営団9000系電車

概要

本系列は21世紀を指向し、先進技術の導入、地域との調和、人に対するやさしさをコンセプトに製造された。
車体は東西線用の05系とほぼ同じ構造 のアルミニウム合金製20m車体であり、側面に客用ドアが4か所ある。車体材料にはアルミニウムの中空や大形の押出形材を使用し、これらを連続溶接工法で組み立てている。前頭部は流線型に近く、フロントガラスは側面にもまわり込ませた曲面ガラスを使用し、運転士の視野を確保している。前面にはプラグドアによる非常用貫通扉を配し、非常脱出用の梯子も設置してある。6両編成を組成し、電動車(M)と付随車(T)の構成（MT比）は4M2T（5次車は3M3T、8両化時は4M4T）である。
南北線は急曲線や急勾配が多く 、従来のチョッパ制御ではそれに対応する直流電動機の出力などにも限界があり、より出力の大きい三相誘導電動機が使用できるVVVFインバータ制御を営団で初めて本格的に採用した。初期の車両ではGTOサイリスタ素子を用いた方式を採用していたが、2次車以降ではIGBT素子に変更された。三相誘導電動機の採用で保守軽減が図られたことから営団地下鉄では初めて車内床面の主電動機点検蓋（トラップドア）は省略された。
保安装置には1段ブレーキ制御機能を持つ新形の多段式CS-ATCを採用した。これにより細かい速度制御、乗り心地の向上が可能となっている。さらに安全性や停止精度を高めるために人工知能（AI）を組み込んだATOを採用し、これにより出発ボタンを押すだけで加速から駅停車まで自動運転が行われる。ATO運転時には力行・減速操作ともに31段の多段制御を採用、また定速運転機能を採用することで乗り心地を向上させている。
ATO運転時における安定した回生ブレーキが確保できるように変電所3か所に「電力回生用インバータ」を設置している。これは列車の回生ブレーキが他の列車で吸収されない場合には回生ブレーキで発生する電力を変電所のインバータで吸収・変換して駅の照明やエスカレータの電源として使用する。
南北線では列車無線装置に在来方式の誘導無線（IR）方式に代え、漏洩同軸ケーブル（LCX）を使用した より電波品質の良い空間波無線（SR）を営団で初めて採用した。さらに、これまでの非常発報機能に加え、緊急時に列車防護が行える防護発報機能を搭載させた。また、運転指令所より列車無線を通じて運行中の全列車への車内に一斉放送ができる機能がある。

ワンマン運転用の設備など

ワンマン運転用としてATO装置を装備し、ホームドアに対応している。また、営団として初めて車椅子スペースや、車内客用ドア上部に2段式のLED式旅客案内表示器を設置した（5次車の案内表示器は液晶ディスプレイ式）。このほかに自動放送装置や車外スピーカーを搭載する。また、通常の車掌用放送操作器、ドア開閉装置（車掌スイッチ）も備えており、鳩ヶ谷駅・浦和美園駅・武蔵小杉駅・日吉駅で入庫の際、運転士が直接目視で閉扉を行う場合や、東急東横線内で臨時列車として車掌が乗務する際などに使用される。
安全対策として、車内客用ドアの戸袋部には戸閉検知センサーがあり、手が引き込まれそうな時には開扉動作を停止する機能やホームドアとの連動機能があり、ホームドアに物が挟まれた場合には2回まで自動でドアの再開閉が行われる。車内の非常通報装置にはワンマン運転用として乗務員と相互通話可能なインターホン方式を採用した。これは各車両の左右の壁に2か所ずつ（1両あたり4台）と車椅子スペース部（同設置車は5台）に設置されている（ただし、5次車は各車両2台の設置）。乗客から通報があっても10秒間運転士が応答しない場合には列車無線に接続し、運転指令所の指令員が応答するシステムとなっている。
また、乗務員室仕切扉が電磁鎖錠対応となっている。これは、緊急時に乗客を避難させるために使用するもので扉上には「通行可」と表示され避難できるようになっている。さらに異常時における列車防護として前灯点滅機能がある。

