク締付治具の開発

ボルトに対するレンチのソケットのはめ込みにも課題が台車の一本リンク締め付作業は，締め付ける装置及びあったが，これについても解消されている．所要時間は反力を受ける治具が重量のため作業負荷が大きく2人で約50%に半減され，作業効率と安全性の両面で大きく改作業を行っていた．その問題を改善するため，作業者が善がはかられている．

1人で扱える軽量で使いやすいトルクレンチの開発を行
２．４．２

った．開発品を図3に示す．

一本リンク組立装置の開発

一本リンクの組立作業は，油圧プレスを使用し両端2箇所に緩衝ゴムを指示位置に圧入している．組立作業手
順はケガキ作業（図5）や本体と緩衝ゴムの位置合せ，緩衝ゴムの挿入（図6），部品の移動等，多くの工程におよび，また，各部品が重量物のため作業者への負担が大きく，改善が求められていた．

19

2014年12月

安全性も向上している．
２．４．３

TD継ぎ手組立用輪軸回転治具の開発

台車輪軸TD継ぎ手（図8）は組立時に輪軸を回転させながら作業を行っている．その際に，輪軸を回転させる
ため輪軸のベアリングに小型のジャッキをセットし輪軸全体を上昇させている．この作業は，1両あたり輪軸4本，合計8箇所にジャッキをセットする作業が発生する．

図5

ケガキ作業

図8
図6

ジャッキアップ作業（開発前）

また，ジャッキアップの際は，作業姿勢も悪く，連続緩衝ゴムの挿入した作業においては作業者の負担になっていた（図8）．

それらの問題を改善するため，緩衝ゴムケガキ作業のこれらの問題を改善するために，装置のセットを容易に

省略，一本リンクと緩衝ゴムの位置合せ作業の簡略化，し，無理のない姿勢で作業が行え，輪軸の昇降を短時間

重量物の取扱いによる作業負荷の軽減，安全性の向上をで行うことを目標として開発を行った．

目標として開発を行った．

図9
図7

一本リンク組立装置

ジャッキアップ作業（開発後）開発した装置は昇降速度を向上させるとともに，床面開発品を図7に示す．この開発により，ケガキ作業のを自在に移動させる機能を持たせた．そのことにより，省略とともに，位置決め作業の大幅な簡略化をはじめ，

セッティングが容易にでき，図9に示したとおり，立ち従来と比較して作業工程数をほぼ半減し，所要時間につ姿勢のままで操作が行える構造となり，所要時間は開発

いては約80%の削減を果たした．同時に作業者への負荷前と比較し，約75%の削減をはたした．これにより作業も軽減され，また，プレス機のボタン操作の改良により時間の大幅な短縮と作業負荷の軽減を実現している．

総合車両製作所技報第3号

20

「現場第一線における技術開発」の取組み

２．５

開発成果の水平展開導入を行ってきている．導入実績について図12に示す．

現場で発生する問題点に対し，共通の課題を持つ箇所

折れ線グラフが年度別の開発に対する導入実績となるも多くある．それらの課題をよりタイムリに改善するたが，累計で47件の導入をはかってきた．現場の発想からめ，得られた成果を複数の箇所に導入する水平展開の制生まれたアイデアが形となり実現し，生産の中で大きく度がある．JR東日本の中において新津車両製作所は他寄与している．

の箇所と比べ，多くの作業が特化しているが，総合車両

30

センターなどでは共通する部分もあり，水平展開された

26
25

開発もある．

15

20

191919

20

17
12

12
10

10

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2

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4 4 4

2

3

4 4
2

0
0 0 0 0H7
H9 H11 H13 H15 H17 H19 H21 H23 H25

図 12

導入実績

４ まとめ
図 10

ものづくりにおいて技術開発が重要な位置づけにある

開発前の作業姿勢

ことはいうまでもない．技術革新に対し，日々感性を研

図10はTD継ぎ手の偏芯量を測定している作業姿勢とぎ澄ましながら問題を洗い出し，その改善に向け，たゆなるが，計測器を下方より覗き込む姿勢となり，1編成

まず努力していくことが重要となる．

での測定箇所も多く，作業者の負担となっていた．また，「現場にはいくつでも技術の種が転がっています．目

正確な計測は可能なものの，確認しにくい姿勢となってを一度開けば，至る所に改善を求める種が転がっていまいた．それを改善したものがTD継ぎ手偏芯測定装置とす．そして，我々の救いの手を伸ばすことを期待していなる．図11にそれを示す．

ます．
」
これはJR東日本初代会長，
山下勇氏の言葉である．
「現場第一線における技術開発」の基となる．
参考文献（1）高頭要作，他：JR EAST R&D REPORT，NO.57，
20-21（2006），東日本旅客鉄道株式会社（2）高頭要作，他：JR EAST R&D REPORT，NO.74，
20-21（2008），東日本旅客鉄道株式会社（3）高頭要作，他：JR EAST R&D REPORT，NO.81，
14-15（2008），東日本旅客鉄道株式会社

図 11

開発後の作業姿勢

著者紹介

この装置の開発により，作業姿勢も改善され，作業負荷の軽減と，測定時間の短縮がはかられた．さらに測定

西脇

値はデジタル表記され読み取りやすくなり，作業者によ正

生産本部
技術部（技術管理） 主査

る測定のバラツキの抑制に有効なものとなった．JR東
日本内の全総合車両センター 6箇所に水平展開された．
３ 開発成果の設備導入

金子貴史

技術開発で特に効果があったものは，基本的に1年間

生産本部
技術部（技術管理）の検証を経て，必要によってはさらに改良を加え，設備

21

2014年12月

スプレーガンの性能からみた揮発性有機化合物（VOC）の飛散状態の検証
Verification of a Scattering State of the Volatile Organic Compound（VOC）seen from the
Performance of the Spraygun
遠山
肇 Hajime TOYAMA
金 子 貴 史 Takashi KANEKO西脇
正 Tadashi NISHIWAKI
磯 部 光 一 Koichi ISOBE
中村豊 Yutaka NAKAMURA

ものづくりの現場において，安全，品質，コストとともに作業環境は重要な位置づけにある．その中で塗装に使用する塗料については昨今，水溶性塗料の普及が進んできてはいるが，現状では有機溶剤を使用する油性塗料が主体となっており，塗装作業においては，作業者の健康と共に環境への配慮が求められる．スプレーガンを用いて，塗装を手作業で行う場合は，対策として，そこで発生する揮発性有機化合物（VOC（Volatile
Organic Compounds））の飛散を最小限にとどめることが有効となる．また，スプレーガンの性能は，作業性はもとより揮発性有機化合物（VOC）の飛散に大きく影響する．本稿では，JR 東日本新津車両製作所時代に行った，スプレーガンの性能からみた揮発性有機化合物（VOC）飛散状態の検証結果について報告する．

１ はじめに

２ 屋根塗装工程と検証対象スプレーガンの絞込み

ものづくりの現場において，安全，品質，コストとと屋根絶縁塗装工程は図1に示すとおり①表面処理作業

もに作業環境は重要な位置づけにある．鉄道車両の製造②一次プライマ塗布作業③二次プライマ塗布作業④屋根

では，騒音，振動，粉塵，重量物，高温，有機溶剤など

絶縁塗料塗布作業⑤仕上げ塗装作業の5工程からなるが，にかかわるものが作業環境負荷の高い作業と考えられ全ての工程において有機溶剤が使用されている．

る．
新津事業所ではステンレス車両の製造に特化してきた⑤
仕上げ塗装作業（Volatile Organic Compounds），以下「VOC」という）が絶縁塗料塗布作業

塗装時に人体に有害となる揮発性有機化合物（VOC④

性塗料を使用している．油性塗料は水性塗料と比較し，二次プライマ塗布作業

では水性塗料の普及は進んでおらず，新津事業所でも油③

塗料が主体となっている．鉄道車両製造の分野でも国内

一次プライマ塗布作業

及をしてきているが，現状は，有機溶剤を使用する油性②

いる．塗装に使用する塗料については，水溶性塗料が普表面処理作業

車体の屋根や台車，その他一部については塗装を行って①ことにより，車体全面に施す塗装は行っていないものの，発生し，作業者への健康に対する配慮とともに環境への
図1

配慮もあわせて求められる．対策としては，作業建屋の屋根塗装工程換気とともに，塗装作業に見合った適切な保護具を使用することにより人体への影響を抑止しているが，環境へ

２．１

表面処理作業の影響を含め，さらに軽減をはかるには，そこで発生す塗装を行うにあたり，塗装面に汚れや水分，油分などるVOCの飛散を最小限にとどめることが有効である．まの付着がある場合，それらの影響により良好な塗装とな

た，使用するスプレーガンの性能は，作業性はもとよりらず，求める性能が得られないリスクを生じる事となる．

VOCの飛散に大きく影響する．

それを回避するため塗装前にクリーナを用い塗装面をク

本稿では，車体屋根の塗装に焦点を絞り，複数のスプリーニングする．この工程では塗装の障害となる付着物

レーガンを用いて，それらの性能からみたVOCの飛散を取り除くことを目的としているためモップや布を使用状態の検証結果について報告する．

しており，スプレーガンと比較し塗料の飛散は少ない．

総合車両製作所技報第3号

22スプレーガンの性能からみた揮発性有機化合物（VOC）の飛散状態の検証

２．２

一次プライマ塗布作業

２．５

仕上げ塗装作業

塗装面と二次プライマを効果的につなぎ合わせるため最後の工程では図4に示すように紫外線等から絶縁塗に一次プライマを塗布する．塗布作業はスプレーガンを料を保護するための塗装を行う．有機溶剤に関しては，用いて行っているが，次工程以降で使用する塗料と比較

前工程の絶縁塗料同様に使用する硬化剤に含まれていして粒子が軽く，塗装面との距離が長い場合は飛散し，る．塗装粒子の飛散量は多いが，有機溶剤の使用率が低

塗装面に近づけて吹付けた場合は，吹付けの跳ね返りにいためVOCの飛散量は一次プライマ塗布作業時と比較

より，いずれも飛散量は多くなる．その様子を図2に示す．

して少ないものと推測する．

図2
２．３

一次プライマ塗布作業

図4

二次プライマ塗布作業

２．６

仕上げ塗装作業

検証試験対象スプレーガンの絞込み

二次プライマ作業では，屋根絶縁塗料を十分に付着さ以上，各工程での作業実態を検討した結果，一次プラせるための塗料を塗布している．ここで使用する塗料は，

イマ塗布作業での飛散が最も多いと見受けられることよ

空気中の水分と反応する特性があるためスプレーガンをり，一次プライマ塗布作業で使用するスプレーガンを対使用しての吹付けができない．そのため刷毛塗りとなる

象に絞り込み，VOCの飛散量の比較による検証を行っが，表面処理作業同様に塗料の飛散量は少ない．

た．

２．４

３ スプレーガンの違いによる検証試験

屋根絶縁塗料塗布作業

直流架線区間を走行する車両は，金属製の屋根を絶縁

前述した各工程において一次プライマ塗布作業におけ材で覆うことが省令により定められている．ここで使用

る塗装粒子の飛散が最も多いことから，一次プライマ塗

する絶縁塗料には硬化剤に有機溶剤が含まれている．図布作業で使用するスプレーガンについて3タイプを用意

3に示す作業はスプレーガンを使用しているが，粒子自し，従来使用していたものを含め，VOCの飛散状況を

体の重量が重いため一次プライマ作業と比較して飛散量検証した．従来使用していたものは旧タイプ，新たに用は少ない．

意したスプレーガンは各A，B，Cと示すこととする．
３．１

スプレーガンの特徴

図5に示すように旧タイプのスプレーガンは用意した3タイプのスプレーガンと比較して吹付空気圧力が高いことで，吹付けと跳ね返りによる飛散量が多い．A ～ Cのスプレーガンは，吹付空気圧力を低く抑えられており，微細な塗料粒子を効率的に付着させると共に，塗料粒子の跳ね返りを抑え飛散量の低減が図られている．各スプ
レーガンの相違点については，主として表1に示す塗料
ノズル径，吹付空気圧力，塗料噴出量による．
図3

屋根絶縁塗料塗布作業

23

2014年12月

換気扇

塗装対象物
吸入口

旧タイプ

VOC 測定装置

低圧力タイプ

図 5 吹付空気圧力の違いによると塗料粒子の拡散状態
図6
表1

スプレーガン性能比較

塗料ノズル径 吹付空気圧力

３．４

塗料噴出量

VOC 測定位置

第一次検証試験結果

試験結果を図7（1）に示す．吹付空気圧力の低いA，B，

（mm）

（MPa）

（ml/min）

旧タイプ

2.0

0.34

350

タイプA

2.0

0.29

350

タイプB

1.6

0.1

95

れる．最も低い値を示したのはスプレーガンAでピーク

タイプC

2.0

0.15

110

は164ppmC，スプレーガンBは195ppmC，スプレーガン

Cのスプレーガンは全て旧タイプのスプレーガンに対しVOC濃度が低い値を示している．そのことよりスプレーガンの性能によるVOCの飛散状態への影響が見て取

Cは220ppmCで，いずれも旧タイプの305ppmCと比較して大幅に下回る結果となっている．
３．２

VOC測定方法

また，スプレーガンBはVOCの濃度は低く効果は現れ

検証試験については，第一次検証試験として小型の部ているが，塗料噴出量が一番低く，他のスプレーガンと品に一次プライマを塗布し，第二次検証試験として実際比較して塗装に時間を要する．屋根塗装の作業効率といの屋根一次プライマ塗布作業でVOCの飛散量の測定をう面からは課題が残る結果となった．

行った．測定にはVOC測定装置を用い，塗装位置から一定の位置に吸入口を固定し4タイプのスプレーガンのVOCの濃度を測定した．以上の検証試験については，同一の測定位置で4タイプのスプレーガン使用時のVOCの濃度より飛散の度合いを比較するための検証試験である．
３．３

第一次検証試験環境条件

測定する環境条件として，塗装建屋内で換気扇が設置してある近傍で，上部は覆われている．塗装対象物は作業台上にセットし床面より450mmの位置とした．測定装図７

置への気体吸引位置は，塗装対象物より1100mmの距離として，床面からの高さを1200mmに設定し固定した．
測定時間は，塗装対象物が小型であり，吹付け塗装時間

３．５

第一次検証試験結果

第二次検証試験のスプレーガンの選定

第一次検証試験結果からスプレーガンBについては，を考慮し5分間とした．測定位置について図6に示す．

作業効率を考慮し，採用を見送ることとしたため，第二次検証試験は行わず，旧タイプ，スプレーガンA，スプ
レーガンCで車両の屋根塗装による検証試験を行った．
３．６

第二次検証試験環境条件

屋根の全長は約20mあるなかで，ビードプレス部やク

総合車両製作所技報第3号

24

スプレーガンの性能からみた揮発性有機化合物（VOC）の飛散状態の検証

ーラ取り付け部など突起した形状の部分も多くある．可いことから屋根全体の塗装を行う場合は時間を要したた

能な限り均一な条件下で検証試験を行うためには，それめ，屋根塗装作業においては，作業効率とVOC飛散量

らの影響が出にくい場所が望ましい．そのことから最もの両面を考慮してスプレーガンAが適しているという結形状の変化が小さい屋根降水用平板部の近傍でVOC濃論に至った．

度の測定を行った．その位置関係については図8

に示

（1）

４ おわりにすとおり，VOC測定装置の吸引口を屋根降水用平板部の位置する車体側面から1300mmの距離で固定した．まスプレーガンの性能という視点からVOCの飛散の抑た，測定については，吹付作業の終了時より開始し，制に向けて検証を行ってきた．その結果として，多種にVOC濃度が100ppmC未満に低下するまでの間で行った．

わたる性能を把握し，作業に適したスプレーガンの選択をしていくことが，VOCの飛散の抑制に貢献すること

屋根降水用平板部が確認できた．低圧力タイプのスプレーガンを3タイプ車体屋根使用したが，今回の検証でその優劣が決定されたわけではない，それぞれに特徴があり，使用目的に適した選択が重要である．
参考文献

吸入口
VOC 測定装置

図8３．７（1）磯部光一，他：「屋根絶縁塗装における，スプレーガンによる有機溶剤暴露量削減の研究」，平成26年度全国「車両と機械」研究発表論文（投稿中），（一

揮発性有機化合物（ＶＯＣ）濃度測定位置社）日本鉄道車両機械技術協会

第二次検証試験結果

第二次検証試験を図9（1）に示す．スプレーガンAとス

著者紹介

プレーガンCは，旧タイプのスプレーガンと比較してVOCの濃度が格段に低い値となっている．ピークの値

西脇

は旧タイプのスプレーガンの1468ppmCと比較し，スプ

正

生産本部
技術部（新津技術管理）主査

レーガンAは325ppmC，スプレーガンCは637ppmCとなり，旧タイプのスプレーガンに対しスプレーガンAは約22%，スプレーガンCは約43%の値に抑えられている．

磯部光一
生産本部
新津製造部 構体課

中村

係長

豊

生産本部
生産管理部（新津生産技術）

遠山
図9

肇

生産本部
生産管理部（新津生産技術）

第二次検証試験結果

また，ピークの値だけではなく時間の経過においても金子貴史

その差異は顕著でありVOCの飛散は抑制されているこ

生産本部
技術部（新津技術管理）とが見てとれる．一方で，スプレーガンCは旧タイプのスプレーガン，スプレーガンAと比較し塗料噴出量が低25

2014年12月

JR 東日本

E7系新幹線電車

生産本部

図1

技術部

製品外観

１ はじめにコンセントが配置されている．

JR東日本では，2014年度末の北陸新幹線金沢開業にバリアフリー設備として，7・11号車に車いす対応の合わせ，E7系新幹線電車の開発を行った．この車両は腰掛を配置し，各座席手すり部に座席番号を示す点字名

30‰勾配区間，電源周波数が50/60Hzの2周波対応など，板が設置されている．

線区条件に対応可能な構造とし，「高い安全性・信頼性」，「さらなるお客さまサービスの向上」を追求した車両となっている．

内装構造は，アルミ複合パネルを用いた天井，アルミ形材を用いた荷物棚（グランクラス車はハットラック構

２ 構造および特徴
２．１

造），およびアルミ一体プレスの側パネル（グランクラ

車体

２．１．１

客室照明は新幹線では初めて全車LED照明を採用し，省エネ化，メンテナンスフリー化を図っている．

ス車はFRP）で構成されている．
基本構造

編成は12両固定編成（10M2T）とし，運転最高速度は275km/hである．
車体はアルミダブルスキン構体による気密構造とし，先頭部長さを9.1mとしている．
２．１．２

客室設備

客室は12号車にグランクラス車，11号車にグリーン車，
1 ～ 10号車に普通車が配置されている．
腰掛配列は，グランクラス車が2列＋1列，グリーン車
が2列＋2列，普通車が3列＋2列であり，シートピッチは
図2

それぞれ，1300mm，1160mm，1040mmとし，各座分の総合車両製作所技報第3号

26

グランクラス車

JR 東日本

E7 系

新幹線電車

すべての洋式トイレにはベビーベット，ベビーチェア，
温水洗浄機能付き暖房便座が設置され，1・3・5・9・12号車に配置された女性専用トイレにはチェンジングボー
ドも設置している．7・11号車の車いす対応トイレは改良型ハンドル形電動車いす対応となっており，また便器とは独立したオストメイト設備が設置されている．

図3

グリーン車

図6

多機能トイレ

多目的室は改良型ハンドル形電動車いすが利用可能な大きさとし，2人掛のソファーベッドを設置している．
図4
２．１．３

普通車

出入台設備

各出入台には配電盤スペースを設け，12号車の出入台には四季をモチーフにした高級感のある朱色の飾り板を設置している．

図7

多目的室

各部には触知図または点字名板を設置し，出入台には
防犯カメラが配置されている．
出入台照明はLEDによるダウンライトを使用している．
内装構造はアルミ複合パネルを主に使用し，配電盤枠
図5およびトイレ・洗面台はアウトワークされたものを車体

12 号車出入台へ組み込むモジュール構造を基本としている．
奇数号車にサニタリースペース（7・11号車は車いす対応），6号車に車掌室，7号車に多目的室，3･7号車に公

