JR九州883系電車
概要
日豊本線系統の特急の輸送改善と速達化を目的として製造された車両。1995年（平成7年）4月20日より特急「ソニックにちりん」として運用を開始した。「ワンダーランドエクスプレス」や「sonic 883」などの愛称がある。車両デザインは水戸岡鋭治が手掛けている。1995年10月1日にグッドデザイン商品に選定され、1996年（平成8年）5月31日にブルーリボン賞を、6月21日にはブルネル賞長距離部門で大賞を受賞した。
1994年（平成6年）度に1次車7両編成2本、1995年（平成6年）度に2次車7両編成1本、1996年（平成8年）度に3次車7両編成2本、1997年（平成9年）度に4次車5両編成3本の計50両が製造された。2008年（平成20年）には5両編成3本が7両編成化され、それにともなう増備車として1000番台2両（モハ883形・サハ883形）×3本6両が製造、合計で56両のグループとなっている。全て日立製作所で製造された。全車大分鉄道事業部大分車両センターに配置されている。
以下、1994年に登場の車両は1次車、95年に登場の車両は2次車、96年に登場の車両は3次車、97年に登場の車両は4次車、1次車から4次車をまとめて指す場合は883系と表記する。
開発経緯
当時、導入線区となる日豊本線を含む東九州地区の交通体系は高速化が遅れていた。この頃、大分自動車道が全線開通間近であった事もあり、鉄道整備基金の認定を受け、高速化事業の一環として日豊本線の小倉 - 大分間の線路設備強化と共に新製車両を導入する事となった。787系「つばめ」プロジェクトの成功を受け、車両デザインは水戸岡に依頼する。
当時の社長である石井幸孝は、新製車両に対して2つの面を欲していた。ひとつは、スピードアップである。ライバルとなる車と対抗するためにはスピードアップは必要不可欠であったため、振り子装置が採用された。これにより、 カーブの多い日豊本線でもカーブ通過時のスピードアップが図れ、博多 - 大分間の所要時間は従来より20分ほど短縮するに至る。もうひとつはデザインによる話題性である。この新製車両は約2時間の短距離輸送を担うことになるため、子供や若者らが感嘆するほどのポップカルチャーが必要と考えたのである。
しかし、当時の日豊本線の特急は乗客は少なく、夕方になれば当時充当されていた485系の車内は酒瓶やさきイカが散乱しているという有り様であったため、日豊本線に対して投げやりな社員もおり、メンテナンスもなおざりにされていた。その様子を見た水戸岡は「デザインという整理が必要」と考え、前の列車の空間を整理して楽しい空間にしようと構想する。そうすれば「どうでもいいといった運用・利用の仕方にはならないだろう」と考えたのである。それを突き詰め全く新しくて楽しい空間を目指した。そのため、内装で使用される部品はネジ1本から水戸岡が設計し既製品は使用されていない。デザインには遊び心を取り入れ、走行する上では不要な部品をあえて取り付けた。また、細部まで観察する子供の目線を意識していつ見ても新しい発見があるよう陰影やハイライトがつくようにするといった工夫を凝らし、車に比べて引けを取っていた鉄道のデザインや塗色のレベルを上げてみたいとも考え、車も意識した。車両の色彩は「ワンダーランドエクスプレス」というデザインコンセプトに見合うよう選色した。そのため、787系の抑えられた色彩から一転し赤・青・黄・緑などの原色が用いられた。
愛称・形式名
この新製車両の愛称については、初めに当時の鉄道本部長から大分県の県鳥である「めじろ」を提案されたが、高速列車のイメージに合わないなどの理由で社内から反対意見が挙がり、代案として「ソニック」が提案された。英語で音速の、という意味をもつ「ソニック」は、車両デザインや列車の方向性とも合致する事から、水戸岡も了承し「ソニック」に決定した。
形式名については789系、881系を飛ばして883系となった。なお、789系については後にJR北海道から登場している。
構造
以下、主に製造時点での構造について記述する。
車体
車体は軽量構造のステンレス製、前頭部は非貫通構造の普通鋼製である。「昆虫のよう」や「ロボットのよう」とも形容されるこの前頭部は、イタリアのデザイナー・マルチェロ・ガンディーニがデザインしたトラックを参考にしている。前頭部はブルーメタリックに塗装されている。このブルーメタリックは「トライアンフのラリー車にあったようなブルー」のイメージに近い色である。当時、ヨーロッパの自動車業界の流行色であったことから水戸岡はこの色を採用した。
