京阪5000系電車

開発経緯

本系列設計当時の京阪は、大阪・京都両市内における路面電車との平面交差の関係上、京阪線の架線電圧が開業以来の600Vのままとされていた。このため、変電所数やき電線の電流量上限などの制約もあって、電圧降下、漏洩電流増大、それに事故電流識別などの観点から1列車の編成両数が最大7両に抑えられており、8両編成化は不可能な状況にあった。
また当時は京阪線の複々線区間が天満橋 - 守口市間のみで、守口市以東の宅地化が急速に進行し沿線人口が急増していたにもかかわらず混雑解消のための施設改良は遅々として進んでいなかった。この結果、京阪線の混雑率は最大で190%に達するという凄まじい状況にあった。このため、守口市以東の複線区間では、特に最混雑時間帯における普通列車の乗降時間の増大を原因として、特急・急行を含む全列車のダイヤの乱れが常態化していた。これに対処すべく、1969年より製造が開始された2400系では扉付近の立席スペースが2200系よりも拡大されていたが、これは乗降の円滑化には多少なりとも寄与するものの問題の解決には程遠く、抜本的な解決策が必要とされた。
こうした状況下で、将来的な京阪線の架線電圧の1500Vへの昇圧方針が1969年（昭和44年）4月に決定され、高架複々線区間の寝屋川信号場までの延伸工事も1971年（昭和46年）11月28日に着工されるなど、京阪線の施設改良が本格化した。だが、前者は8両編成化を可能とし車両出力のアップによる速度向上を期待できたものの、その反面在籍全車の昇圧改造ないしは1500V対応の新造車による代替、それに変電施設などの改修を要し、巨額の費用と10年以上の準備期間が必要であった。また、後者についても沿線の宅地化進展で工事用地の確保・買収が困難化しており、こちらも工事完了までに少なくとも7年を要し、むしろ工事に伴う諸作業が営業運転に及ぼす影響が問題となるような状況にあった。つまり、いずれの対策も効果を発揮するようになるまでには10年前後の時間的な猶予を必要としたが、それゆえ当時京阪が直面していた危機的状況の即効薬には成り得ない状況にあった。
かくして、ダイヤ乱れの原因になりやすい普通列車の乗降時間を短縮し、かつ7両編成という限られた編成両数の中でさらなる輸送力の確保を可能とすべく、全車が5扉を備える本系列が開発・新造された。
ただし本系列は昇降式座席をはじめ各部に特殊構造を採用し、またそれらによる重量増を相殺する必要があって当時は高価だったアルミニウム合金製車体としたため、2400系などの既存鋼製一般車と比して製造コストが大きかった。それゆえ財政上の理由から製造両数は最小限とすることが求められ、当時建設中の複々線区間完成までのショートリリーフとして、最混雑時間帯に運行される遅延の多い普通列車の混雑緩和・乗降時間短縮による定時性確保を主目的とした7編成49両が新造されるに留まった。

