京王2000系電車
概要
2000・2010系は、路面電車然とした23形から玉南電気鉄道1形の編入を始まりとする14m級中型車の導入開始、2600形での車体長の16m化と車体幅の拡大、そして2700系での軽量化を伴う車体長17m化、とおよそ四半世紀の時間を費やして車両規格の大型化が段階的に進められてきた京王線において、2700系の車体を基本としつつ、カルダン駆動を導入することで車両設計の質的な変革を実現したグループである。
これらは、右肩上がりのカーブで乗客数が増加し続ける京王線の主力車として、高度経済成長期の同線の輸送を支えた一方で、全電動車方式（2000系）からMT比1:1の経済車（2010系）への移行をはじめ、各社で試行錯誤が続いていたカルダン駆動車のシステム構築について京王におけるテストベッドの役割を果たし、また1963年に実施された京王線の電車線（架線）電圧の直流600Vから1,500Vへの昇圧に即応することが可能なように設計されるなど、続く5000系での飛躍の基礎となった。
これに対し2500系は、当初は搭載機器の老朽化などの事情から昇圧対応が困難であった在来14m級中型車の車体を活用すべく、これらの電装解除車を再整備の上で2000・2010系の中間車とする形で出発し、以後5070系（後の5100系）新造時に電装品を供出した2700系の編入や、14m級車の更新名義での2010系相当17m級車の新造投入などにより、順次置き換えを実施したグループである。これらは限られた予算内での昇圧準備の円滑な実施に貢献し、また各系列間で機器の使い回しの際に不要となった車体の受け皿として有効活用された。
井の頭線は1000系、京王線は2000系が登場したことにより、京王全体で新車のデザインはほとんど統一された。しかし次世代車である井の頭線3000系と京王線5000系は互いのデザインに独自の分化が発生し、その後の井の頭線と京王線は21世紀に入るまで、異なる意匠の車両が続いている。
2000系
1956年まで増備が続いていた2700系の後継形式として、同時期新造の井の頭線用1000系（初代）とともに、京王線初のカルダン駆動車として設計された。
京王では初の信託車両でもある。
車体
2700系第4次車を基本とする、17m級3扉準張殻構造車体を備える。車体幅は2,600mmである。
ただし、2700系とは異なり、車体は全て通常の普通鋼製となっている。
2700系では主電動機の定格回転数引き上げによる軽量化などの努力は行われていたとはいえ、依然吊り掛け駆動のままで機器重量が過大傾向を示していたことから、低規格な軌道条件で17m級車体を実現するためには、高抗張力鋼を使用して部材厚を極限まで削減するなど、車体の軽量化を徹底する必要があったが、本系列ではカルダン駆動の導入で主要機器が大幅に軽量化されたこともあり普通鋼製となった。
また薄鋼板使用に伴い溶接組み立て時のひずみ防止処置として施されていた、外板各窓上下のビード（紐出し成型）も省略されており、平滑な外板となっている。
側面窓配置は同時代の関東私鉄では一般的であったd1D (1) 2D (1) 2D (1) 1（d：乗務員扉、D：客用扉、(1)：戸袋窓、数字：窓数）となっており、前面は2700系に準じ、国鉄80系電車（2次車以降）のそれを模した2枚窓構成のいわゆる「湘南形」となっている。側窓は戸袋窓を除き2段上昇式のスチールサッシを採用、併用軌道区間での建築限界の制約から、保護棒を下段に取り付けている。
前照灯は大型白熱灯を1灯屋根上中央に設置し、尾灯をその左右に、標識灯を車体下部に、それぞれ2灯ずつ設置する。また、前面の行先表示は表示板を中央窓下の金具に差し込む方式を採用する。
通風器は押し込み式のものを1列5基ずつ2列で10基、屋根上に搭載する。
車内では、クリーム色のアルミデコラ化粧板が初採用されており、天井は白色、床は茶色のロンリューム（リノリウム）張り、座席はロングシートで、臙脂色のモケットが採用され、ちらつきの少ない交流120Hz点灯の40W蛍光灯をカバー装着の上で2列各10本ずつ並べたこともあり、明るい車内を演出している。なお、貫通路は広幅である。
外板塗装は、設計当時標準のライトグリーン1色である。
主要機器
前述の通り、京王線初のカルダン駆動車としてさまざまな新機軸が導入されている。
当初より将来の京王線架線電圧の1,500Vへの昇圧を想定して設計されており、主制御器や電動発電機、空気圧縮機などの電装品はいずれも1,500V動作に対応する。
主電動機
京王初となる高定格回転数化により飛躍的な軽量化を実現した、直流直巻電動機である日立製作所HS-833Arbを各台車に2基ずつ、撓み継手と歯形継手を組み合わせた日立製作所製の中空軸平行カルダン駆動装置を介して装架する。歯数比は82:14=5.86である。
制御器
発電ブレーキ時の応答性向上を図り、スポッティングを付加した600/1,500V両対応の2回転式多段電動カム軸式制御器である、日立製作所MMC-LHTBU20を各車に搭載する。