前頭部には別パーツのパネルが装着されている。この前面パネルは取替可能な構造であり、人身事故などで正面パネルを大破した際は取替品が完成するまで応急措置としてパネルを外して運転されたこともある。空気抵抗低減のため、パネルと前頭部本体の間に隙間があり、そこを空気が通る構造となっている。しかし、これに実用性はなくあくまで装飾という位置付けである。この構造はF1マシンの構造が手本にされた。1994年製の1次車から1997年製の4次車では前面パネルの形状やカラーリングが異なり、これらのバリエーションでソニックファミリーを形成する。これには駅で待つ乗客に「今日は何色がやってくるんだろう」と乗る前から楽しんでもらいたいという水戸岡の意図が込められている。側面には走行する上では不要なフェンダーミラーやタンクのような部品が遊び心の一環として取り付けられた。
前照灯は、1次車は5箇所点灯し2次車以降は4箇所が点灯する。
車体長は先頭車は21,700 mm、中間車は20,500 mm、横幅は最大2,853 mm、屋根高さは3,450 mm、床面高さは1,130 mmである。787系の床面高さ (1,205 mm) に比べて低くなり、ステップなしの平床構造となった。
車両はM-TA方式で制御電動車のクモハまたは中間電動車のモハと交流用機器とパンタグラフを積む付随車のサハの2両で1つのユニットを組む。ユニットを構成する車両間は半永久連結器を装備し、他は密着連結器を装備する。なお、先頭車のクロハ882形はどの車両ともユニットを組まない。
台車
台車は空気ばね式・ヨーダンパ付き・振り子式ボルスタレス台車DT402K（電動車）、TR402K（制御車・付随車）である。振子動作用の制御シリンダー、振子はり、回転機構が車体と台車間に組み込まれている。振子中心はレール面上から2,275 mmである。車軸のばね支持装置はコイルばねと円筒複層ゴムの組み合わせ、軸受は密封式円錐ころ軸受である。低重心化及び低床化のため車輪径810 mmの小径車輪が採用された。
振子装置は制御付き自然振り子方式である。これは、クロハ882形に設置されているCC装置と繋がる地点検知車上子がATSの地上子を検知して予めセットされている路線情報に基づき自車位置と曲線の入口・出口を距離演算して割り出し、CC装置から各車両に取り付けられているTC装置に傾斜タイミングの指令を転送し、TC装置が車体の傾斜を制御する仕組みである。振子機構はコロ式である。これにより、曲線区間において本則+30 km/hでの走行を可能とし、運転時間短縮に寄与した。なお、走行試験では本則+40 km/hで走行可能な事も確認されている。
機器
機器回路の構成は813系に準じている。制御方式はサイリスタ位相制御と東芝製GTO素子によるVVVFインバータ制御である。インバータ装置  (PC401K) は、電動車に搭載する4基の主電動機を個別で制御する。高速域での特性に重点が置かれ、特性領域での電源のレギュレーションを考慮して滑り制御を行う。架線電流の増加が懸念されたため、架線電圧が降下した際に最も電力を消費する中速域での1次電流を抑える1次電流抑制機能を備える。
交流用機器として主変圧器 (TM405K)・主制御整流装置 (RS406K) を搭載する。整流装置は2段スタックを有し、そのうちの1段が故障しても、もう1段のみでの走行を可能とし主電動機の個別制御と合わせてシステムの冗長化が図られている。また、高圧機器としてVCB（真空遮断器）、計器用変圧器、交流避雷器、保護接地スイッチを搭載する。
主電動機 (MT402K) は三相かご形誘導電動機である。車両重量や性能を考慮し、定格出力は813系の150 kWから190 kWに容量が増加され、歯車比率は1:4.83に設定された。最高運転速度は130 km/h。駆動装置は平行カルダン方式である。
電気ブレーキ方式は発電ブレーキである。そのため電動車に抵抗器が設置され、それに電気エネルギーを熱として消費させる仕組みをとっている。
ブレーキ装置は発電ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキと抑速ブレーキ、直通予備ブレーキを備える。時速130 km/hからの停止距離600メートルを確保するために増圧装置と滑走再粘着制御機能が搭載されている。基礎ブレーキは電動台車が踏面片押し方式、付随台車が1軸2ディスク方式である。
補助電源装置は静止形インバータ (SIV) を搭載する。
電動空気圧縮機は誘導電動機駆動の MH1091Q-TC2000QA（出力：2000 L / min）を搭載する。
空調装置はヒートホンプ方式のAU406Kを搭載する。883系は振り子車である事から重心を下げるためにセパレートタイプとなっており、室外機は床下に、室内機は屋根上に設置されている。冷房能力は38,000 kcal (19,000 kcal×2) 、暖房能力は28,000 kcal (14,000 kcal×2) 有する。
