新幹線E2系電車

概要

1997年開業の北陸新幹線高崎駅 - 長野駅間「あさま」、および秋田新幹線「こまち」を併結する東北新幹線「やまびこ」用として開発された。
1995年（平成7年）の製造当初より、JR東日本の新幹線標準型車両として位置づけられており、200系の置き換えも念頭において増備されている。2019年（平成31年）3月現在、東北新幹線「やまびこ」（東京駅 - 仙台駅間）の大半と「なすの」の約半数の列車（10両編成と17両編成の1 - 10号車）、東北新幹線「はやて」（臨時列車）・上越新幹線「とき」・「たにがわ」で運用されている。また、2017年3月末で長野新幹線の開業時から20年間に渡って運用されてきた0番台N編成が運用から離脱した。
大きな特長としては、J編成の両先頭車とグリーン車にフルアクティブサスペンションを搭載したことが挙げられる。これにより振動の少ない快適な乗り心地を実現している。

構造

両先頭車が付随車、中間車はすべて動力車となっている。北陸新幹線「あさま」として運用される8両N編成と東北新幹線・上越新幹線で運用される10両J編成の2種類があったが、N編成は2017年3月31日をもって運用を終了し、翌月4月で全廃となり、J編成のみとなった。

車両概観

高速運転時の騒音・環境対策として、トンネル進入時の微気圧波低減のため先頭車両形状の最適化が行われた。車体はアルミニウム合金製である。シングルスキン構造を主体に側構体にダブルスキン構造を用いた編成もある。客用扉にはプラグドアの採用して車体表面を極力平滑化することにより空力音を低減した。
車体側面には行き先・列車種別・座席表示を兼ねたLED式行先表示器が設置されている。

塗装

車体の下半分を紫苑ブルー、上半分を飛雲ホワイトとし、境目に真紅レッド（N編成）/つつじピンク（J編成）を配する。車体側面にはエンブレムが配されている。N編成はそよ風を、J編成はりんごをモチーフとしている。
なお、10両編成化される前のJ編成は、N編成と同じカラーリング（真紅レッドの帯とそよ風をイメージしたエンブレム）であった。

主要機器

M1+M2ユニットを採用し、M1車（E215形・E225形）には主変換装置・補助電源装置・空気圧縮機が、M2車（E226形）には主変圧器・主変換装置・集電装置が搭載される。床下の平滑化による騒音の低減と着雪障害の防止のため、床下機器機器類を収納する簡易ふさぎ板が設けられている。

電源・走行機器

架線からの単相交流25kVを主変圧器で降圧した上で、主変換装置で単相交流から直流、さらに三相交流へと変換して交流電源とした。その交流電源で主電動機を駆動する。
主変圧器(TM206A)は強制風冷式を採用し、2,875kVAの容量を備える。主変換装置との兼ね合いで、二次巻線は4線備える。補機類の電源となる三次巻線は単相交流400V 50/60Hzを出力する。
主変換装置には、GTOサイリスタ素子もしくはIGBT素子を使用したコンバータ2群とインバータ1群で構成されている。
主変圧器オイルポンプ、電動空気圧縮機は主変圧器三次巻線を電源としている。それ以外の補機類の電源として使用される補助電源装置は、主変圧器三次巻線（単相交流400V、50/60Hz）を電源とし、三相交流440V、60Hz、単相交流100V、60Hz、直流100Vを出力する。主変圧器・主変換装置・主電動機冷却用電動送風機、冷房装置、連続換気装置はそれを電源としている。編成中に3台搭載され常に結んで協調運転をすることにより、1台が故障したとしても他に2台から給電できるようになっている。
主電動機に1時間定格出力300kWのMT205形かご形三相誘導電動機を電動車1両に4基搭載し、この電動機をVVVFインバータにより制御している。許容回転数を6,120rpmに設定し、歯車比を3.04とすることで高速化と急こう配への対応を図っている。
定速運転機能および急勾配区間対応の抑速ブレーキを搭載しており、東北新幹線への入線を考慮しないN編成では北陸新幹線（先行開業区間）の曲線や勾配の関係から最高速度は260km/h（高崎駅以北のみ、上越新幹線では新潟まで全線で240km/h）とされている。
北陸新幹線（先行開業区間）特有の、延長数10kmに及ぶ下り30‰連続勾配においては、抑速回生ブレーキを使用することで最高速度210km/hでの走行が可能である。また、30‰勾配での高速走行を行うため、抑速回生ブレーキ使用中に1編成中6両ある電動車のうち3両が回生失効状態に陥った時には非常ブレーキが作動し、その後は110km/hでの走行となる。非常ブレーキはすべての動力車両が回生失効になっても210km/hから停止できる性能を有している。

