도쿄 급행 전철 5000계 전동차 (2002년 도입)

개요

노후화·진부화가 진행된 8000계·8500계 등의 교체를 목적으로 2002년에 도입이 개시되었다. 덧붙여 본 계열은 1954년부터 1986년까지 운용된 초대 5000계와 구별하기 위해 '신 5000계'라 불리기도 한다.
'사람과 친환경 차량'을 컨셉으로 배리어 프리화를 위해 홈과 바닥의 문턱을 줄이고 일부 손잡이의 높이를 낮췄다.
환경의 배려로는 주요 기기를 3000계를 기반으로 대용량화하여 대수를 절감하고 소음 저감을 도모하였다. 소비 전력량은 8500계와 비교해 약 4할 감소했다.
동일본 여객 철도(JR 동일본) E231계 전동차 등과 차체 부재의 공통화를 통해 이전 도쿄 급행 전철 메구로 선용으로 도입된 3000계와 비교하여 약 3할의 비용 저감이 시도되었다.
본 계열은 도쿄 급행 전철에서의 표준 차량으로 자리 매김하여 2002년 5월의 덴엔토시 선 도입을 시작으로 2003년 3월부터는 5080계로 칭하여 메구로 선, 2004년 4월부터는 5050계로 칭하여 도요코 선에 도입되었다. 편성당 차량수는 5000계는 10량 편성(일부 8량 편성), 5080계는 6량 편성, 5050계는 8량 편성과 각각의 노선에 맞춘 차량수로 되고 있다.
2005년 2월부터 아침 러시아워의 혼잡을 완화하는 것을 목적으로 덴엔토시 선용의 5000계에 6도어 차량의 도입이 개시되었다. 6도어 차는 1량당 출입문 수를 지금까지 측면 4곳에서 6곳으로 늘려 승하차 시간을 단축하고 혼잡시에는 좌석을 격납할 수 있도록 한 차량이며 시부야 역의 계단에 가까운 5호차와 8호차 2량에 삽입되었다. 6도어차는 2009년까지 5000계 17편성에 편입되면서 아침러시 상행 급행·준급행 열차는 모두 6도어 차량이 충당되게 되었다. 그러나 새로운 혼잡 완화를 목표로 2009년 중에 5000계 14편성에 대해 1편성당 6도어 차량이 2량에서 3량으로 증결 되었다.
본 계열 도입에 따른 구형 차량의 교체가 진척된 결과 보수비·전력비 삭감과 소음 저감 효과가 얻어졌다. 또한 도요코 선에서는 5050계의 도입으로 2006년 9월 25일의 다이아 개정 이후 중·고속 영역의 성능만큼 8000계와 8590계를 하루중의 운용에서 전면 폐지하여 표정 속도 향상을 실현했다.

본 계열 탄생의 배경

도쿄 급행 전철의 주력 차량인 8000계 및 8500계는 신조 당시 비용이 높았기 때문에 당초에는 제조 후 40년부터 50년 정도의 기간으로 사용할 예정이었다. 실제로 제조에서 20년부터 30년을 경과한 노후화 및 진부화가 진행되었기 시작했기 때문에 1992년부터 개수 공사를 실시하고 있었다. 그런데 8500계 2량에서 제어 장치 및 주전동기의 개수를 시험적으로 실시한 결과 잔존 수명을 감안한 경우 개수는 합리성이 없다는 판단에 의해 결국 이 2량만 개수가 중지되었다. 그 때 문제가 된 다른 관점으로는 개수 공사만으로는 설계의 진보를 반영한 경량화가 힘든 일도 있었다.
당시 JR 동일본에서는 일본국유철도(국철)에서 넘겨받은 노후된 대량의 차량을 신속히 교체하기 위해 『중량 절반 가격반 수명반』을 목표로 한 209계를 도큐 그룹의 도큐 차량 제조 등과 공동으로 개발하여 1993년부터 투입하기 시작하고 있었다. 한편 도큐에서도 메구로 선에 1999년부터 운행을 시작한 3000계에서는 차체 구조 등 일부 209계를 참고한 설계가 채택되었다.
본 계열에서는 이것을 한층 더 추진해 209계의 개량 버전인 E231계 사이에서 주로 구체 설계의 공통화가 도모되었다. 덧붙여 본 계열은 주요 기기가 3000계의 것이 베이스가 되어 있으며 E231계를 기반으로 한 타사의 전동차(주요 기기까지 본뜬 사가미 철도의 10000계, 도쿄 도 교통국(도에이 지하철) 신주쿠 선용 10-300형·10-300R형)과 비교하면 독자적인 색깔이 강하다.
본 계열은 3000계에 비해 약 3할의 제조 비용 절감을 실현했다. E231계와 공통화에 가세하여 대량 투입에 의해 양산 효과도 얻었기 때문이었다. 덧붙여 본 계열의 설계는 2003년 9월에 일본 철도 차량 공업회가 제정한 통근·근교 전동차의 표준 사양 가이드 라인에 준거하고 있다. 다만 후에 서술하는 것처럼 5000계 5101F뿐만 정밀 치수가 다르다.
본 계열의 도입 비용은 기존 차를 개수한다고 가정한 경우의 비용과 비교했을시에도 여전히 고액이긴 했으나 그 차액은 약 20년 동안 회수 가능한 것이었다. 본 계열에서는 기기의 집약, 차체 경량화가 도모되고 있어 개수의 경우보다 보수비 및 전력비가 감축되기 때문이다.
본 계열의 투입에 의해 8000계와 8500계의 대규모 보수 공사는 중단됐고 서서히 폐차가 진행되었다.

