東急5000系電車 (2代)
概要
東急の主力車両であった8000系および8500系は新造車が高額であったため、従来は製造後40年から50年程度の期間使用する予定であった。実際、製造から20年から30年を経過し老朽化および陳腐化が進み始めたため1992年から改修工事を行っていた。ところが8500系2両で制御装置および主電動機の改修を試験的に実施してみると、残存寿命を勘案した場合には改修は合理性に欠けると判断され、結局この2両のみで改修が打ち切られた。その際に問題となった他の観点には、改修工事のみでは設計の進歩を反映した軽量化が困難なこともあった。
当時JR東日本では日本国有鉄道（国鉄）から引き継ぎ老朽化の進んだ大量の車両を早急に取り替えるべく、『重量半分・価格半分・寿命半分』を目標とした209系を東急グループの東急車輛製造などと共同で開発し、1993年から投入しはじめていた。一方、東急でも目黒線向けに1999年から投入した3000系では、車体構造など一部に、209系を参考にした設計が取り入れられた。
本系列ではこれをさらに推し進め、209系の改良版であるE231系との間で、主に構体設計の共通化が図られた。
本系列を開発するにあたっては「人と環境にやさしい車両」をコンセプトとして、バリアフリー化のため、ホームと床面の段差を減らし、一部の吊り手を低くするなどした。環境への配慮としては、主要機器を3000系をベースに大容量化することにより台数を削減し、騒音低減が図られた。消費電力量は8500系と比較して約4割削減された。
東日本旅客鉄道（JR東日本）E231系電車などと車体部材の共通化を行うことによって、以前に東急目黒線向けとして導入された3000系と比較して約3割のコストダウンが図られた。なお、本系列の導入コストは従来車を改修すると仮定した場合のコストと比較しなお高額であるものの、その差額は約20年で回収可能であるとされるが、理由として機器の集約や車体の軽量化が図られており、改修の場合よりも保守費および電力費が削減され、地下区間では列車風の削減も可能であることなどが挙げられている。
本系列は東急電鉄における標準車両と位置付けられ、2002年5月の田園都市線への導入を皮切りに、2003年3月からは5080系と称して目黒線へ、2004年4月からは5050系と称して東横線へ導入された。編成両数は、5000系は10両編成（一部8両編成）、5080系は6両編成、5050系は8両編成とそれぞれの路線に合わせた両数とされている。
2005年2月より、朝ラッシュ時の混雑を緩和することを目的に田園都市線用の5000系へ6扉車の導入が開始された。6扉車は、1両あたりのドアの数をこれまでの片側4か所から6か所に増やすことにより乗降時間を短縮し、混雑時には座席を格納することのできるようにした車両であり、渋谷駅の階段に近い5号車と8号車の2両に組み込まれた。6扉車は2009年までの間に5000系17編成に組み込まれ、朝ラッシュ上りの急行・準急列車はすべて6扉車が充当されるようになった。その後も、さらなる混雑緩和を目指して2009年中に5000系14編成に対して1編成あたりの6扉車が2両から3両に増結された。しかし、運行区間の将来的なホームドアの設置が予定されたため、2017年までに6扉車は4扉車に置き換えられて全廃された（後述）。
本系列導入に伴う旧型車両の代替が進捗した結果、保守費・電力費の削減と騒音低減の効果が得られた。また、東横線では5050系の導入により2006年9月25日のダイヤ改正以降、中・高速域の性能に劣る8000系と8590系を日中運用から全廃し、スピードアップを実現した。
車体
E231系を基本とした20m級車体4扉構造の軽量ステンレス車体であるが、車体幅については、地下鉄乗り入れのため裾絞りなしの2,770mmとした。また、車両床面高さを3000系の1,150mmよりも20mm低い1,130mmとしてプラットホームとの段差を解消した。
前面形状は運転台部分を車体中心部分まで拡大し、非常扉を前面向かって左側へオフセットした、9000系以来の左右非対称構造とされている。19mm厚の衝突柱および6mmまたは4.5mm厚のステンレスで構成し、これをFRP成形品で覆う構造である。前面隅柱部には後退角が設けられ、また前後方向に緩やかな傾斜を設けた構造を採用したことにより、前面が切妻であった従来の車両と比較して地下駅進入時の列車風を低減した。非常扉はプラグドア式で、車内側裏面に非常階段を設置している。