２．２

ぎ装

衆電話，7・12号車には車販準備室・GA準備室を配置し

２．２．１

床下機器

床下機器レイアウトは，主要機器である主変圧器・主

ている．

27

2014年12月

変換装置・高圧機器箱をM2系に，主変換装置，補助電

表示灯が点滅することで側引戸の開閉のタイミングを案

源装置補助整流装置をM1系に共通配置した．

内する．

床下中央部には，主変圧器，主変換装置，補助電源装
２．２．４

置，空調装置，連続換気装置，ブレーキ制御装置，水揚装置を基本配置とし，パンタグラフ搭載号車には補助電

運転室

運転士腰掛位置は車体中心から偏心させ，斜め後ろに

動空気圧縮機を配置している．

助士用腰掛を設けた．運転士前面には速度指示計，その車端部には汚物タンク，蓄電池箱，接触器箱，補助電

右方に車両情報表示器2台を配置している．非常通報等

動空気圧縮機，制御回路ツナギ箱等を設置した．

のブザーについては，運転士足元左に取付した．背面に

JR東日本の新幹線電車の床下スペースは，着雪防止，
走行抵抗の低減などの観点から，側面・下面ともカバー

は運転中に基本的には扱わない機器を配置した．
また，運転室内の照明，テーブル灯については長寿命で覆う構造が採用されている．これらのカバーは，これ化のLED方式を採用している．

までボルトでの固定が主であったが，E7系では開閉すワイパアームの停止位置は，走行時の先頭部の気流解る頻度が高い部分については，ラッチ錠で固定する方式

析を実施し流線に沿った位置とすることで，騒音低減をを採用し，メンテナンス作業の容易化を図った．

図っている．

図8
２．２．２

側カバー

図9

屋上機器

２．３

主要システムおよび機器

２．３．１

屋上は，騒音防止のために極力突起部分をなくした平

運転室

主回路および補助回路装置

滑化構造としている．屋根上には低騒音パンタグラフ，

主回路システムは，M1車，M2車の2両1ユニットを基

低騒音ガイシ・空気管ガイシ，保護接地スイッチ（EGS），

本としている．主変圧器と主変換装置は50/60Hz併用を

静電アンテナ，FMラジオアンテナ，直ジョイント，3分

可能としている．

岐ジョイント等を配置した．

補助回路システムは50/60Hzに対応するため，補助回
転機類の電源供給を交流440V-60Hzの三相方式とし，編

２．２．３

室内機器

成引通しによる並列同期運転を可能とすることで，冗長

客室内には，前後位の内妻仕切上部にフルカラー

性を向上させている．蓄電池にはニッケル・カドミウム

LEDを用いた案内情報表示器と客室防犯カメラを，内妻

蓄電池を採用し，メンテナンスコスト削減を図っている．

仕切パネルには対話型非常通報装置を，側天井部にスピ２．３．２ーカを設置した．

車両情報管理装置

車側には車側灯，側面行先表示器，座席指定表示器を

車 両 情 報 管 理 装 置 に はS-TIMS（Shinkansen Train

設置した．側面行先表示器は，E5系と同様にフルカラ

Information Management System）を搭載した．従来同様

ー LEDを用いるとともに，文字サイズを拡大し，表示の力行・ブレーキの編成制御，機器の遠隔開放，サービ機能の多機能化と視認性の向上を図った．

ス機器制御等の機能のほか，北陸勾配制御機能や補助回

また，側出入口部にはバリアフリー対応として，発光路システムの三相並列同期運転の制御機能が追加されて手すりを側出入口の柱キセ内部に設け，側引戸開閉時に総合車両製作所技報

第3号

いる．

28

JR 東日本

２．３．３

保安装置

２．４．３

E7 系

新幹線電車

軸箱装置，軸箱支持装置

北陸新幹線区間はDS-ATCであるが，無線ATCシステ

軸受は実績のある油浴潤滑式円筒ころ軸受とし，軸箱ムの機能も有する．また，北陸区間を走行するため，支持装置は支持板方式であり，2枚の支持板で軸箱を側50/ 60Hz双方の区間に対応した信号処理を可能とし，周ばりに支持している．

波数切換を自動的に行う構成としている．
２．４．４
２．４

台車

２．４．１

車体支持装置

車体支持装置はボルスタレス支持方式であり，けん引
基本構造

装置は一本リンク方式である．自動高さ調整装置は，作

電動台車はDT211，付随台車はTR7010//TR7010Aと動油無しタイプとした．走行時の左右振動軽減のため，称する．空圧方式の基礎ブレーキ装置を採用することで，グランクラス車両にはフルアクティブサスペンション

構造の簡素化による軽量化と保全性の向上を図っていを，その他の車両にはセミアクティブサスペンションをる．また，新規開業区間の貯雪式高架橋における排雪走

装備することで乗り心地の向上を図っている．

行を考慮して，強化型排障装置を搭載した．
２．４．５

基礎ブレーキ装置

基礎ブレーキ装置は空圧式キャリパを採用することで構造の簡素化と軽量化を図っている．また，中央締結式
ブレーキディスクと等圧式ライニングを採用すること
で，ディスクとライニングの偏摩耗防止と局部的な温度上昇を防止している．

図 10

DT211 台車

図 12

付随台車基礎ブレーキ装置（小泉貴洋，木元裕勝，堀口健一郎，横山大雅 記）

図 11
２．４．２

TR7010A 台車

輪軸，駆動装置

車軸は中ぐりタイプ，直径860mmのブレーキディスク付車輪とし，中央締結式のブレーキディスクを採用した．
M軸は，はすば歯車方式の駆動装置と，歯車形たわみ軸継手(WN継手)を採用した．T軸は車輪ディスクの他に1軸1ディスクの軸マウントディスクを搭載した．

29

2014年12月

総合車両製作所技報

第3号

30

●●

電動空気圧縮機

サービス機器他

セキュリティ

そ トイレ
の
他
洗面所

業務室等

空気調和装置
保安装置
制御方式
ブレーキ方式
ブレーキの種類
車両情報管理装置
側出入口

主
要
機
器

パンタグラフ
主電動機
主変圧器
主変換装置
補助電源装置
補助整流装置

●●

−

共用
女性用

共用
女性用

共用
女性用
小便所

−

−

−

普通車

●●

●●

●●

●●

●●

＞

●●

⑧

●●

260km/h (車両性能：275km/h)
5号車
6号車
7号車
8号車

●●

⑦

●●

9号車

−
−

普通車

−

−
CI23系

普通車

−
−

普通車

−

−
共用
女性用

共用
女性用
小便所

−

−

乗務員室
車いす対
応多機能
トイレ
小便所
車いす
対応

多目的室
車販準備室

−

−

共用
女性用

共用
女性用
小便所

−

MH1133系 C1200E系−

普通車

AU219 床下準集中形空気調和装置×2
DS-ATC(デジタル)，RS-ATC(無線)VVVF制御方式
回生ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキ
常用，非常，緊急，耐雪，抑速MH1133系 C1200E系

−

−

普通車

●●

⑩

●●

●●

⑪

●●

○○

○○

金沢→
⑫

−

−

−
−

−

普通車

10号車

車いす
対応

車いす対
応多機能
トイレ

−

−
−
−

−

グランクラス車

12号車

行先案内表示器(大型フルカラーLED)，座席指定表示器(3色LED)，車内案内表示器(フルカラーLED)，自動放送装置，FM車内輻射装置，座席コンセント(全席),公衆電話(3,7号車)，セミアクティブ動揺防止制御装置(1〜11号車)，フルアクティブ動揺防止制御装置(12号車)

共用
女性用

女性用
小便所

GA準備室

MH1133系 C1200E系

−

グリーン車

11号車

凡例：連結器（＋：密着）
車軸（○：T軸，●：M軸）●●⑨

片引戸 （片側数1〜10号車2枚，11〜12号車1枚）

−
−

普通車

4号車

●●

⑥

対話形非常通話装置(客室・洋式便所)・客室カメラ，デッキカメラ，通路カメラ

−

共用
女性用
小便所

MH1133系 C1200E系

−
−

普通車

普通車

−
−
−

2号車

3号車

●●

⑤

電動台車: DT211(3.04)，付随台車: TR7010/TR7010A

●●

1号車

−

●●

＜

④

台車形式（歯車比）○○③

約540（空車時）

○○

②

主要諸元表

最高運転速度
号車
車種
形式
客室区分
定員（人）
編成質量（ｔ）
連結面間距離車 車体長さ
体 車体幅
寸 屋根高さ法 床面高さ台車中心間距離

編成

←東京
①

表1

洋式便所：清水空圧洗浄排出方式(全洋式便器洗浄機能付き暖房便座)
小便所 ：清水空圧洗浄重力排出方式
オストメイト(多機能トイレに設置)

気密押さえ装置付

応荷重・滑走再粘着，遅れ込め制御付

低騒音シングルアーム式（一体可動すり板）
強制風冷三相かご型誘導電動機 定格300kW
1次25000V・2次1500V・3次400V 50/60Hz
3相電圧型3レベルPWMインバータ
3相電圧型PWMインバータ方式，単相変圧方式
3相全波整流方式
回転式
1195(50Hz)/1435(60Hz)ℓ/min以上
冷房：37.21kW×2 暖房：20kW×2

パンタグラフ折りたたみ高さ：4480mm

12両編成(10M2T)

E7 系

新幹線電車

図 13

編成図

JR 東日本31

2014年12月

FSW 継手の超音波探傷による検査技術検討
Ultrasonic Testing Technolgy applied to Friction Stir Welding Joint
武井
徹 Toru TAKEI
吉 澤 正 皓 Masaaki YOSHIZAWA
福 元 誠 一 Seiichi FUKUMOTO岡田石川寿 Hisashi OKADA
武 Takeshi ISHIKAWA

FSW 継手はトンネル状の内部欠陥や，キッシングボンドと呼ばれる線状の表面欠陥が発生しやすい．そのため，これらの欠陥発生を未然に防ぐとともに，欠陥を検出できる検査方法の確立が品質保証において重要となる．
そこでこれらトンネル状の内部欠陥やキッシングボンドを検出する方法として，超音波探傷試験による検査方法を検討，適用したので報告する．
FSW joint is easy to produce a tunnel-formed internal defect and linear surface detect called kissing bond. Therefore,
it is very important for quality assurance to prevent these defect from occurring, and to establish inspection method.
And so in this study, we established the inspection procedure by the ultrasonic testing, as a method to defect these
defects.

１ はじめに置が高価であり，探触子の選定に注意を要する．そこでFSW（摩擦攪拌接合）はアーク溶接と比較し，低入

今回，これらの内部欠陥とキッシングボンドを検出する

熱でひずみが少なく，ヒュームやスパッタが発生せず，ために汎用の超音波探傷器で，ペン型垂直探触子と小型

溶加材が不要であるため，主にアルミニウム合金などで

斜角探触子，表面波探触子を用いて検出する方法を検討，適用が拡大している．また固相接合であるため，溶融接適用したので報告する．

合に見られる凝固割れやブローホールなどの溶接欠陥の
発 生 が 少 な い． さ ら に 鉄 道 車 両 構 体 で 多 用 さ れ る

２ FSW継手の超音波探傷試験の概要

A6N01S-T5などアルミニウム熱処理合金では，アーク２．１

溶接と比較して熱影響による軟化域が狭く，継手効率がアーク溶接とFSWの相違点がもたらす課題

アルミニウム合金のアーク溶接では球状のブローホー

低下しにくい利点もある．

ルや，線状の溶込み不良，融合不良，割れなどの欠陥が一方でツール荷重や回転速度，ツール移動速度などの発生しやすい．これらは放射線透過試験や超音波探傷試

接合条件が適正値から外れた場合や，狙い位置のずれ，

験，浸透探傷試験などで検出され，検出すべき欠陥の種

ツールの磨耗や変形があった場合，被接合物の拘束が十類や構造物の形状，試験の実施場所などに応じて選択す分でなかった場合などには，トンネル状の内部欠陥や，る．

キッシングボンドと呼ばれる開口欠陥が発生する場合がそれに対しFSWで発生する内部欠陥は，板の圧延方ある．内部欠陥は断面積の欠損により継手の静的強度に向に平面で密着した形状である場合，放射線透過試験で影響を与えるほか，鋭角的形状のため応力集中係数が高は放射線透過量の変化によって生じる透過写真の濃淡のく，疲労強度にも影響を与える．またキッシングボンド

差が少なく，きずを検出できない可能性がある．またキは，一般に溶接部の表面欠陥の検出に使用される浸透探

ッシングボンドは小さいもので数μm程度（2）と，アーク傷試験では検出できないことがあるにもかかわらず，曲溶接で発生する溶込み不良と比較して幅が極めて狭いたげ試験で開口し，また疲労強度を低下させる．よって品め，微細なきずの検出能力が染色浸透探傷試験よりも高質保証上，これらの欠陥を確実に検出することが求めら

い蛍光浸透探傷試験（3） でも検出が難しいとされる（2）．

れる．しかし，一般に溶接継手の非破壊検査に用いられそこで内部欠陥とキッシングボンドの両方を検出できる

る放射線透過試験では撮影，現像，判定までに時間を要方法として超音波探傷試験の適用を検討した．FSW継

するうえ，放射線を使用するため安全上の配慮も必要に

手の断面マクロ観察写真を図1に示す．

なる．また，航空宇宙産業などでは超音波探傷試験の発展形であるフェイズドアレイも適用されているが（1），装

総合車両製作所技報第3号

32FSW 継手の超音波探傷による検査技術検討

縦波は粒子間隔の伸び縮みの方向，すなわち粒子の振動方向が，振動の伝わっていく方向と一致している波である．縦波は主に垂直探傷で板材の圧延きず，余盛を削除した平滑な溶接部の内部欠陥の探傷や，板厚測定などに用いられる．縦波の模式図を図2に示す．

㐍⾜᪉ྥ

Ἴ㛗

（a）継手断面全体

図2

縦波の模式図横波は粒子の移動方向，すなわち粒子の振動方向が振動の伝わっていく方向と直角になっている波である．横波は主に斜角探傷で，余盛ありの溶接部の溶込みの探傷などに用いられる．横波の模式図を図3に示す．

Ἴ㛗（b）点線部拡大図

図１

FSW 継手の断面マクロ観察写真

㐍⾜᪉ྥ
図3

２．２

横波の模式図超音波探傷試験の原理

超音波探傷試験は，探触子から発生する超音波が物質

表面波は材料の表面層だけを伝わっていく波である．

中を伝播し，伝播経路中の欠陥などからの反射波（エコ

表面から1波長分の非常に浅い層にエネルギの大部分がー，垂直探傷における健全部で見られるエコーを底面エ

集中しており，表面付近の粒子は縦振動と横振動を混合

コー，きず，欠陥からのエコーをきずエコー，欠陥エコしたような挙動を示す．表面波は主に板材の表面きずのーという）を検出し，欠陥の位置，大きさを調べるもの

探傷などに用いられる．表面波の模式図を図4に示す．

である．
音は空気の圧力振動による波であり，空気が圧力変化（疎密）の振動を繰り返しながら前方に進んでいく．音の高低は，1秒間あたりの振動数によって決まり，高い
音は振動数が多いことを意味し，周波数が高いという．
周波数の単位は通常，Hz（ヘルツ）を使用する．耳に

図4

表面波の模式図

聞こえる音の周波数はおよそ20Hz ～ 20000Hz（20kHz）
で，20kHz以上の周波数の音波を超音波と呼んでいる（3）．
超音波には振動の種類により，縦波（固体，液体および気体中に存在できる），横波（固体中のみで存在できる），

３ FSW継手の超音波探傷方法検討
３．１

探傷対象の継手形状

探傷対象は板厚4mmのアルミニウム合金A6N01S-T5

表面波（横波の一種）などがある．

33

2014年12月

押出形材の平板をFSWで接合した片面突合せ継手である．継手外観を図5に示す．継手止端部に発生する突起物はトウフラッシュまたはバリと呼ばれる．なお，探傷方法を検討するあたり，トウフラッシュは除去しないことを前提とした．

図6

図5
３．２

ペン型探触子による探傷

継手外観

垂直探傷

継手中に発生する内部欠陥は，板の圧延方向に平面形状であることが多いことから，FSW施工面（以下，表面とする）からの垂直探傷を検討した．探触子は二振動子探触子10C5 ／ 2NDとペン型探触子15K4Nの2つを用いた．検討用として，平板にφ0.6mm，φ0.8mmの2種類の平底穴を裏面から深さを0.5 ～ 2.0mmで段階的に変えた試験片を作製し，表面から探傷を行った．探傷結果を（a）きずエコーの分離が可能な場合（ペン型φ 0.6 深さ 0.5）

表1に，ペン型探触子による探傷を図6に示す．表中の○は平底穴が検出でき，底面エコーとの分離が可能，×は平底穴の検出ができない，またはできても底面エコーとの分離が困難であったことを示す．探傷画面を図7に示す．探傷器の画面で縦軸は反射エコーの強さを表しエコー高さと呼び，横軸は探触子から反射源までの距離でビーム路程と呼ぶ．垂直探傷の場合，きずエコーのビーム
路程が探傷面からきずまでの深さとなる．

裏面からの
きず深さ

表1

探傷結果

0.5

1.0

1.5

2.0

探触子  穴径
二振動子 φ0.6

×

×

○

○

探触子

φ0.8

×

×

○

○

ペン型

φ0.6

○

○

○

○

探触子

φ0.8

○

○

○

○

総合車両製作所技報

第3号（b）きずエコーの分離が困難な場合（二振動φ 0.6 深さ 0.5）

図7

34

探傷画面

FSW 継手の超音波探傷による検査技術検討

超音波探傷は一般に周波数が高いほど，また振動子の器の画面を図11に示す．斜角探傷は超音波が探傷面に斜大きさが小さいほど，きず検出能力は高いと言われ，本めに入射するため，超音波の入射角度とビーム路程の三結果も同様となった．しかし，ペン型垂直探触子は超音角関数で探傷面からの位置を求める．画面中の3本の黄波ビームの幅が非常に狭いため，超音波ビームがきずに線をエコー高さ区分線と呼び，上から順にH線，M線，

対してわずかでも斜めに入射した場合，きずを検出できL線と呼ぶ．H線は標準穴からの反射エコーを異なるビない恐れがあり，走査が難しい結果となった．超音波ビーム路程でプロットしたもので，探傷中にH線と同レベームの入射角度ときずエコーの関係を図8に示す．

ルの反射エコーが得られた場合，そのきずを横穴と仮定した場合，標準穴と同じ大きさであるとみなせる．

a

b

2 0.8

c

（a）超音波ビームときずが直角のとき（b）きずが傾きを持っているとき（c）探触子が斜めのとき（a）ではきずエコーが高く，
（b）
や
（c）
ではきずエコーが低い

図8

超音波ビームの入射角度ときずエコーの関係

３．３

斜角探傷

図9

対比試験片形状

内部欠陥とキッシングボンドの両方を検出できる方法
として斜角探傷を検討した．しかし一般的なアーク溶接
継手に使用される5C10×10A70や5C10×10A45などの
斜角探触子をFSW継手に使用する場合，以下の不都合が生じる．
・アーク溶接継手中に発生するブローホールや溶込み不
良，融合不良と比較して，FSW継手中に発生する内部欠陥とキッシングボンドは非常に小さい場合があり，反射エコーが小さく，きずが検出できない可能性がある．また探傷感度を高くするとSN比が悪くなる．

図 10

・FSW後，止端に発生するトウフラッシュによる段差に対比試験片での探傷の様子

探触子が乗り上げ，超音波がうまく入射できない．
これらのことから，探触子は振動子サイズが小さい小型斜角探触子5K3×3A45を使用し，FSW後の表面からの直射法による探傷とした．
アルミニウム溶接部の超音波探傷試験に関するJIS規
格には，JIS Z 3080:1995.アルミニウムの突合せ溶接部の超音波斜角探傷試験方法があるが，適用範囲を厚さ5mm以上としているためそのままの適用はせず，規定さMれるRB-A4 ALを参考に，標準穴の径をφ0.8mmとしてL作製した．穴径はISO25239-5:2011.Friction stir welding- Aluminum - Part5:Quality and inspection requirementsに，断面観察時の内部欠陥許容値が，板厚×0.2以下または4mmのいずれか小さいほう，とある規定を参考にした．
作製した対比試験片形状を図9に示す．
対比試験片での探傷の様子を図10に，そのときの探傷