車体

本系列は、日本の鉄道車両で初めてとなる片側面に両開5扉を備える多扉通勤車であり、日本で唯一座席昇降機構を備え、2扉を閉鎖して3扉車としても使用できる構造となっている。座席はロングシートを採用した。
構体には、機構の複雑化や乗車定員の増大に伴う自重過大を抑止すべく、京阪の車両としては初となるアルミ合金が採用された。当時、アルミ合金製軽量車体は国鉄301系電車などごく限られた車両に採用され始めたばかりで、イニシャルコストが非常に大きかったとされる。だが、その採用による自重軽減の効果は絶大であり、5扉特殊構造車体でありながら、在来車と比較して1両あたり約3 - 4t程度の軽量化を実現している。
車体断面形状は、2000系以降の2000番台通勤車群が普通鋼を用いて軽量化を実現するために準張殻構造を採用し、卵形に近い断面としていたのに対し、アルミ押し出し型材を組み合わせて断面を構成する本系列では極力単純な形状とすることが求められた。このため、絞りのない側板に切妻に近い前面を組み合わせた比較的角張った印象の外観となっている。
窓配置は、運転台付きの車両が▲○窓●窓○窓●窓○、中間車が窓○窓●窓○窓●窓○（▲：乗務員扉、○：客用扉、●：ラッシュ時用客用扉）となっている。客用扉はいずれも在来車より100mm狭い1,200mm幅の両開扉で、戸袋窓は省略されており、側窓は2段上昇式である。なお、中間車は前後で非対称の側窓配置であるが、全車とも客用窓が端に設けられた一端が京都寄りとなるように連結されている。
内装の無塗装化が進められたが、車体外部については従来通り緑の濃淡で上下に塗り分けた一般車塗装が踏襲されている。
前面は、当初の2編成分が4両編成と3両編成を組み合わせていたこともあって、中央に貫通扉を備えるシンプルな3枚窓構成とされ、アクセントを付けるために屋根板の一部を前面に突き出してひさし状の造形としている。また、前照灯は2400系で初めて採用された小型のシールドビームが左右の窓上に各1灯ずつ取り付けられている。
この5000系には、東日本旅客鉄道（JR東日本）が投入したサハ204形（6扉）、サハ208形（6扉）、サハE230形（6扉）、東京地下鉄（就役開始時は帝都高速度交通営団）03系（5扉）、東武20050系（5扉）、東急5000系（6扉）、といった他の多扉車にない大きな特徴がある。それは、「編成すべての車両が多扉車」であることに加えて、平日朝ラッシュ時以外は着席定員確保のために側面2・4枚目の扉を締切扱いとし、扉上部に収納している座席を出して他の車両と同等以上の着席サービスを確保する機能（座席昇降機構）が備わっている点である。扉の締切扱いは後に登場した多扉車でも採用例があるが、座席昇降機構を搭載し、閑散時間帯の着席機会増大を図ったのは日本ではこの京阪5000系のみである。このため、本系列の側面2・4枚目の客用扉には「ラッシュ用ドア」の表示があり、1・3・5枚目の扉では淡いグリーン（塗装変更編成は濃いグリーン）に塗装されている部分が2・4枚目扉では識別のために素材である金属むき出しで塗装されておらず、一目で判別可能となっている。この座席昇降機構の構造については京阪とメーカーの川崎重工業の両社が特許権を取得したが、収納状態で営業運転中に座席が降下すると大変な事故となる恐れがあったため、その動作は停車中、しかも側扉が閉鎖され、かつ両端の運転台から同時に昇降指令を行って初めて機能するよう設計されており、さらにその動作中には警告用ブザーが鳴動する。この装置は前代未聞の機構であったため、本系列の製造開始前に川崎重工業で実物大の試作モデルを製造、約3か月にわたって1万回にも及ぶ厳しい耐久試験を実施し、安全性を確認した上で採用に踏み切っている。なお、この座席の昇降は出庫前に車庫内や折返線で行われるのが原則であるが、ラッシュ前後に終着駅で折り返しを行う運用では、車内を一旦締切扱いとして行うことがある。
本系列は、その使用目的やそもそも開閉可能な側窓が少ないという構造上の制約もあって、新造当初より冷房装置を搭載している。その構成は冷凍能力8,000kcal/hの分散式ユニットクーラー5基を屋根上に搭載し、ラインデリアにより冷風を客室に送ることを基本としている。さらに、これに加えて冷房の効果を高めるため独自開発の回転グリルを扉付近の天井に設置しており、この構成は冷房改造された在来車や新造車にも採用されたため、1970年代から1980年代前半にかけての京阪通勤車の標準仕様となった。

主要機器

当初より昇圧を前提として設計され、また京阪としては初採用となる全電気指令式ブレーキを採用されるなど、重要な技術革新が盛り込まれている。このため、本系列は1983年（昭和58年）の京阪線架線電圧昇圧時にはほとんど改造なしに昇圧が実施されている。また、旧700系の車体を再利用して代替新造された1000系においても本系列と同系の主要機器が採用されている。

制御器

1基の制御器で1両分4基の主電動機を制御する1C4M構成の電動カム軸式抵抗制御器である、東洋電機製造ACDF-H4155-585A・Bを各電動車に搭載する。制御器の型番が2種に分かれるのは昇圧対策のためであり、600V時にはこれらは同じ動作を行うが、1500V時には高圧車（ACDF-H4155-585A搭載）と低圧車（ACDF-H4155-585B搭載）の2両でペアを組み、直列接続を行って各制御器を同期させる親子方式として動作する。制御段数は直並列各17段、弱め界磁9段、発電制動34段である。

主電動機

昇圧を前提として、端子電圧375V時定格出力155kWの直流直巻整流子電動機である東洋電機製造TDK-8120A・A1が新規に設計された。これは新開発の高分子耐熱材料を採用することで端子電圧375V対応となり、また2400系以前のTDK-817系と比較して1基あたり約85kgの軽量化が図られている。基本特性は端子電圧375V、定格電流465A、出力155kW、定格回転数1730rpmである。
駆動装置は中空軸平行カルダン駆動で、歯数比は第1次車は84:15 (5.60) であったが、以後は高速性能の改善を図って84:16 (5.25) に変更された。