차체

E231계를 기본으로 한 20m급 차체 4도어 구조의 경량 스테인레스 차체이지만, 차체 폭에 대해서는 지하철 노선 직결 운행을 위해 차체 확장 없이 2,770mm로 한다. 또한 차량 바닥 높이를 3000계의 1,150mm보다 20mm 낮은 1,130mm로 승강장과의 단차를 해소했다.
전면 형상은 운전대 부분을 차체 중심 부분까지 확대하여 비상 탈출구를 전면에서 왼쪽으로 이동시킨 9000계 이후의 좌우 비대칭 구조로 되어 있다. 19mm 두께의 충돌주 및 6mm 또는 4.5mm 두께의 스테인레스 스틸로 구성하고 이를 FRP 성형품으로 덮은 구조이다. 전면 모퉁이 주부에는 후퇴각이 설치되고 또한 전후 방향으로 완만한 경사를 마련한 구조를 채택함에 따라 전면이 일직선이었던 기존의 차량과 비교하여 지하 역 진입시의 열차풍을 감소시켰다. 비상 탈출구는 플러그 도어식으로 차내 측 이면에 비상 사다리를 설치하고 있다.
차체 단면은 차량한계, 공법과 광폭의 홈통 관계로 프레임부에서 위로 올라갈수록 약간 안쪽으로 기울어 있다. 바닥 밑 기기는 기본적으로 차체 횡방향 대들보에 직접 매다는 방식으로 기기를 매다는 틀을 폐지하여 경량화를 꾀하고 있다. 일부 차량의 바닥 밑 측면에는 비상용의 접이식 계단을 설치했다.
출입문 간격은 5101F에서는 3,500mm(E231계는 3,640mm)로 했지만, 5102F이후는 '통근·근교형 전동차 표준 사양 가이드 라인'에 준거한 3,520mm로 설계 변경되었다. 차체 폭은 5101F가 3000계까지의 기존 차량과 같은 2,770mm인데 반해, 5102F이후 및 5080계는 2,778mm, 또한 5050계는 도요코 선에서 축소 한계를 채용하여 건축한계와 차량한계의 간격을 190mm로 해서 차량한계 폭을 2,820mm로 확대한 후 2,798mm로 작지만 확대되고 있으며 정원도 증가하고 있다.
차량 외부의 차량 번호(이하 '차번'라 함)표기 및 호차패는, 기존 차량에서는 스테인레스 에칭 판자 방식이었던 것을 스티커식으로 변경하면서 호차패 받침도 폐지되었다. 5000계와 5050계의 차량 측면 표시등은 1-5차 차량에서는 당초 2기의 백열 전구를 세로로 늘어놓은 전구식이었다. 이것은 LED의 경년에 따른 밝기 저하를 피하기 위한 조치였지만, 6차 도입분 이후로 5080계에서는 LED자체의 장수명화가 도모되면서 LED식으로 변경되었다. 5차 도입분 이전의 편성에 대해서도 2007년 7월부터 같은 해 9월에 걸쳐 차량 측면 표시등의 LED화가 실시되었다.