図 11

35

探傷器の画面

2014年12月

３．４

表面波探傷

入射するため，探傷器画面に現れたきずエコーのビーム
路程が探触子先端からきずまでの距離を意味する．

斜角探傷では，内部欠陥とキッシングボンドが超音波
ビームの線上に混在した場合，内部欠陥のみしか検出しない，または両方を検出してもエコーが分散して小さくなり，きずの大きさが正しく判定できないおそれがある．
またキッシングボンドが単独で存在した場合でも，きずの深さ方向の長さが短いと，きずエコーを見落とす可能性もある（図12）．そこで，キッシングボンドのみを検出する方法として表面波探傷の適用を検討した．表面波探傷を図13に示す．表面波探傷はキッシングボンドを検出するのが目的であるため，FSW後の裏面から探傷した．

図 15（a）内部欠陥とキッシング
ボンドが混在した場合→キッシングボンドに超音波ビームがあたらない

図 12

対比試験片での探傷の様子（b）キッシングボンドが短い場合→走査中にキッシングボン
ドを見落とす図 13

欠陥の見落とし

表面波探傷

アルミニウム合金の溶接部に関する表面波探傷のJIS
規格がないため，長さ10mm，幅60μm，深さ100μmのスリットを入れた対比試験片を作製した．対比試験片の図 16形状を図14に示す．

探傷器の画面

前述のとおり，表面波は表面から1波長分の非常に浅い層にエネルギの大部分が集中し，波長と同程度の深さまでのきずが検出可能となる．探傷対象のアルミニウム

100 m

合金A6N01S-T5の押出と直角方向の音速は約3000m/秒（実測値）であり，5MHzの探触子の場合，探傷面表面から0.6mm程度までが探傷範囲となる．これは表面波探傷
ではキッシングボンドと探傷面近傍の内部欠陥を検出することになる．しかし内部欠陥は突合せ面から離れた位

図 14

置に発生し，キッシングボンドは突合せ面に発生する．

対比試験片形状

このことから表面波探傷の場合，内部欠陥とキッシング

探触子は，5C10×10R ALを使用した．対比試験片でボンドが混在しても，突合せ面と探触子，ビーム路程のの探傷の様子を図15に，またそのときの探傷器の画面を位置関係を正確に把握することで，両者を分離して捕ら図16に示す．表面波探傷は超音波が探傷面表面に沿ってえることが可能であると考えられる．

総合車両製作所技報第3号

36FSW 継手の超音波探傷による検査技術検討

著者紹介

４ まとめ
アルミニウム合金A6N01S-T5のFSW継手で超音波探

武井

徹

生産本部
技術部（接合技術センター）主任

傷による非破壊検査方法を検討し，以下の結果が得られた．
（1）φ0.6mm，0.8mm平底穴の探傷を，垂直二振動子探触子10C5 ／ 2NDとペン型垂直探触子15K4Nで行っ吉澤正皓

た．垂直二振動子探触子では穴深さが1mm以下の場

生産本部
技術部（接合技術センター）合，きずエコーと底面エコーとの分離が困難であった．ペン型垂直探触子15K4Nでは穴深さ0.5mmでもきずエコーと底面エコーが分離し，探傷できた．
（2）FSW継手部のトウフラッシュを除去しない前提で，
小型斜角探触子5K3×3A45を使用した探傷を検討した．そしてISO25239に規定される断面試験での内部欠陥許容値φ0.8mmで横穴の対比試験片を作製

福元誠一
生産本部
技術部（材料センター）主任

石川

し，小型斜角探触子5K3×3A45で探傷することができた．
（3）表面波探触子5C10×10R ALを使用し，長さ10mm，
幅60μm，深さ50μmの人工きずを探傷することができた．また表面波探傷では，キッシングボンドだ
けでなく，探傷面近傍の内部欠陥も検出可能である．
そして内部欠陥とキッシングボンドが混在しても，突合せ面と探触子，ビーム路程の位置関係を正確に

武博士（工学）
生産本部
技術部（接合技術センター）課長

岡田

寿

生産本部
技術部（接合技術センター）課長

把握することで，両者を分離して捕らえることが可能であると考えられる．
今後は，今回検討した方法をもとに，一般的なアーク
溶接継手向けに探触子選定や感度調整を行い，より簡便に短時間で実施可能な方法を，超音波探傷以外の方法も含めて検討していく．
参考文献（1） 立 花 直 治， 他：「INTRODUCTION TO PHASEDARRAY ULTRASONIC TECHNOLOGYAPPLICATIONS 日 本 語 版 」，205-209，(2005)，
Olympus NDT（2）大岩直貴，他：「摩擦攪拌接合部における不完全部とその精密非破壊検査－構造用アルミニウム合金の摩擦攪拌接合継手の諸特性に関する研究（第1報）－」，軽金属溶接，45 ‐ 4，11-21（2007）（3）続木武彦，他：「非破壊検査シリーズ 浸透探傷試験
Ⅱ」，118，（2005），（一社）日本非破壊検査協会（4）裏垣博，他：「非破壊検査シリーズ 超音波探傷試験
Ⅱ」，4 ，（2000），（一社）日本非破壊検査協会

37

2014年12月

高速車両気密構体に適用できる
高品質継手が得られる FSW 技術
Friction Stir Welding of High-quality Joining that Applied to a High-speed Vehicle Airtight Body Structure
石川武 Takeshi ISHIKAWA

新幹線構体は，気密を保つためにアルミニウム合金に連続接合を適用して組み立てるが，今回この連続接合の方法として，車両の構体に高品質な継手が得られる FSW（摩擦攪拌接合）を採用した．この FSW 技術は，
当社では今回が初めての製品適用となるが，FSW は特徴的な長所と短所の両方を合わせ持っているため，適材適所を考えて適用した．そこで，本技術の適用を進めるうえで考慮した，品質を管理するための技術的課題，
品質保証の考え方などを紹介する．

１ はじめに2012年に当社はE7系新幹線を受注した．E7系新幹線
は，当社の新幹線製造の歴史を振り返ると数年ぶりの製造となる．新幹線構体は気密を保つためにアルミニウム
合金に連続接合を適用して組み立てる．この連続接合の方法として，車体の一部にFSW（摩擦攪拌接合）を採用した．
FSWは，1991年にイギリスのTWI（The Welding Institute）
で開発された固相接合で，現在までにアルミニウム合金
製のシングルスキン形材やダブルスキン押出形材を使った鉄道車両構体に適用がなされてきた．当社においても

図1

ようやく本技術の製品適用が実現した．SUS鋼のFSW

施工法別の継手強度の比較技術研究開発成果を応用してAl合金へスムーズに適用す
また，固相接合であるために接合部の結晶粒の粗大化ることができた．

が抑制されて強度低下が小さく，アーク溶接継手と比較

生産工程を考慮したうえで，高速車両気密構体に必要して変形が小さい．再結晶により微細化することも可能

なFSW技術の要件は次のとおりである．

で母材よりも強度が向上することもある．

○高品質で信頼性の高い接合継手

さらに，接合中のヒュームやスパッタが発生せず，接○生産工程の短縮（工数の低減）○接合条件や接合設備管理による品質管理体制の確立

合部の気孔や割れがないため，高品質の継手を得ること○作業者の資格管理による品質管理体制の確立ができる．
一方，次のような問題点もある．剛性の高い拘束治具○完璧な品質検査体制の確立が必要であり，被接合材料が低融点金属に限られてしま

これらの要件を満たしたうえで，E7系新幹線に適用

う．突き合わせ面のギャップの許容範囲が小さく，施工した当社のFSW技術について紹介する．

時の段差やギャップの管理が重要である．

２ FSW適用のメリット

生産導入に当たり，既存の接合法と比較した場合のメ

まず，FSW技術の特長を次に示す．図1はFSW継手

リットを考えると，まず表1に示すような生産工数の低の継手強度を示すグラフである．FSWは最高到達温度減が挙げられる．突合せ継手の場合は，酸化被膜の除去

が融点に達しない固相接合法であり，接合部の強度低下

や接合後の余盛りの除去などをおこない接合部を仕上げが溶融溶接と比較して小さいのが特長である．接合条件る工程が必要ない．最も大きな利点はワークの歪が小さによっては接合部が母材よりも高強度になるという画期

いために製品の変形修正時間が要らないことである．

的な手法である．

総合車両製作所技報第3号

38高速車両気密構体に適用できる高品質継手が得られる FSW 技術

表1
項目

MIG 溶接との工数比較
FSW（摩擦攪拌接合）

MIG溶接

接合速度

0.6m/min

0.6m/min

酸化皮膜除去（時間）

0.5時間（接合前処理）不要（接合前処理）

グラインダ仕上げ（時間）

3時間（接合後処理）

0.3時間（接合後処理）

修正（時間）

1日（8時間：接合後処理）不要（接合後処理）

度に左右されることはなく，いつでも接合が可能である．
３ 施工管理体制
FSWを製品に適用するうえでは，適切な接合条件範
囲の探索から始まり，品質保証の確立は必須である．今回の継手においても，試験片の大きさで接合条件出しをおこない，図3に示すような断面マクロ観察，曲げ試験，
引張試験および疲労特性の確認を実施して継手の信頼性
図2を確認した．

湿度 82% 以上の日数（2013 年）

４ 接合条件管理・設備管理
また，図2には当社横浜事業所で2013年の1年間の湿度

接合条件管理および設備管理は施工をおこなううえでが82%以上になる日を調査した結果である．MIG溶接は，最も重要なファクタになる．前章3．における継手の信雰囲気の湿度が82%を超えるとブローホールの発生が極

頼性評価は，接合装置，ワークを拘束する治具，材料の端に増加することが知られていて，この環境では社内標

寸法管理，FSWの肝となる接合ツールの管理および接準でもアルミニウム合金のMIG溶接は施工を禁止されて合装置の状態管理などが前提となる．当然，当社でもこいる．つまり，溶接作業ができないので，製造工程がス

れらの管理は既存の接合技術と同様に特殊工程の管理並トップするわけである．しかし，FSWは施工場所の湿みの体制を作って，施工に取り組んでいる．

図3

継手の信頼性確認試験

39

2014年12月

・治具の拘束力管理→ トルクレンチおよび，エア圧力による数値管理をおこなった．
・材料の寸法管理→ 被接合材の板厚をマイクロメータで測定し，板厚差の少ない組み合わせを選定した．
・接合ツールの管理→ 作業開始前に接合ツールの寸法をノギスで測定し，記録した．
・装置の状態管理→ 回転数，加圧力，接合速度などを接合線ごとに電子データとして記録して監視した．
図4

接合条件管理・設備管理について

図4には今回ルール化して取り組んだ品質保証体制の主な項目を列挙した．特に，FSWが他の接合技術と大６ 品質検査についてきく異なる点は，接合ツールによる接触式の接合である

前章までに様々な品質管理体制についてご紹介したことである．この接合ツールの寸法や形状の管理をおこが，最後に，FSW技術を製品に適用するうえでの品質なった．

検査体制をご紹介する．

さらに，被接合物を堅固に固定する治具と合わせてワ鉄道車両に使用されるアルミニウム合金製押出し形材

ークの寸法についても可能な限り数値管理をおこない，は，多くの場合厚さが薄いために超音波探傷検査技術の品質管理体制として確立した．また，装置に要求される適用は困難であると考えられていたが，専用のプローブ

特徴は，アーク溶接などと比較して大きく異なる．装置（探触子）を使用することにより，FSWに特有なキッシ

側で接合中に変動するパラメータを正確に記録し，エラ

ングボンドや攪拌部内にトンネル状に形成されるキャビーが起きた時の重要な証拠として利用することが可能とティと呼ばれる欠陥の検出をおこなうことが可能であ

なった．

る．
今回のFSW継手には，図5に示したように超音波探傷

５ 作業者の資格管理技術による直射斜角法および表面波を利用した検査法を採用した．

当社では，次の要領でオペレータの資格管理をおこなって，品質管理体制の一部分としている．
1つ目は，社外の講習を活用することによる資格認定制度を作り，十分な知識を有した作業者を施工業務に従事させることとした．この講習会は，一般社団法人軽金属溶接協会主催の「FSWオペレータ認証の講習会」であり，国内のオペレータ認証制度の確立を目標として開催されている講習会である．
2つ目は，社内教育による資格認定制度である．当社
内で定めた教育課程により認証を受けた作業者だけが，施工作業することができる．この教育は，ISO25239：
2011「Friction stir welding-Aluminum-」の内容を元にし

図5て，教育カリキュラムを作成し，その他の溶接と同じく

超音波探傷による欠陥検出のイメージ

実技試験，筆記試験をおこないFSWの施工に必要な知識・技術を教育している．教育内容に実技も含まれてい図6にはその超音波探傷検査で検出された代表的な波るので，欠陥が発生する接合条件の把握などを理解する

形を紹介する．詳細については，本誌に論文として掲載ことが可能であり，大変充実した教育・訓練プログラムされている「FSW継手の超音波探傷による検査技術検になっていると自負している．

討」をご覧頂ければ幸いである．

総合車両製作所技報第3号

40

高速車両気密構体に適用できる高品質継手が得られる FSW 技術

そのほかにもQC工程表と作業要領書により作業を標準化して施工管理をおこなうことで，品質の安定をはか
った．

感度（％）
深さ（mm）

図6

超音波探傷検査による品質管理

７ まとめ
当社で初めて製品に適用した高品質な接合法である
FSW技術について，生産工程を考慮した点を中心に紹介した．今回は，生産工数の低減，作業者の資格管理・接合条件のモニタリング・検査を含めた品質管理体制の確立などをおこなったことで，FSW技術の製品適用を実現できた．
今後もこの高品質な接合法を上手に利用して，付加価
値の高い製品を製造していきたい．

著者紹介
石川

武

博士（工学）
生産本部
技術部（接合技術センター）課長

41

2014年12月

E7 系新幹線電車

床下ふさぎ板の設計

生産本部

技術部

１ はじめにぎ板の錠を施錠した状態では，締付金具（錠）の部分が新幹線車両の床下機器スペースは，その側面や下面を側ふさぎ板と平滑になるものを採用し，着雪防止を図っ

床下ふさぎ板で覆う構造が採られている．この構造は，た．この構造は，走行時に車外騒音（風切音）の発生を

着落雪の防止，走行抵抗の低減などの観点から重要な役抑制する点でも有効である．側ふさぎ板の錠取付部を図

割を果たしている．

3に示す．

当社はE7系車両において，この床下ふさぎ板構造を施錠・解錠の際は専用の工具を用いて行う．締付金具

従来のJR東日本の新幹線電車を踏襲する形で設計した．

（錠）は，施錠状態で側ふさぎ板と平滑になる構造にな

E7系の床下ふさぎ板は，降雪区間での実績があるE2っているため，目視で錠の締め忘れの有無を確認するこ系およびE5系の構造をベースとして設計を進めたが，とができる．

メンテナンスの際にふさぎ板を開閉する頻度が高い部分

また，高速走行中に側ふさぎ板に加わる風圧を考慮し，については，ラッチ金具を用いて開閉（着脱）作業の容

静的強度および疲労強度の確認をFEM解析で行った．

易化を図っている．このラッチ金具を用いた床下ふさぎ

静的強度については，走行時に発生する最大応力が，各板については，綿密な構造検討，強度確認を経て採用と材料の基準値（JIS E 7106に記載の値）に対し，十分ななった．

安全率を確保していることを確認した．疲労強度につい

以下，側面を覆う「側ふさぎ板」と，下面を覆う「下ても，静的強度と同様に問題ないことを確認した．なお，

部ふさぎ板」に分けて説明する．

この側ふさぎ板はアルミ押出形材3パーツを摩擦攪拌接合（FSW）して構成している．

２ ふさぎ板の設計
２．１

側ふさぎ板の設計

従来のJR東日本の新幹線車両では，側ふさぎ板は上部・下部共にボルト締結式であった．E7系では開閉頻度が高い部位の側ふさぎ板については，着脱容易化を図るため，側ふさぎ板上部を掛金式とし，下部を締付金具（錠）で固定する構造とした．下部の締付金具（錠）を解錠することで，側ふさぎ板を開け，取り外すことができる．E7系の側ふさぎ板を図1に示す．
この構造を採用するにあたっては，万が一大きな外力が加わっても上部の掛金が外れない（側ふさぎ板が落ち

図1ない）構造を検討し，考案した構造でモックアップを製

E7 系の側ふさぎ板作して，実物大での現物検証を実施した．そのモックア
ップを図2に示す．
また，開閉頻度が低い部位の側ふさぎ板は従来通りボルト締結方式としたが，ラッチ金具方式の側ふさぎ板との境界で見栄えが悪くならないように断面形状を決定した．
ラッチ金具方式の側ふさぎ板は，1枚あたりの質量を低く抑え，検修作業を容易にすること，特に女性でも検修作業に問題ない重さとした．
E7系は，雪が多く降る地域を走行するため，側ふさ

総合車両製作所技報

第3号

図2

42

側ふさぎ板の検証用モックアップ

E7 系

新幹線電車

床下ふさぎ板の設計

下部ふさぎ板の材質は，雪害対策のためE2系長野新幹線と同様にステンレス材を使用しており，コルゲーシ
ョンの波板とした．また，押圧掛金錠を用いていない下部ふさぎ板は従来のボルト締結方式とした．

右側：取付金具（錠）取付部［施錠時］左側：ボルト固定部

図3２．２

E7 系側ふさぎ板下部 固定部

下部ふさぎ板の設計

JR東日本の新幹線車両の下部ふさぎ板固定方式は，下から見た場合

図5

エレベータ方式と呼ばれる締付金具方式と，ボルト締結

左図：施錠時，右図：解錠時

下部ふさぎ板掛金錠取付部方式の2種類があり，メンテナンスで取り外す頻度が高２．３

い部位については一部の車両を除いてエレベータ方式と専用工具している．エレベータ締結方式は，200系から採用され前述したラッチ金具方式の側ふさぎ板を取り外し・取ているもので東北・上越新幹線で実績があり，ふさぎ板り付けする際に使用する専用の工具を図6に示す．このの位置合せが容易な点で優れている．ただし，ボルトを工具は，下部ふさぎ板の取り外し・取り付けにも使用で締め込む（緩める）作業が必要であり，若干の作業時間

き，１つの専用工具で側ふさぎ板と下部ふさぎ板の押圧を要する．そこで，E7系では，開閉頻度が高い部位の掛金錠を解錠・施錠できるようにした．

下部ふさぎ板については，着脱容易化を図るため，押圧掛金錠を採用した．この押圧掛金錠式締付金具の施錠・解錠は，六角レンチを用いて行い，90°
回す（1/4回転）だけで締め込みもしくは緩める作業ができる．E7系の下部ふさぎ板を図4に示す．
解錠時は，締付金具中央部の軸が突出し，施錠時は軸が引き込まれて平滑になる構造となっているので，目視で錠の締め忘れの有無を確認することができる．E7系
図6の下部ふさぎ板掛金錠取付部を図5に示す．

床下ふさぎ板の錠開閉専用工具

なお，この押圧掛金錠で取り付ける下部ふさぎ板の割２．４付は，錠の位置がレールの真上にきて，施錠・解錠操作

現車測定がしにくくならないよう配慮して決めている．また，側床下ふさぎ板の強度については，E7系実車にて走行

ふさぎ板と同様に検修作業を容易にするため，ふさぎ板時の発生応力を測定し，確認した．その結果，トンネル

1枚の質量を低く抑えた．

内での対向列車とのすれ違い時に最大応力を示したが，許容応力に対し余裕がある結果であった．
３ おわりに
E7系新幹線電車では，豪雪地帯を走行する新幹線車両で初めて，ラッチ錠を採用した床下ふさぎ板構造を設計することができた．今後この経験を生かし，さらなる高速化に向けて，安全と環境に適用した新たな床下ふさぎ板構造を考えていきたい．
（木元裕勝，鈴木久郎 記）

図4

E7 系の下部ふさぎ板

43

2014年12月

E7 系新幹線電車

LED客室照明の設計

生産本部

図1

技術部

製品外観

１ はじめにデザインにあった形状であることが要求されており，近年，省エネ・長寿命であるLED照明が着目され，LED灯具を含め，各種灯具の選定を行った．

低価格な住宅用LED灯具も多々目につくようになった．
このLED灯具は鉄道車両にも採用され始めており，E7

２．２

候

補

系において，新幹線としては初めて普通車・グリーン車

灯具の候補としては，従来のFLR式蛍光灯，近年の特客室に採用された．本稿ではE7系の普通車・グリーン

急車などで採用されているHF式蛍光灯，およびLEDが車客室にLED灯具が採用されるに至るまでの設計経緯挙げられていた．また，灯具の候補と同時に灯具カバーを紹介する．