乗務員室など

乗務員室はワンマン運転設備の設置で機器が多くなることから従来車よりも広く線路方向に約2.2m確保され、このために先頭車は中間車よりも66cm長い。乗務員室内の配色はクリーム色、運転台は茶色の配色である。中央にワンハンドルマスコンがあり、ATO出発ボタン、ドア開閉ボタン、非常停止ボタンなどが設置してある。計器盤右側には車両情報管理装置 (TIS) のモニター画面が収納されている。また、左壁や運転台の右袖部も広げ、機器を設置しており、運転席に座った状態であらゆる操作ができるよう機器を配置している。運転士用放送操作器（運転士操作器）は使用しやすいようにマイク形で、ワンタッチで連絡（両乗務員室間連絡用）・車内放送・車外放送（各左右別）用が切り換えできるものとなっている。
乗務員室と客室の仕切りには窓が3箇所あり、客室側から見て左から順に大窓、乗務員室扉、細長い窓であり、大窓のみ遮光ガラスが使用されている。遮光幕は大窓、乗務員室扉窓に設置してある。
TISにはワンマン運転時の乗務員支援、機器故障時の車上検査機能、処置ガイダンス機能を搭載した。さらに機器の遠隔操作機能（ブレーキ遠隔開放・制御遠隔開放）があり、故障時における迅速な対応ができるようにした。
開業時は地上式CCTV（Closed Circuit Television・ホーム監視用モニター）を採用し、運転台からホームドア上部の線路側にあるモニターを見ながら戸閉操作を実施していた。その後、全線開業の際には車上方式に変更し、車掌台上にはホーム監視カメラからの映像を受信するミリ波受信機が設置され、全編成に車上ITV（車上モニター画面）が設置された。

形態分類

現行の編成では編成組成や機器の違いからそれぞれ呼称方法がある。
第01・03・05・07編成はA編成、第02・04・06・08編成はB編成、第09 - 15編成はC編成、第16編成 - 第21編成はD編成、東京メトロ移行後に新造された第22・23編成はE編成と呼ばれる。営団の公式な資料においてもこの呼称方法が使用されている。

試作車から4次車まで

4次車までの編成では、インバータ制御による集中式の容量48.9kW（42,000kcal/h）の冷暖房装置を搭載する。南北線ではワンマン運転を行うため、冷暖房装置は細かい操作の不要な全自動モードにより運転することができる。車内は冷房ダクトによるラインフローファン方式で、ラインデリアは先頭車に9台、中間車に10台設置している。また、車内放送用スピーカーは各車6台ある。側窓は車端部は固定窓、それ以外の2連窓は開閉可能な下降窓である。