車体断面は車両限界、工法と広幅の雨樋の関係から台枠部から上に行くに従ってわずかに内側へ傾斜している。床下機器は基本的に車体横梁に直接吊り下げ、機器のつり枠を廃止して軽量化を図っている。一部車両の床下側面には非常用の折りたたみ式階段を設置した。
扉間隔は5101Fでは3,500mm（E231系は3,640mm）としたが、5102F以降は「通勤・近郊電車の標準仕様ガイドライン」に準拠した3,520mmに設計変更された。車体幅は5101Fが3000系までの従来車と同じ2,770mmであるのに対して、5102F以降および5080系は2,778mm、さらに5050系については東横線において縮小限界を採用し、建築限界と車両限界の間隔を190mmとすることによって車両限界幅を2,820mmに拡大した上で2,798mmとわずかではあるが拡大しており、定員も増加している。
車外の車両番号（以下「車番」と記す）表記および号車札は、従来車ではステンレスのエッチング板方式であったものをシール式に変更し、号車札受けも廃止された。5000系と5050系の車側表示灯は、1 - 5次車では当初2基の白熱電球を縦に並べた電球式であった。これはLEDの経年に伴う輝度低下を避けるための措置であったが、6次車以降と5080系ではLEDそのものの長寿命化が図られたことからLED式に変更されている。5次車以前の編成についても2007年7月から同年9月にかけて車側表示灯のLED化が実施された。
乗務員室
乗務員室内ならびに運転台パネルは3000系に準じており、いずれも濃い灰色の配色としている。奥行きは5000系では1,505mmであるが、5050系・5080系では1,605mmと100mm拡大されている。
マスター・コントローラーはデッドマン付のT字形ワンハンドル式で、指定の速度域では「P3」もしくは「P4」位置から「P2」（力行2ノッチ）位置にハンドルを戻すことで定速制御が可能である。その際は運転台モニタに「定速」と表示される。速度計はアナログ（白地）式で、120km/hフルスケール表示仕様である。
車掌スイッチは5000系5114Fまでは機械式であったが、5115F以降と5050系は当初から間接制御式（リレー式）、5080系では電気式で横に押すボタン（開扉は2ボタン・閉扉は1ボタン）である。5101F - 5114Fも後に間接制御式に改修された。
運転室と客室の仕切りには前面窓と同じ配置で左から大窓・乗務員室仕切扉窓・小窓がある。このうち左側2枚の窓には遮光幕が設置されており、また乗務員室仕切扉窓は開閉可能な落とし窓となっている。なお、5080系では乗り入れ協定によって左側2枚の窓には遮光ガラスを使用しているほか、乗務員室仕切扉が電磁鎖錠対応となり、仕切扉の開く向きが5000系・5050系では客室から見て左開きであるのに対し、5080系では右開きとされている点が異なる。
車内放送装置に目黒線と同様の音声の自動放送を採用した。9000系や2000系と比較して音質が向上し、英語放送も採用され、その後従来車もソフトウェアの改修が実施された。
走行機器
制御装置は、5000系・5050系では主回路にIGBT素子（3300V/600A）を、5080系ではIGBTと比較してより高耐圧・低損失化を図ったIEGT素子（注入促進型ゲートトランジスタ：Injection Enhanced Gate Transistor 定格3,300V-1,200A）をそれぞれ使用したVVVFインバータ制御である。メーカーは系列によって異なり、5000系・5050系が日立製作所製VFI-HR2820B/L。（1C4M2群制御仕様）またはVFI-HR1420H/W（同1群制御仕様）、5080系が東芝製SVF065-A0（1C4M2群制御仕様）またはSVF065-B0（同1群制御仕様）をそれぞれ搭載する。日立製は全電気ブレーキ機構を、東芝製はオール電気ブレーキ機構をそれぞれ搭載する。
主電動機は、3000系と共通ののTKM-98もしくはのTKM-99で出力は190kW。起動加速度は3.3km/h/s（空車時約65km/hまで一定）、減速度は3.5km/h/s（常用最大）・4.5km/h/s（非常制動・初速120km/h時の最大減速度）。5000系東横線配属車・5050系（4000番台含む）・5080系はワンマン運転対応となっており、TASC（定位置停止支援システム）とATO（自動列車運転装置）を搭載した。ブレーキは、ATOおよびTASC制御時に限り3000系と同じく15段制御としている。
