相鉄20000系電車

概要

相鉄の悲願として取り組んでいる都心直通プロジェクト・神奈川東部方面線事業の「相鉄・JR直通線」（相鉄新横浜線西谷駅 - 羽沢横浜国大駅間）および「相鉄・東急直通線」（相鉄新横浜線羽沢横浜国大駅 - 東急新横浜線日吉駅間）の開業時期と開業前準備を勘案した結果、「相鉄・東急直通線」用車両の導入を先行させることとなり、2016年（平成28年）3月10日に同社が車両イメージを公開、その際に形式名を20000系としていた。さらに同社の2017年（平成29年）度の設備投資計画において同年度に新型車両1編成を製作することが公表されたが、同年6月5日になって新型車両が本系列であることが正式に発表された。
本系列は前述の神奈川東部方面線・東急直通線用、および7000系電車の置き換え用として導入が計画されている。相鉄グループが2015年（平成27年）から進めている「相鉄デザインブランドアッププロジェクト」に基づく、9000系リニューアル車に続く初めての新造車両で、相鉄としては9000系電車以来となる自社オリジナル車両である（10000系電車および11000系電車はJR東日本の車両をベースとしている）。また、製造時から「YOKOHAMA NAVYBLUE」の塗装が採用された初の車両である。
車両の検討に当たっては、プロダクトデザイナーの鈴木啓太（株式会社PRODUCT DESIGN CENTER）に車両デザインを依頼しており、車両メーカーのデザイン部門と設計製造部門とともに協調して進めていくこととした。具体的には、日立製作所が開発した鉄道車両の製造技術である「A-train」をベースに、外装と内装ついて通常の設計検討と平行してデザイン検討会議でも検討を進め、最終的に複数の候補案の中からデザインブランドアッププロジェクトの全体調整を経て成案としている。本系列車両は、相鉄の車両では2016年の「9000系リニューアル車両」に続き2例目となるグッドデザイン賞（2018年度）を受賞した。さらに、2019年（令和元年）には前年デビューの優秀車両に贈られる鉄道友の会のローレル賞（第59回）を相鉄の車両では初めて受賞している。
本系列の特徴として直通運転を予定している東急線は車両限界が若干狭いことから、東急東横線や東急目黒線、およびその先の各路線などへの直通運転に向けて、東急他3者が制定した「相互直通運転における目黒線・南北線・三田線・埼玉高速鉄道線との直通車両申し合わせ事項」に準拠したものとなり、従来の10000系や11000系より車幅が狭くなっていることが挙げられる。
また前述の通り、日立製作所のA-train規格が相鉄で初めて採用されたのも特徴の一つで、車両の製造は山口県下松市の日立製作所笠戸事業所が行っている。2017年（平成29年）7月31日に第1編成が同事業所から相鉄に向けて甲種輸送され、8月4日に全車両がかしわ台車両センターに到着した。当初は相鉄グループが創立100周年を迎える同年12月の営業運転開始を予定していたが、その後2018年（平成30年）2月11日に延期となることが発表され、同日の横浜駅10時30分発の特急海老名行きより営業運転を開始した。
本系列は編成替えを容易にするため、電動車は単独1M方式とし、8両編時には編成中のモハ20400とサハ20800を抜くことで組成できるようにシステムを構築している。そのため、8両編成（目黒線および三田線・南北線直通仕様）と10両編成（東横線直通仕様）の2種類を製造する計画である。2018年2月の運行開始時点では試作車的要素の強い車両でもある。
保安装置は相鉄線用のATS-P形を装備しているが、東急や都営地下鉄・東京メトロなどへの乗り入れを見越し、将来対応としてATC/ATS/ATO統合形保安装置を装備している。
なお、本項目で登場する編成は公式文書等に用いられる編成法則(横浜方先頭車×両数)に準拠した上で記述している。

