JR東日本209系電車

概要

日本国有鉄道（国鉄）から大量に引き継ぎ、老朽化が進んだ103系の置き換え、および、一部は輸送力増強用などとして、1993年（平成5年）4月より京浜東北線・根岸線、南武線に本格投入された。国鉄時代に開発・導入された在来技術に基づく鉄道車両のシステムを一から見直し、製造・整備の方法を全面的に改めた新しい設計思想（バリューエンジニアリングの手法）が採用されている。JR東日本では本系列以降の車両を「新系列車両」として区分している。
車両デザインは栄久庵憲司率いるGKインダストリアルデザインが手掛けた。1993年度・通商産業省（現：経済産業省）選定グッドデザイン商品（当時）金賞・ブルネル賞奨励賞を受賞した。
設計段階より廃車後のリサイクル計画が策定されるなど、環境問題にも配慮した設計となっている。
派生番台区分として、車体の幅を広げて輸送力を増加させ、中央・総武緩行線用に新製された500番台・950番台（後にE231系に編入）、地下鉄直通（常磐緩行線⇔千代田線）用の1000番台、八高線・川越線用の3000番台がある。また、東京臨海高速鉄道の70-000形の基本設計は209系と同一であるが、こちらは2004年（平成16年）の組成変更時に6両がJR東日本に売却され、改造の上本系列の3100番台となって八高線・川越線に投入されている（後述）。これに伴い、不足した中間電動車2両が川崎重工業で新造された。
京浜東北線・根岸線用の本系列は、2007年（平成19年）12月22日よりE233系1000番台が本系列の配置数と同数の830両投入されたことにより廃車・転用が進行し、2010年1月24日で運用を終了した。
2019年（平成31年）4月現在、0番台は営業用車としては全廃、500番台が中央・総武緩行線と京葉線、武蔵野線、1000番台が中央線、2000・2100番台が総武本線、成田線、鹿島線、内房線、外房線、東金線、2200番台がジョイフルトレイン『BOSO BICYCLE BASE』、3000・3100・3500番台が八高線・川越線で運用されている。
本系列はその後に登場した近郊形のE127系、701系、通勤形のE217系、209系0番台と同じ車体を使用したE501系の設計のベースとなり、さらに通勤形電車と近郊形電車を融合させた「一般形電車」であるE231系や、E233系、E331系、E531系、E235系へと発展している。
本系列を起源とする「新系列電車」の一群は、上記のようにJR東日本における電車設計の標準となっただけでなく、車両製造から廃車に至るライフサイクル自体の再検討、大規模なバリューエンジニアリングの導入や極限的設計の実用投入など、単なる新技術導入に留まらない新たなコンセプトを具現化しながら大量生産・継続運用されており、他のJR各社や私鉄など、日本の主要な鉄道事業者の車両開発にも大きな影響を与えた。

車体

車体新規製造費用を削減するため、車両製造会社ごとの車体工法の違いが容認されている。
従来の国鉄や地下鉄および関東地方の大手私鉄の車両は、複数の企業が共通の図面を用いて製造し、仕様に違いが出ないように考慮されていたが、本系列ではコンペにより選定し、東急車輛製造と川崎重工業の2社が製造を担当した。東急車輛製造が従来からの骨組み工法を改良して対応したのに対して、川崎重工業は新しく開発したシート貼り合わせ工法（2シート工法）を採用しており、外観（窓枠隅の丸み、妻面のビードの有無など）に明らかな相違が見られる。また、内装についても東急車輛製造が従来の化粧板を基本とした組み立てに対し、川崎重工業製の車両でFRP（繊維強化プラスチック）製の内装パネルをビスにより固定する方式を採用するなど、随所に仕様の違いが存在する。また、JR東日本でも当初より自社での車両製造を計画し、東急車輛製造から技術供与を受けて自社の大船工場（大船電車区と統合されて鎌倉総合車両所となり、その後、2006年（平成18年）に工場機能は廃止）において試験的に中間車14両（920番台の2両含む）を製造し、翌1994年（平成6年）からは新津車両製作所を開設して本系列の自社生産を開始した。前身の新津工場→新津車両所時代も含めて同所で車両を製造したのは、107系に続く2例目である。

