JR九州813系電車

車両解説

421系・423系や715系など、日本国有鉄道（国鉄）から承継した近郊形電車の取替えを目的として1994年（平成6年）3月から製造されている。
九州北部向けの近郊形車両として811系に代わって増備され、811系と併用することを前提としているが、JR九州としては初のVVVFインバータ制御（東芝製GTOサイリスタ素子）が採用されたほか、車両デザインを水戸岡鋭治率いるドーンデザイン研究所が手掛けたため、外観・車内・搭載機器ともに811系から大幅な変更がなされた。水戸岡が近郊型電車のデザインを手掛けたのは本形式が初となる。また、長期にわたって製造されていることから、製造年によって細部が異なっている。登場当初は、811系が4両固定編成であったため編成の自在度を上げることを目的として2両編成であったが、1995年から3両編成が加わり、しばらくこの二種の編成が混在していたが、2003年（平成15年）までに2両編成に中間車を組み込み、全編成が3両編成に統一された。1994年から2009年にかけて13次にわたり3両編成×85本の255両が製造されたが、増備途中に事故廃車が発生したため、全車が同時に在籍したことはない。また、2001年以降は817系と並行して増備が続けられた。
811系、815系、817系との相互連結も可能なため柔軟な運用が組めるのが特徴で、長編成での運転が多い鹿児島本線や日豊本線では811系、817系3000番台と、一時的に長編成が必要な福北ゆたか線（筑豊本線・篠栗線）、長崎本線では817系とそれぞれ併結運転されることも多い。詳しくは後述する。
以下に構造上の特徴を示す。番台別に異なっている仕様については、「番台区分」の節で説明する。

車体

車体はビードプレス処理の軽量ステンレス製幅広車体であり、片側3箇所に両開き客用扉が設置されている。乗降扉には扉数を表す数字が記されている事が特徴である。停車中は扉の選択開閉（ドアカット）が可能である。窓配置は811系と同じく扉間3枚であるが、開閉可能な窓（下降式）は扉間の中央にある窓と車端部の窓のみで、その他は固定窓である。
車体の大部分は無塗装であるが、側面に飾り帯を配していたこれまでのステンレス製車両とは異なり、飾り帯を廃してJR九州のロゴマーク（英社名）を配置した。側扉は室内・室外とも赤色に塗装されている。また、ドーンデザイン研究所がデザインしたJR九州車両に共通的な特徴であるが、車体側面にロゴ文字が入り、車両番号表記は1文字ずつ正方形の枠で囲っているスタイルである。前頭部は普通鋼製で、窓下にもガラスを取り付けている。縁と幌枠及び歩み板は側面扉と同じ赤色に塗装されている。貫通扉は黒色で、前述の英社名ロゴおよび、国鉄時代から続くつばめマークをステッカーで張り付けている。前頭部の他の部分は黒色が配されている。福北ゆたか線用車両は前面部が黒、前頭部が銀色、貫通扉のステッカーはCTロゴとなっている。
前面には貫通扉が設けられている。非常用の位置づけであった811系と異なり貫通扉を常用する構造になっており、貫通幌および幌枠、歩み板などを装備している。分割併結時の作業性向上のために811系で搭載された自動解結装置のほか、新たに半自動式の幌装置が取り付けられた。装置の使用は1995年4月20日に行われたダイヤ改正時より使用されている。貫通扉を常用とする815系や817系と連結する際には各編成間の貫通が可能であるが、非常用の811系編成と連結する際は貫通とはならない。
前照灯（電球）・および尾灯（LED）は811系同様にコンパートメント化されている。特筆事項として、JR九州の近郊型・通勤型電車では唯一フォグランプを装備している。フォグランプは前照灯の内側に設置され、前照灯とは独立してオンオフが可能である。しかし、フォグランプの使用頻度が少ないため、200番台以降ではフォグランプは廃止された。200番台以降ではプラスチック板のみのダミーに置き換えられている。フォグランプの形状変化および、ダミーランプについては後述を参照のこと。