についてもポリカーボネート，ガラス，ガラスクロス，

２ 検

討

２．１

仕

アルミ形材による間接照明，FRPなどが候補に挙げられた．
様灯具およびカバーを含め，前記の仕様を満たし，メン

設計当初は，客室灯具の仕様として火災対策適合品でテナンス性，価格等を総合的に評価されLED灯具の採用あること，各座席での一定以上の照度が確保されること，総合車両製作所技報

第3号

44

となった．

E7 系新幹線電車 LED 客室照明の設計

３ 検

証

３．１

照

度

2列＋3列座席配置となる新幹線車両においてLED灯具により各座席に必要照度を確保できるかを確認するた
め，既存車やモックアップによる照度確認を実施した．
現車での確認では，E7系と同等な室内形状をもつ既存車に，E7系で採用予定となるLED灯具を持ち込み，
天井面にあてがった状態で各座席照度の確認を行った．
モックアップ検証では，客室車端部の原寸大の室内形状モックアップを作成し，座席位置での照度の確認を行
った．
図3

４ 確

モックアップでの配線検証

認

各検証後，実際の製作となりLED灯具が実車に取付された．最後にこの実車での照度測定を実施し，必要照度が確保されていることを確認した．

図2

モックアップでの照度検証
図4

照度測定結果各検証結果より，LED灯具を客室に隙間なく配置することで必要照度を確保できることを確認した．
３．２

５ おわりに着脱性

新幹線電車の普通車およびグリーン車にLEDを主照

客室全長に隙間なくLED灯具を配置させるため，灯明として配置することは前例がなかったため，各検証や具への配線接続に以下の工夫を凝らし，モックアップに確認が必要であり，実施にあたっては，多くの関係各社

より確認を行った．

様にご指導・ご協力をいただいた．本稿の紙面を借りて謝辞を申し上げる．

灯具には灯具間配線をするための電線ハーネス（この電線ハーネスは灯具が取付・取外ししやすいように余長（小泉貴洋，堀口健一郎 記）

を含めている）を設け，各灯具が直列に繋がるような構造とした．これにより，ぎ装配線を省略することができた．
そして電線ハーネス収納部を設け，灯具が天井に取付いた状態では電線ハーネスの余長が収納できる構造とし，また取付・取外し時には電線ハーネスの余長が引き出せるよう，限られたスペースで作業がしやすいように
配慮した．

45

2014年12月

QCW を用いた半導体レーザによる溶接
Welding With Quasi-Continuous Wave Direct Diode Laser
吉 澤 正 皓 Masaaki YOSHIZAWA
河 田 直 樹 Naoki KAWADA
遠 藤 翔 太 Shota ENDO

近年，当社のステンレス鋼製鉄道車両構体の製造においてレーザ溶接の適用が増えてきている．レーザ溶接を適用する部位の継手形状や，要求する機能により種々の溶接形態が存在している．これらは大まかに分けて連続した溶接か，断続した溶接かのどちらかである．特に後者はレーザの出力を時間的に制御する必要がある．
今回，当社の保有する高出力半導体レーザを改造し，
ミリ秒単位でレーザ出力を制御する QCW（Quasi-Continuous
Wave）動作が行えるように改造を行った．本稿では QCW を用いた半導体レーザによる溶接を，過去のレーザ溶接の適用事例を交えて解説する．

１ はじめに

２ QCWを用いたレーザ溶接

当社が手掛けたステンレス鋼製鉄道車両構体の中でレ

２．１

レーザスポット溶接への置換え

ステンレス鋼製の鉄道車両構体のほとんどは抵抗スポーザ溶接を適用した主な車両に横浜新都市交通2000型とット溶接によって組み立てられており，側構体（鉄道車

東急電鉄5576号車がある．
横浜新都市交通2000型では外板補強と外板を点で接

両構体の側面）2面で合わせて約1万点にもおよぶ抵抗ス

合するレーザによるスポット溶接（以下，レーザスポッ

ポット溶接をしている．この中には図1に示すように塑

ト溶接），東急電鉄5576号車では外板同士を連続して接性加工によって作られた補強部材が，外板に溶接された合する突合せ溶接等を行った (1)．

構造が多数ある．

本稿で解説する高出力半導体レーザ装置は最大出力が6kW，焦点位置でのビームサイズが0.5mm×3.5mm（半値全幅：レーザ光の空間的強度分布がピーク値の半分となる幅）である．LD（レーザダイオード）からの光を集光し直接加工を行うことから，ダイレクトダイオード
レーザ（以下，DDL）と呼ばれる．主に研究用として使用しており，CW（連続波）に加えてQCW（準連続波）
が行えるように改造を行った．この改造により連続溶接だけでなく，レーザスポット溶接を可能にした．
半導体レーザの適用と言えば，自動車のテーラードブ

図1

ランク溶接や炭素鋼の焼き入れ等があり，深い溶込みを外板補強と外板

必要としない加工が多い．当社の保有するDDLは研究

ここで少し抵抗スポット溶接について述べる．抵抗ス

ではステンレス鋼の3.0mmと4.5mmの突合せ溶接を行っ

ポット溶接部の断面を模式図として図2に示した．スポているが，溶接可能な板厚としては上限に近い ．

ット溶接の溶融部（以下，ナゲット）は重なった板の板(2)ステンレス鋼製鉄道車両構体の側構体を構成する外板厚の中心から楕円体状に成長し，上板と下板の界面までと外板補強の板厚は主に1.5mm，0.8mmと薄く，DDLにナゲットが形成されることで接合が完了する．また，抵よる溶接を適用するのに十分に可能な範囲である．本稿

抗スポット溶接は図3に示すように等間隔で行われる．

ではレーザ溶接の研究として行った半導体レーザのQCWを用いた薄板の溶接について解説する．

総合車両製作所技報

第3号

46

QCW を用いた半導体レーザによる溶接

図2

スポット溶接の模式図

図4図5

連続で溶接する場合（CW）

等間隔で溶接する場合（QCW）

抵抗スポット溶接をレーザスポット溶接に置き換えた
場合の模式図を図6に示した．DDLによる溶接部の大きさは上から見ると楕円形状となる．溶接の一点一点が小さいため，多点を溶接する必要がある．これら一点の溶
図3

接部の幅方向の断面を模式図的に描くと図7のようにな

スポット溶接施工の模式図

る．レーザ光は補強側から照射され，外板の板厚の半ばまで溶け込む．非常に小さな範囲かつ，部分溶込みとな重ね継手では上板と下板の界面に形成されたナゲット

るため，外板側からは，溶接した痕が微小なひずみとしの面積が力を受け持つことになり非常に重要である．特てしか見えない．溶接後の外観については後述するので，に抵抗スポット溶接では先に述べたように重ねた板厚のそちらを参照されたい．

中心からナゲットが成長するため板厚の枚数や組合せにもよるが，極端に薄い板が厚い板の上に重ねられた場合，接合が困難となる．
この抵抗スポット溶接による接合をレーザスポット溶接に置き換えようとした場合，以下の3点が必要となる．
① 等間隔な溶接部の形成② 上板と下板の界面における接合面積③ ギャップ裕度①の等間隔な溶接部の形成であるが，レーザ光は溶接の際に何らかの手段，方法によって移動している．図4に示すように時間に対して一定出力のレーザ光が照射され，移動速度（溶接速度）も一定であれば連続した溶接部が形成される．これに対して等間隔で溶接するためには図5に示すように，レーザの出力を時間で制御する必
要がある．

図6

47

レーザスポット溶接施工の模式図

2014年12月

図7２．２

溶接部断面の模式図

レーザスポット溶接の諸条件

レーザ出力の単位はW（＝J/s）であるから図5の一つの山（以下，パルス）の面積が，照射されたレーザのエ

図9

パルス幅 20ms の溶接部断面図 10

パルス幅 30ms の溶接部断面図 11

パルス幅 40ms の溶接部断面

ネルギの合計となる．また，溶接速度により単位長さ当たりに与えられるエネルギ，照射される距離が決定されるため，②上板と下板の界面における接合面積，③ギャップ裕度にとって重要な条件となる．
図8に矩形パルスの模式図を示す．ここでは20ms，30ms，40msの3種 類 を 作 製 し， そ れ ぞ れ 溶 接 速 度 を
2500mm/min，1667mm/min，1250mm/minと し た． 各 パ
ルス幅と溶接速度の積を計算すると約0.8mmとなり，これはレーザ光が照射中に進む距離である．ここにビームの長手方向3.5mmを足した約4.3mmがおおよその溶接長となる．また，溶接の間隔はパルス間の時間と溶接速度によって，同様に決まる．図9，図10，図11にそれぞれ溶接部の長手方向の断面を示す．

重ね溶接では上板から下板まで溶け込ませるために，
図8

単位長さ当たりのエネルギが重要となる．また，この例

レーザパルスの例

ではレーザ出力を固定しているが，レーザ出力の大きさ
も溶込み深さに対して重要な条件となる．

どの断面においても表面上の溶融した長さは約4mm程
度で変化はないが，パルス幅の増加に伴い溶込み深さが次にパルスの形状による効果について述べる．図11で終端にかけて増加していることが分かる．レーザ出力は示したパルス幅40msの溶接部外観を図12に示す．溶接

5.0kWであるから，それぞれのパルス幅での合計エネル

部の中央から終端付近にかけてから，0.5mm径程度のス

ギは100J，150J，200Jとなる．レーザが照射される距離

パッタが飛散していることが分かる．これに対して，レはほとんど同じであるから，単位長さ当たりに与えられーザ出力の一部を減少させたパルスでの溶接例を示す．

るエネルギの量もこの順となり，溶込み深さの増加と一パルス形状を図13に示す．また，その溶接部外観を図14

致する．

に示す．

総合車両製作所技報第3号

48

QCW を用いた半導体レーザによる溶接

い，誤差因子として0.1mmのギャップを設定した．直交表を用いた実験については過去にも同様の実験を行っている (3)．
図15にL18直交表を示す．L18直交表ではA 〜 Hの8因
子にそれぞれ，Aに2水準，B ～ Hに3水準を割りつけられる．各水準の組合せを総当たりで行った場合は合計で
2×37=4374通りの実験が必要であるが，L18直交表では
図15に示す18通りの実験で済ませることができる．今回はここに密着状態と0.1mmギャップという2因子を誤差
図 12因子として割り付けるため，合計で36通りとなる．

レーザスポットの溶接部外観

図 13

図 15

パルス形状の変更例

L18 直交表

この実験を元に設計した最適条件は現在までに分かっている範囲で0.25mmのギャップを許容できている．図16に最適条件により施工した継手の引張せん断試験の結果を示す．今回の継手では合格ラインが5kNであり，密着，0.1mmギャップ，0.25mmギャップにおいて十分な静的強度がえられた．

図 14

パルス形状変更後の外観

図13のパルスは単純な40msの矩形波に比べて1/16ほどエネルギが減少しただけであるが，図14に示した外観のようにスパッタが減少している．スパッタはその後の工程で除去される手間を考えれば少ない方がよく，パルス形状を設計する上で一つの考えるべき要素となる．
２．３

図 16
２．４

レーザスポット溶接の最適化

引張せん断試験

レーザスポット溶接の施工例

さて②，③の条件を満たす上で今までに述べてきた

最 適 条 件 を 用 い て 幅600mm× 長 さ1200mmの様々な要素を考慮し，総当たりで実験を行っていては膨

SUS301L-DLT #80BGの板にSUS301L-HTの外板補強

大な実験を行わなければならない．そこで，品質工学にを溶接したパネルを製作した．図17にパネルの外観を示

おけるパラメータ設計を行った．今回はL18直交表を用す．外板補強の向きはBGの研磨目方向と平行になって49

2014年12月

おり，溶接をした痕が目立ちにくい．施工の際には外板

次にBG目と直交するように外板補強を配置した場合の表面にPVC保護シートを貼った状態で溶接を行っての外観を図18に示す．図17（a）と図18（a）を比べると，

いるが，外板の表面には焼けや糊の跡が無く良好な仕上

図18（a）では溶接箇所がくっきりと分かる．なお，BGがりである．

の研磨目と平行にレーザスポット溶接を行う手法は横浜
新都市交通2000型で実際に適用されている．この他，代表的な表面仕上げのステンレス鋼を用いて同様のパネルを製作し外観の評価等を行っている．
２．５

突合せ継手への応用

東急電鉄5576号車の側外板は図19に示す従来のせぎり継手ではなく，図20に示すレーザ溶接による突合せ継手となっている．この時，レーザを照射した側が車内側，
裏波ビードが出る側が車外側となる．
（a）表面

図 19

せぎり継手

図 20

突合せ継手

（b）裏面
図 17 パネル外観

溶加材を供給しない“とも付け”ではルートギャップ
によって溶け落ちや，溶接ビード表面に凹みが生じる．
特にレーザ溶接は熱源が微小であるため，特に注意が必要である．そこで，事前に仮止めとしてレーザスポット
溶接を行い材料の開きを防止している．この仮止め点の（a）表面

大きさ，溶込み深さ，ピッチは2.1節で述べてきた内容の応用である．
仮止め溶接の外観を図21に示す．また，仮止め点の断面を図22に示す．図21では20mmピッチで仮止め溶接を行っているが，これは溶接条件を出すための試験である．
実際には50 ～ 100mmピッチ程度で良い．図22の断面を見てわかる通り溶込みは板厚の半分程度であり，この後に本溶接を行っても外観上ではまったくわからない．例
として図23に仮止め溶接後の本溶接の裏波ビードを示

図 18

総合車両製作所技報

す．仮止め点は図中の溶接線の中央にあるが，外観から（b）裏面
BG 目に直交した場合のパネル外観

第3号

は見分けることはできない．

50

QCW を用いた半導体レーザによる溶接

この他に，レーザスポット溶接をラップさせた突合せ

全体の最適化が最も重要なことである．今回の半導体レ

溶接や，レーザ出力を細かく増減させた突合せ溶接等をーザのQCW改造はいわばレーザビームという熱源への実験的に行っている．

機能付加である．
今後は改造により可能となった，種々の溶接法を含めた技術の全体最適を行っていきたいと考えている．簡単
ではあるが本稿が半導体レーザによる溶接の一例として
参考になれば幸いである．
参考文献（1）浅賀，他：「「sustina」国内第1号車両の開発」
，総合

図 21

車両製作所技報 Vol.2，4，（2013），（株）総合車両

仮止め溶接の外観

製作所（2）吉澤，他：「板厚の異なるステンレス鋼板のレーザ
突合せ溶接」，溶接学会全国大会講演概要 第92集，6，（2013），一般社団法人溶接学会（3）河田，他：「パルス波形制御によるステンレス鋼板のレーザスポット溶接の最適化技術の開発」，東急
車輛技報 Vol.60，26，（2010），東急車輌製造（株）

図 22（4）柴田，他：「自動車産業分野」，レーザー研究 第26巻，

仮止め溶接の断面11，（1998），一般社団法人レーザー学会

著者紹介
吉澤正皓
図 23

生産本部
技術部（接合技術センター）

仮止め溶接後の裏波ビード

河田直樹

３ おわりに博士（工学）
生産本部
技術部（接合技術センター） 主査

初めてレーザ発振が実現された1960年から半世紀が経過した今日では，レーザ溶接が世の中で広く利用されている．自動車の分野においては欧米での動きが早く，

遠藤翔太

1970年代からレーザ溶接の開発が行われていた (4)．鉄道

生産本部
技術部（接合技術センター）

車両構体へのレーザ溶接実用化の海外での動きは確認できていないが，国内では実験例を除くとレーザ溶接を適用した車両が営業運転を開始してから10年を経ていな
い．
重厚長大な鉄道車両構体にレーザ溶接を適用するにあたり，そこには様々な課題があり，車両メーカ各社の創
意工夫によって実用化に結びついている．その中で，当社ではレーザによる側外板の突合せ溶接，外板補強と外板のレーザスポット溶接を実用化してきた．
鉄道車両構体製造だけでなくレーザ溶接の実用化は，レーザ装置単体の機能や性能ではなく，被溶接物を含む

51

2014年12月

溶接部外観判定アルゴリズムの開発
Development of Evaluation for the Weld Zone by the Visual Inspection System
遠 藤 翔 太 Shota ENDO
河 田 直 樹 Naoki KAWADA
七里マリア Maria SHICHIRI

近年のステンレス製車両は，レーザ溶接等を導入し外観の見栄え向上を図る動きが見られる．溶接部の検査には従来方法として，放射線透過試験，超音波探傷試験および磁粉探傷試験などがあるが，外観検査は主観的なところが大きい．そこで，客観的に溶接部の良・不良を判定できるように正規化アルゴリズム，二値化アル
ゴリズム，極座標変換アルゴリズムを組み合わせた，溶接部の外観判定アルゴリズムを開発し，その妥当性を確認したので報告する．

１ はじめに置の構成を示す．本システムは，溶接後の溶接部をカメ

近年のステンレス車両は，図1に示すように外板の溶ラにより撮影し，撮影画像に対して判定処理を行い，接構造に関してレーザ溶接を適用したり，抵抗スポット

OK/NGを判定する．判定結果がNGの場合には，所定の溶接等を適用したりと，外観の見栄え向上を図る動きが方法で通知するシステムである．
なお今回は，「OK/NGを判定する画像処理」のアルゴ見られる．
溶接部の検査には従来方法として，放射線透過試験，リズムに関してのみ開発を行った．

超音波探傷試験および磁粉探傷試験などの方法がある
が，外観検査は主観的なところが大きい．そのため，誰溶接部の撮像（カメラ）

でも客観的に溶接部の良・不良の判定を可能にするため

OK/NGを判定する画像処理（パソコン）

NG発生の通知に，異なる三つのアルゴリズムを組み合わせた外観判定
アルゴリズムを開発した．

内部アルゴリズム

今回は外観判定アルゴリズムを用いた溶接部画像検査

正規化

ソフトウエアの概要と，外観判定アルゴリズムを形成す

二値化

る各アルゴリズムの概念について報告する．

極座標変換

図2

溶接部画像検査ソフトウエアの概要

PC
カメラ

判定表示器

被接合材料

図3
図1

レーザ溶接を適用した sustina 車両外観

３ 溶接部の色判定（正規化アルゴリズム）

２ 溶接部画像検査ソフトウエアの概要

溶接部外観判定アルゴリズムを構成している溶接部の色判定（正規化アルゴリズム）について述べる．

図2に溶接部画像検査ソフトウエアの概要を，図3に装

総合車両製作所技報第3号

溶接部画像検査装置構成

(1)

52

溶接部外観判定アルゴリズムの開発

ばらつきを評価できると考えられる．

先で述べたように，近年のステンレス車両は外観の見栄え向上を図る動きが見られる．そこで，溶接部の溶接焼けなどを溶接後の溶接部の画像から判定できないか考えた．
まず，スキャナ等を用いて画像をコンピュータに取り込み，デジタル化を行う．次に，色相を数値化する必要が あ る た め，RGBカ ラ ー モ デ ル を 用 い る． し か し，
RGBカラーモデルはR，G，B各色成分を256通りの組合
せで構成しているため，256の3乗の1677万色となり，膨大なパターンが生ずることとなる (2).また，図4に示すように画像取得時のノイズ（明暗）が影響し，物体が本来持っている色相とノイズを分離して処理することが難し

図5

いため判定において課題となる．

図4

Ac 値による基準化 (2)色相評価におけるノイズ (2)次に，ノイズ（明暗）の影響を除去する方法について述べる．RGBカラーモデルではグレースケール変換後の

図6

画像のRGB値は各成分が同じ値となる．このことに着目

カラー画像のシミュレーションモデル (2)し，これをAc値とする．Ac値は色の明るさを表しているため，図5に示すようにRGB各成分をAc値で基準化し，
RGB/Ac値を用いることで色相のみを評価することができると考えた (2) (3)．
RGB/Ac値を用いた評価シミュレーションについて述べる．図6にカラー画像のシミュレーションモデルの例
を示し，図7に図6のシミュレーションモデルをAc値で基準化した例を示す．図6のモデルでは色相の明暗に応じて，RGB値が変動していることがわかるが，Ac値で基準化した図7のモデルでは色相の明暗が変化してもRGB/Ac値は一定の値を示していることがわかる．