台車

ボルスタレス台車で軸箱支持方式は2枚支持板方式、軸受はつば付円筒ころ軸受 JC38 を採用する。高速直進安定性の為ヨーダンパーを装備する。軽量化のため、歯車装置と軸箱前後蓋はアルミニウム製である。車輪径は200系、E1系から縮小され、300系、400系と同じく860mmとなった。
量産先行車はDT206（電動車）、TR7004（付随車）を装着し、空気ばね径が500mmの可変絞り付きであることが特徴であったが、量産車では固定絞りとなった上に軸ばねなどが変更され、乗り心地が改善されたDT206A（電動車）、TR7004A（付随車）となった。
基礎ブレーキは1軸2枚のディスクブレーキのみであり、付随車には100系・300系・700系電車で採用された渦電流式ディスクブレーキは装備されていない。

ブレーキ

システムとしては、制御応答性に優れる回生ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキ方式を採用する。基礎ブレーキ摩耗低減のため、電動車2両に隣接する先頭車を加えた3両を制御単位として遅れ込め制御を行っている。高速域からの減速は回生ブレーキを用い、制動力が不足する場合には空気ブレーキによる補足が入る。

集電装置

基本番台車両には200系と同様の下枠交差形パンタグラフ (PS205) と大型パンタカバーを組み合わせており、4号車と6号車に搭載する。

最高速度

E2系の営業最高速度は275km/hである。ただし、試運転では362km/hでの走行実績がある（後述）。
東北新幹線の盛岡駅 - 八戸駅 - 新青森駅間の最高速度を現行の260km/hから向上することができない背景には、騒音対策と高速化の費用対効果に加えて、JR東日本が線路保有者の鉄道建設・運輸施設整備支援機構に支払う「貸付料」の額を、高速化が左右しかねないという整備新幹線ならではの事情がある。なお北陸新幹線用のE2系N編成はその動力車の一部がJ編成に編入され東北新幹線で275km/hで走行しており、N編成に車両性能上の制約があるわけではない。
北陸新幹線では軽井沢駅 - 佐久平駅間で50/60Hzの周波数切替があるため、営業列車ではN編成が使われる。なお、お召し列車では1000番台以外のJ編成を使用する場合がある。

内装・設備

グリーン車はシートピッチが1,160 mm間隔で、通路を挟んで左右に2列ずつ座席が配置される。長野・新青森・新潟寄り車端の1か所に客用扉・デッキを設ける。
普通車はシートピッチが980 mm間隔であり、通路を挟んで左右に2列+3列に座席が配置される。車端2か所に客用扉・デッキを設ける。
便所は2両に1箇所（奇数号車の長野・新青森・新潟寄り）に設置されており、大便所2箇所（洋式便器2箇所）と小便所1箇所、洗面所2箇所という構成である。ただし、グリーン車であるE215形は、多目的室を併設するため洗面所が1箇所になっている。

形式および車種

2016年4月1日現在、本系列に属する各形式名とその車種は以下のとおり。
基本的に電動車は奇数形式（M1車）と偶数形式（M2車）でペアを組み、両端の付随車をあわせて編成を構成する。