走行機器

MM'ユニットを踏襲し、M車（モハ209形）にはVVVFインバータが、M'車（モハ208形）には補助電源装置・空気圧縮機・集電装置が搭載される。
JR東日本では、1986年（昭和61年）に常磐緩行線用としてVVVFインバータ制御を採用して製造した207系900番台を承継したが、結局量産には至らず、本系列において本格的にVVVFインバータ制御（1C4M方式）を導入した。このインバータ装置は三菱電機製で、素子にはGTOサイリスタが採用されている。
主電動機 (MT68) は交流誘導電動機である。定格出力は 95 kW と低いが、VVVFインバータ装置とともに用いるために起動時などには1時間定格出力以上の過負荷使用を前提としており、実際には直流電動機 150 kW 相当の出力を持っている。その結果、10両編成で 4M6T （地下鉄直通用は従来どおり 6M4T）の動力車比率（MT比）でありながら205系京葉線仕様と同等の起動加速度 2.5 km/h/s ・最高速度 110 km/h を達成している（歯車比は 7.07）。また、整流子のない交流誘導電動機の採用はメンテナンスコストの削減にも貢献しており、主電動機点検蓋の必要もない。
台車は、ボルスタレス台車DT61（電動車）、TR246（付随車）が新たに開発された。空気バネ支持位置を台車枠直上と従来よりも内側に持ってくることで、台車構成が簡略化された。軸箱支持は軸梁式であり、軸バネにコイルバネを採用する。
空気圧縮機は、保守点検で有利なクノールブレムゼ製スクリュー式が採用される。

番台区分

試作車（900・910・920番台）・量産車（0番台以降）・950番台（後にE231系900番台へ改番）・更新改造車を登場順に記述する。

試作車

1992年（平成4年）3月に登場し、浦和電車区（現・さいたま車両センター）に10両編成3本（30両）が配置された。当初は901系と称したが、1994年（平成6年）1月から3月にかけて量産化改造を行った上で本系列の900・910・920番台とされた。901系としての落成当初は上部側面帯の色が■黒色であったが、量産化に伴い下部側面帯と同様の■スカイブルーに変更された。
0番台の仕様と極力合わせる量産化改造が実施されたが、主要機器はそのままであった。この特殊仕様が保守上の弱点となったことや、車体の老朽化が0番台と比べると顕著となったことから、E233系の導入を待たずして500番台を中央・総武緩行線から転入させ、不足分をE231系の追加導入で補った。

950番台

1998年（平成10年）10月に落成したE231系の試作車であり、三鷹車両センターに10両編成1本（10両）が在籍し、中央・総武緩行線で運用されている。2000年（平成12年）6月に量産化改造を行ってE231系900番台に改番された。

改造

E217系と同じく制御装置・機器類の更新をすることが2006年（平成18年）12月5日に、自動放送装置の整備をすることが2007年（平成19年）3月6日に、それぞれJR東日本のプレスリリースで発表され、三鷹車両センター所属車については、2008年（平成20年）6月27日に自動放送装置の取り付けが完了した。2016年（平成28年）から京葉線所属車より機器類の更新工事を開始している。
このグループの前面排障器（スカート）は2009年（平成21年）内に全先頭車がV字に尖がった形状の大型排障器（スカート）に交換されている。

側窓開閉化改造

試作車と0・3000・3100の各番台車では、側窓が各車端部の2枚（先頭車）ないし4枚（中間車）しか開かない構造になっていた（ドア間の大窓はすべてはめ殺しの固定窓）。これを補うために貫通路の上部に換気口があり、異常時などで指示があった場合にはカバーのネジを緩めて開くことができるようになっている。しかし、2005年（平成17年）に京浜東北線大森 - 蒲田間で列車（ウラ3編成）が長時間にわたって立ち往生した際に、換気性能の悪さから多数の乗客が体調不良を訴え、停電による長時間停車時の問題点が浮上した。このため、同年末からドア間の大窓を開閉可能とする改造工事が、緊急性の高い京浜東北線・根岸線用0番台については下十条運転区において、他線の車両については各車両基地で、それぞれ改造作業が施工された。ただし、試作車（900/910/920番台）は対象外となった。
この改造では、車体の構造上と改造工事の簡略化を図るためにE231系のような1枚下降式ではなく、はめ殺しの大窓を縦方向に約2:1の割合で二分割し、大きい方の部分に上段下降、下段固定の2段窓を用いて開閉可能にするもので、改造対象は各車両6枚の大側窓のうち4枚に限定されている。
編成数が多いことから各編成の4・5・7号車の窓改造が優先的に行われ、それが完了した後は順次他の号車の窓改造を行った。ただし、6号車の6扉車は工事対象外であった。また、南武線用0番台と八高・川越線用3000・3100番台、および0番台と同様の車体・窓構造の常磐線用E501系についても全車両に施工された。中央・総武緩行線用500番台とE231系900番台（209系500番台と同様の窓構造となっていた）、常磐緩行・千代田線用1000番台は、E217系後期車と同様に先頭車の車体中央の窓のみ施工された。2005年（平成17年）末のウラ38編成（2両の片側のみ）から工事が始まり、2007年（平成19年）4月までに完了した。