図7

カラー画像の Ac 値による基準化 (2)図8

光の反射の影響除去例（除去前）

図9

光の反射の影響除去例（除去後）

次に溶接後の溶接部の画像を使用したシミュレーショ
ンの例を示す．図8に光の反射を除去する前の画像を，
図9に光の反射を除去した後の画像を示す．溶接部の溶
接焼けに注目した場合，図9の結果から，光の反射の影
響が除去され，溶接部の溶接焼けが強調されていることがわかる．また図10に表面に研磨目が付いたステンレス材の溶接部に対する色判定の例を示す．光の反射の影響の除去前と除去後を比べると研磨目の影響が除去され，溶接部の溶接焼けが強調されて判別可能であることがわ
かる．
この結果からRGB/Ac値を用いることで色相に対する53

2014年12月

除去前
除去後
図 10 光の反射の影響除去（研磨目の影響除去）

図 12

４ 溶接部の画像欠陥判定（二値化アルゴリズム）

X 線透過画像

撮影原理 (4)

上記で説明したようにX線透過画像の原理から，X線の透過量が減り白く写る溶融凝固部と，欠陥がある分だ

溶接部の画像欠陥判定（二値化アルゴリズム）につい

けX線の透過量が増えやや黒く写る内部欠陥部を二値化て述べる．
溶接部の画像から欠陥判定が可能か否かを検討し，X処理し，内部欠陥の抽出を行った．サンプル画像から内線透過画像を用いて内部欠陥の抽出を試みた．内部欠陥

部欠陥のみを抽出できる二値化レベルを検討した結果，の抽出を行うにあたって，二値化処理の方法に着目した．

図13に示すように内部欠陥のみを抽出することに成功し二値化とは，画像のある明るさより明るい部分を白，た．

暗い部分を黒に置き換え，白と黒でのみ構成された画像

この結果から二値化処理を行うことでX線透過画像かに変換する画像処理の一種である．二値画像の明るい方ら内部欠陥を抽出することができ，溶接部の画像欠陥判の画素を白画素，暗い方の画素を黒画素といい ，その定が可能であると考えられる．

(4)

濃度レベルを二値化レベルという．
サンプルの画像を用いて二値化処理のシミュレーショ
ンを行った．図11に二値化処理前の画像と二値化処理後の画像を示す．花びらの部分が二値化処理後の画像では白く変換され，その他の部分は黒く変換されていること
がわかる．

図 13
５
二値化処理前の画像二値化処理後の画像
図 11 二値化処理例 (4)二値化処理による内部欠陥の特徴化 (4)抵抗スポット溶接部の良・否判定（極座標変換アルゴリズム）

抵抗スポット溶接の溶接痕は，正常な場合ほど円に近い形状となり，正常ではない場合は歪な円形状になる場合があるため，真円の円弧を直線として表せる極座標変

次に，X線透過画像を用いた二値化処理の方法につい換を採用した．これによりスポット溶接部の真円度を一て述べる．

定のしきい値で判断することができるようになった．

X線透過画像は，対象物を透過したX線量で画像の濃度が変化する．対象物が厚くなると透過するX線量が減

図14に極座標変換の概念図を示す．これはスポット中り，フィルムが感光しないため，X線透過画像では白く心まわりの角度（θ）と，スポット中心からの距離（ｒ）

写る．反対に対象物が薄い場合は感光が高まり，黒く写をそれぞれ行・列とし，それらによって決まるピクセル

る ．図12に示すように，溶接部は対象物が厚くなるた輝度を成分とするマトリックスである．このマトリック

め，フィルムは感光しにくく白く写り，母材部などは対スを，プログラムで処理することで，表1のような視点

象物が薄いため，感光しやすく黒く写る．

で定量化することが可能であると考えられる．

(4)

総合車両製作所技報第3号

54

溶接部外観判定アルゴリズムの開発

た，㈱イマジオム 高木様に感謝の意を述べる．
表2

図 14

抵抗スポット溶接画像の良・否判定例

極座標変換の概念図

表1

定量化の項目参考文献（1）遠藤翔太，他：「sustina構体構造へのSmartRSWの適用」，総合車両製作所技報 第2号，23，（2013），㈱総合車両製作所（2）河田直樹，他：「ステンレス鋼板のレーザ溶接部の変色に関する定量的評価方法の開発」，東急車輛技

表2に抵抗スポット溶接画像の良・否判定例を示す．
スポット溶接の溶接痕が正常の場合のように円に近いほ報 第59号，14-19，（2009），東急車輛製造㈱ど，極座標変換処理後の画像が直線に近くなることがわ（3）七里マリア，他：「レーザ溶接部変色を適用した溶接特性評価の基礎研究」，2009年度精密工学会秋季

かる．

大会学術講演論文集 ，621-622，（2009），（公社）

この結果から，溶接後の溶接部の画像を極座標変換す

精密工学会

ることにより，溶接部の良・否判定が可能であると考え（4）七里マリア，他：「デジタル画像による溶接部評価

られる．

方法の開発」，
東急車輛技報 第60号，
44-49，（2010），

また，システムを構築する際には，図3で示したよう

東急車輛製造㈱にカメラ光軸が溶接面に対して斜めであることを補正す
るアオリ変換，照明の不均一を補正する輝度変換，酸化皮膜のみを抽出する色分解などを必要に応じて検証し，

著者紹介

最適な条件を探索する必要がある．

遠藤翔太

６ まとめ

生産本部
技術部（接合技術センター）

主観的ではなく客観的な溶接部の外観検査を目標として，良・不良の判定ができるよう各アルゴリズム（正規河田直樹

化・二値化・極座標変換）を組み合わせた外観判定アル

博士（工学）
生産本部
技術部（接合技術センター） 主査

ゴリズムを開発した．そして，それぞれにシミュレーシ
ョンを行った結果，各アルゴリズムの外観判定に対する有効性を確認したことで本手法の妥当性を確認した．

七里マリア

今後は外観判定アルゴリズムを盛り込んだ溶接部画像

生産本部
生産管理部（生産技術）

検査ソフトウエアの構築を進めていきたい．
最後に本解説を執筆するにあたり多大なご協力を頂い55

2014年12月

ウクライナ キエフ市地下鉄− 車両の更新工事 −
生産本部

図1

技術部

完成車両外観

１ はじめに

フ市地下鉄公団（以下 キエフメトロ）向けの電気品・地球環境が変化するなかで先進諸国を中心とした世界

ブレーキシステム更新に伴う床下機器配置ならびにシス的な規模での地球温暖化を抑制する動きが浸透しつつあテムインターフェースに関わる設計業務を受注した．

る．このような背景のもと当社はウクライナにおける電本案件はキエフメトロ1号線にて運用されている経年力消費量の低減とCO2排出量の消減を目的とした車両更40 ～ 50年を経た旧ソビエト連邦製の車両95両分の電気

新工事のプロジェクトに参画した．

品・ブレーキ装置を，日本製機器を中心としたシステム

本案件は，「京都議定書第17条に基づく排出量取引のに更新する工事で，独立行政法人新エネルギー・産業技施行に伴う資金を，温室効果ガスの排出量削減を含む環術総合開発機構（NEDO）とウクライナ環境投資庁

境対策に使用する」という条件下で日本の技術が採用さ（SEIA）が交わしたグリーン投資スキーム（SEIAに対れたものである．

してNEDOが支払った温室効果ガス排出枠購入代金を本案件の契約代金の支払いに充当）に基づく事業として実

当社は，旧ソビエト連邦製の電車の床下機材を，電気施されたものである（1）．

効率の面で経済性に優れた日本製の主回路機器と補助電源装置，そして独製のブレーキ装置の各機器に取り替え

本件は総合車両製作所として初めての海外エンジニア

る工事の設計業務を2013年4月に受注した．

リング案件の受注であり，日本の鉄道車両関連メーカと2014年9月現在，初ロットの改造車両が営業運転を開しても初めてのウクライナ国向け案件である．

始している．

図2はキエフメトロの地下鉄路線図である．この図はキエフメトロの公式ホームページより転載したものであ２ 設計業務の沿革

る．キエフ市では現在3路線が運行されている．赤いラ

当社では伊藤忠商事株式会社殿からウクライナ国キエ

総合車両製作所技報

第3号

インが1号線で更新工事を施した車両の運行路線である．

56

ウクライナキエフ市地下鉄 − 車両の更新工事 −© 1960-2014 Kyiv Metro CE. All right reserved.

図2

キエフメトロ路線図（2）1号線は18駅，22.7kｍ，運転時分はおよそ片道40分であが特筆すべき点である．当社分を含めた工事全般の作業

る．

分担について表1に示す．

３ 本案件における当社の担当業務

表1

改造車は，内装および電機品・空制品を含めて製造後
40 ～ 50年を経たものであり，各所の老朽化が著しかった．そのため，構体のみを補修・流用し，その他の装置についてはすべて更新することとなった．
そのうち，主電動機を含む主回路装置，補助電源装置，ブレーキ装置，モニタ装置を日本側の手配で供給することになり，これらの装置のぎ装機器配置，ツナギ検討，システム間インターフェース，改造作業に供するための本案件の作業分担案件履行に関わるマネジ 伊藤忠商事株式会社殿メント
日本メーカに対するサポート
主回路装置の設計，納入
モニタ装置の設計，納入

三菱電機株式会社殿

補助電源装置の設計，納入 富士電機株式会社殿
ブレーキ装置の設計，納入 独・クノール ブレムゼ
社殿

配管，配線図の作成と，日本側からの納入機器の車両への据付施工要領の作成を当社が受注した．

上述装置のぎ装設計，シ 総合車両製作所
ステム設計ならびに据付施工要領の作成
作業指導および検査・コ
ミッショングのコーディ
ネート

また，改造初編成のぎ装施工指導と日本側からの納入
機器の現地性能確認に際する試験計画立案と試運転における指揮をとりおこなった．これらの設計検討や指導作業に加え，日本側メーカ間の調整やウクライナ側との設
計会議の進行や仕様確定に向けた日本メーカ各社とウク

上述以外の装置（ドア， ウクライナ・クリュコフ社
保安装置等）の購入手配
改造工事の施工

ライナ側との文書のやり取り窓口としての役割も担った．
このように，設計作業にとどまることなく，車両メー

技術面の承認

カならではのノウハウに基づいた調整力を発揮したこと

57

ウクライナ・ウクリニフ社

2014年12月

４．４

ブレーキ装置ブレーキ装置は大きく，ブレーキ作用装置（BCU），
ブレーキ制御装置（EBCU），台車の基礎ブレーキユニットから構成されている．
車両の速度信号，VVVFインバータ装置，主幹制御装
置（マスコン）からの指令，保安装置，およびEBCU機器間の情報を演算しながらBCUを制御し，速度コント
ロールをしている．
ブレーキ機能としては，常用ブレーキ，非常ブレーキ，
図3（マスコンおよび空気ブレーキハンドル），保持ブレーキ

改造前の外観（5 両編成）

および駐車ブレーキを有している．

４ 改造後の車両システム
４．１

４．５

概要

モニタ装置

モニタ装置（TMS）の基本機器構成としては，運転

電 源 はDC825Vの 第3軌 条 方 式， 車 両 は5両 編 成 の台にモニタ画面表示器，Tc車にはTMSの中央ユニット

3M2TでTc-M-M’-M-Tcの車種構成とした．要求仕様に装置，M車にはローカルユニット装置を配置している．

より，Tc車の入れ替え，M系車両は同一車種間での方転

また，通信機器としては，Tc車は信号装置1系・2系，と入れ替えが可能となっている．よって，電車としてのEBCU，APS，M車ではVVVF装置1系・2系，EBCUと編成，運用管理の概念が日本とは異なり，あまり例のな

伝送をしている．
伝送は，車両の各ユニット装置間を基幹伝送としてい考え方で，むしろ日本の気動車における編成，運用管

RS485，車両内伝送としてローカルユニット装置と機器理に近い．
表2に車両の主要諸元を示す．キエフメトロ内の高頻装置間をRS485とRS422を使用し，機器で使い分けて機度運転に供せるよう，加速度は1.2m/s ，減速度は1.1m/

器の状態情報を通信し，中央およびローカルユニットでs を設定している．

演算して運転台のモニタ画面表示器に編成および機器状

22

台車はクリュコフ社で新製されたボルスタ式空気ばね

態を表示し，運転士や検修担当に情報を提供している．

台車を採用している．特記事項としてエアサスペンショ

このTMSは，機器のモニタリング機能だけではなく，
機器状態記録装置としての機能も有している．

ン化したことが挙げられる．M，M’車の主電動機は三相かご形誘導電動機（自己通風型）を搭載した．

４．６

地上部分を走行する区間では，真冬になると車両の屋

保安装置

保安装置は日本のATC装置に類似した装置を搭載し根部のダブルルーフ側面に設置された換気用のよろい戸
から粉雪が入って車内に舞っている情景が見られる．

ている．

４．２

４．７

主回路装置

その他のシステム

各M車にVVVFインバータ装置，フィルタリアクトル，

この車両には，運転室の背面機器室と床下の主要機器

HSCB，ブレーキ抵抗器，主電動機，主断路器を配した．

箱内に機器から火災が発生した場合に自動で消火する消制御は1C2Mの2群を適用し，万一の不具合時における冗火装置を搭載している．
床下機器においては，VVVFインバータ装置箱，APS

長性を確保したものとなっている．

装置箱，バッテリ箱にこの装置が備えられている．

主電動機の形状は，従来の直流電動機の取り付けに合わせ，かつ配線の接続は，ツナギ箱方式からコネクタ方

５ 設計上の考慮点

式に見直されメンテナンス作業の効率化を図った．

キエフメトロの改造工事の対象車両は，旧ソビエト連
４．３

補助電源装置邦のモスクワ市およびレニングラード市（現サンクトペ
テルブルク市）で製造された車両である．

補助電源装置（APS）をTc車に各1台配している．

冷戦下の共産圏に供するために生まれた車両は，国民

出力は三相AC220VとDC80Vの2系統となっている．

の移動手段だけを目的とするものであった．言い換えれ

総合車両製作所技報第3号

58

ウクライナキエフ市地下鉄 − 車両の更新工事 −また，調査の結果，初期に製造された車両の方が構体

ば冷戦戦時下の車両であるということが調査の結果わかに使われている鉄材の品質が良好であることがわかっ

った．

た．

旧ソビエト連邦時代にモスクワ市からキエフ市に貸与された車両は，両運転台車で1形式を基本とし，5両連結

ウクライナでは旧ソビエト連邦時代のGOST規格とウでサービスに当たる形をとっていた．この5両編成の車クライナGOST規格が存在する．当社の設計範囲におい

両は，どのように組み替えても使用することができ，車ては必要とする場面ごとにGOST規格を配慮しつつ，両の入れ替えと各車単位での方転も自在であった．不具

JIS規格とEN規格を併用しながら設計が進められた．

合の発生した車両を直ぐに車両交換させ，代替の車両は

前後進の指令線は4番5番であり日本と同じで，電車のどの車両が選択されても直ぐに差し替え可能なマルチプ

ルーツがどこかでつながっているようだ．その他，EU

ルなものである．

圏の電車よりも日本の古い時代の電車に近い構造が随所に見られた．

更新改造では，編成を5Mから3M2Tに変更したが上記の基本コンセプトはウクライナ側の要望もあり可能な限

床下機器配置では，製造された年代によって横梁の本りその考え方を残した．更新工事後の編成は，Tc-M-M’

数や配列のピッチが異なっていることが改造の途中で判-M-Tcとした．両端のTcに種別はなくどちら向きの先頭

明し，改造現場での苦心があった．図6，7，8はクリュ車にも使えること，M車は位置の入れ替えと方転を可能

コフ社での作業指導の場面である．

とすること，M’
は受給電の関係から編成中で中央配置に固定するが方転可能なものとした．以上が最大限に車両の組み換え時の共通使用を図った点である．
車体構造は日本の鋼製電車によく似ていた．現車調査の結果は靴ズリ部の台ワクと外板の間に雨水の侵入と思われる若干の腐食は見られたが更新工事には全く影響がなく，長い間湿気のない土地で使われていたことがわか
る．

図6

図4

コネクタの結線作業指導

先頭車構体

図7

図5

床下結線の作業指導

中間車構体

59

2014年12月

たってはその方面の安全性に関しても調査した．キエフ
市内にはできたばかりのチェルノブイリ博物館があり情報収集に役立った．日本での東日本大震災では，原発事
故がどのように環境に影響を及ぼすかを長期的に想像できるほど知識を得た．震災直後の時期にウクライナへ渡航した際，線量計を買ってきてもらえないかとずいぶん周囲の人から言われたが，確かに当時はウクライナの方が線量計の機種が多かったと記憶する．
ウクライナは過去に国取り合戦に翻寿されてきた歴史を持ち，ことごとく悲劇の主人公となってきた．旧ソビエト連邦の一構成国から独立国家となったが，昨今の報
図8

床下配線の作業指導

道のとおり親ロシア派の出現やロシアの介入などを含む
内戦状態を見ると，海外案件のリスク判断は難しいと言える．

床上の内部骨組みには木が使われ，内装品の取り付けには木ねじ（タッピングビス）が用いられている．当社

総合車両製作所としての海外案件第1号は，ウクライが初期の段階から携わった運転台コンソール設計の計画

ナ語を母国語とする相手と旧ソビエト連邦のGOST規格

ではアウトワークした運転台ユニットを木ねじで固定すを相手に戦術が練られ，最終的に電力削減を基軸とするることを考慮した設計としている．

日本のモノづくりが受け入れられた形となった．ここには欧州のEN規格や米国のMIL規格を引用する車両のル

床上に木が使える理由としては床面にファイヤーバリ

ールは無かった．

アが存在し，火災時の炎が床上には及ばないという考え

元共産圏特有のインフラ構造や技術認証の組織構図な方がある．
いくつかの設計上で考慮した点について述べたが，こどを知り得たことは，単なる床下改造プロジェクトの参の他にも冷戦時代の生まれを感じさせる事柄が数多くあ画に留まらず，当社として歴史的に意味を持つ貴重な経った．

験であった．

６ 環境と国情

７ おわりに2010年10月，当時の東急車輛製造の技術者2名がキエ

本案件は，当社が調査を開始してから履行開始にこぎ

フ市内に，40年前に旧ソビエト連邦のモスクワ市およびつけるまでにおよそ3年の歳月を費やした．履行開始前

レニングラード市（現サンクトペテルブルク市）で製造にも紆余曲折があったが，履行開始後もウクライナ側とされた地下鉄車両の調査の目的で1週間滞在した．本案

徹夜の設計会議を含む喧々諤々の議論を行いながら設計件はこの時の更新工事の可能性の判断が基となり全てが作業を進めてきた．
ようやく車両が本線走行試験に入ろうとしたところ始まった．
冬季は市街地でも-20℃が通常である．車両のスペッで，ウクライナの国情が不安定となり，またも大きな困

クは-40℃であり通常の電子機器は外部環境下では動作難に直面した．初めての国，初めての相手で，様々な壁しない．日本製の機材を如何に安定して動作させるかとが立ちはだかった中，技術者として通ずるものがあった

いう課題があった．

からこそ，ウクライナ側日本側双方の力が結実して，改造車両完成にこぎつけることができた．

モニタ画面ひとつをとっても外気温度まで下がった周囲温度ではとうてい機能しない．床下機器を吊る鉄製ブ

プロジェクトを通じて，旧共産圏製の電車においては，

ラケット類の溶接ではあまりにも寒過ぎて低温による脆

車両の構造や空気部品の構造，そして電気のシステムな性破壊の懸念もあった．ハード面ソフト面の様々な課題

どが妙に昔の日本の電車に良く似ていることがわかった

を仕様書ならびに関係する技術文章を読み解き，また、り，ウクライナ人の気質が割りと日本人に近かったりと現地の調査の内容とすり合わせて一つひとつ可能な限り共通点も大いに見い出せた．
改造車両は2014年8月ごろから順次営業投入されておシンプルな方法で解決していった．
キエフ市は旧ソビエト連邦時代に事故に見舞われたチり，キエフメトロのお客様や乗務員から大変好評を頂いェルノブイリ原子力発電所が近く，本案件を始めるにあている．この改造車両がキエフ市民の日々の生活を支え