N編成

2017年3月31日をもって運用を終了。翌月4月に全廃。

J編成

東北新幹線と上越新幹線で運用されており、2018年11月22日現在、新潟新幹線車両センターに0番台10両編成2本と1000番台10両編成9本が、新幹線総合車両センターに1000番台10両編成16本が所属する。分割併合装置を新青森・新潟寄り先頭車（10号車）に備え、東北新幹線ではE3系との併結運転を行っている。
また、2012年（平成24年）3月17日ダイヤ改正からは本系列の1000番台車両（J51 - J75編成）が一部のE4系「Maxやまびこ」を置き換える形で、山形新幹線「つばさ」を併結する「やまびこ」の運用（2012年9月29日以降は全列車）にも充当されるようになった。該当列車は、新幹線では最長の17両編成での運転となるとともに、最高速度も275km/hに引き上げられた。
さらに、2013年（平成25年）1月26日からは一部の200系K編成を置き換える形で、上越新幹線「とき」・「たにがわ」の運用に充当されるようになった。2004年（平成16年）3月のダイヤ改正までは上越新幹線高崎以北での定期運用が設定されていたため、約9年ぶりの復活となった（詳細は下記参照）。
当初は長野新幹線（現・北陸新幹線）「あさま」や上越新幹線「あさひ」、東北新幹線「はやて」（現在は臨時列車のみで運用）などでも運用されていたが、現在は東北新幹線（東京駅 - 仙台駅間）と上越新幹線のみの運用となっている。鉄道雑誌などではJ編成を「E2'（E2ダッシュ）系」と呼称することもあったが、2001年に1000番台車が製造されたこともあり、2019年現在はこの呼称はほとんど使われていない。

速度試験

2003年（平成15年）3月19日から4月5日のうちの9日間、上越新幹線の浦佐駅 - 新潟駅間で実施された。車両にはJ56編成が充当され、高速走行を行うための改造（歯車比の変更やATCの変更など）の他に、新型パンタグラフカバーや吸音型台車カバーなどの効果測定も行われた。最終的に最高速度362km/hを記録し、この試験を終了した。
同年5月には、東北新幹線の盛岡駅 - 八戸駅間で最高速度320km/hでの高速走行試験が1000番台車両で行われた。この試験では高速走行を行うための改造は特に行われなかった。

投入開始

1998年（平成10年）12月8日から速達「あさひ」2往復に投入。J編成8両編成、またはN編成8両編成が充当された。「あさま型車両」で運転と案内されており、当初は「ニューあさひ」とも呼ばれていた。2002年（平成14年）11月30日まで運用された。
2002年（平成14年）12月1日からは「はやて型車両」のJ編成10両編成で運用開始。一部の「とき」「たにがわ」で2004年（平成16年）3月12日まで運用された。
当時の上越新幹線は環境対策の関係で高崎駅以北(新潟方面)で最高速度210km/h以上で運転できる列車の本数に制限があったため、その性能を生かしきれないダイヤで運転される列車にも使用された。
上越新幹線ではE2系が投入される以前、高崎駅以北においても200系高速対応車（F90 - F93編成）が速達「あさひ」下り列車（長岡駅停車）の上毛高原駅 - 浦佐駅間の下り勾配区間で275km/h運転を実施していたが、E2系は全速度域でのランカーブ、加減速性能が200系より優れるため、最高速度が245km/h(注：240km/hと表記されることもある)であっても、東京駅 - 新潟駅間の所要時間は200系高速対応車より若干短縮されていた（注：長岡駅を通過する場合に限る）。