補助電源装置・電動空気圧縮機・空調装置は主変圧器の3次巻線を電源とする。
パンタグラフは下枠交差式の PS401K を搭載する。パンタグラフ台は、先に営業運転を開始していた東日本旅客鉄道（JR東日本）のE351系と同じく台車枠直結の支持台上に設置され、パンタグラフと架線の位置関係は振子動作の影響を受けない。なお、パンタグラフ台が倒れないよう車体からリンクを引いて支えている。サハ883形のパンタグラフを備える部分はデッドスペースとなっている。この方式は後に登場する885系でも採用された。パンタグラフ折り畳み高さは4,300 mm確保されている。パンタグラフ台と屋根上に設置されている高圧機器との間は可とう式の網銅線により接続されている。
行先表示器は787系に続いて字幕式を採用した。クロハ882形は中央に客用扉が設置されているため縦長の寸法である。
ミュージックホーンも搭載されているが、運転台の下のペダルで操作するのではなく、運転室のコンソールボックスの中のスイッチを操作して吹鳴させる。運転中に鳴らすものではなく、各種試験動作等の注意啓発の合図のために設置されたもので、通常は聞くことができない。
車内設備
列車内を一つの街と見立て、2・4号車の車端部に設置されているコモンスペースは「公園」、デッキは「人の集まる広場」と位置付けられている。「つながった街並としての車両を作っていきたい」という考えから、車内の仕切りにはガラスが使用されている。883系は787系とは違い約2時間の短距離輸送を目的としている事から、ビュッフェは設置されていない。しかし、これでは乗客が立ち回れる場所がなくなる事から、その代わりとしてコモンスペースが設けられた。なお、3号車には車内販売の拠点となるクルーズルームが設置されている。クルーズルームは、簡易なビュッフェにもなる造りである。そのほか、6号車に車掌室が、ソファが備えられたマルチスペースが2号車の車端部に設置されている。マルチスペースは備えられているカーテンを閉めることで個室化が可能である。出入口にはショーケースが設けられ、中には高田洋一による彫刻作品「空想の旅」が展示されている。振り子車の車体が振動するという特性を生かし、動くようになっている。ショーケース設置の経緯は、水戸岡が車内の配電盤や機械類が入るパネルの中身に興味を示した事に始まる。日立にそれを問いかけると、いじることはできないとの返答と共に平面図が示される。展開図も要求すると、その中身は空だった。水戸岡はこの空間を生かそうとするが、予算がかさみスケジュールが延びることを恐れた日立はこれを渋る。水戸岡は日立を説得し、その空間に机やゴミ箱、喫煙可能なスペースを設けた。その一環としてショーケースが設置され、彫刻が組み込まれたのである。この彫刻はブルネル賞芸術の鉄道への適合部門で推奨賞を受賞している。ショーケースには彫刻の他にも「ソニック」のペーパークラフトなども飾られる。
壁面はカラーアルミで構成され、電解着色により塗装されている。これは、オーシマによるものである。壁のみならず、883系で使用されているアルミ製の部品はすべてオーシマが製造している。
奇数号車にはトイレが設置されている。787系同様、真空式の洋式トイレが採用された。1号車にあるトイレはバリアフリー対応でスペースが広くとられている。3号車に設置のトイレは男女別に個室が分かれているが、洗面所は兼用となっている。3次車からは入口に点字表記が追加され、個室内に非常用連絡装置も設置された。
普通車
普通車の客室内はカラフルな空間を形成する。床にはモザイク模様の赤・青・黄・緑色のタイルカーペットが敷かれている。カーペットのデザインは1両ごとに異なる。座席は2列ずつ1,000 mm間隔に並び、車内中央部には「センターブース」と称される空間が設けられた。ここは前後がガラスで仕切られ、向かい合わせで固定された座席の間に折り畳み式の固定テーブルが設けられている。787系のボックスシートの流れを汲んでいるが、センターブースの座席も若干リクライニングすることが可能である。1・3号車には設置されていない。1号車には車椅子対応の座席が2席分用意されている。
壁面や天井、荷棚はグレーで統一されている。壁面には収納式の帽子掛が内蔵されている。荷棚はハットラック式で内部は赤色に塗装されている。荷棚下に読書灯が設置されている。室内の照明は間接照明である。
グリーン車