主要機器

架線からの単相交流20kVを主変圧器で降圧した上で、サイリスタ位相制御で直流に変換した後、VVVFインバータで三相交流電源とし、その交流電源で主電動機(MT401K)を駆動する。
M-TAユニットを採用し、M車（クモハ813・モハ813形）にはVVVFインバータ・補助電源装置、TA車には主変圧器(TM401K)・サイリスタ位相制御装置(RS405K)・集電装置が搭載される。設計時よりユニット間に付随車を挟んで3両編成の組成を可能としている。
主回路制御方式は、GTO素子によるVVVFインバータ(PC400K)(4500V/1000A)1基で1基の電動機を制御する、1C1M構成のVVVF制御である。インバータ装置は東芝製である。本形式は、これまでの抵抗制御式車両に比べて大きな性能を持つために消費電力の増加と地上設備への負担が懸念されたため、主回路装置には1次電流抑制機能を持たせ、車両性能の負担を最小限に抑えると共に負荷電流の低減を図っている。それにより、415系の77パーセントの消費電力を実現している。
集電装置(PS400K)は、下枠交差式パンタグラフで、制御車のクハ813形に設置している。
台車はヨーダンパ付き軽量ボルスタレス台車のDT401K（電動車）、TR401K（制御車・付随車）が採用されている。車輪径が810mmに小径化したため、床面高さが811系より55mm低い1125mmとなった。
主電動機にはJR九州では初めて三相誘導電動機を搭載した。主電動機出力は150kW、歯車比は1:6.50で、1M2T編成における起動加速度は2.0km/h/s、最高速度は120km/hである。6.50の歯車比はこの形式以降に製造された近郊形・通勤形車両に採用されている。
補助電源装置は3次巻線方式の静止形インバータを搭載している。セクション通過時の瞬間停止を防止するために、直流100ボルトのシール鉛バッテリーはフローティング充電方式を採用している。異常時に6両までの給電に対応するため、バッテリー容量は15kVAとしている。空気圧縮機は、誘導電動機駆動式のものを搭載する。
ブレーキ装置は電気指令式で、811系と同様に発電ブレーキを搭載する。基礎ブレーキは電動台車がユニットブレーキによる踏面片押し式、付随台車が1軸1ディスクと踏面片押し式ブレーキの併用である。VVVFインバータ装置との電空協調のため、ブレーキの制御装置はマイコン制御による受量器方式となっている。
消費電力は0番台-300番台において、415系の約77パーセントと、同様の駆動方式である883系の76%を超え、JR化後の車両の中で最も消費電力が大きい車両となった。これは、回生ブレーキを装備しないこと、GTOサイリスタを制御する電流がすべて熱損失になること等に起因する。
1000番台・1100番台については、817系3000番台と同等の機材のため、消費電力については改善されている。

車内設備

※この項の説明はサハ813形500番台を除く。
811系と同等の車内設備とするため、座席は転換クロスシートが採用されている。座席モケットは200番台までは赤色と黒色の豹柄模様であったが、300番台以降は茶色と黒色の市松模様となった。座席の枕の部分は独立している。優先席は枕の色が他の座席と異なっている（通常席：黒〔赤系〕・こげ茶色〔茶系〕、優先席：灰色）。さらに2006年末より、視認性を高めるため「優先席」表示がされた白色の座席枕カバーが装着されている。壁はモノトーン調で、床、貫通扉は青色に塗装されている。日本海側のドアの上にLED車内案内装置が取り付けられており、近郊形である事から内容は次駅案内のみとなっている。英語表記も行われる。ドア上にはドアチャイムも設置している。
415系1500番台と窓ガラス寸法を共通にしたため、811系と同様に新製時から座席と窓配置が合っていない。
トイレは上り門司港側制御車のクハ813形に設けられている。循環式で、臭気対策としてシャッターを設けている。便器は0・100・200番台が和式、300・1000・1100番台が車椅子対応の洋式である。811系まではトイレは鹿児島側に設置されていたため、従来車とは異なる位置となった。
大形くずもの入れを車端部に設置しているのも811系と共通するが、中間車では811系の2箇所（両端ドア部）に対し本系列では1箇所（八代側車端ドア部のみ）である。
冷房装置は、811系と同様に集中式の単相クーラーを1基 (AU403K - 42,000kcal/h) を屋根上に搭載する。811系のものと形式（AU403K）は同じだが、AU75Gタイプのキセの上にメッシュ状のカバーが装着されているため、外観は異なる。一部にカバーが撤去されている車輌があり、それらではAU75Gタイプのキセが見られる。暖房装置は腰掛け下にあり、運転室後部の袖仕切りに薄型温風ヒーターを設置して暖房効果を高めている。

番台区分

以下、編成番号は先頭車前面に表示されている番号で表記する。

0番台（1次車）

鹿児島本線で使用されていた421系の取替えを目的として1994年に製造された1次車で、R001 - 009の2両編成9本（18両）が鹿児島本線に投入された。R001 - R006編成が近畿車輛製、R007 - R009編成が自社小倉工場製である。1994年3月1日のダイヤ改正より営業運転を開始した。
座席は車端部を除きすべて転換クロスシートである。車体側面、運転台窓下のスリット状の飾りは実際に凹型で、運転席屋根上の赤と黒の境界には溝状の凹みがある。
R008編成は、2002年（平成14年）2月22日に鹿児島本線海老津駅 - 教育大前駅間で起きた列車衝突事故により大破し、廃車された。残りの編成はすべて2003年（平成15年）に中間車サハ813形400番台を組み込んで3両固定編成となり、同時に車外スピーカー・転落防止用幌の設置と客用扉窓を400番台同等仕様とする改造が施工された。
現在、全編成とも南福岡車両区に所属する。