総合車両製作所技報第3号

60

ウクライナキエフ市地下鉄 − 車両の更新工事 −る役割を担っていくことを願ってやまない．
最後に，本プロジェクトのきっかけをもたらし，また成功のために多大な尽力をいただいた伊藤忠商事株式会
社殿に心からの謝辞を述べて筆を置く．
参考文献（1）伊藤忠商事株式会社殿ホームページの本案件に関する記事（2）ウクライナ・キエフメトロ・ホームページの路線図（工藤真也，大野一男，鈴木久郎 記）

A-A

B-B

図9

改造前の車両61

2014年12月

表2

Tc

総合車両製作所技報

第3号

主要諸元表

M

62

M'

M

Tc

キエフ市地下鉄 − 車両の更新工事 −

図 11

図 10

車両編成図

床下器機配置ウクライナ

63

2014年12月

JR 東日本

EV-E301系
生産本部

図1

技術部

EV-E301 系

１ はじめに蓄電池駆動電車

外観

車体断面は車体幅2800mmのストレート車体とし，床面高さはE233系と同様の1130mmである．

2014年3月のダイヤ改正より営業運転を開始した蓄電池駆動電車EV-E301系（図1）は，新しい蓄電池駆動シ

車体は，軽量ステンレス構体にE233系と同様のリンステムを搭載した日本初の営業用電車である．この電車

グ構造と結合強化構造を取り入れた構造とした上で，車は，電化区間では通常の電車と同様にパンタグラフを上

体質量の増加に見合った補強を追加した構造である．側

昇させ，架線からの電力により走行し，その際に蓄電池外板の表面処理は，デザインコンセプトに沿いダルフィの充電率が低い場合は，架線からの電力やブレーキ時のニッシュ仕上げとした．

回生電力で充電を行うものである．また，非電化区間で室内の割付はMc車，Mc'車共通としており，片側3扉で，は，パンタグラフを上昇させず，蓄電池に蓄えた電力に

扉間に12人掛ロングシート4つを，車端部に車椅子スペて走行する．この時，非電化区間でも，蓄電池にてブレースと機器室を持つ割付としている．

ーキの回生電力を回収することが出来るため，エネルギ
２．１．２

効率の上昇にも寄与している．

「人に優しい未来につなぐ，次世代車両」を車両コン

このEV-E301系は，当社製ステンレス車両のブランド

セプトにした上で，走行する烏山線沿線にも調和するデ

名sustinaの第2弾に位置づけられる．

ザインとしている．

２ 構造および特徴
２．１

エクステリアデザインは，「先進性」「環境へのやさし

車体

２．１．１

さ」
「蓄電池駆動電車」の3つをキーワードにしている．
基本構造

前頭形状は，前面ガラス窓下を凹ませた新たな形状と車体長さは19570mm，連結面間距離は20000mmである．

総合車両製作所技報

デザイン

第3号

64

し，緑色と黒色のストライプの配色により先進性を表現

JR 東日本

EV-E301 系

蓄電池駆動電車した．側面の吹寄部に，客先の一般公募により決定した

また優先席部は，床敷物と吊手の色を一般部と替える

愛称ACCUM（アキュム）のロゴとエネルギの流れをイことで明確にし，腰掛部の握り棒も滑り止めの凹凸加工メージしたシンボルマーク，そしてストライプになるよと黄色の着色を行ったものとしている．
車椅子スペース（図3）は車端部に設けてあり，ワン

うに配置した緑色の細帯を配置することで，環境へのや

マン運転時を考慮して，隣接する妻引戸の開口は車椅子

さしさと蓄電池駆動電車を表現した．

でも通行可能な有効開口幅を確保している．

インテリアデザインは，「先進性」「次世代サービス」「烏山線のポテンシャル」の3つをキーワードにしている．

２．１．４

側天井形状は，一般的なR天井ではなく3面折り形状

室内設備とし，3面折りの中央部のみ色を替えた．客室の灯具は腰掛は，座り心地向上のためにSばね方式を採用し，LEDを用いた反射式照明とし，灯体の形状を工夫するこ

E233系と同様の座席幅460mm，座席高さ420mmとし，とで，灯体を連続的に見せている．これらにより，いま利用しやすくした．

までの通勤車両にない先進的なイメージの客室となってまた側窓には熱線と紫外線を吸収する機能に加え，赤いる．また腰掛の生地と床敷物は，烏山の山あげ祭をモ

外線を吸収する機能を持ったガラスを用いることで，室チーフにしたデザインとし，烏山線のポテンシャルを表

内環境の改善を図っている．

現している（図2）
．

図2
２．１．３

客室内

ユニバーサルデザインとバリアフリー化
図3

車内設備には，ユニバーサルデザインとバリアフリー

車椅子スペース

化の考え方を積極的に取り入れ，高齢者や身体障がい者への配慮をしつつ，より多くの人にとって利用しやすい

２．２

ぎ装・システム車両としている．

２．２．１

床下機器配置側出入口部の床敷物は出入口部を明確にする黄色とEV-E301（Mc），EV-E300（Mc'）の両車に主回路用し，さらに側引戸の戸先ゴムを黄色とすることで，戸先蓄電池箱（図4）を搭載している．主回路用蓄電池箱内部を明確にした．また出入口の上部には開閉動作知らせ

部にはGSユアサ製のLIM30H-8Aリチウムイオン蓄電池灯を設置し，扉の開閉に対して注意を促すようにしていが22モジュール直列に接続され，この箱が各車両に1群

る．

単位（5箱）ずつ，編成で10箱設置している．

吊手と荷物棚は，優先席を含む先頭寄の12人掛部を一

このほか，Mc車には電力変換装置，フィルタリアク

般部よりも50mm低い高さとし，低身長者への配慮をし

トル，高速度遮断器などの主回路関係機器を搭載していている．腰掛部にある握り棒は，立っている方にも座っる．Mc'車には，補助電源装置，トランスフィルタ箱，ている方にもつかまりやすいよう，通路側に湾曲させた制御用蓄電池のほか電動空気圧縮機，除湿装置，元空気形状としている．

タンクなど空制機器を搭載している．

65

2014年12月

２．２．４

運転室機器

運転室は，ワンマン運用に対応した非貫通の全室運転台としている（図6）．ワンマン運転を行うため，運転室には運賃箱，室内確認ミラー，ワンマン操作器，ワンマン設定器を設置している．
EV-E301系は，主回路用蓄電池を搭載しているため，電圧計は架線，主回路用蓄電池，制御用蓄電池の3連となっている．このほか，急速充電等を行う操作スイッチ
盤や架線認識装置(Mc車のみ)といった主回路用蓄電池搭
載車特有の機器も搭載している（図7）．
運転台にはモニタ装置を設け，従来車で使用される運
図4
２．２．２

転情報の表示やワンマン装置制御等の機能のほか，主回主回路用蓄電池箱

路用蓄電池の充電量や各機器間における電気の流れ，架屋根上機器

線状態を表示する機能を備えている．

両 車 に 搭 載 し た 空 調 装 置 は 冷 却 能 力38.4kW（33000kcal/h）のAU736を使用している．Mc車に搭載したパンタグラフは，主回路用蓄電池への急速充電に対応するため，すり板部を強化したPS38型を2台搭載とし，架線下走行時や充電時には2台両方のパンタグラフを使
用する．
２．２．３

室内機器

客室内の照明にはLED室内灯を採用し，消費電力の低減を行っている．ワンマン運転を行うため，前位寄り
上部に液晶式運賃表示器兼用車内案内表示器を，中央部を除くドア付近には整理券発行器を設置している．各車
両の3位車端上部には車内情報提供表示器（図5）を設け，車両が架線電力・蓄電池どちらの電力で走行しているかを示すほか，走行中の電気の流れや充電状態についても表示している．

図6

Mc，Mc'各車両とも4位車端部を機器室としている．

運転台周辺

各車両の機器室には，配電盤などの電気機器のほか，ブレ－キ制御装置，直通予備ユニット，供給空気タンクな
どの空制機器も搭載している．

図5

総合車両製作所技報第3号

車内情報提供表示器

図766

架線認識異常扱いスイッチ箱

JR 東日本

２．２．５

主回路構成

EV-E301 系

蓄電池駆動電車

で，部品の共通化を図っている．

主回路構成は，架線電圧（1500V）を降圧して，主回軸箱支持装置は，軸梁式である．台車枠は，横梁にシ

路用蓄電池（630V）に充電が出来るようDC-DCコンバ

ームレスパイプを用いた鋼板溶接構造で，横梁パイプはータを搭載している．そのDC-DCコンバータとモータ

空気ばねの補助空気室を兼ねている．
車体支持装置は，車体直結式空気ばね，および1本リを制御するVVVFインバータ装置を一体箱にまとめ，電ンク式牽引装置から成る．

力変換装置として，車両へ搭載している．
主回路用蓄電池は，冗長性を持たせた2群構成となっ基礎ブレーキ装置は，電動台車が踏面片押し式のユニており，走行時の消費電力（走行用の電力とサービス機

ット式，付随台車が踏面ブレーキとディスクブレーキ（1器等の負荷）に加え，輸送障害時に対応可能な余裕分や軸2ディスク）の併用である．
編成の両端となる付随台車の先頭軸には，滑走防止用

蓄電池の経年劣化による減少分を考慮し，190kWhの容にセラミック噴射装置を装備しており，制動時の滑走検量となっている．

知再粘着は台車単位で制御される．
２．２．６

架線認識装置

この電車は，電化区間と非電化区間を直通して走行するため，パンタグラフの上昇・下降扱いが多く，また地
上側に急速充電設備のある駅では，通常の架線より大きい電流で充電を行う急速充電の扱いもある．そのため，充電電流の制限を行ったり，パンタグラフを非電化区間
で誤って上げてしまうことのないよう，地上からの地点情報を受信し，車両がどの架線状態の場所にいるのか，
自動で認識が出来る架線認識装置を搭載している．
この架線認識装置は，地点情報が入力されると，リレ

図8電動台車（DT79 台車）

図9

付随台車（TR255D 台車）ーの働きにより，現在の架線状態に応じた制御を行うよう，回路が構成されている．その制御としては，以下のようなものがある．
① パンタグラフの制御
急速充電時のパンタグラフの操作（上昇・下降）を制限する．
（パンタグラフおよび架線の保護のため）② パンタグラフの集電電流制御
現在地の架線条件を電力変換装置へ入力し，その場にあった，充電電流の制限を行うよう制御する．
（パンタグラフの損傷や架線溶断の防止のため）

３ おわりに③ 車両移動の制御
パンタグラフを上昇させた状態での，非電化区間へ

EV-E301系は，2014年3月15日から営業運転を開始しの侵入防止を行う．
（パンタグラフ上昇時に非電化区

た．営業運転初日の1番列車には乗車できない方もいる間を認識すると非常ブレーキが作用する）

ほどの盛況振りで，終着駅の烏山駅では歓迎イベントと急速充電中に車両が走行しないようにする．
（急速充して臨時の山あげ祭が行われるなど，多くの方に迎えられた．このEV-E301系が烏山線沿線の皆様に長く愛され

電時に非常ブレーキが緩解しないように制御する）ることを願う．
２．３

台車（藤澤朝岐，関根眞一，相坂拓，平井明正 記）

台車はボルスタレス台車であり，Mc車，Mc' 車ともに前位側が付随台車，後位側が電動台車を装備する．台車
形式は電動台車がDT79（図8），付随台車がTR255D（図9）である．主な構成は，既に導入されているE531系/
E233系電車用のDT71/TR255系台車を基本にすること

67

2014年12月

総合車両製作所技報

第3号

68

サービス機器

冷房装置
保安装置
制御方式
ブレーキ方式
運転室構造
情報装置
そ 座席配置の 側出入口他 トイレ

パンタグラフ
主 主電動機
要 主制御器機 補助電源器
電動空気圧縮機

台車形式（歯車比）

最高運転速度
号車
車種
形式
定員（人）
質量（ｔ）
連結面間距離車 車体長さ
体 車体幅
寸 屋根高さ法 床面高さ台車間中心距離編成－－
SC101形(100kVA), lvLB
MH3108-C1200M形－(1200L/min)
AU736形 集中式冷房装置38.4kW(33000kcal/h)ATS-P形(車上装置1台/両を運転室に搭載)，デジタル列車無線，EB･TE装置, 防護無線
VVVFインバータ制御方式, 回生ブレーキ付
回生ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキ，直通予備ブレーキ，耐雪ブレーキ, 抑速ブレーキ
高運転台，非貫通，ワンマン対応
モニタ装置 MON22形
ロングシート，車椅子スペース付
片側扉数:3，TK116B形空気式戸閉装置(戸ばさみ安全機能および半自動機能付)，側開閉表示灯付－－
行先表示器，車内案内表示器(ワンマン表示器兼用)，車内情報表示器(1台/両)
自動放送装置，車外スピーカ

MT78A×2
SC100形(主回路電圧633.6V(22モジュール))－PS38形×2

20000mm
19570mm2800mm
3620mm
1130mm
13800mm
TR255D(前位台車)
DT79(後位台車) (1:6.06)

133(48)37.7

車軸（○：T軸，●：M軸）

133(48)
40.2

宝積寺→

1号車
Mc'
EV-E300

100km/h

+
○○

Mc'

①

●●

-●●

Mc
○○

+

＜ ＞

②

主要諸元表

2号車
Mc
EV-E301←烏山

表1

有効開口幅1300mm

応荷重・滑走制御機能付

軽量ボルスタレス台車
軌間1067㎜，軸距2100㎜
シングルアーム(急速充電対応)
三相誘導電動機 1時間定格95kW

パンタグラフ折りたたみ高さ：3980mm

2両編成

EV-E301 系

蓄電池駆動電車図 10

編成図

JR 東日本69

2014年12月

JR 東日本

E233系6000代
生産本部

図1

一般形直流電車

技術部

E233 系 6000 代

外観

１ はじめに２ 構造および特徴

JR東日本では，首都圏の通勤・通学を主とする輸送

２．１

車体

２．１．１

におけるさらなる安定性向上，ならびにサービス向上を目指すため，2006年にE233系一般形直流電車を開発し，基本構造

編成は8両固定編成（4M4T）であり，E233系シリー
ズでは初めての車種構成となる．

これまで中央快速線，青梅・五日市線，京浜東北・根岸線，東海道線，常磐緩行線，京葉線，宇都宮線，高崎線，

車体は，軽量ステンレス構体であり，台枠の一部を除きステンレスを用いた構体とし，車体強度の向上を図っ

埼京線で順次営業運転を開始している．

ている．

今回，横浜線で使用している205系通勤電車の後継車両として，E233系6000代を新造することになり，設計，

車体のカラー帯は横浜線カラーである黄緑（黄緑6号）

および製造を横浜事業所，新津事業所にて行った．2014とグリーン（緑15号）とし，E233系シリーズとしては

年2月から営業運転を開始し，横浜事業所で13編成（104初となるカラー帯への「YOKOHAMA LINE」の文字と，両），新津事業所で15編成（120両）製造した．

横浜線沿線の「市の木」となっているケヤキの葉をデザインした標記がなされている．

以下に，E233系6000代の概要を紹介する．

車体幅は定員増による混雑緩和を図るため，2950mmの拡幅車体とし，腰部から下を狭めた裾絞り構造としている．

総合車両製作所技報第3号

70

JR 東日本

E233 系 6000 代

一般形直流電車としている．従来の蛍光灯と同等の照度を確保するとともに，消費電力を抑制している．

図2

YOKOHAMA LINE標記

車体長さは，先頭車は19570mm，中間車は19500mmとし，連結面間距離はそれぞれ20000mmに統一している．
また，横浜線の従来車よりも乗降時のバリアフリー性

図3

室内

図4

優先席

を高めるため，床面高さは1130mmとし，ホームとの段差を極力小さくした．
前頭構体は，E231系近郊タイプと同様に衝撃吸収構造を導入し，クラッシャブルゾーンとサバイバルゾーンの構造区分，ならびに前頭部に衝撃吸収材を設けることにより，運転席に座る乗務員や客室のお客さまの安全を確保している．さらに，乗務員室側構体の塗装箇所を吹寄部と同じダルフィニッシュ材とし，無塗装化にすることで外観とメンテナンス性を向上させている．
前面オオイ下部の左右には駅でのドア誤開扉防止を目的としたホーム検知用のセンサを設置している．
２．１．２

車内設備

車いすスペースは，これまでのE233系と同様に両先頭車に設けており，非常通報器，保護棒などの設備品は室内機器配置はE233系7000代（埼京線）と同様の配車いすのお客さまでも扱いやすい配置としている．

置としている．
各車両の一方の端部には「優先席」を設けており，これまでのE233系と同様に座席のシート地を変えている
ほか，内張・床敷物・吊手・握り棒の色を一般部と変えることにより，一般部との違いを明確にし，優先席の位置を顕在化している．さらに優先席部では立ち上がるときの補助として3人掛けのどの席からも使用できるよう，握り棒を1本追加するとともに，より大きく通路側に湾曲させた形状としている．
また，2 ～ 7号車の優先席を含む車両両端の3人掛部分と，1号車と8号車の全箇所については，荷棚と荷棚前の吊手の高さを他の一般部よりも50mm下げることにより，背の低いお客さまのニーズに応えたユニバーサルデザイ

図5ンを考慮した客室としている．

車いすスペース

室内照明はE233系7000代（埼京線）より，環境にや腰掛は片持ち式のロングシートとしている．座席はこさしいLED照明を採用しており，E233系6000代も同様

れまでのE233系同様，1人ずつの座席位置を明確にした71

2014年12月

バケット形にするとともに，1人当たりの座席幅をブレーキ方式は回生ブレーキ併用電気指令式空気ブレ460mmとし，横浜線の従来車よりも快適性を向上させてーキであり，ブレーキ制御装置を中間車に1台，両先頭いる．腰掛の表地柄は横浜線カラーと同様の緑色を基調

車には台車ごとに1台ずつ計2台搭載している．

とし，東神奈川駅などで同一ホームに発着するE233系
２．２．２

1000代（京浜東北線）との識別が可能なようにしている．

屋根上機器

天 井 の 空 調 風 道 はE233系7000代（ 埼 京 線 ） よ り，

先頭車は，信号炎管と列車無線用の広帯域空中線アン

FRP製からアルミ製に素材を変更しており，E233系

テナのほか，クハE232-6000ではWiMAXアンテナを配6000代でも同構造としている．風道内の清掃が可能な構置している．また，クハE233-6000はGPS ／準天頂衛星

造でありメンテナンス性を向上させている．さらに，ロ対応アンテナの取付準備工事をしている．
モハE233-6400はパンタグラフを1台配置，モハE233-

ールフィルタ装置には，集塵機能付空気清浄機を設置し6000には，冗長性を確保するためパンタグラフが2台配ている．

置されており，後位寄りを主パンタグラフ，前位寄りを側窓は，下降窓と固定窓の組み合わせとし，熱線吸収，

副パンタグラフとしている．

紫外線・赤外線カット機能などを持つ高性能ガラスを用
い，快適な室内空間を提供している．

２．２．３
２．２

ぎ装

２．２．１

室内機器

戸閉装置は，リニアモータ駆動方式の電気式戸閉装置
床下機器を採用している．出入口上部のかもい部には，情報提供

先頭車の床下には，保安装置としてデジタルATC区装置として17インチワイド液晶ディスプレイを2台配置

間（京浜東北・根岸線）とATS-P区間（横浜線）を直している．1台は行先・ドアの開方向，乗換案内を表示，通運転できるよう，デジタルATC車上装置とATS-P車

もう1台が静止画・動画の広告表示を行っており，お客上装置双方の機能を兼ね備えたD-ATC ／ P統合型車上さまへの情報サービスを向上させている．

装置を搭載している．また，可搬式ATS-Ps車上子の取また，かもい中央下部には，ドアの開閉動作をお客さ付ができる構造としている．そのほか，蓄電池箱，整流

まに知らせるための側扉開閉予告表示灯を配置してい装置を搭載している．

る．

モハE233にVVVFインバータ装置，フィルタリアク
２．２．４

トルなどの主回路装置を搭載している．

乗務員室機器モハE232には待機二重系方式の静止型インバータ装

乗務員室はこれまでのE233系拡幅車と同様，非貫通

置およびトランスフィルタ箱，電動空気圧縮機を搭載しの全室運転台構成であり，完全ユニット形運転台である．

ている．

運転台の床高さ（乗務員が座ったときの足位置）は，視認性向上のため，一般部よりかさ上げした高床構造とし

サハE233-6000の床下にはE233系7000代（埼京線）よている．

り採用した改良型の床下格納式の非常はしごを搭載している．従来の非常はしごに比べ，乗務員が簡単に扱え，

前部標識灯は，地上側からの視認性を向上させるため

お客さまをより早く地上へ誘導することが可能である．

運転台上部に設置し，前面ガラスの内側配置とした．前面ガラスに対する熱影響を排除するため，高輝度放電灯（HID）式前部標識灯を搭載している．後部標識灯はLEDであり，行先表示器と一体構造である．
前面ガラスのワイパは，運転士側，助士側の2本の主
ワイパに加え，ワイパに不具合が生じた場合に，切り替えることが可能な補助ワイパを運転士側に設け，立てた状態を定位としている．
各種メータや表示灯は，LCD画面に表示するシステ
ムを採用している．運転席正面の計器盤には，左側にNo.1メータ表示器，右側にTIMS表示器とICカードリー
ダ・防護無線を配置し、さらにその右側にはNo.2メータ