クロハ882形（1号車）の前寄りに位置する。壁面や天井、カーペット敷きの床など普通車と同様の構造である。座席は2+1列配置に1,150 mm間隔に並ぶ。運転席後ろには前面展望ができるパノラマキャビンが設置されている。これは、乗務する運転士の姿を見てもらうために設置されたもの。鉄道好きの子供から好評を得ている。パノラマキャビンは、客室より一段上がったところにあり、木製のベンチと引き出し式のテーブルが設置されている。段差の部分ではフットライトが点灯する。3次車からは書棚が設けられ、木材の色調も変更された。定員15名。
座席
室内の座席は、グリーン室・普通車ともに883系の開発に合わせて設計された回転式リクライニングシートである。この座席の特徴は、動物の耳をイメージさせるユニークな形状のヘッドレストである。元々はヘッドレストの部分にヘッドホンを内蔵し音楽を聴ける装置を導入する予定だった。これは全く新しい空間にするというコンセプトから発想されたもので、883系の愛称・sonic（音速の意）にかけたものでもあったが、予算が足りず、音漏れがどうしても避けられなかったため搭載が見送られ、最終的にヘッドレストだけが残った。ヘッドレストは3段階に高さ調節が可能であり、表地はそれぞれ黒点柄の入った赤・緑・青地の配色である。基本構造はシルバーメタリックに塗装されたフレームに座面が配置され、背面にT字型の脚台と収納式のテーブル、側面にアーム式の小テーブルが付く。振り子車で揺れる事が想定されたため、両脇に赤玉のついた取っ手が設けられている。普通車の座面はヘッドレストと一体成形のバケットシートである。表地は黒地に星屑が散りばめられたデザインである。グリーン室の座席は黒革張りで、ヘッドレストも黒色である。なお、鉄道車両における座席への本革の採用は883系が初である。基本構造は普通車と同様だが、フットレストとフリーストップ式の電動リクライニング装置が装備されている。座席毎に独立した両肘掛仕様であり、隣席との間隔は普通車よりも広く確保されている。
座面の幅は普通車・グリーン車とも430 mmである。なお、3次車からはグリーン車のシート幅が60 mm拡大され490 mmとなった。
サービス
接客サービスとしてソニックレディによるグリーン車サービスと車内販売が行われる。BGM装置を搭載し、コモンスペース・グリーン室・トイレではBGMが流れる。なお、グリーン車サービスと車内販売は2015年3月13日で終了しており、その代わりとしてコールド飲料の自動販売機が設置された。
運転設備
運転席は航空機のコックピットがイメージされた。運転台は787系と同様にL字型であり、基本構成も準じている。定速制御機能を搭載しており、力行定速はマスコンハンドルの5ノッチで定速ボタンを押すことで動作し、マスコンの位置を抑速位置に押し込むと抑速定速が作動する。
運転台には乗務員支援モニタ（音声による停車駅接近予告機能を付加）を備えている。モニタからは機器類の動作確認やサービス機器、振子装置への指令を行える。
力行・ブレーキの情報転送やサービス機器への指令は車両に配線を敷き、順次加圧方式で構成する。
編成
2008年7月現在の編成は、以下のとおりである。「AO」の「A」は883系、「O」は大分車両センター所属を示す記号である。
営業運転開始前
1994年（平成6年）8月20日に日立から落成したAO1編成が、8月26日にAO2編成の7両編成2本が大分電車区（現・大分車両センター）に配属される。以降、性能試験やハンドル訓練を行うために試運転が実施される。26日には博多駅・小倉駅・大分駅にて一般公開された。883系は話題性を狙い前面を黒い布で覆った状態で笠戸工場から搬送されている。一般公開日まで前面は覆い隠され、この日の除幕式で初めて車体全体が公開された。そうすることは、自動車のテストカーでは一般的に行われているものの、鉄道においては異例であった。この一般公開では振子の実演と内覧会も行われ、博多駅と大分駅には500人、小倉駅には400人ほどの見物客が訪れた。
1995年（平成7年）2月5日に別府大分毎日マラソンの開催日と試運転の日程が重なった事から、線路と並行する亀川バイパス付近で先頭を走るランナーのスピードに合わせて走行し883系をPRすることにした。前回の優勝者のタイムを参考に亀川駅で883系を待機させ、ランナーが亀川バイパスまで走ってきたところで883系をランナーのスピードに合わせて並走させた。その結果、10分近くもテレビ中継に映り、アナウンサーや解説者もランナーのスピードに合わせて走行する883系に触れざるを得ず、PRとしては成功を収めた。しかし、この影響で運行中の「にちりん」を12分も遅延させる事となった。
営業運転開始前の同年2月14日には2次車（AO3編成）7両編成1本も増備される。同年3月18日からは「にちりん」の運用に暫定的に投入され、4月9日まで運用された。