500番台（8次車）

本グループは、2001年（平成13年）、福北ゆたか線電化に際し、2両編成であったR014 - R019編成を3両編成化して充当するために製造された中間付随車である。サハ813形のみ6両（501 - 506）が製造され、番号順に組み込まれた。そのため製造番号の末尾は編成番号のそれとは揃っていない。
本番台に限り、座席はすべてロングシートになっている。ロングシートの形状は303系と同様、背もたれと座布団が1席ずつ独立したものである。乗降扉は裏表とも銀色に塗装されている。窓ガラスはUVカットガラスとなっておりロールカーテンはないが、後に登場した300番台、400番台と異なり客用扉窓は透明ガラスである。なお、最初に客用扉窓が複層ガラスとされたのは本番台である。

300番台（9次車）

9次車。前記した鹿児島本線海老津駅 - 教育大前駅間での衝突事故により廃車となった車両の代替として製造された番台区分で、2003年（平成15年）2月に3両編成3本（編成番号R301 - R303）が近畿車輛で製造された。前述の事故による廃車車両から使用可能な部品が再利用されている。
車体の基本構造や機器は200番台を踏襲しているが、接客設備は大幅に改良されている。窓にはUVカットガラスが採用され、外から見ると窓が黒く見える。それに伴い、ロールカーテンは省略されている。817系と同様に、扉付近にサークル状配列のつり革を設けている。また、天井にはラインデリアを採用している。座席モケットの色は本番台から従来の赤色と黒の豹柄からキハ47形で採用されている茶色と黒の市松模様となった。車内のカラースキームに、壁は白に床はクリーム色に黒ドットを基調としている。また、客用扉の引き込み事故防止のため、扉部分の窓ガラスが複層化され車外、車内とも扉と同一平面になっている。さらに、クハ813形に設置されているトイレはユニバーサルデザインの一環として車椅子でも利用できるよう大型化され、トイレ向かい側のボックス式クロスシートは設置されていない。
なお、登場時には外観での識別のため前照灯ケースの上部に赤線が入れられていたが、現在は省略され他編成と同様の外観となっている。

400番台（10次車）

10次車。2003年、2両編成の0番台編成を3両編成化するために製造された中間車である。サハ813形のみ8両（401 - 407, 409）が近畿車両で製造された。R008編成が組成変更前に事故廃車されたため、408が欠番となっている。
構造は300番台と同様であり、300番台と同様に窓ガラスはUVカットガラスが採用され、ロールカーテンはない。車椅子での乗車に備え、日本海側クハ813形に隣接する車端部は車椅子スペースとなっている。
なお、サハ813-406とサハ813-409は、冷房装置（AU403K）のメッシュ状のカバーが装着されていないため、他の400番台と異なる外観（AU75Gタイプ）になっている。

1000番台（11次車）

2005年（平成17年）、輸送力増強のために3両編成3本（編成番号R1001 - R1003）9両が近畿車輛で製造された。
ワンハンドル式マスコンや、シングルアーム式パンタグラフの搭載など817系に準じた構造となっている。これまで搭載していたGTOサイタリスタが製造中止となったため、VVVFインバータの素子が東芝製IGBTに変更され、技術上の理由により1000番台に区分された。整流装置もサイリスタ位相制御からPWMコンバータ制御に変更された。電動車 (M) と付随車 (T) の構成（MT比）は従来車と同じ1M2Tだが、電動車を編成中間に組成する形態とされ、新たにクハ812形とモハ813形が登場している。引張力不足の対策として主変換装置は2台搭載している。また、モーター制御方式も1C1M構成から1C2M構成に変更されている。これに伴いブレーキ制御方式が電気指令式遅れ込め制御方式に変更されている。ブレーキ装置は低価格化とメンテナンスの省力化が図れ、高い信頼性と保安度のある回生ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキとなっている。主変圧器も3次1巻線から2次2巻線タイプに変更されている。空調装置は817系1000番台に搭載されているAU408KBに変更された。メンテナンス性の向上や軽量化のため車体支持装置が従来のZリンク式から200番台でも使用された一本リンク式に変更され、台車形式も電動車がDT403K、付随車がTR403Kに変更されている。また、乗り心地を向上させるため、車軸の軸受は密封円錐コロ軸受（JT402K）を採用している。車内は300番台に基づいている。将来的には4両編成を組む事も可能な設計になっている。
本番台から客用扉の把手が車内外とも片方にしか設置されていない。また、識別のため助士席上部の編成番号表示が黄色になっている。
2009年10月1日より日豊本線小倉駅 - 中津駅間のワンマン運転開始に伴い、同年内にワンマン対応に改造された。また、817系3000番台が増備されたことで、福北ゆたか線内での快速運用を担えるように2015年3月14日のダイヤ改正からR1002,R1003編成が同線仕様になり福北ゆたか線で運転を開始、直方に転属した。

2100番台

1100番台のうち、R1105編成とR1106編成のワンマン化工事が遅れたため、2009年10月1日より他のワンマン対応車との識別のために+1000され、それぞれR2105・R2106として運用されていた。ワンマン装備の必要のない鹿児島本線系統で運用されていたが、2010年1月、2月にワンマン化工事が行われたため、2010年3月31日までにR1105・R1106編成に戻り、番台消滅している。