試作車

1990年（平成2年）11月に川崎重工業で第01編成（9101-9201-9301-9801）の4両が製造された。落成当初、行先表示器は前面が字幕式で、側面についてはホームからの視認性が悪いことを理由として準備工事とした（後述の東急目黒線直通改造の項も参照）。先頭車側面の帯は前面から側面まで1本につながっている。
客室のカラースキームは内張りにベージュ系の光沢化粧板を使用した。本車両では試験的にパープル系、オレンジ系の2色を基本とした座席モケットを4種類、床材は石畳の散歩道をイメージしたものを4種類、4両すべてを異なったデザインで試作し、営団関係者にアンケート調査を行い、量産車に反映した。ただし、試作した座席モケット、床材は後年に張り替えられた。車内の座席はバケットタイプのロングシートが基本であるが、車端部にはクロスシートを千鳥配置で設置した。
車内はステンレス製の手すりにはベージュの焼付塗装がされている。荷棚は見通しのよいアクリル板とされ（これは後年に通常の網棚に改造された）、さらに荷棚受けや広告枠・押し面などのアルミ材にもアイボリーの塗装品を使用している。また側窓・妻面窓枠はFRP製であり、当時の南北線は全線地下区間であったことからカーテンは設置していなかった。袖仕切りはFRP成形品とされ、仕切りの内側はモケットが貼られたほか座席下の蹴込み板は茶色に着色された。これらのことから本形式における車内は金属の質感を抑えるための工夫が従来車両よりも多く見られる。
当初の4両編成では9300形に車椅子スペースがあり、この場所の壁には折りたたみ式の2人掛け座席が設置され（ただし1次車も含め後年にこの座席は廃止された）、上部に荷棚も設置された。客用ドアには複層ガラス構造が採用され、連結面の貫通扉には下方までガラスの拡大された扉が採用された。
当初の編成における9201-9301は三菱電機製のGTO素子を用いたVVVFインバータ（1C4M・2群）（４５００Ａ・２３００Ａ）を搭載している。補助電源装置は三菱電機製の150kW出力、DC-DCコンバータ（出力電圧は直流600V）を採用した。主回路は75kWを2群で構成し、VVVFインバータと合わせて4両編成時における故障時の冗長化を図っている。空気圧縮機 (CP) はレシプロ式のC-2500LB形を両先頭車に搭載した。
台車は03系や05系で使用しているSUミンデン式（片板ばね式）台車を基本として、南北線における急勾配や急曲線においても安定して走行できるよう前後支持剛性をさらに低減させたESミンデン式軸箱支持方式を採用した。さらに、空気バネをマイコンによる自動制御として直線走行時の安定性や曲線通過性を向上させている。基礎ブレーキには03系・05系でも実績のある保守の容易なユニットブレーキを使用している。
千代田線において各種試験を実施した後、1991年（平成3年）7月にトレーラーで陸送され、地下の王子車両区（現・王子検車区）に搬入された。後述の1次車と同様に、同年11月29日の駒込 - 赤羽岩淵間開業時より営業運転を開始した。

2次車

1996年（平成8年）3月26日の四ツ谷 - 駒込間の開業用、および6両編成化対応として、1995年（平成7年）11月から1996年（平成8年）2月にかけて、第09 - 13編成の全車両および第02・04・06・08編成の9200-9300-9600-9700が川崎重工業と日本車輌製造で製造された。
9200-9300-9600-9700の制御装置は日立製のIGBT素子によるVVVFインバータ（3レベル方式、2000V/325A、1C2M・4群）に変更され、台車はモノリンク式ボルスタレス台車 (SS135B・SS035B) に変更した。この台車は千代田線用の06系などで採用されたSS135形・SS035形台車をベースに、本形式の従来車両と同様のユニットブレーキ構造を組み合わせた台車である。補助電源装置のDC/DCコンバータは75kWを2台構成から130kW1台に集約、併せてコンバータ素子をGTOからIGBTに変更した。
試作車および1次車の6両編成化にあたっては、VVVFインバータの使用素子が同一編成内で混在することを避けるため、1次車の偶数編成の9200-9300の2両を抜き、奇数編成の9600-9700として組み込み、また余った偶数先頭車に新製した中間車4両を組み込み6両編成化した。なお、この組成変更により第01編成のみ三菱電機製と日立製作所製のVVVFインバータが混在することとなった。同一編成で違うメーカーのVVVFインバータが混在する編成は、現在のところ第01編成が唯一となっている。
車体は1次車とほぼ同じであるが、アルミ合金材質を統一し、廃車時のリサイクル性の向上を図っている。外観では前面の行先表示・運行表示がLED式になった。さらに台車の設計変更により、床面高さを5mm低く（1,155mm→1,150mm）、さらに車体高さも5mm低くなった。
車内では側窓枠、妻面窓枠はアルミ製に変更となり、側窓枠にはカーテン設置用のレール・引っ掛け用溝も準備された（カーテン自体は未設置）。袖仕切は前年に落成した半蔵門線用の8000系6次車と同じ形状のアルミ製で、丸みを帯びた形状に変更された。座席は掛け幅を440mm→450mmに拡大し、蹴込み板は無塗装品になった。さらに車椅子で車両間の通行ができるように貫通路の幅を800mmから900mmに拡大したため、車端部のボックス式クロスシートは廃止された。車椅子スペースは9200形・9700形に変更し、折りたたみ座席を廃止した。従来のつり革（△形で白色品）は座席前線路方向とドア付近枕木方向のみであったが、新たにドア付近線路方向へ増設がされた。
運転台ではTISはカラー液晶化とシステムの変調方式と伝送速度の向上化、東急乗り入れに備えて運転台保安表示灯を8点から13点に変更した。1次車も同時期にカラー液晶に変更されている。
市ケ谷駅付近に有楽町線との連絡線が設けられたことから、2次車以降はメーカーから甲種輸送後、綾瀬検車区で整備を行い、同連絡線を経て南北線に搬入されている。