車体

本系列はA-trainと基本的に同一であり、後節の車内設備とともに相鉄で特に目を引く設備を中心に列挙・解説する（その他の設備については、「A-train」の項目を参照のこと）。
車体はA-train規格で採用している、アルミニウム合金押出形材を摩擦攪拌接合 (FSW) で接合したダブルスキン構造としており、車体衝突時に備えて、車端端部の接合部分の母材化とすみ部の形状を斜めにカットした形状にすることで、衝突時での車両同士の食い込みを防ぐとともに、互いに逃げあう力が掛かるようにしている。先頭車の前頭部は、貫通扉を設置した後退角を大きく取る形状として側面に滑らかに繋がっており、形状に応じて3D切削加工、プレス加工、たたき出し加工など様々な工法を選択することでこれを実現している。
標識灯類は、運用中に交換の必要がないLED灯具を全面的に使用することで、大胆なデザインとしている。また、横浜らしいエレガントさを出すために前面に装飾的な要素も取り入れている。前面の装飾はアートディレクターの水野学が幼少期に親しんだ寝台特急（ブルートレイン）の機関車のグリルから着想を得たもので、現代的なアレンジを施してこれを再生している。
車体の塗装については前述の通り「YOKOHAMA NAVYBLUE」の一色塗りが採用され、塗装で特徴を持たせることにより、車両細部に完璧を求めなくても標準車両で効果が得やすいメリットがある。また、車両番号の書体やステッカーの貼り位置など細部にも様々な検討を行っている。車外表示器にはセレクトカラー式のLEDを採用しており、前頭部は運行番号、種別、行先別とに分けた構成としている。
車体長さは、中間車は19,500mmだが先頭車は470mm延長して19,970mmとしている。従来の11000系までは2,930mmまたは2,950mmとしていた車幅を、本系列では2,770mm（最大2,787mm）としており、前述の通り東急目黒線など接続先車両の規格に合わせた車幅となっている。連結面間には板式の転落防止幌を備えており、異常時・災害時などへの対策として、手すり付き非常はしごを4号車と7号車の床下にそれぞれ取り付けている。

車内設備

相鉄デザインブランドアッププロジェクトに即したデザインとしており、車内は灰色系（グレー）を基調とし、床や妻面（車端部）はダークグレーとしてアクセントを持たせている。荷棚や袖仕切りに金属とガラスを多用しており、天井の中央部を高くする中央高天井方式により開放感を高めている。車内の天井の照明は、9000系のリニューアル車と同様に朝〜日中と夜で色が変わる調色調光式LED照明を採用しており、天井と一体化している。また、天井のラインデリア（補助送風機/横流ファン）は車両に対して垂直（枕木方向）に取り付けている。
シートは11000系などと同様にバケットシート（生地の色は灰色系）を採用した。1人当たりの座席幅を460mmとしており、座り心地向上のためクッション性を高めた他、表地をランダムパターンとすることで汚れを目立たなくしている。また、相鉄初の採用となるユニバーサルデザインシートを車端部にある優先席（生地の色は赤色系）の一部に導入している。つり革は、9000系のリニューアル車でも採用された自社開発の卵形のつり革を採用しており、荷棚やつり革の高さを女性専用車ベースで統一している。さらに車椅子やベビーカー用のスペースとなる、フリースペースを全車両に導入している。
側窓には10000系・11000系で廃止されたブラインド（遮光カーテン）が復活。同様に両系列で廃止となった車内の鏡も復活し、各車両に1枚ずつ設置されている。また、車内客車ドア上部（案内・運行情報表示用）と通路上部（広告表示用）には、21.5インチのLCD大型案内表示機「Sotetsu Infovision System (SIS)」を設置している。運行情報のリアルタイム受信の早期開始と車上から地上への配信経路に新たにWiMAX方式を採用し、本系列の登場に合わせて地上設備の整備も行っている。
客室扉の戸閉機は電気式ドアの「Rack☆Star」としており、戸挟み安全機能を設けている。また従来の3/4閉機能の代わりとして、相鉄では初めて室内と車外に個別ドア操作スイッチを設置し半自動機能を持たせている。11000系などと同様に視認性の向上を目的として、客室扉の合わせ目や扉付近の床面を黄色で着色し、扉上部には扉開閉チャイムとお知らせ灯が設置されている。
この他、相鉄では初採用となる空気清浄機（後節参照）や9000系などで導入の進むWi-Fi接続サービス機器も車内に搭載・設置されている（Wi-Fi利用には通信事業者との契約が必要）。

乗務員室

乗務員室は全室貫通構造としており、主幹制御器は相鉄としては初のデッドマン装置付きのT形ワンハンドルマスコンを採用している。また、運転台周りのコンソールはL字形としている。運転台正面には2つの液晶画面表示器（画面故障時には相互でバックアップを可能にしている）が並んでおり、速度計、圧力計、表示灯などの計器類の表示の他、車両情報表示も行う。
さらに、客室扉の開閉を行う車掌スイッチは従来のキー操作式から「相互直通運転における目黒線・南北線・三田線・埼玉高速鉄道線との直通車両申し合わせ事項」に準拠した回転鎖錠式に変更されており、将来の直通運転先の標準仕様としている。
落成当初は、相鉄以外の保安設備は搭載しておらず、東急線用および三田線・南北線用のものは搭載予定があるが、東京メトロ副都心線など、それ以外の鉄道事業者の保安装置については搭載空間の準備のみである。なお、20000系はJR直通には対応していない。