台車は軸箱支持装置が軸梁式のボルスタレス台車であり、3000系と同一のものを装備する。形式はTS-1019A（電動車用）、TS-1020A（制御車・付随車用）である。基礎ブレーキはユニットブレーキを使用している。
空気圧縮機 (CP) は低騒音で磨耗部分のないスクリュー式の装置を搭載、さらに箱に収めることで騒音を低減させている。補助電源装置はIGBT素子を用いた静止形インバータ (SIV) で、3000系の210kVAから250kVAと大容量化を図り、10両編成でも台数を2台に抑えた。6両編成の5080系では、ソフトウェア制御によって210kVAに出力を抑制している。
搭載機器は車両情報装置 (TIS) によって集中管理・制御されており、故障時における乗務員への迅速な対応や、検修時における作業性の向上などを図り、メンテナンスフリー化を図れるものとした。また、制御伝送を行うことで車内配線の削減や軽量化などに貢献している。
いずれの系列も保安装置であるATC装置本体（5000系東横線配属車・5050系（4000番台含む）・5080系はATC/ATO装置）は上り方先頭車に搭載、下り方先頭車に増幅器を搭載して両先頭車間をTISで伝送するシステムを採用し、機器の集約化・軽量化を図っている。さらに5050系・5080系はATCの付加機能のために情報伝送装置を搭載し、両先頭車に戸閉制御切換装置を搭載している。
2001年度
田園都市線の東武線直通運転開始にともない車両の改修が必要なことから、一部車両は新型車両に置き換えることとなった。そのため5000系が登場し、10両編成1本が量産先行車的な意味合いで田園都市線に導入された。
2002年度
2003年3月19日の東武線直通運転開始までに、5000系10両編成5本が田園都市線に導入された。これにより、田園都市線の既存車両の一部が廃車または他線区へ転属となった。具体的には、8500系初期車2本が同系列初の廃車となったほか、8500系後期車4本が大井町線へ、8590系2本が東横線へ転属し、大井町線・東横線の8000系を置き換えた。
また、東急他3者が制定した「相互直通運転における目黒線・南北線・三田線・埼玉高速鉄道線との直通車両申し合わせ事項」を満たした、目黒線仕様の5080系が登場し、2003年3月19日ダイヤ改正による朝ラッシュ時の増発に合わせて、6両編成1本が導入された。
2003年度
東横線仕様の5050系が登場し8両編成3本が導入された。導入の目的には東横線の競争力アップという目的も含まれている。5050系の導入により8000系2本が廃車となった。
なお、5050系登場の2か月前から、5000系をベースに設計されたみなとみらい線Y500系電車が東横線へ乗り入れている。
また、3000系の検査入場にともなう予備車確保を目的として、目黒線に5080系6両編成1本が導入された。
本年度は田園都市線用の5000系の導入は行なわれなかった。
2004年度
田園都市線の朝ラッシュ時の混雑を緩和するため6扉車が導入されることになり、5000系の既存編成の1本 (5104F) に新造した6扉車2両が組み込まれた。また、新たに6扉車2両を組み込んだ5000系1本が導入された。この編成には5104Fで余剰となった通常の4扉車1両が転用されている。
5104Fで余剰となったもう1両の4扉車は2006年度に導入された5000系に転用された。以降、2008年度までに導入された5000系の新造編成には、既存の編成に対する6扉車組み込みで余剰になった4扉車が1両ずつ組み込まれている。
東横線には5050系8両編成5本が導入された。これにより、8000系5本が廃車になったほか、8590系1本が大井町線に転属し同線の8000系1本が廃車になった。
2006年度
田園都市線に5000系3本が導入された。2004年度の6扉車導入実績を鑑みて、本年度も引き続き6扉車の増備が実施されている。また、既存編成の1本に対しても6扉車の組み込みが行なわれた。