3次車

1997年（平成9年）9月30日の溜池山王 - 四ツ谷間の開業用に、東急車輛製造で第14・15編成が製造された。室内や外観の仕様は2次車と同じである。電動車は三菱電機製のIGBT素子を搭載している。

4次車

2000年（平成12年）9月26日の目黒 - 溜池山王間の開業用に、日本車輌製造で製造された。1999年（平成11年）10月に第16・17編成が、2000年（平成12年）4月から5月に第18 - 21編成が落成した。電動車は東芝製のIGBT素子による高耐圧・大容量の2レベルVVVFインバータ（1C2M・3300V/1200A・3群制御）を搭載している。 ただし、2・3次車の制御装置同様に4群構成としながら、3群を使用しており、将来の8両化時に4群制御化ができるよう配線準備がしてある。
当面は6両編成で運用することから、中間車の動力軸分散により、9300の赤羽岩淵・浦和美園方台車と9600の目黒・武蔵小杉方台車の電動機は準備工事として、MT比は3M3T相当となった。台車のマイコンによる空気バネ制御装置は3次車までは装備したが、4次車以降はコスト低減や従来の台車でも十分に安全性が高いことなどから取り止めとなった。
車体では外板溶接の一部に摩擦攪拌接合（FSW）を採用し、外観見付けの向上を図った。行先表示器はLED式で、当初から側面にも設置されている。なお、第20・21編成のみ車両間転落防止幌を装着している。
車内は内張りは化粧板などの内装品の光沢仕上げをやめ、つや消し仕上げに、床材は紺色の2色濃淡柄に変更された。袖仕切りはアルミ製の大形仕切化、座席下にある暖房器はつり下げ式とした。ただし、脚台は小型化されたものの残されている。さらに客用ドアと連結面貫通扉の内張りを更新時に交換可能なものへ変更し、ドア本体のリサイクルが可能なように変更した。相互直通運転開始に伴い地上区間を走行することから、側窓のロールカーテンと側面の行先表示器を新製時より設置した。
当初より東急目黒線対応とされ、ATOにTASC機能を搭載、東急線対応の列車無線装置を搭載した。車上CCTV設置により、地上区間におけるモニターの視認性向上のため前面ガラスに遮光フィルムを貼り付けされた。TISは伝送方式の変更と指令伝送の2重系化、従来は設定器で行っていた自動放送・行先設定をTISに内蔵した。