集電装置

冷房装置を搭載し、屋根上スペースが充分でなく、また各電動車が1C4M制御方式であるため、2400系第2次車と同様各電動車に1基ずつばね上昇空気圧下降方式の下枠交差式パンタグラフである東洋電機製造PT-4805Aを搭載する。

台車

2400系に準じ、第1 - 3次車は制御電動車・電動車は1自由度系軸箱梁式空気ばね台車である汽車会社・川崎重工業KS-76Aを、制御車と付随車は側梁緩衝ゴム式空気ばね台車である住友金属工業（現・新日鐵住金→日本製鉄）FS-337Eをそれぞれ装着した。これに対し、第4次車の第6・7編成は電動車に乾式円筒案内式空気ばね台車である川崎重工業KW-31へ変更し、制御車と付随車についてもFS-337系の改良型である住友金属工業FS-399Aをそれぞれ装着するように変更されている。

ブレーキ

京阪では初採用となる全電気指令式電磁直通ブレーキの日本エヤーブレーキ（現・ナブテスコ）HRD-1が空制系として搭載された。
この新しいブレーキシステムには、従来のHSC系電磁直通ブレーキと比較して空気配管が各車へ空気圧を供給する元空気溜管 (MRP) のみで済むという保守上重要なメリットが存在する。このため、以後在来車と混用される2600系以外の各系列に採用されている。導入当初、空気圧縮機はすべての電動車に搭載されていた。

種別・行先表示器の設置改造

前面の種別・行先表示器は、竣工時未設置の第1 - 4編成にも1989年（平成元年）に追加設置されている。第1・2編成の中間に組み込まれた5551・5552・5601・5602の4両については営業運転で編成分割が行われる機会が皆無となっていたことから、前面の種別・行先表示器の設置は実施されなかったが、後述の更新工事の際に、先頭であった5001・5002・5651・5652が中間車化されて従来中間に組み込まれていた5551・5552・5601・5602が先頭車両となったときに、他の車両より遅れて取り付けられた。

更新工事の施工

1998年（平成10年）4月4日に最初の更新車である第3編成が竣工し、2001年（平成13年）3月28日の第6編成の竣工で全編成の更新工事が完了した。
制御装置は2両の電動車を高圧車と低圧車とし、それぞれに搭載された制御装置を直列につないで同期動作させる親子方式の抵抗制御を改め、5100形に集約搭載されたACRF-H8155-790D界磁添加励磁制御器で2両分8基の主電動機を一括制御する方式（1C8M方式）に変更され、これにより電力回生ブレーキの使用が可能となった。
空気ブレーキについても、発電ブレーキ併用電気指令式電磁直通ブレーキ (HRD-1D) から回生ブレーキ優先電気指令式電磁直通ブレーキ (HRDA-1) へと改修され、遅れ込め制御により空制系の使用率を引き下げている。
3両+4両の組成であった第1・2編成は、運転台の撤去を伴う編成の組み替えが実施された。制御電動車の5000形5001・5002は中間電動車に改造（妻面窓にその痕跡が残る）されて、5101・5102に改番のうえ5100形に編入された。制御車であった5600形5651・5652は中間付随車に改造された。また、7両固定編成の中間付随車の5800形5853 - 5857は、更新工事の際に5650形5653 - 5657に改番された。こうして全編成が5500形5550番台（制御車：Tc） - 5100形5150番台（中間電動車：M1） - 5200形5250番台（中間電動車：M2） - 5650形（付随車） + 5100形（中間電動車：M1） - 5200形（中間電動車：M2） - 5600形（制御車）に統一の上で7両固定編成化された。これにより5000形が形式消滅した。
電動発電機は編成両端の5500形5550番台（制御車：Tc）と5600形（制御車:Tc)に移された。
車内は、7200系や9000系に準じた化粧板・座席モケット・床に変更されたほか、LED式の車内案内表示器も取り付けられた。また、各車両に非常通報装置、車椅子スペースが設置された。また、ドア開予告の車内自動放送も設置された
途中から転落防止幌の取り付け工事も追加されており、この工事は、更新工事施工後に追加で施工された2002年（平成14年）3月20日竣工の第3編成をもって完了した。