これは1基の主制御器で2両分8基の主電動機を制御する1C8M制御に対応する大容量設計であるが、力行時には主電動機の端子電圧や電流量等を考慮して、1両分4基の主電動機を制御する1C4M制御として各電動車に主制御器を個別に搭載する形で使用している。
ただし、発電制動の動作時にはデハ2000形の制御器で2両分8基の主電動機を一括制御する構成としており、このため発熱量が過大となる同車の抵抗器については、冷却効率の向上とコンパクト化を意図して送風機による強制冷却式が採用された。なお、全電動車での4両編成時には、変電所容量の制約から、力行時には1両分4基の電動機をカットして運用している。
台車
日立製作所製ウィングばね台車であるKH-14を装着する。枕ばねは揺れ枕に複列コイルばねとオイルダンパを置いた、設計当時としては標準的な方式を採っている。基礎ブレーキ装置は両抱き式で、ブレーキシリンダーは台車枠に装備する。
ブレーキ
A動作弁を用い、ブレーキ管減圧制御を行う自動空気ブレーキに中継弁によるブレーキ力増幅と電磁弁による電磁速動機能、発電ブレーキとの連動機能を追加した、予備直通ブレーキ機能および機械式応荷重装置付きのARSE-D電磁自動空気ブレーキを搭載する。
設計当時、既にSMEE/HSC系の電磁直通ブレーキが一般化していたが、昇圧を控えて在来車との混結運用が多数存在したことから、在来車との互換性と応答性能の向上をバランスさせてこの方式が採用されている。
集電装置
日立製作所製K-100菱枠型菱枠型パンタグラフを各車の運転台寄りに1基ずつ搭載する。
運用
デハ2000 - デハ2050の2両編成を基本とし、当初はこれを2編成組み合わせた4両編成で運用され、1961年以降は昇圧準備として発電ブレーキ機能をカットの上で編成中間にサハ2500・2550形の組み込みを段階的に実施、Mc1 - t - t - Mc2の4両編成となった。
1961年以降は2010系での設計変更を反映して前照灯の2灯化が実施され、さらに1963年の新宿 - 笹塚間軌道改良の実施で複線間隔が拡大され、側窓の保護棒が撤去された。
昇圧に際しては、主回路を当初の計画通り力行についても1C8M制御へ組み替え、不要となったデハ2050形の主制御器と抵抗器を撤去、さらにデハ2000形の集電装置を運転台側から連結面側へ移設する工事を実施している。また、1966年以降、1969年のATS稼働開始までに全車の空気ブレーキ装置がARSE-D電磁自動空気ブレーキから、より応答性に優れるHSC-D電磁直通ブレーキへ改造されている。
本系列は2両編成8本で16両しか製造されず、しかも全電動車方式を前提とする低出力車であったことから運用上は制約が多く、昇圧直後には暫定的に付随車を含むMc1 - T - Mc2 + Mc1 - Mc2として5両編成を組んだ後、2700系や2600系、果ては井の頭線から転用された1700系と、自動加速制御器は備えるが加減速性能の異なる吊り掛け式の各形式を併結して運用された。
これらの運用は、本来全電動車方式での運用を前提に計画された高速回転形低出力モーター搭載車に付随車を組み込むという無理を行ったこともあって、主電動機に過大な負担を強いる結果となった。
このような事情もあって1966年以降は2010・2500系によるデハ2010形 (Mc1) - サハ2550形 (T) - サハ2500形 (T) - デハ2060形 (Mc2) という4両編成にデハ2000形 (Mc1) - デハ2050形 (Mc2) の本系列2両編成を増結した6両編成で運用されるように変更され、デハ2007 - デハ2057・デハ2008 - デハ2058の2編成については特急運用増発に伴う車両不足を補うため、1968年10月に5000系に準じたアイボリーホワイトの車体に臙脂の帯を巻いた塗装に変更、1971年までこの塗装で特急運用に充当された。
その後は京王線で各停運用を中心に充当され、1975年から1976年にかけて乗務員の転落事故防止を目的として、行先表示板が前面中央から乗務員室車掌台側の窓内側へ変更されるなどの小変更が見られたが、基本的には大きな改造がないままに推移した。ただし、本系列および後述する2010系の集電装置については、本来の日立製作所K-100の部品製造打ち切りに伴い、時期は不詳ながら順次東洋電機製造PT-42に交換されている。
本系列は全電動車方式で補助電源装置の追加搭載スペースが床下になく、このため1970年代後半より通勤車で一般化した冷房装置の搭載は見送られた。
このような事情から6000系の増備が進んだ1980年には、竣工時と同じ2両編成2本を組み合わせた本系列のみによる4両編成に戻されて高尾線運用に転用され、翌1981年には老朽化でデハ2001 - デハ2051 + デハ2002 - デハ2052の4両が廃車解体、さらに残る12両についても1983年10月30日の運用をもってさよなら運転等を一切行わず運用終了、廃車解体された。
上述の通り保存車は存在しないが、京王資料館に本系列が装着した日立製作所KH-14台車が現存する。
2010系