図6

総合車両製作所技報

第3号

表示器を配置した．背面ユニットには運転台選択スイッ

非常はしご

72

JR 東日本

E233 系 6000 代

一般形直流電車

チ，ホーム検知装置制御器などを格納し，クハE232-

ナンス性向上のためE233系7000代（埼京線）からブレ

6000のみ情報提供装置の中央装置を設置している．背面ーキ配管経路を部分的に変更した．

上部においては，クハE233-6000のみGPS ／準天頂衛星

なお，一部編成のTR255Aにはレール塗油装置が装備

アンテナ本工事に備えた準備工事を行っている．

されている．

天井部の照明は客室と同様，LED照明を採用している．運転台ユニット助士側上面には，事故発生時の輸送障害低減を目的として，助士側に運転台前方カメラと記録装置を設置した．

図9

図7

DT71A 台車

乗務員室

図 10

TR255 台車 2

客室内

（飯田隆幸，水野司，金原弘道 記）
図8
２．３

前方カメラ

台車

台車は軸はり式ボルスタレス台車であり，仕様・基本
構造はこれまで製造してきたE233系と同じである．台
車形式は電動台車がDT71A台車，先頭付随台車がTR255
台車，中間付随台車がTR255A台車である．
軸ばねはコイルばねで，乗心地向上のため軸ダンパを併設している．枕ばねは空気ばねを装備し，ヨーダンパ
取付準備構造としている．
ブレーキ装置は，電動台車が踏面ブレーキで，付随台車が踏面ブレーキとディスクブレーキの併用である．滑
走再粘着制御は各軸単位である．
また，DT71A台車とTR255台車については，メンテ

73

2014年12月

総合車両製作所技報

第3号

74

パンタグラフ主主電動機
要機 主制御器器 補助電源電動空気圧縮機
冷房装置
保安装置
ブレーキ方式
運転室構造
情報装置
そ
座席配置
の
他 側出入口サービス機器
その他

台車形式

質量（ｔ）
連結面間距離車 車体長さ
体 車体幅
寸 屋根高さ法 床面高さ台車間中心距離
駆動方式

最高運転速度
号車
車種
形式
定員（人）

編成

+
○○

●●

- -

＜

M

④

●●

●●

- -

＞
M'

③

●●

○○

+ +

T
○○

4号車
M
モハE233 6000

120km/hサハE233 6000

5号車
T
モハE232 6000

3号車
M'

31.6

32.3

○○

Tc'

→

30.2

サハE233 6200 クハE232 6000

2号車
T

Tc'

1号車

○○

- =

大船・桜木町・東神奈川②①

先頭車:142(39)，中間車:160(54)
28.5
32.2
32.3
28.5(28.8)
20000mm
先頭車:19570mm，中間車:19500mm
2950mm
3620mm
1130mm
13800mm
TD継手平行カルダン駆動方式 歯数比(1:6.06)
軸梁式ボルスタレス台車
付随車:TR255系,電動車:DT71系
PS33D(M車に搭載,モハE233-6000は2台搭載)
三相かご形誘導電動機 MT75 140kW
SC85A,2レベルPWM制御IGBT VVVFインバータ1C4M 3300V-1200A
SC91,IGBT-SIV 三相440V 260kVA
スクリュー式 1600L/min
集中式冷房装置AU726系, 8.1kW(50000kcal/h)
D-ATC,ATS-P，デジタル列車無線,EB･TE装置,防護無線(自動発報装置)

モハE232 6400

T⑤

凡例：連結器[+密着自動，-：半永久，=：半永久(衝撃吸収緩衝器付)]
車軸（○：T軸，●：M軸）

○○

+ +
●●

6号車
M'

●●

M'

⑥

主要諸元表

高運転台，非貫通，衝撃吸収構造
TIMS(列車情報管理装置)
ロングシート,車椅子スペース付(1・8号車)
片側扉数:4，電気式戸閉装置(戸ばさみ安全機能付)，側開閉表示灯付き
フルカラー行先表示器，情報提供装置(LCD17型ワイド)，自動放送，車外スピーカ，乗降案内装置
ホーム検知装置,移動禁止システム,非常はしご(5号車:3・6位ドア部)，客室LED照明，運転台前方カメラシステム

回生ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキ，直通予備ブレーキ，耐雪ブレーキ,駐車ブレーキ(1･8号車),抑速ブレーキ

30.1

モハE233 6400

クハE233 6000

●●

M

●●

- -

＞

Tc

○○

= -

M

⑦

7号車

Tc

八王子
⑧

8号車

○○

←

表1

+

)内:座席数)内:レール塗油装置搭載車

有効開口幅1300mm
準天頂衛星アンテナアンテナ(準備工事)

ATS-Ps(可搬式)搭載可能

待機二重系

シングルアーム

パンタグラフ折りたたみ高さ：3945mm((

8両編成(4M4T)

E233 系 6000 代

一般形直流電車図 11

編成図

JR 東日本75

2014年12月

JR 東日本

E233系8000 代
生産本部

図1

一般形直流電車

技術部

E233 系 8000 代

外観

１ はじめに２ 構造および特徴

JR東日本では，首都圏の通勤・通学を主とする輸送

２．１

車体

２．１．１

におけるさらなる安定性向上，ならびにサービス向上を基本構造目指すため，2006年にE233系一般形直流電車を開発し，編成は6両固定編成（4M2T）であり，E233系0代（中

これまで中央快速線，青梅・五日市線，京浜東北・根岸央快速線），E233系5000代（京葉線）の6両編成と同じ

線，東海道線，常磐緩行線，京葉線，宇都宮線，高崎線，

車種構成である．
車体は，軽量ステンレス構体であり，台枠の一部を除

埼京線，横浜線で順次営業運転を開始している．

きステンレスを用いた構体とし，車体強度の向上を図っ

今回，南武線で使用している205系および209系通勤電ている．

車の後継車両として，E233系8000代を新造することに車体のカラー帯は，南武線カラーである黄色（黄1号）

なり，設計，および製造を新津事業所にて行った．
E233系8000代第一編成は2014年8月にJR東日本中原と黄かん色（黄かん色2号），およびぶどう色（ぶどう色

電車区に回送し，35編成（210両）を製造予定である．

2号）の3色構成とし，先頭車のカラー帯には南武線沿線をイメージしたデザインとともに「NAMBU LINE」の以下に，E233系8000代の概要を紹介する．

文字が標記されている．
車体幅は定員増による混雑緩和を図るため，2950mm

総合車両製作所技報第3号

76

JR 東日本の拡幅車体とし，腰部から下を狭めた裾絞り構造として

E233 系 8000 代

一般形直流電車

ンを考慮した客室としている．

いる．

室内照明は環境にやさしいLED照明を採用しており，
これまでの蛍光灯と同等の照度を確保するとともに，消費電力を抑制している．

図2

NAMBU LINE標記

車体長さは，先頭車は19570mm，中間車は19500mmとし，連結面間距離はそれぞれ20000mmに統一している．

図3

室内

図4

優先席

また，南武線の従来車よりも乗降時のバリアフリー性を高めるため，床面高さは1130mmとし，ホームとの段差を極力小さくした．
前頭構体は，E231系近郊タイプと同様に衝撃吸収構造を導入し，クラッシャブルゾーンとサバイバルゾーンの構造区分，ならびに前頭部に衝撃吸収材を設けることにより，運転席に座る乗務員や客室のお客さまの安全を確保している．さらに，乗務員室側構体の塗装箇所を吹寄部と同じダルフィニッシュ材とし，無塗装化にすることで外観とメンテナンス性を向上させている．
前面オオイ下部の左右には駅でのドア誤開扉防止を目的としたホーム検知用のセンサを設置している．

車いすスペースは，これまでのE233系と同様に両先
２．１．２

車内設備

頭車に設けており，非常通報器，保護棒などの設備品は室内機器配置はE233系6000代（横浜線）と同様の配車いすのお客さまでも扱いやすい配置としている．

置としている．
各車両の一方の端部には「優先席」を設けており，これまでのE233系と同様に座席のシート地を変えている
ほか，内張・床敷物・吊手・握り棒の色を一般部と変えることにより，一般部との違いを明確にし，優先席の位置を顕在化している．さらに優先席部では，立ち上がる
ときの補助として3人掛のどの席からも使用できるよう，握り棒を1本追加するとともに，より大きく通路側に湾曲させた形状としている．
また，3 ～ 5号車の優先席を含む車両両端の3人掛部分と，1号車と6号車の全箇所については，荷棚と荷棚前の吊手の高さを他の一般部よりも50mm下げることにより，背の低いお客さまのニーズに応えたユニバーサルデザイ

77

図5

車いすスペース

2014年12月

腰掛は片持ち式のロングシートとしている．座席はこれまでのE233系同様，1人ずつの座席位置を明確にした
バケット形にするとともに，1人当たりの座席幅を460mmとし，南武線の従来車よりも快適性を向上させている．また，腰掛の表地柄は南武線カラーに合わせた色彩としている．
天 井 の 空 調 風 道 はE233系7000代（ 埼 京 線 ） よ り，
FRP製からアルミ製に素材を変更しており，E233系
8000代でも同構造としている．風道内の清掃が可能な構造でありメンテナンス性を向上させている．さらに，ロールフィルタ装置には，集塵機能付空気清浄機を設置し

図6た．

安全帯フック掛け

側窓は，下降窓と固定窓の組み合わせとし，熱線吸収，
２．２．３

紫外線・赤外線カット機能などを持つ高性能ガラスを用

室内機器

戸閉装置は，スクリュー駆動方式の電気式戸閉装置をい，快適な室内空間を提供している．

採用している．出入口上部のかもい部には，情報提供装
２．２

ぎ装

２．２．１

置として17インチワイド液晶ディスプレイが2台配置さ床下機器れている．1台は行先・ドアの開方向，乗換案内を表示，
もう1台が静止画・動画の広告表示を行っており，お客

先頭車の床下には，蓄電池箱，整流装置，空気圧縮機

さまへの情報サービスを向上させている．

装置を搭載し，ATS-P車上装置は情報装置（TIMS）箱また，かもい中央下部には，ドアの開閉動作をお客さ内に設置している．

まに知らせるための側扉開閉予告表示灯を配置していモハE233の床下にはVVVFインバータ装置，フィルる．

タリアクトルなどの主回路装置を搭載している．
モハE232-8000には待機二重系方式の静止型インバー

２．２．４

タ装置およびトランスフィルタ箱を搭載し，モハE232-

乗務員室機器

乗務員室はこれまでのE233系拡幅車と同様，非貫通

8200は搭載準備工事としている．
ブレーキ方式は回生ブレーキ併用電気指令式空気ブレの全室運転台構成であり，完全ユニット形運転台である．

ーキであり，ブレーキ制御装置を中間車に1台，両先頭

運転台の床高さ（乗務員が座ったときの足位置）は，視車には台車ごとに1台ずつ計2台搭載している．

認性向上のため，一般部よりかさ上げした高床構造とし
ている．

２．２．２

屋根上機器

前部標識灯は，地上側からの視認性を向上させるため

先頭車は，信号炎管と列車無線用の広帯域空中線アン

運転台上部に設置し，前面ガラスの内側配置とした．前テナのほか，クハE232-8000ではWiMAXアンテナを配面ガラスに対する熱影響を排除するため，高輝度放電灯

置している．また，クハE233-8000にはGPS ／準天頂衛（HID）式前部標識灯を搭載している．後部標識灯は星対応アンテナの取付準備工事としている．

LEDであり，行先表示器と一体構造である．

モハE233-8200はパンタグラフを1台配置，モハE233-

前面ガラスのワイパは，運転士側，助士側の2本の主8000には，冗長性を確保するためパンタグラフが2台配

ワイパに加え，ワイパに不具合が生じた場合に，切り替

置されており，後位寄りを主パンタグラフ，前位寄りをえることが可能な補助ワイパを運転士側に設け，立てた

副パンタグラフとしている．

状態を定位としている．

モハE233の屋根には，E233系としては初めてパンタ

各種メータや表示灯は，LCD画面に表示するシステ

グラフの近傍に安全帯フック掛けを設置した．これによムを採用している．運転席正面の計器盤には，左側にり，車両側面にハシゴを掛けてパンタグラフの除雪作業

No.1メータ表示器，右側にTIMS表示器とICカードリーを行う際の作業安全性を向上させている．

ダ・防護無線を配置し，さらにその右側にはNo.2メータ
表示器を配置した．背面ユニットには運転台選択スイッチ，ホーム検知装置制御器などを格納し，クハE232-

総合車両製作所技報第3号

78

JR 東日本

8000のみ情報提供装置の中央装置を設置している．背面

E233 系 8000 代

一般形直流電車

取付準備構造としている．

上部においては，クハE233-8000のみGPS ／準天頂衛星

ブレーキ装置は，電動台車が踏面ブレーキで，付随台

アンテナ本工事に備えた準備工事を行っている．

車が踏面ブレーキとディスクブレーキの併用である．滑

天井部の照明は客室と同様，LED照明を採用してい走再粘着制御は各軸単位である．

る．運転台ユニット助士側上面には，事故発生時の輸送

また，DT71A台車とTR255台車については、メンテ障害低減を目的として，助士側に運転台前方カメラと記

ナンス性向上のためE233系7000代（埼京線）からブレ録装置を設置した．

ーキ配管経路を部分的に変更した．
なお，一部編成のTR255Aにはレール塗油装置が装備されている．

図7

乗務員室

時刻表灯は乗務員が携帯する端末装置を置くことがで

図9

DT71A 台車きる構造とし，時刻表灯背面には携帯端末装置充電用コ
ンセントを設置した．

図 10
図8

（飯田隆幸，水野司，金原弘道 記）

時刻表灯に設置した携帯端末装置用コンセント

２．３

TR255A 台車（レール塗油器付き）

台車

台車は軸はり式ボルスタレス台車であり，仕様・基本
構造はこれまで製造してきたE233系と同じである．台
車形式は電動台車がDT71A台車（質量の小さいモハ
E232-8200のみDT71B台車），先頭付随台車がTR255台
車，中間付随台車がTR255A台車である．
軸ばねはコイルばねで，乗心地向上のため軸ダンパを併設している．枕ばねは空気ばねを装備し，ヨーダンパ

79

2014年12月

総合車両製作所技報

第3号

80

パンタグラフ主主電動機
要機 主制御器器 補助電源電動空気圧縮機
冷房装置
保安装置
ブレーキ方式
運転室構造
情報装置
そ
座席配置
の
他 側出入口サービス機器
その他

台車形式

質量（ｔ）
連結面間距離車 車体長さ
体 車体幅
寸 屋根高さ法 床面高さ台車間中心距離
駆動方式

最高運転速度
号車
車種
形式
定員（人）

編成

+
●●

●●

+ +

M

④

●●

●●

- -

＞
M'

⑤

●●

4号車
M
モハE233-8200120km/h

モハE232-8000

3号車
M'
モハE232-8200

5号車
M'

先頭車:142(39)，中間車:160(54)
31.7
31.5
28.6
20000mm
先頭車:19570mm，中間車:19500mm
2950mm
3620mm
1130mm
13800mm
TD継手平行カルダン駆動方式 歯数比(1:6.06)
軸梁式ボルスタレス台車
付随車:TR255系,電動車:DT71系
PS33D(M車に搭載,モハE233-8000は2台搭載)
三相かご形誘導電動機 MT75 140kW
SC85A,2レベルPWM制御IGBT VVVFインバータ1C4M 3300V-1200A
SC86A,IGBT-SIV 三相440V 260kVA
スクリュー式 1600L/min
集中式冷房装置AU726系, 8.1kW(50000kcal/h)ATS-P，ATS-SN，デジタル列車無線，EB･TE装置，防護無線(自動発報装置)
32.3

○○

- =

Tc'

立川
⑥

30.8(31.0)

クハE232-8000

Tc'

6号車

高運転台，非貫通，衝撃吸収構造
TIMS(列車情報管理装置)
ロングシート,車椅子スペース付(1・6号車)
片側扉数:4，電気式戸閉装置(戸ばさみ安全機能付)，側開閉表示灯付き
フルカラー行先表示器，情報提供装置(LCD17型ワイド)，自動放送，車外スピーカ，乗降案内装置
ホーム検知装置,移動禁止システム,客室LED照明，運転台前方カメラシステム→○○

凡例：連結器[+密着自動，-：半永久，=：半永久(衝撃吸収緩衝器付)]
車軸（○：T軸，●：M軸）

M'

③

主要諸元表

回生ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキ，直通予備ブレーキ，耐雪ブレーキ,駐車ブレーキ(1･6号車),抑速ブレーキ

30.7(30.9)

モハE233-8000

クハE233-8000

●●

- -

＞

●●

M

●●

M

Tc

○○

= -

＜

②

2号車

Tc

川崎
①

1号車

○○

←

表1

+

)内:座席数)内:レール塗油装置搭載車

有効開口幅1300mm
準天頂衛星アンテナ(準備工事)

ATS-Ps(可搬式)搭載可能

待機二重系

シングルアーム

パンタグラフ折りたたみ高さ：3945mm((

6両編成(4M2T)

E233 系 8000 代

一般形直流電車図 11

編成図

JR 東日本81

2014年12月

JR 東日本 SL 銀河
キハ 141 系改造車
生産本部

図1

技術部

製品外観

１ はじめに置している．
2号車は，キサハ144-702で，改造により車端部に宮沢JR東日本では，岩手県花巻市と釜石市を結ぶ釜石線

賢治ギャラリ，ライブラリ，便所を設置している．

に東日本大震災からの復興支援と地域活性化を目指した

3号車は，キサハ144-701で，改造により車端部に宮沢「SL銀河」の運行を2014年4月から開始した．本車両はSLに牽引される4両編成の客車（気動車）であり，内装，

賢治ギャラリを設置している．

外装はKEN OKUYAMA DESIGNによる宮沢賢治の「銀4号車は，キハ143-701で，改造により宮沢賢治ギャラ

河鉄道の夜」を代表的テーマとしている．当社では気動

リ，SLギャラリ，売店，車販準備室，車椅子対応大型車の改造工事を担当し，限られた工期の中でデザインコ

便所を設置している．

ンセプトをいかに実現するか随所に工夫を盛り込んだ車
２．２

両である．

インテリアデザインおよび設備

各車とも一般座席部は，宮沢賢治の生きた大正から昭２ 構造および特徴

和のイメージとし，座席背もたれ上部にパーティション，２．１

側窓上部に南部鉄器風の荷棚，荷棚上部にステンドグラ

基本構成

ス風の飾り照明，窓吹寄上部にガス灯風の壁灯を設置し今回種車とした車両は，JR東日本がJR北海道から購ている．側内張板は，側窓下部に木目模様化粧板，窓吹入したキハ141系気動車4両編成である．
1号車は，キハ142-701で，改造により月と星のミュー寄から上部は白色系の化粧板としている．一般座席部のジアム，プラネタリウム室，プラネタリウム準備室を設

床は，天然木風の床材，通路およびギャラリはカーペッ

総合車両製作所技報第3号

82

JR 東日本

SL 銀河

キハ 141 系改造車

ト敷きとしている．
各車のミュージアム，ギャラリ，ライブラリ等のテーブルや飾り棚はデザインコンセプトにより難燃木を使用している．1号車プラネタリウム室には小型のプラネタリウムを，また4号車のSLギャラリには，6人掛の大型ソファを設置している．
両先頭車には，SLの軸温監視用の検修員室を設け，SLの軸温度を先頭二車間ジャンパで検修員室まで配線を導いている．その軸温度は検修員室内のパソコンで監視できる．座席ヒータは，両先頭車は温水暖房，中間車
は電気ヒータでいずれも種車のものを基本的に流用している．天井灯は各車ともLED灯に交換した．1号車キハ
図2142-701のみ種車が非冷房車であったため，冷房改造工

