JR九州305系電車

概要

筑肥線・唐津線の電化区間である姪浜駅-西唐津駅間と福岡市交通局空港線の相互直通運転に使用される車両である。1983年（昭和58年）の電化開業時から使用している103系1500番台は、老朽化により不具合が多発していたため代替として製造された。本系列の投入により福岡市地下鉄で使用される全ての車両がATO（自動列車運転装置）搭載となった。
2014年7月31日に概要が発表され、2015年（平成27年）2月5日に営業運転を開始した。同年3月14日のダイヤ改正までに6両編成6本36両が投入され、103系の地下鉄乗り入れ分を置き換えた。
コンセプトは「人にやさしく、環境にやさしいスマートトレイン」。デザインは水戸岡鋭治。製造は日立製作所が担当した。

車体

アルミ合金の押出形材を利用したダブルスキン構造を採用しており、車体外板をN9.5と呼ばれる塗装色による塗装仕上げとすることで、車体外板の汚損や海風からの塩害防止を図っている。福岡市交通局の車両や103系1500番台、303系と同様、片側両開き4扉の20m車体であり、ホームの段差解消のために、レールから床面の高さを1125mmとしているが、床にフローリングを用いている1号車のみ1141mmとなっている。また、車体の両端の連結面ある妻面の妻構体は、オフセット衝突構体としており、衝突安全性を配慮している。運転室は、従来の福岡市交通局の車両や303系では車両中心から正面から見て左にオフセットした配置となっていた非常貫通扉を、左側サイドへ完全に寄せることにより運転士の視野の範囲拡大を図っている。また運転席背後は機器搭載のため壁になっており、助士席側にある客室への出入り口のみに窓が設置されている。なお、夜間と地下鉄線内では遮光幕が使用されるため前面展望をすることはできない。
前面と側面の上部には行先表示器はフルカラーLEDを採用しており、側面窓はUVカットガラスの固定窓とされている。
車体形状には既成のものを流用し、製造コストの低減を図っている。車体色は817系2000・3000番台と同様、白一色で前面が黒色である。
817系と同様の「CT」ロゴが貼られており、黒字に白抜きで「CT」「Commuter Train 305」と描かれている。

電源・制御機器

制御装置にはVVVFインバータ装置により三相交流に変換して交流電動機を制御するVVVFインバータ制御を採用しており、主電動機が後述するPMSMを採用しているため、モーターの回転子の回転に同期した制御が必要となり、インバータ1基で1基の主電動機を制御する個別制御の1C1M制御とした、PMSM主回路システムを採用している。これは、JRグループの量産車両としては初めての採用である。
主電動機には、東芝製の密閉式永久磁石同期電動機（PMSM）を採用しており、近年のレアアース、特にジスプロシウムの価格高騰を受けて、ジスプロシウムを使わないサマリウムコバルト磁石を使用しており、誘導電動機（IM）と比べて主電動機の損失を半分以下に低減できるとともに、5 - 6%の効率向上を図っている。これにより騒音を抑えて、回生・力行での消費電力を103系1500番台の約57%、303系の約85%に抑えている（1両あたり消費電力では415系の約51%（理論値）である）。モハ305形には主変換装置・ブレーキ用のブレーキ抵抗器を、モハ304形にはシングルアーム式パンタグラフ・補助電源装置である150kVAの静止形インバータ(SIV)・スクロール方式の電動空気圧縮機を床下に搭載している。
ブレーキには、回生・発電ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキを採用しており、回生ブレーキ作動時において、回生失効が起こることに備えて、ブレーキチョッパ装置・ブレーキチョッパリアクトル・ブレーキ抵抗器により構成されたブレーキチョッパシステムを搭載している。これは、筑肥線の筑前前原以西の単線区間での列車の運転密度が低い（列車本数が少ない）ことによる軽負荷が理由であり、回生失効が起きた際には、架線電圧の急上昇を検知して、ブレーキチョッパ装置による発電ブレーキに切替わることで、電気ブレーキの継続を図ることができる。

台車

台車は川崎重工業製の軽量ボルスタレス台車を採用し、動力台車がDT408K形、付随台車がTR408K形となっている。軸箱支持装置は、従来のJR九州在来線車両が採用してきた円錐積層ゴム方式ではなく、軸はり式を採用している。これは、円錐積層ゴム方式と比較して部品点数が少なくメンテナンス時における部品交換費用を低減でき、また、軸ばねにコイルばねを使用しているため寸法管理が容易であるというメリットがある。
基礎ブレーキ装置にはユニットブレーキを採用しているが、制輪子の固定部をかんざしタイプからL形コッタによるワンタッチ式となり、制輪子の交換作業の容易化を実現している。また、車輪には防音車輪を採用しており、走行時でのきしみ音の低減を図っている。