승무원실

승무원실 내부 및 운전대 패널은 3000계에 준하며 모두 짙은 회색의 배색으로 하고 있다. 깊이는 5000계에서는 1,505mm 이나, 5050계·5080계에서는 1,605mm로 100mm 확대되고 있다.
마스터 컨트롤러(주간 제어기)는 데드맨 부가 T자형 원핸들식으로 지정의 속도 영역에서는 'P3' 혹은 'P4' 위치에서 'P2'(역행 2단) 위치에 핸들을 되돌리는 것으로 정속제어가 가능하다. 그때 운전대 모니터에 '정속'이라고 표시된다. 속도계는 아날로그(백지)식으로 120km/h 풀스케일 표시 사양이다.
차장 스위치는 5000계 5114F까지는 기계식이었지만 5115F이후로 5050계는 당초부터 간접 제어식(릴레이식), 5080계에서는 전기식에서 횡방향 버튼(열림은 2버튼·닫힘은 1버튼)이다. 5101F-5114F도 나중에 간접 제어식으로 개수되었다.
운전실과 객실 칸막이에는 전면 창과 같은 배치로 왼쪽부터 큰 창과 승무원실 출입문창· 작은 창이 있다. 이 중 왼쪽 2장의 창에는 차광막이 설치되어 있으며 승무원실 칸막이 출입문 창은 개폐 가능한 창으로 되어 있다. 덧붙여 5080계에서는 직결 운행 협정에 따라 왼쪽 2장의 창에는 차광 유리를 사용하고 있으며 승무원실 칸막이 문이 전자 쇄정 대응으로 칸막이 문이 열리는 방향은 5000계·5050계에서는 객실에서 볼 때 왼쪽인데 비해 5080계에서는 오른쪽으로 되어 있는 점이 다르다.
차내 방송 장치는 메구로 선과 같은 음성의 자동 방송을 채용했다. 9000계나 2000계와 비교해 음질이 향상하고 영어 방송도 채용되어 그 후 기존 차량에도 소프트웨어 개수가 실시되었다.

주행 기기

제어 장치는 5000계·5050계에서는 주회로에 IGBT 소자를, 5080계에서는 IGBT와 비교했을때 고압력·저손실화를 도모한 IEGT 소자(주입 촉진형 게이트 트랜지스터: Injection Enhanced Gate Transistor 정격 3,300V-1,200A)를 각각 사용한 VVVF 인버터 제어로 정지용 회생제동 외에 도큐에서는 첫 채용된 0km/h까지의 순전기제동을 탑재한다. 제조사는 계열에 따라 5000계·5050계가 히타치 제작소 제품 VFI-HR2820B/L이다. (1C4M 2군 제어 방법)또는 VFI-HR1420H/W(동일한 1군 제어 방법), 5080계가 도시바의 SVF065-A0(1C4M 2군 제어 방법)또는 SVF065-B0(동일한 1군 제어 방법)을 각각 탑재한다.
주전동기는 3000계와 공통인 도요 전기 제조의 TKM-98또는 히타치 제작소의 TKM-99로 출력은 190kW이다. 기동 가속도는 3.3km/h/s(공차시 약 65km/h까지 일정), 감속도는 3.5km/h/s(상용 최대)·4.5km/h/s(비상제동·초속 120km/h에서 최대 감속도)이다. 5000계 도요코 선 배속 차·5050계(4000번대 포함)·5080계는 1인 승무 운행 대응을 하고 있어 TASC(정위치 정지 지원 시스템)과 ATO(자동 열차 운전 장치)를 탑재한다. 제동은 ATO및 TASC제어시에는 3000계와 마찬가지로 15단 제어로 하고 있는 것 외에 정지 정밀도 향상을 위해 대차 중계 밸브와 0km/h까지의 완전 전기제동을 채용했다. 또한 대차 중계 밸브는 5050계에서도 채용하고 있다.
대차는 볼스터리스 구조의 축량식 대차로 3000계와 동일한 것을 탑재한다. 형식은 TS-1019A(동력차용), TS-1020A(제어차·부수차용)이다. 제동은 유닛 제동을 사용하고 있다.
공기압축기(CP)는 저소음에 마모 부분이 없는 스크루식의 장치를 탑재했으며 박스에 탑재하여 소음을 저감시키고 있다. 보조 전원 장치는 IGBT 소자를 이용한 정지형 인버터(SIV)이며 3000계 210kVA에서 250kVA로 대용량화를 도모하고 10량 편성도 대수를 2대로 늘렸다. 6량 편성의 5080계에서는 소프트웨어 제어에 의한 210kVA로 출력을 억제하고 있다.
탑재 기기는 차량 정보 장치(TIS)에 의해 집중 관리·제어되고 있어 고장시 승무원의 신속한 대응, 수선시의 작업성 향상 등을 도모하며 메인터넌스 프리화를 꾀하고 있다. 또한 제어 전송을 실시하는 것으로 차내 배선의 삭감과 경량화 등에 공헌하고 있다.
어느 계열도 보안 장치인 ATC장치 본체(5000계 도요코 선 배속차·5050계(4000번대 포함)·5080계는 ATC/ATO장치)는 상행 선두차에 탑재되었으며, 하행 선두차에 증폭기를 탑재하여 양 선두차량을 TIS로 전송하는 시스템을 채용하고 기기의 집약화·경량화를 꾀하고 있다. 게다가 5050계·5080계는 ATC의 부가 기능 때문에 정보 전송 장치를 장착하여 양 선두차에 출입분 개폐 제어 전환 장치를 탑재하고 있다.