車内内装

車内は快適性の向上や使い易さの向上などのため、仕様が見直されている。特に火災発生時に有毒ガスの発生源となるFRPや塩化ビニル材料の使用を取りやめている。
内張りは白色系の化粧板仕様とし、床材はエメラルドグリーンのゴム材を採用して車内を明るく見せる配色とした。座席は従来車と同様に一般席は紫色、優先席は青色のバケットシートであるが、掛け幅を450mmから460mmに拡大した。座席詰め物には従来からのポリエステル綿のほか、スプリング構造のクッション材や中空エラストマーを重ねた2重構造として座り心地の改善も図っている。袖仕切は白色の大形仕切で、仕切板上部の外側は黒色として明るい車内をシャープに引き締めるアクセントとした。
ドア間の7人掛け座席部では新たにスタンションポール（握り棒）を2本設置した。車端部では7人掛け座席部よりも網棚高さを100mm低い1,700mmとし、優先席部ではつり革高さを80mm低くして（床面上1,660mmから1,580mmへ）使いやすさを向上させたものとした。優先席袖仕切部の握り棒はオレンジ色のエンボス加工品を使用している。
側面客用扉は扉窓ガラスを複層構造から単板ガラスへと変更したほか、側面出入口下部（クツズリ部）には黄色の出入口識別表示板を配している。ドアチャイムは、10000系などと同じ3打式に変更され、各扉の鴨居下部に扉の開閉に合わせて赤く点滅する「ドア開閉表示灯」が新設された。この開閉表示灯はドア開閉時のほか、運転台の乗降促進放送を鳴動させる際にも点滅する。ドアエンジンは当初より減圧機構付きとされたほか、4次車まで採用されていた車内客用ドアの戸袋部にある戸閉検知センサーは省略された。
各車両間にある扉のドアクローザーは新開発のものを使用し、事故防止・出火対策の観点からドア下部に生ずる隙間を発生させないようにしているほか、緊急時に人力で開き易いようになっている。
車内の案内表示器はLEDによる2段表示式から見やすさ、より多くの情報を表示できる液晶ディスプレイ（LCD）方式に変更し、各客用ドア上部に1台を設置する。表示器を設置していない左側は路線図などを掲出するスペースとされているが、将来的には2画面化（Tokyo Metro ビジョン設置）が可能なよう準備工事を施工している。
冷房装置はインバータ制御による容量48.9kW（42,000kcal/h）から、稼働率制御方式（ON/OFF制御式・CU768形）による容量58,0kW（50,000kcal/h）に増強されている。また、5次車では駅部における温度上昇対策のため、駅構内では空調装置からの廃熱を抑制する機能が追加されている。
運転台を始めとした乗務員室内の機器配置などは取り扱いを考慮して従来車に準じているが、一部仕様が変更されている。速度計と両端にある保安表示灯、マスコンノッチ表示灯は10000系と同様の平板な形状としている。また、ホームドア表示灯はマスコン台から保安表示灯部に収納された。車両情報装置（TIS）は空調装置の指令機能と前灯点滅機能を専用スイッチからTISモニター経由の操作に変更した。運転台前のフロントガラスには遮光用カーテンが設置された。

走行機器など

編成形態は一部変更され、9300形（M2）に代わり新区分形式となる9400形（簡易運転台付きT車）を新製し、MT比は完全な3M3T構成とした。走行機器は主電動機出力や歯車比については従来車と同一であるが、機器類は10000系の仕様が採り入れられ設計変更が加えられた。
主回路は三菱電機製の2レベルIGBT-VVVFインバータ方式（PGセンサレスベクトル制御・純電気ブレーキ対応）とし、電動機制御は1C4M1群/2群構成とした。歯車比は従来車と同様だが、10000系で採用した新設計の駆動装置を使用し、振動と騒音の低減、保守性の向上を図っている。
補助電源装置は東芝製の240kVA出力の静止形インバータ (SIV)（三相交流440V出力）に、空気圧縮機はレシプロ式から低騒音かつ保守性に優れた一体箱形状のスクロール式に変更した（三菱電機製・MBU331C形）。
台車は走行安全性向上や輪重調整作業などの保守性向上を目的に住友金属工業製モノリンク式台車であるFS777A形に変更され、南北線では初のボルスタ付台車となった。パンタグラフは菱形からシングルアーム式に変更し、一編成当たり3基搭載とした。

将来計画

本系列では、2022年度以降に2両増結して8両編成化し相模鉄道直通対応を実施することが報道され、同時に8両化および相鉄直通に対応する編成は一部のみであることが明らかとなったが、その対応工事の内容は、先頭車および編成全体が1次車（および試作車）の編成で既に大規模改修工事を実施した第1編成より第8編成までは対象外となり、また対象外編成は従来通り6両編成のままで残して新横浜駅までの運用に留めるものの、編成全車が2次車以降となっている第9編成以降最終編成までは8両編成化を実施する予定で、中間車を15編成30両分を新たに製作し、2次車以降のB修工事の際にそれを挿入した上で相鉄線直通対応工事も同時に施工する予定である。