全電動車方式を基本に計画・設計された既存の2000系が、変電所容量の制約などから4両編成時に1両分の電動機出力カットを強いられ、十分な性能を発揮できなかったことを考慮して、次なる新形式車両では全電動車方式を放棄し、MT比1:1の経済的な編成を組成可能とすることが計画された。
そこで、付随車牽引に適した高トルク低定格回転数の110kW級電動機を新規設計して搭載し、制御器などについてもこれに合わせて若干の改良を施した、2010系が1959年に設計された。
2000系と比較して扱いやすい設計となったことから、同系の倍に当たる2両編成16本で32両が製造され、またその電装品などの基本設計は、続く5000系にほぼそのままの形で継承された。
車体
2000系に準じた寸法・構造の17m級2.6m幅3扉全金属製準張殻構造車体を備える。窓配置は2000系と同一で、湘南形に由来する2枚窓構成の前面デザインなどもこれを踏襲している。座席もロングシートである。
デハ2011 - 2014・2061 - 2064は2000系と同一の車体を備え、前照灯は大型灯具に納められた白熱電球1灯、窓枠はスチールサッシであったが、第2次車となるデハ2015・2065以降は前照灯がシールドビーム2灯に、差し込み式であった行先表示板が電照式の行先表示幕に、窓枠がアルミサッシに、それぞれ変更され、さらに第3次車となるデハ2019・2069以降では混雑時の換気能力向上を図って屋根上通風器が押込式から大型のグローブ式に変更され、車体裾部の曲面が廃止されるなど、増備の度に小改良が加えられている。
塗装はライトグリーン一色である。なお、デハ2019・2069以降では側面のK.T.R.ロゴが腰板部から連結面側裾部へ移動、サイズも小型化されている。
主要機器
全電動車方式による高加減速車を目指した2000系とは異なり、MT比1:1での運用を実現可能とする経済車として設計された。
その設計コンセプトは1,500V動作専用とした上で、続く5000系などにも継承されている。
主電動機
2000系とは方針を一変させて、牽引力を重視した低定格回転数・高トルク特性の日立製作所HS-837-Brb（端子電圧375V、電流330A、1時間定格出力110kW、80%界磁時定格回転数1,450rpm、最弱め界磁率18%）が新規に設計・採用されている。
もっともこの電動機は補償巻線の採用により弱め界磁率を18%まで引き上げ、これによって高定格回転数仕様のHS-833Arbに遜色のない高速運転性能を確保している。
駆動方式はWNドライブで、歯数比は2000系と同じ82:14=5.86である。
制御器
2000系のMMC-LHTBU20を基本としつつ、不評であったスポッティングを廃止してカムをシンプルな大径1回転カムに変更した、日立製作所MMC-LHTB20をデハ2010形とデハ2060形に各1基ずつ搭載する。
主回路構成は2000系のものを踏襲しており、力行時には各車の制御器がそれぞれ配下の主電動機4基を直並列制御するが、発電ブレーキ動作時に限ってはデハ2010形の制御器がデハ2060形の分を含む2両8基分の主電動機を制御する、やや変則的な構造として設計されている。
制御段数は直列10段、並列8段、弱め界磁6段、発電制動17段（全界磁）である。
台車
2000系のKH-14の設計を踏襲するウィングばね式台車である、日立製作所KH-14Aを装着する。
基本的にはKH-14と共通であるが、設計当時、都営新宿線への乗り入れ計画に関連して京王線の1,435mm軌間への改軌が取りざたされていたことなどから、車軸を長軸として1,435mm軌間への改軌工事が容易に実行可能な設計となっている点で異なる。
ブレーキ
2000系と同じく発電ブレーキに連動するARSE-D電磁自動空気ブレーキを搭載し、2000系と同様に機械式の応荷重装置を備えている。
集電装置
2000系と同じ日立K-100を各車に搭載するが、2000系とは異なり設置位置が連結面寄りに変更されている。
保存
デハ2015が廃車後若葉台工場に保存され、その後京王資料館に移動したが、2013年4月に京王れーるランドでの保存展示に備えて多摩動物公園駅付近に移動している。その後、同年10月10日から一般公開されている。
2500系
2500系はMT比1:1での運用を前提に設計された2010系の中間車として、在来車の改造ないしは改造名義で新造された付随車群の総称である。
車体長や車体構造の相違はあったが、いずれも広幅貫通路を備えた3扉ロングシート車であり、一切主要機器を搭載しないサハ2500形と、空気圧縮機搭載のサハ2550形のペアで構成され、両端の電動車の制御線引き通しに加えて高圧線の引き通しを実施し、電動車からの給電により照明や扇風機などのサービス機器を動作させる設計となっている。
当初は京王線の架線電圧昇圧に伴う、昇圧工事の困難な14m級在来型電動車の一時的な延命措置策として導入が開始された。
その後は14m級車の改造名義での完全新造車が投入され、さらに5070系への機器供出で電装品を失った2700系各編成を解体・改造の上で編入することで14m級車の淘汰が図られている。