계열별 설명

아래는 2010년 10월 1일 시점의 상황이다.

2001년도

덴엔토시선의 도부선 직결 운행 개시에 따른 차량의 소요가 필요한 것으로 인해 일부 차량은 신형 차량으로 대체하게 되었다. 그래서 5000계가 등장하여 10량 편성 1개가 양산 선행차적인 의미에서 덴엔토시선에 도입되었다.

2002년도

2003년 3월 19일 도부선 직결 운행 개시까지 5000계 10량 편성 5개가 덴엔토시선에 도입되었다. 이에 따라 덴엔토시선 기존 차량의 일부가 폐차 또는 다른 구간에 전속되었다. 구체적으로는 8500계 초기 차량 2개 편성이 이 계열 첫 폐차가 된 것 외에 8500계 후기 차량 4개 편성이 오이마치선, 8590계 2개 편성이 도요코선으로 전속되었으며, 오이마치선·도요코선의 8000계를 대체하였다.
또한 메구로선 사양의 5080계가 등장하여 2003년 3월 19일 다이어 개정에 의한 아침 러시아워의 증편에 맞춰 6량 편성 1개가 도입되었다.

2003년도

도요코선 사양의 5050계가 등장한 8량 편성 3개가 도입됐다. 도입 목적에는 도요코선 경쟁력 강화라는 목적도 포함되어 있다. 5050계의 도입으로 8000계 2개 편성이 폐차되었다.
덧붙여 5050계 등장의 2개월 전부터 5000계를 기본으로 설계된 미나토미라이선 Y500계 전동차가 도요코선으로 직결 운행하고 있다.
또 3000계의 검사 입장에 따른 예비차 확보를 목적으로 메구로 선에 5080계 6량 편성 1개가 도입되었다.
금년도는 덴엔토시선 용의 5000계의 도입은 진행되지 않았다.

2004년도

덴엔토시선 아침 러시아워의 혼잡을 완화하기 위한 6도어 차량이 도입되면서 5000계의 기존 편성 1개(5104F)에 신조한 6도어차 2량이 포함되었다. 또한 새롭게 6도어차 2량을 조성한 5000계 1개 편성이 도입되었다. 이 편성에는 5104F에서 잉여가 된 통상의 4도어차 1량을 전용하고 있다.
5104F에서 잉여가 된 또다른 1량의 4도어차는 2006년도에 도입된 5000계에 전용된다. 이후 2008년도까지 도입된 5000계의 신조 편성에는 기존의 편성에 대한 6도어차 조성에서 잉여가 된 4도어차가 1량씩 포함되어 있다.
도요코선에는 5050계 8량 편성 5개 편성이 도입되었다. 이에 따라 8000계 5개 편성이 폐차된 것 외에 8590계 1개가 오이마치선에 전속하며서 해당 노선의 8000계 1개 편성이 폐차되었다.

2006년도

덴엔토시선에 5000계 3개 편성이 도입되었다. 2004년도의 6도어 차량 도입 실적을 감안하여 금년도도 계속 6도어차 증비가 실시되고 있으며, 기존 편성 1개에 대해서도 6도어 차량의 조성이 이루어졌다.
도요코선에는 5050계 8량 편성 7개 편성이 도입되었다. 이에 따라 5050계는 15개 편성의 도요코선용 차량(히비야선 직통용 제외)으로는 9000계를 넘는 최대 세력이 되었다. 8000계 2개 편성이 폐차, 8590계를 도요코 선에서 철수하고 오이마치선·덴엔토시선에 전속했다. 8590계가 철수, 8000계가 3개 편성까지 퇴출되어 2006년 9월 25일의 다이아 개정으로 낮의 속도 향상이 이루어졌다.
메구로 선에는 2006년 9월 25일의 다이아 개정(급행 운행 개시)에 따른 증비용으로 5080계 6량 편성 2개 편성이가 도입되었다.