ホーム検知装置の取り付け

営業運転中にホームの無い場所でドアが開く事故を防止するため、浦和電車区所属の全83編成を対象に、ホームの有無を超音波センサーで検知する、ホーム検知装置を取り付ける工事が行われた。この装置により、操作する車掌スイッチ側にホームが無い場合や、オーバーランで列車がホームから外れた場合、全てのドアが開かなくなった。ただ、従来どおり非常コックでの開操作は可能であり、緊急時にこの装置が妨げとなることはない。当初は試作車3編成も対象とされていたが、E233系1000番台への置き換えが発表され、それに先駆けて試作車が廃車になることから試作車は対象外とされ、後に三鷹車両センターから転入した500番台3本は試作車の代わりに対象として含まれた。
設置箇所は、両先頭車の前端両側で、高さはホーム高に揃えてある。外付けとなったため、センサーと信号線カバーが目立つ。運転室内には車掌スイッチの上にホーム検出を知らせる装置が取り付けられた。前後どちらかのセンサーでもホームが無いことを検知した場合、開操作を行っても扉が開かないうえ、警報が鳴る仕組みとなっている。全車が浦和電車区で施工され、2007年（平成19年）3月までに完了した。
さらに2010年（平成22年）には中央・総武緩行線の500番台、2014年（平成26年）には常磐緩行線の1000番台にも同様の装置が取り付けられている。
京浜東北線用を含めて、設置された編成は他線区へ転属を行っているが、2000・2100・2200番台を除き、転属先でもこの装置は撤去されずに運用を続けている。
なお、後に登場するE233系の3000番台と8500番台を除く全番台でもこの装置は装着している。（0番台と2000番台は後年設置）

訓練センター用車両

0番台および3000番台の一部電動車MM'ユニットを、廃車後、先頭車化して訓練車に改造したもので、首都圏の訓練センターに残る、103・105系を中心とした訓練機械を当時における最新型へと置換えるため、2両編成3本が投入された。いずれも機械扱いで車籍はない。
旧モハ209・モハ208-76は東京・大宮総合訓練センターに（帯の色は湘南電車カラー）、旧モハ209・モハ208-39（大船工場製）が横須賀線久里浜駅構内の横浜支社総合訓練センターに（帯の色はクリーム1号）、旧モハ209・モハ208-40が武蔵野線新秋津駅構内の八王子支社訓練センターに（帯の色は朱色1号）それぞれ配置された。後に東京・大宮総合訓練センターのものは旧モハ209・モハ208-3002に取替えられた。
共通装備品として、運転台はクハ208形・クハ209形の廃車発生品を流用（FRPキセは新品を採用）し、ATS-Pを追加装備。運転室と客室の仕切りは、ドアのない開放型を採用。車端部は訓練教官が着席する指令室を設置。台車付近には、インカムマイクをつけた訓練教官や訓練生の声が聞こえるように、拡声器（スピーカー）を新設。制御機器の更新は行われず、GTO素子VVVF制御のままである。
各訓練センター向けの個別装備品として、訓練生の人数が多く訓練線の距離が長い大宮向け車両には、訓練中の様子を映し出すためのCCDカメラとモニター、D-ATCを模擬体験できる操作盤を設置。ATC路線のない八王子支社向け車両はATCを非搭載とした。

脱線復旧訓練所用

クハ209-7（1両のみ）は2012年10月に開設された大宮総合車両センター内の社員用の検修施設「大宮グローアップスクエア」において、脱線復旧訓練所の訓練用車両として使用されている。

MUE-Train

在来線用試験電車「MUE-Train」（ミュートレイン）は、在来線車両の技術革新試験用電車で、2008年10月に元ウラ2編成から7両が改造された。川越車両センターに配置され、10月より東北本線（宇都宮線）・高崎線などで各種試験を開始した。
形式のみ「ハ」→「ヤ」に変更されているものの、車両番号はすべて種車のままである。埼京線や川越線の車両と同じ向きになっているため、宇都宮線・高崎線などでの試験時は、他の編成の方向とは逆に、上野方先頭車が7号車となって運転されている。
MUE-Trainにおいて高速データ通信「WiMAX」で使用するアンテナの形状や設置位置が試行され、「成田エクスプレス」用E259系に反映されている。また、2010年（平成22年）7月1日より営業運転を開始した京葉線E233系5000番台にも適用された。また、INTEROSと呼ばれる次世代の列車情報管理システムが当車両に導入され、試験結果をもとに山手線の新型車両であるE235系に導入された。

BOSO BICYCLE BASE

房総地区でのサイクリング客の需要を見込んで、2018年1月6日より千葉支社管内で運行を開始した、209系シリーズ初のジョイフルトレイン。2017年に運用を終了した、元南武線・中原電車区ナハ53編成が種車として改造された。当該編成は2017年4月12日付で幕張車両センターに転属し、「J1」の編成名が与えられた。
「BOSO BICYCLE BASE（房総バイシクルベース、略称：「B.B.BASE」）とは、「「房総」の各地を、「自転車」で駆け巡るための「基地」」に由来する。
6両編成のうち、4号車はフリースペース、その他の車両にはボックスシートと自転車積載用サイクルラックが設置される。座席数とサイクルラックの数は同一（乗車定員99名、ラック99台分）であり、1人1台分の自転車を座席後ろのラックにタイヤを引っ掛けて立て掛ける。これにより、自転車を折り畳む事なく電車に乗せる事が出来る。