SL ギャラリの大型ソファ事を行った．
2号車には，種車の座席を撤去して新規に便所を設置している．汚物タンクの床下設置が困難であったため，
高速バス等で採用されている汚物タンク便器一体型（汚物タンクは床上設置）の便所としている．4号車は種車の和式便所を撤去し，新たに車椅子対応の円弧式扉を備えた大型便所に改造した．汚物処理装置は種車の循環式のものを再利用している．

図3

一般座席および SL ギャラリ（4 号車）

83

2014年12月

２．３

エクステリアデザイン

外部色は，4号車から1号車にかけて濃紺から徐々に明
るい青に色が変わっていくように，各車とも車体中央部の塗分線で2色に塗り分けられている．よって1編成では8色の外板色を使用している．
また，各車側面には全面に一両ごとに異なったテーマの星座模様がラッピングされており，その中で最大の星座と動物模様は真鍮板で製作している．両先頭車両側面には，大型のアルミ鋳物製のSL銀河エンブレムを取付
けている．
２．４

車両装備

20‰超えの上りこう配を，協調運転することでSL
C58機の負担を軽減するため，キハ142-701には300PS
エンジンを2基，キハ143-701は450PSエンジンを1基搭載し，編成出力としては1050PSとなっている．またキ
ハ142-701には他の形式と同じように空調機（機械式セパレート形）24kWを新規搭載した．
キハ142-701および143-701車両の制御を司る制御装置としてPLC（Programmable Logic Controller：プログラ
マブル ロジック コントローラ）を従来の装置から一新した．また同じく保安装置ならびに車両運転情報記録装置も一新している．
３ あとがきJR東日本のご指導ご協力をいただきながら全社を挙げて取り組んだ結果，短い工期を克服し特徴ある車両を完成させることができた．
われわれが手がけたSL銀河が，東北復興の一助となることを願っている．
（太田昭彦，半田直一，大野一男 記）

総合車両製作所技報第3号

84

JR 東日本

表1

形式
種別
自重
定員
車種
最大寸法
軌間
車両性能
M台車
台車
T台車
ブレーキ方式
動力伝達方式機関
補助電源装置
点灯装置
保安装置
空調装置

エアコン

ヒータ

キハ142
42.1 t32名

キサハ144 キサハ14433.3 t
62名

32.5 t64名

キハ 141 系改造車

主要諸元表
花巻

編成

SL 銀河

釜石

キハ
142-701

キサハ
144-702

キサハ
144-701キハ143-701

●●

○○

○○

●●

●●

○○

○○

●●

キハ143
38.7 t
18名

普通鋼製2軸ボギー気動車
長さ20000mm×幅2800mm×高さ3650mm（屋根上面） 床面高さ1240mm
1067mm設計最高速度：95km/h
DT22D
N-DT150（キハ143）
揺れ枕式・コイル枕ばね/ぺデスタル・ウイングばね キハ143のみボルスタレス/ウイングゴム
TR51C
N-TR150（キハ143）
自動ブレーキ液体変速機，変速1段/直結1段
過給器付き直噴
キハ142
DMF13HZE形（220kW）×2
キハ143
DMF13HZD形（331kW）×1
エンジン発電機（キサハ144形）
LED式室内照明：DC24V/40W 14本(キサハ144-702)，15本（キサハ144-701），12本(キハ142)，13本（キハ143）
ステンドグラス灯（LED式）：DC24V/8.4W 16台（キサハ144），8台（キハ142），3台（キハ143）
壁灯（LED式）：DC24V/1.4W 14台（キサハ144），6個（キハ142），4個（キハ143）
ATC-P/S装置
機械式セパレート形，能力：24kW
室内：温水暖房器9台（キハ142），11台（キハ143）温風ヒータAC254/450W11台（キサハ144）

図4

編成図

85

2014年12月

JR 東日本

E3系

山形新幹線用転用改造車両
生産本部

図1

技術部

（写真提供：交友社）

製品外観

１ はじめに

２．２

車体

２．２．１

山形新幹線用で運用されていたE3系1000番代L51・

構体関係

L52編成を置き換えるため，E6系の新製投入により余剰

今回の改造工事では，当社の新幹線車両の改造工事ととなった秋田新幹線用E3系0番台R編成6両編成の2編成

しては200系以来久しぶりにアルミ構体の改造が伴った．

を転用し，7両編成に改造した．改造後は，L54編成と主だった内容としては，既存のL51・52編成と座席定員なり，山形新幹線で運用を開始した．残るL55編成を現を合わせるべく，旧13号車T1車を15号車T2車に転用し，在改造している．

座席を1列増設するため，後位側の電話室・洗面所を撤去して，側窓を明ける改造を行った．また，14号車につ２ 改造概要２．１

いては，屋根上機器配置を合わせるため，パンタ台受の編成構成

タルキを追加し，パンタグラフ取付位置と向きを変更しR編成6両編成から転用に際して，室内割付が大きくた．13号車後位には特高ケーブル用カバーを設置した．

異なる旧14号車T2を抜き取り，旧13，旧15号車間に旧16号車のパンタグラフを撤去したが，屋根構体は改造し12号車M2車と旧13号車T1車を組み込んだ．今回のL54ていない．

編成の改造では，R25編成から5両，R24編成から2両を２．２．２転用し，各号車の定員や設備を既存のE3系1000番代に11号車はグリーン車の車椅子対応1人座席の配置が山合わせるべく，各部位の改造を行っている．

総合車両製作所技報

第3号

客室

86

JR 東日本

２．３．２形新幹線用と異なるため，配置変更を行った．
14号車は前位寄りに車椅子対応1人座席が配置されて

E3 系

山形新幹線用転用改造車両

屋上機器

14号車のパンタグラフの移設と向きを変更し，関連すいたが，山形新幹線用と異なるため，2人座席に変更した．
15号車は後位寄りに座席1列分を増設するため，側窓る屋上機器を移設した．
15号車は電話室廃止に伴い，電話アンテナを廃止した．

の設置とともに，仕切の移設，天井設備の延長を行った．
各車種共通事項としては，側窓カーテンの生地に秋田

なお，L54編成は，新幹線総合車両センターを出場後

新幹線特有の竿灯の模様が描かれていたが，山形新幹線に8月より営業運転を開始している．

用に交換した．
２．２．３

出入台・便所・洗面所関係

各車種共通事項としては，出入台に設置されていたごみ圧縮機能を持ったリサイクルダストボックスから通常のごみ箱に変更する改造と，Dコック点検フタに施錠装置を追加する改造を実施した．11号車については同部位
を荷物スペースに変更した．
12号車の旧喫煙コーナーおよび13号車の自動販売機の撤去跡地に荷物スペースを増設した．
15号車後位通路は小便所・電話室を廃止し，洗面所を後位寄りに移設した．
なお，L54編成の汚物処理装置は種車のままとし，洋式便所は真空式としている．
２．２．４

車外設備

図 2 窓増設部

パンタグラフの移設や向き変更により，14号車のパン
タカバー形状を変更し，隣接する13号車後位にガイシカバーを追加した．16号車前位はパンタグラフ撤去後，ケーブルヘッドを設置した．
外板塗装については，納入後に新幹線総合車両センターにて新塗色に塗装された．
２．３

艤装

２．３．１

床下機器

13・15号車の床下に搭載のAPU1台を撤去した．
図3

図4

改造後の 15 号車室内

R 編成→ L 編成組み換え概要（松村 寛 記）87

2014年12月

表1
←東京
⑪

⑫

⑭

＜

編成
●●

最高運転速度
号車
車種
形式
客室区分
定員（人）
編成質量（ｔ）
連結面間距離車 車体長さ
体 車体幅
寸 屋根高さ法 床面高さ台車中心間距離

●●

グリーン車

●●

●●

業務室等
そ
の トイレ
他
洗面所

○○

○○

7両編成(5M2T)

●●

●●

○○

○○

●●

●●

●●

●●

普通車

普通車

普通車

普通車

普通車

普通車

約302（空車時）

パンタカバー高さ：4280mm

電動台車: DT207B(3.04)，付随台車: TR7005B
交流50Hz−−25000V/20000V

−
−
−
−

−

電動空気圧縮機
空気調和装置
保安装置
制御方式
ブレーキ方式
ブレーキの種類
車両情報管理装置
側出入口

山形→
⑰

⑯

＞

電気方式
パンタグラフ
主電動機
主変圧器
主変換装置
補助電源装置⑮

凡例：連結器（＋：密着）
車軸（○：T軸，●：M軸）
新幹線区間：275km/h 在来線区間：130km/h
11号車 12号車 13号車 14号車 15号車 16号車 17号車

台車形式（歯車比）

主
要
機
器

⑬

主要諸元表

−
−
−
−

−

−

−

−

−

−

−

−

−

−
−

片引戸 （片側数1枚）
−

電話室

−

−

電話室

−

大型洋式
便所
小便所

−

洋式便所
小便所

−

洋式便所

洋式便所
小便所

−

あり

−

あり

−

あり

あり

−

サービス機器他

行先表示器，座席指定表示器，車内案内表示器，自動放送，
AM/FM車内輻射装置

座席配置変更車椅子
スペース変更荷物スペース増設
Dコック点検フタ施錠装置追加

APU1台撤去

総合車両製作所技報

第3号

回転式

気密押さえ装置付

乗務員室
多目的室
車販準備
室

セキュリティ

リサイクルダストボックス撤去

IGBTインバータ方式，インバータ低電圧制御方式

AU217 空気調和装置
冷房：22.1kW，19000kcal/台 暖房：16kW
新幹線区間 ATC (DS-ATC対応) 在来線区間 ATS-P,EB,TE装置
VVVF制御方式
回生ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキ(応荷重付き)
抑速ブレーキ,停電検知ブレーキ機能常用，非常，緊急，耐雪，直通予備の5系統

非常連絡装置(客室・洋式便所)

側窓カーテン変更
小便所・電話室撤去
改
洗面所移設
造
パンタグラフ・屋上機器移設
部
位 パンタグラフ撤去

シングルアーム式
強制通風式三相誘導電動機 定格300kW
1次25000V・2次1500V・3次500/400V
3相電圧型3レベルPWMインバータ

○

○

車椅子対応
普通座席化

1列追加

○

○
○
○

○

○

○
○

○

○

○

○

○
○
○
○

○
○
○

11号車大型洋式便所は車椅子対応

14号車はパンタ向きも変更
○
○
○

88

○
○

○

○

○

E3 系

山形新幹線用転用改造車両

図5

編成図

JR 東日本89

2014年12月

防災備蓄コンテナ「オクダケ」
国内営業部

図1

図3

コンテナグループ

製品外観

図2

パンフレット表

図4

製品内観

パンフレット裏

１ はじめに２ 開発のコンセプト

当社の和歌山事業所は日本で唯一の鉄道輸送用コンテ

今まで防災コンテナは，コンテナ本体と備蓄品をそれ

ナの製造ラインを有しており，年間約5000個（12ft換算）

ぞれ別々に購入して頂く必要があり，手間のかかるもののコンテナを製造している．近年では新製品開発も取組であった．そこで，インターネットでコンテナ本体とさんでおり，日本の鉄道貨物輸送に大いに貢献している．

らに，備蓄品をセレクトできるウェブサイトを立ち上げ，また，近年コンテナタイプの防災倉庫の需要が増加しインターネットで注文するだけで，そのオールインワンており，鉄道コンテナを利用した堅牢な防災コンテナにの防災備蓄コンテナを購入でき，かつご指定場所にお届直ぐに利用できる防災グッズを備蓄したコンテナを開発

けできる商品を発売することとなった．
その名も「オクダケ」として，商標登録も行った．

した．

図5

総合車両製作所技報第3号

開発コンセプト90

防災備蓄コンテナ「オクダケ」

３ インターネットの画面構成
この「オクダケ」を発売するにあたって昨年製作した
当社コンテナ専用ホームページ内に新たに「オクダケ」のホームページを製作した．
オクダケURL
http://www.j-trec.co.jp/container/okudake.html
ホームページの構成は以下のとおりである①パンフレットを加工したトップページ「見積シミュレーションはこちら」ボタンで次ページへ
図 8 「自動見積フォーム」ページ④「お客様情報入力フォーム」ページ
お客様に記入頂き「確定」ボタンを押すと当社コンテ
ナグループに情報入力内容がメールにて届くシステムとなっている

図6

トップページ②「パック詳細」ページ
・50人×3日用 「らくらくパック」
・100人×3日用「たっぷりパック」
・個別選択
それぞれのボタンを押して次ページへ

図 9 「お客様情報入力フォーム」ページ
４ 当社防災コンテナの特徴
一般的な物置タイプの板厚は0.5 ～ 0.8mmに対して，当社製は1.6mmと堅牢である．そのため大きな揺れにも耐えうると考えられる．さらに鉄道コンテナでの実績として耐久性，防錆性，気密性が特徴である．

図7

５ 「オクダケ」のバリエーションについて

パック詳細ページ

備蓄品の入れ替えは随時良い製品があれば入れ替える③「自動見積フォーム」ページ体制であり，またパックとして様々なバリエーションを備蓄品一覧が表示される

計画している．

「簡易トイレ」「懐中電灯」「スコップ」「担架」「タオル」

例えば，大雪の場合は食料品より防寒具，雪掻き，ス「軍手」等々 40種類近くの備蓄品がカスタマイズでき

コップが必要となるのでそれらを充実した「雪害対策仕る様」が考えられる．また工事現場は半年，一年で工期がさらに，備蓄品も入った輸送費込みの総合計金額が表終わるので「工事現場向けの短期間レンタル仕様」等々示されるが挙げられる．

「詳細お見積りお問合わせ」ボタンで次ページへ（丹澤 寛 記）91

2014年12月

12ft 妻一方開き蓄冷式温度管理コンテナ（ECO － COOL）
生産本部

図1

和歌山事業所製品外観（妻入口－側壁）

図2

製品外観（妻壁－側壁）

１ はじめに（3）蓄冷室の空気を荷室に戻すダクトを天井に設ける．

鉄道貨物において低温管理輸送の多くを担っているの（4）妻壁下部にコンデンサ，スタンバイ装置，電源

はエンジン駆動式冷凍機を搭載した12ft冷凍コンテナで

BOX，コントローラ，24Vバッテリ，温度記録計

ある．輸送品目としては，厳密な温度管理が必要とされを搭載．

る冷凍食品から青果物等のチルド温度帯商品へと，用途を拡大してきた．しかし現在は冷凍機メーカの鉄道コン

２．２

冷却システム

テナ用冷凍機の生産撤退により新規製作ができず，輸送（1）輸送前準備として工場や発電機より200V電源を冷凍機に供給し，蓄冷剤凍結運転を行う.凍結所

個数の減少を余儀なくされている．

要時間は環境にもよるが最長約23時間（外気温ここで従来とは異なり，蓄冷剤の冷気を利用して簡易

約30℃）
．

的な温度保持を可能とする12ft妻一方開き蓄冷式温度管
理コンテナ（ECO-COOL）を，日本石油輸送株式会社（2）コンテナ輸送時は庫内ファンを運転（24Vバッテ殿の計画のもと，冷凍機メーカのトプレック株式会社殿

リ駆動）
し蓄冷室に荷室空気を吸入し天井ダクトと共同製作したので紹介する．このコンテナは環境省のから蓄冷剤の冷気を押し出し・循環させて荷室の低温物流分野におけるモーダルシフト促進の実証実験用

低温状態を維持する.
（3）庫 内ファンは温度センサにより，指定温度でとして7台製作，2年間の検証を行う．

ON・OFFが働く．約60時間の連続運転を可能と

２ 特長
２．１

し，
蓄冷剤凍結運転時にはバッテリの充電も同時

コンテナ構造に行う.

（1）庫内を，荷物を積載する荷室と蓄冷剤（180kg）（5）管理温度+5℃～＋20℃を適温とする荷物をターゲ動）を搭載する蓄冷室で構成．

ットとする．

（2）荷室と蓄冷室を区切る仕切り壁には蓄冷室に空気概要を図3に示す．

を吸入する庫内ファンを2箇所設ける．

総合車両製作所技報

第3号（4）エンジンを用いないため故障リスクが低く安全で安価，そして環境に配慮したシステムである．

および冷凍機エバポレータユニット（3相200V駆9212ft 妻一方開き蓄冷式温度管理コンテナ（ECO － COOL）

３ 主要諸元全長3715mm

全幅2490mm

全高2600mm内 法 長 さ3000mm

内幅2275mm内 法 高 さ2220mm

内積14.78m3

コンテナ質量2760kg

積 載 質 量4040kg

総量6800kg

妻開口高さ

2198mm

妻 開 口 幅2275mm熱 貫 流 率 K10

0.291W/（m2・℃）以下

法
容

質

図5

天井ダクトと冷凍機エバポレータ（西村 哲 記）図4

庫内仕切り壁とファン

図6

図3

蓄冷剤収納状態

冷却システム概要

93

2014年12月

あとがき『総合車両製作所技報』第3号をお届けいたします．

今回，第3号は新津事業所統合・新幹線（E7系）完成記念特集号といたしました．
2014年4月1日，JR東日本新津車両製作所は当社に統合され，JR東日本グループ第4の柱である車両製造事業をより効率的にシナジー効果を出せる体制といたしました．
統合により従業員数は約900人から約1150人に，車両製造能力は年産約400両から約600両となりました．今後，国内はもとより，グローバル戦略に対応すべく「sustina」ブランドで海外展開を積極的に進めてまいります．
また，今期はJR東日本向けE7系新幹線を60両（5編成）落成いたしました．E2系1000
代以来，しばらくぶりのフル規格新幹線の製造で前期から取り組んでまいりました．
この間，新塗装工場や塗装ロボット，FSW（摩擦攪拌接合），同時五面五軸加工機など新規設備導入も行い，品質向上，効率向上を目指して全社員一丸となって取り組んだ
結果，無事10月までに60両すべてを出場させることができました．
今後は，360km/h新幹線への研究開発にも参画させていただき，高速車両の設計製造に対応できる技術レベルの向上を目指して邁進する所存です．

取締役 生産本部副本部長
兼 技術部長 新井静男

総合車両製作所技報

第3号

94

MEMO

総合車両製作所技報

編集委員会

委 員 長

新井

静男

委

山田

彰子

員

木村

億尋

工藤

慎一

河田

直樹

金原

弘道

荒木

雅之

生方

澄恵

西垣

昌司

小林

励理

大山

寛人

金子

貴史

橋本

克史

久保田寿郎
査読委員

石川

武

校正委員

大塚

陽介

神沢祐太郎

上野

敦史

表

紙

塩野

太郎

横川

浩大

斉藤

和彦

事務局長

松岡

茂樹

事 務 局

長能

亮太

西脇

正

中島

庸祐

金子

貴史

鎌田

洋祐

中川英二郎

総合車両製作所 技報
J-TREC TECHNICAL REVIEW
Vol.3

発行日

2014年12月

発行元

株式会社総合車両製作所〒236-0043

045（701）9753

発行人

新井

静男

編

集

技報第3号編集委員会

印刷所

グランド印刷株式会社
電話技術部

横浜市金沢区大川3番1号

電話〒232-0044

生産本部

横浜市南区榎町2-55-2

045（743）2201© JAPAN TRANSPORT ENGINEERING COMPANY 2014

無断転載を禁ず「sustina」「オクダケ」は登録商標です。

95

2014年12月

■ 本社・横浜事業所〒236-0043

横浜市金沢区大川3番1号

		

TEL 045-701-5155■ 新津事業所

新潟県新潟市秋葉区南町19番33号〒956-0032

		

TEL 0250-23-4900■ 和歌山事業所

和歌山県紀の川市北勢田770番地8〒649-6402

		

TEL 0736-78-1101■ 東京事務所

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

大阪市中央区瓦町三丁目4番15号 瓦町SFビル8階〒541-0048

		

TEL 06-6202-5424☆ホームページアドレス ㈱総合車両製作所 http://www.j-trec.co.jp/☆総合車両製作所がお贈りする鉄道グッズのインターネットショップ【電車市場 楽天市場店】

総合車両製作所技報第3号

http://www.rakuten.co.jp/tetsu/

96