東横線には5050系8両編成7本が導入された。これにより、5050系は15本になり東横線用車両（日比谷線直通用を除く）としては9000系を超え最大勢力になった。また、8000系2本が廃車、8590系が東横線から撤退し大井町線・田園都市線に転属した。8590系が撤退、8000系が3本までに淘汰されたため、2006年9月25日のダイヤ改正で日中のスピードアップが実現した。
目黒線には、2006年9月25日のダイヤ改正（急行運転開始）にともなう増発用として、5080系6両編成2本が導入された。
2007年度
田園都市線に5000系10両編成4本、東横線に5050系8両編成3本が導入された。これにより、田園都市線では一部の8500系が廃車となったほか、6扉車が組み込まれた5000系を導入することにより、朝ラッシュ時の混雑緩和が図られた。また、東横線では8000系3本が廃車となり、東横線の8000系は全廃となった。
本年度はこのほかに5000系をベースにした6000系が大井町線に、7000系が東急多摩川線・池上線に導入された。詳細は東急6000系電車 (2代)・東急7000系電車 (2代)を参照。
2008年度
田園都市線に5000系10両編成4本（編成中に6扉車2両組み込み）が導入された。このうち5115F・5116Fの2編成は既存の5102Fへの6扉車組み込みにより余剰となった4扉車が1両ずつ組み込まれている。一方、5117F・5120Fは5106F以来の完全な10両新製編成となった。これにより、本年度においても8500系の廃車が発生した。
目黒線には、2008年6月22日の武蔵小杉駅 - 日吉駅間延伸開業に伴う増発用として、5080系6両編成6本が増備された。
2010年度
東横線へは5169F - 5174Fまでの8両編成6本が導入された。このうち5169・5173・5174Fは8両編成で投入されたが、5170 - 5172Fは中間のサハ5450形・5550形を抜いた6両編成で新製し、田園都市線における6扉車3両増結に伴う編成替えで余剰となった4扉車をサハ5450形・5550形として組み込んで8両編成化した。
田園都市線では、唯一6扉車2両組込み編成であった5121Fからデハ5921号と6扉車サハ5521号・5821号を抜いた7両編成とし、前年度の編成替えで余剰となっていた4扉車1両を組み込んだ8両編成として東横線に転属した。
また、全車両4扉車編成となっていた5104Fには先述した5121Fから捻出した6扉車2両と、新製した6扉車5404号車を組み込んで再度6扉車組み込み編成化した。この編成替えにより、田園都市線の5000系は全て6扉車3両組み込み編成となった。なお、これらの編成替えで余剰となった5000系中間車4両についても同年度新製の5050系中間車へと転用された。
2011年度
東横線用に4000番台含め68両が導入された。
2012年度
東横線用に30両が導入される予定。この導入により、東急の総車両数の約半数が環境配慮型車両となる見込みである。
2013年度
東横線用に5050系5176編成（サハ5576はsustina）と5050系4000番台4110編成Shibuya Hikarie号の、合計18両が導入された。
2015年度
2015年5月13日に発表された東急電鉄の2015年度設備投資計画において、5000系6扉車45両の4ドア車への置き換えに着手する予定であることが盛り込まれている。
2016年度
2016年5月13日に発表された東急電鉄の2016年度設備投資計画においても、引き続き5000系6扉車の4扉車への置き換えを進めるとしている。また、東横線向けの5050系5177編成が同年9月に製造された。
2017年度
2017年5月をもって、5000系6扉車の4扉車への置き換えが完了した。また、2014年2月15日に発生した東急東横線元住吉駅追突事故で廃車となった横浜高速鉄道Y500系Y516編成の代替として、2018年3月に5050系5156編成をY517編成に改造(塗装変更)した上で譲渡された。但し、所属は元住吉検車区のまま、引き続き移籍前の運用に就いている。なお、書類上は2017年5月31日付で譲渡、同日付で横浜高速に入籍している。同じく元住吉の事故で被災した5155編成は、2017年7月28日付で廃車となっている。
2019年度
2019年8月に、5178編成とデハ4611・サハ4711が製造され、同月27日に踏切事故で損傷していたサハ5518の11両が総合車両製作所横浜事業所から出場した。