車内設備

室内は白を基調としたインテリアである。
座席はロングシートである。背もたれはプライウッド製で、一部の座席にはヘッドレストが付く。座面はSバネ構造とすることで座り心地に配慮した。同じ車両でも座席によって柄が異なっており、全部で11種類の柄がある。また、車内安全性の向上のため、ポリカーボネート製の大型袖仕切を配置している。
吊り革はナイロン製であり、出入口部分は817系や813系増備車と同様円形に配置している。車内照明はLED照明としており、ガラス面には楕円形状の意匠が施されている。
優先席と車いす・ベビーカースペースは各車両に設けられており、木製のテーブルと一部の車両に介助者用の腰掛けが設置されている。トイレはクハ305形の後位側に設置されている。ドア上にJR九州の車両では初めて停車駅等案内用の大型液晶ディスプレイを設置しており、日本語・英語・中国語・韓国語で表示される。画面上部の1/3は可変部となっており、列車の種別・行先や経由・次駅・駅ナンバリング・号車を表示することができるようになっており、地下鉄区間のみ所要時間、駅シンボルマークが表示される。始発駅における案内画面は、地下鉄区間では福岡市交通局のマスコットキャラクター「ちかまる」、筑肥線・唐津線区間では、特急「あそぼーい!」のキャラクター「くろちゃん」が使用される。また、マナー案内や静止画広告などの静止画コンテンツを地上側にある静止画コンテンツ・スケジュールに登録することで、表示する駅間・期間・時間帯を編集設定することができるようになっている。2018年7月より一部編成の大型液晶ディスプレイが従来の1画面から2画面に増設され広告動画や天気予報、文字ニュースが放映できるようになった。その他にも、自動放送装置を備えており、地下鉄区間と自社区間内でのスマートドア使用時の案内放送において使用されている。床はクハ305形の客室のみ｢プチ観光気分」が味わえるように「ななつ星in九州」でも使用されている南米産クルパウ材のフローリングで、他車はQRコードを模した模様の床としている。そのためクハ305形のみ床面が16mm高くなっており、内装も一部異なっている。各車両の非常通報装置は4か所に増設している。
ドアは「スマートドア」と称し、JR九州が製造した電車としては初めて押しボタン式半自動ドアが採用され、不要なドア開放を抑えることにより冷暖房効果の向上が図られている。地下鉄線内および姪浜駅 - 筑前前原駅間の各駅では従来通り乗務員が操作してドアを一斉に開閉するが、美咲が丘駅 - 西唐津駅間の各駅では乗客がドア開閉ボタンを押して乗降する。ドア車内側の窓下には「くろちゃん」が描かれている。また扉の開閉装置はモジュール化されたラック&ピニオン機構の電気式戸閉装置を採用しており、樹脂製ギア、ブラシレスモータなどの採用で省メンテナンス化を実現している。さらにモータの電流と扉開閉速度を監視してその値が変化することで戸挟みを検知する戸挟み検知機能も搭載しており、検知すると扉が一旦停止し、モータの回転を反転させて、扉の片扉が100mm開いた後にモータにブレーキを掛けてその後に扉を閉める機構となっている。車両に搭載された車両情報制御装置とのシリアル伝送により各扉の制御ユニットの扉1枚の制御状態を監視・記録ができるようになっており、各扉の故障情報をモニタリングすることができる。
なお、ドアの開閉チャイムはJR東日本のチャイムと同様である。
編成定員は851人（座席291人）。

保安装置

保安装置として筑肥線・唐津線内を走行するためのATS-SKと、福岡市地下鉄線を走行するためのATCを搭載する。ATOと自動放送装置を搭載し、地下鉄線内ではATOによる自動運転でのワンマン運転を行う。筑肥線内では筑前前原駅以西も含め車掌が乗務する。
地下鉄空港線のATOは、従来地上側から誘導無線を介して列車情報データを車両のATO装置に伝送する仕組みであったが、本系列からは、地上側に設置されたトランスポンダ地上子から車両側のATO車上子に列車情報データを伝送するトランスポンダ方式に順次に移行することとなっており、305系ではトランスポンダ方式となっている。このため、303系で搭載されていた列番車上子と列番設定器は無くなっており、各扉の制御ユニット装置もATO装置と一体化されている。
JR九州の他線区で導入の進むATS-DK形は『設置対象外』とされ、装備していない。

運用

2014年11月23日にW1編成が日立製作所笠戸事業所から甲種輸送され、営業運転に先立つ2015年1月31日には一般向け試乗会が行われた。同年2月5日に営業運転を開始し、2月から3月にかけて6両固定編成が6編成（36両）投入された。同年3月14日のダイヤ改正以降は、303系との共通運用となっている。