上越新幹線からの撤退・運用再開

JR東日本は新幹線の線区別に使用車両を統一する方針であり、少数のE2系を投入することで運用が複雑になることから2004年（平成16年）3月をもって高崎駅以北での運用を一旦終了した。このため最速達タイプ列車も200系・E4系を使用することに伴いE2系に比べて加速性能が劣ることから東京 - 新潟間をノンストップに変更し所要時間をE2系運行時と同じにした。
しかし、2011年（平成23年）春から東北新幹線にE5系が順次導入されることに伴い、東北新幹線で余剰となるE2系の上越新幹線での活用が検討されていた。
その後、2012年（平成24年）11月16日付けのプレスリリースにおいて、2013年（平成25年）1月26日から「とき」4往復・「たにがわ」3往復を200系からE2系に置き換え、最高速度240km/hでの営業運転開始が正式に発表された。上越新幹線の高崎駅以北では約9年ぶりのE2系復活となった。
2013年（平成25年）3月16日のダイヤ改正により、前日に定期運用を引退した200系をE2系に置き換えた。また、上越新幹線における最速達列車（東京 - 新潟間ノンストップ）がE4系からE2系への車両変更に伴い、再び大宮停車に変更された。

東北新幹線における高速化実施について

JR東日本では、2010年（平成22年）末までにE954形「FASTECH 360 S」をベースに設計した本系列の次世代車両（E5系）を導入し、東北新幹線大宮駅 - 宇都宮駅間の最高速度を240km/hから275km/hに、宇都宮駅 - 盛岡駅間の最高速度を275km/hから300km/hに向上させることを2007年（平成19年）11月6日に発表した。そして、2012年（平成24年）末にはE955形「FASTECH 360 Z」をベースに設計したE3系の次世代車両 E6系も加わり320km/hを目指すことになる。この高速化に合わせて2011年3月以降200系、E1系を廃車、E2系はE4系と共に上越新幹線へ転出することが報じられた。
2011年3月5日よりE5系が営業運転に投入され、最高速度300km/h運転が開始されたが、直後の3月11日に東日本大震災が発生する。その際、試運転中のE2系が仙台駅北側本線上にて脱線する。2013年3月16日実施のダイヤ改正で、最高速度320km/h運転が開始され、東京駅 - 新青森駅間の所要時間は2時間59分となった。一方、新青森駅発着の定期列車がE5系に統一され、盛岡駅以北における本系列の定期運用は終了した。
さらに、2013年9月28日実施のダイヤ改正ではE3系「こまち」と本系列の併結による定期運用も終了した。
2016年3月26日実施のダイヤ改正によるE5系3本の追加増備に伴い、同日付で基本番台10両編成3本（J8・11・13編成）が、新幹線総合車両センターから新潟新幹線車両センターへ転属した。他の基本番台編成は既に全て転属しており、新幹線総合車両センターは1000番台のみの配置となった。

今後の予定

2017年3月31日を以て、北陸新幹線「あさま」に充当されていたN編成の運用を終了した。
この他、2018年度以降に上越新幹線に充当されるE4系をE7系に置き換えた後、本系列もE7系に置き換え、車両をE7系に統一する予定との報道がある。

E2系ベースの車両技術の中国への譲渡

2004年、中華人民共和国鉄道部は第6次在来線スピードアップで最高速度250km/hで運用する車両として、フランスのアルストム社からのペンドリーノベースの車両（CRH5）とカナダのボンバルディア社からの車両（CRH1） のほか、日本の川崎重工業など6社による企業連合からE2系ベースの車両を60編成（うち完成品3編成、部品6編成分と一部精密部品。残りは現地生産、以降は知的財産権を中国側に譲渡）を納入することを決定した。300km/h走行対応準備車。中国向けのE2系は、CRH2と呼称されている。
日本の新幹線ベースの車両の国外進出としては、台湾高速鉄道の700T型に次ぐものである。
2006年3月1日に、第一陣となる車両が神戸港から輸出された。2006年7月31日より青島の四方機車車輛にて国産化が開始された。なお中国国内で生産された物については中国にて国家科学技術進歩一等賞を受賞している。

ストリートビュー

当系列はGoogle Mapのストリートビュー内にて車内が公開されている。位置情報はいずれも新潟駅。