主要機器

ここでは第1編成 (20101×10) 製造時の機器構成について述べる。

車両情報制御装置（伝送システム）

車両情報制御装置には、今後の車両機能の高度化を視野に入れた「Synaptra」を新たに採用している。これは伝送をイーサネットとし、ルーターで先頭車両の中央ユニットと各車両の端末ユニットのネットワークを組んでいる。制御装置やブレーキ装置などの主要装置との伝送はイーサネットとする一方、一部の装置との間ではRS485伝送、または接点情報のやり取りをインターフェースユニットを介して行う。また、室内灯の調光制御、各種表示装置や放送装置などのサービス機器の制御、保安装置の列車情報の設定なども行い、運行情報が入った運行情報用ICカードは既存車と共通の行路ICカードシステムとしている。

主制御装置・主電動機

主制御装置はSi-IGBT素子とSiC-SBDを組合わせたハイブリッドSiCモジュールによる、2レベル方式のVVVFインバータ制御装置が採用された。制御方式はベクトル制御としており、回生ブレーキ機能付きとしている。1台の制御装置で4台の主電動機を制御する1C4M構成としており、1両分の4台のモーターを制御する単独1M方式としている。これは編成替えを容易するためであり、9号車のモハ20900、7号車のモハ20700、5号車のモハ20500、4号車のモハ20400、2号車のモハ20200に搭載されている。制御装置本体箱は断流器内蔵としたコンパクトな構成とし、小型軽量化と車両ぎ装を簡素化したシンプルなシステムとしている。
主電動機は出力190 kW の製全閉型内扇冷却式かご形三相誘導電動機が、駆動装置はTD平行カルダン駆動方式が採用されており、保守の軽減と騒音の低減を図っている。歯車比は1:6.06である

制動装置

制動装置は回生ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキ方式としており、停止直前まで回生ブレーキが作動する全電気ブレーキとしている。常用ブレーキは編成一括でブレーキ制御を行う編成ブレーキ制御としている。この他にも非常ブレーキ、保安ブレーキ、耐雪ブレーキを装備している。

台車

台車は相鉄としては初となる、軸箱支持装置がモノリンク式のボルスタレス空気ばねであり、動力台車がSS184M、付随台車がSS184Tとなっている。台車の牽引力を車体に伝達する牽引装置はZリンク式である。基礎ブレーキ装置は、電動台車が踏面片押し式のユニットブレーキ、付随台車が直動式踏面ブレーキとディスクブレーキの併用としている。異方特性のあるダイヤフラム式の空気ばねと併せて曲線通過性能の向上を図っており、急曲線での車輪の軸重抜け対策に、軸ばねに非線形コイルばね、空気ばね用の差圧弁に応加重機能を付けた他、特性改善された空気ばね用の自動高さ調整弁を採用している。また、制輪子（ブレーキパッド）の着脱をワンタッチとしている。

集電装置

集電装置（パンタグラフ）は、電磁かぎ外し式のばね上昇式、上昇検知付きのシングルアーム方式（東洋電機製造製）であり、11000系用のPT-7103E形から取付ピッチを変更したPT7103G形としている。

補助電源装置

補助電源装置は、三相交流440 V、出力260 kVA のIGBT素子の3レベル静止形インバータ (SIV) であり、一部の機器は従来車両の更新品と仕様を合わせている。8号車のサハ20800、3号車のサハ20300に搭載されている。電源供給区分は6号車と5号車の間を境に5両分としており、故障の際の延長給電を可能としている。

空気圧縮機

空気圧縮機は、オイルフリーレシプロ方式を採用しており、毎分吐出容量は1,300 L である。10号車のクハ20000、1号車のクハ20100に搭載されている。

冷暖房装置

容量を拡大した屋上集中式の58.1 kW (50,000 kcal/h) の冷房装置が各車に1台搭載されており、カレンダー機能（季節など）と乗車率の検知を基に冷房・暖房ともに年間を通しての全自動運転を基本としている。また、新たにパナソニック製「ナノイー」の空気清浄機を内蔵している。

在籍数

2017年（平成29年）8月4日現在、同日に車両メーカーから到着した10両編成1編成が在籍する。なお、第2編成以降については相鉄新横浜線の1期線の開業後に増備を行う予定である。