新塗装化

新塗装化は2008年11月13日付の5557Fから始まった。その後2009年3月31日付で5556F、2010年には5553F・5554F、2011年3月31日に5552F、同年8月8日に5551F、同年11月30日に5555Fが新塗装となり、5000系は全車新塗装となった。ただし、前述の通りラッシュ用ドアの上部分は従来通り無塗装である。本系列を含む京阪線車両は2013年5月までに新塗装への変更を完了した。

その他の改造工事等

2006年（平成18年）3月頃より座席・車内案内表示器が7000系と7200系の第1・2編成や9000系の一部と同様のものに変更されている。
2008年（平成20年）より方向幕の交換が行われ、「深夜急行」「通勤準急」「中之島」「京橋」などが追加された。
2014年には、5553Fの全車両で、その後2015年8月までに5554F、5552F、5551F、2015年9月の全検で5555Fが、それぞれ半数の車両でシートモケットが13000系と同じモケットに張り替えられている。

運用

新造当初は、遅延すると後発の優等列車に追いつかれてそれらに大きな影響を及ぼす区間急行を中心とする最混雑列車へ充当され、多扉化による乗降経路増加とそれに伴う停車時分の短縮、つまり遅延の抑制に絶大な効果を発揮した。これにより京橋駅に午前7時30分から8時30分の間に到着する下り普通・区間急行に必要となる編成が順次投入された。
京阪線の架線電圧1,500V昇圧により8両編成の運行が可能となった現在も、平日朝ラッシュ時の直通普通や7両編成による急行・準急などに集中投入されて5扉機能を使用している。これは淀屋橋駅の2番線と伏見桃山 - 東福寺間の一部駅においてプラットホームが7両限界であり、8両化対応延長工事も伏見桃山と東福寺の両駅ではホーム前後を踏切に挟まれていて困難なことに原因がある。5扉を使用する列車は、駅の時刻表にも5扉車である旨が記されているため、本系列による運行であることがわかる。土曜・休日にも本系列独自の運用はあるものの、5扉機能は使用しておらず、駅掲示の時刻表でもすべて3扉車の表示でまとめられていることから、どの列車が本系列なのかを特定することはできない。
本系列は平日朝ラッシュ時の特に混雑する列車に優先的に充当させる必要があるので運用は全て固定されている。ダイヤ乱れ時は他系列の運用を代走することがある。平日と土休日で運用は大きく異なり、以下は2018年9月15日のダイヤ改定時点。
平日は特に混雑の激しい8時台に淀屋橋駅・中之島駅に到着する通勤準急3本と普通1本（全て出町柳発で5扉車）に充当されるよう運用が組まれている。4運用あるうち全てが午前中に寝屋川車庫に入庫し日中時間帯の運転はない。夕方から深夜にかけては3扉扱いでの1運用が設定されている。土休日は日中時間帯の運用が存在し、京阪間通しの準急と中之島駅 - 萱島駅を往復する普通が1運用ずつある（共に3扉扱い）。準急・区間急行・普通での運用が基本だが、両日とも上り初発急行（寝屋川市発）と下り最終急行の2本が数少ない急行運用である。3扉と5扉の転換作業は基本的に寝屋川車庫で、その他は淀屋橋駅3番線にて下り最終急行が到着後夜間滞泊前に行われる（翌日が平日の場合のみ）。
また、本系列のみ2013年のダイヤ改正では日中の急行に使用されることがなくなり、平日、休日の日中は中之島駅 - 萱島駅の往復の各駅停車に運用されることが多く、昼間は京都方面ではあまり見られなくなった。
2016年3月のダイヤ改定後は土休日を中心に京阪間通しの準急の運用にも入るようになり、日中に再び京都方面でも見られるようになった。また、平日の夜に5000系では初の快速急行が1本設定された。
2017年2月のダイヤ改定では平日におけるラッシュ時間帯終わりに枚方市駅の引き上げ線と中之島駅で行われていた5扉から3扉への転換作業は廃止され、日中の運用が消滅し、夜の快速急行樟葉行きは急行に格下げされた。土休日日中は京阪間通しの準急運用のみになり同時間帯に中之島線に乗り入れることはなくなった。
2018年9月のダイヤ改定で5552F、5554Fの廃車に伴う運用削減により2008年の中之島線開業以来行われていた中之島駅での夜間滞泊と淀車庫に入庫する運用は消滅した。土休日の日中には中之島駅 - 萱島駅を往復する普通運用が復活した。