2007년도

덴엔토시선에 5000계 10량 편성 4개 편성, 도요코선에 5050계 8량 편성 3개 편성이 도입되었다. 이에 따라 덴엔토시선은 일부 8500계가 폐차되고 6도어 차량을 조성한 5000계를 도입함으로써 아침 러시아워의 혼잡 완화가 시도되었다. 또한 도요코 선에서는 8000계 3개 편성이 폐차 되어 도요코선의 8000계는 전량 폐차되었다.
금년도는 이 밖에 5000계를 베이스로 한 6000계가 오이마치선에, 7000계가 도쿄 급행 전철 도큐 다마가와선·이케가미선에 도입되었다. 자세한 사항은 도큐 6000계 전동차(2대)·도큐 7000계 전동차(2대)을 참조.

2008년도

덴엔토시선에 5000계 10량 편성 4개 편성(편성 중에 6도어차 2량 삽입)이 도입되었다. 이 중 5115F·5116F의 2개 편성은 기존의 5102F에 대한 6도어차 조성에 의한 잉여 4도어차가 1량씩 포함되어 있다. 한편 5117F·5120F는 5106F 이후의 완전한 10량 신제 편성이 되었다. 이에 따라 금년도에서도 8500계의 폐차가 발생했다.
메구로선에는 2008년 6월 22일의 무사시코스기 역 - 히요시 역간 연장 개업에 따른 증편용으로, 5080계 6량 편성 6개 편성을 증비헀다.

2010년도

도요코선에는 5169F - 5174F까지의 8량 편성 6개 편성이 도입되었다. 이 중 5169·5173·5174F는 8량 편성으로 투입되었지만 5170 - 5172F는 중간의 사하 5450형·5550형을 제외한 6량 편성으로 신조되었으며, 덴엔토시선에서의 6도어 차량 3량 증결에 따른 개편으로 잉여 4도어 차량을 사하 5450형·5550형으로서 편성하여 8량 편성화했다.
덴엔토시선에서는 오직 6도어 차량 2량이 조성된 편성인 5121F에서 데하 5921호와 6도어 차량 사하 5521호·5821호를 제외한 7량 편성으로 전년도의 개편에서 잉여가 되었던 4도어 차량 1량을 조성한 8량 편성으로 도요코선에 전속했다.
또한 전 차량 4도어 차량 편성이었던 5104F에는 전술한 5121F에서 제외된 6도어 차량 2량과 신조한 6도어 차량 5404호차를 조성하여 다시 6도어차 조성 편성화했다. 이 개편에 의해 덴엔토시선 5000계는 모두 6도어 차량 3량 조성 편성이 되었다. 덧붙여 이러한 개편에서 잉여 5000계 중간차 4량에 대해서도 같은 해 신조 5050계 중간차로 전용되었다.

2011년도

도요코선용으로 4000번대 포함 68량이 도입되었다.

2012년도

도요코선용으로 30량이 도입될 예정이다. 이 도입으로 도큐의 전체 차량가운데 약 반수가 친환경 차량이 될 전망이다.

2013년도

도요코선용으로 5050계 5176편성(사하 5576은 sustina)과 5050계 4000번대 4010편성 Shibuya Hikarie호, 합계 18량이 도입되었다.

2013년도 생산분

2013년 생산분 중에서 특필해야 할 차량이 사하 5576호로 5월 중순에 도요코 선에 도입되었다. 이 차량은 도큐 전철과 종합 차량 제작소(J-TREC)가 공동 개발한 차세대 스테인리스 차량 'sustina'를 채용한 제1호 차량으로 차체 구조의 변경이나 뼈대의 경량화에 의해 알루미늄 차량과 같은 경량화를 도모하고, 차체 조립시의 용접을 기존의 스폿 용접에서 레이저 용접에 의한 연속 용접으로 변경하여 차량의 수밀성이 향상되고, 수지 스티커를 사용한 실링이 불필요하게 되어 차체 측면은 홈통(빗물받이)·도어·창 부근 등의 불균형을 줄여 거의 평면이 되었다. 내부는 실내 측면을 플랫화해서 내부 롤바 구조의 채용으로 차체 측면에서의 충돌 안전성이 향상되었다. 또한 제작 인력 삭감에 의한 제작 비용의 저감을 도모하고 있다.