동일본 여객철도 209계 전동차

개요

일본국유철도(국철)에서 대량으로 인계되었으며, 노후화가 진행된 103계를 교체하고 일부는 수송력을 증강하기 위해 1993년 4월부터 게이힌 도호쿠 선·네기시 선, 난부 선에 본격 투입되었다. 지금까지의 철도 차량 제조 및 정비의 방법을 전면적으로 고친 새로운 설계 사상(밸류 엔지니어링의 기법)을 채용했으며, JR 동일본에서는 본 계열 이후의 차량을 '신계열 차량'으로 구분하고 있다.
차량 디자인은 에쿠안 켄지가 인솔하는 GK공업디자인이 맡았다. 1993년도 통상산업성(현 경제산업성)이 선정한 굿 디자인 상품(당시) 금상과 브루넬상 장려상을 수상했다.
JR 동일본에서는 1986년에 조반 완행선용으로 VVVF 인버터 제어를 채용하여 제조한 207계 900번대를 승계했지만, 결국 양산에는 이르지 않고 본 계열에서 본격적으로 VVVF 인버터 제어를 도입했다. 이 인버터 장치는 미쓰비시전기에서 제조한 것이며 소자로는 GTO 사이리스터가 채용되고 있다.
새로이 개발된 주전동기 MT68형의 정격 출력은 95kW로 낮지만, VVVF 인버터 장치와 함께 이용하는 교류 유도 전동기는 직류 전동기와 달리 기동시 등에는 1시간 정격 출력 이상의 과부하 사용을 전제로 하고 있어 실제로는 직류전동기 150kW와 맞먹는 상당한 출력을 가지고 있다. 그 결과 10량 편성으로 4M6T(지하철 직통용은 종래대로 6M4T)의 동력차 비율(MT비)이면서 205계 게이요 선 사양과 동등한 기동 가속도 2.5km/h/s, 최고속도 110km/h를 달성하고 있다(기어비는 7.07). 또한 정류자가 없는 교류 유도 전동기를 채용하여 유지 보수 비용의 삭감에도 공헌하고 있다. 주전동기 점검 덮개의 필요도 없다.
대차에 대해서는 구성부품 수가 적은 축량식 볼스터리스 대차(DT61형, TR246형)가 새롭게 개발되었다. 공기 용수철 지지 위치를 대차 프레임 바로 위에 두어 기존의 안쪽에 두는 것에 비해 대차 구성이 간략화되었다.
내장도 새로 교체되었으며 대형 열선 흡수 유리를 채용하고 커튼을 없애고, 스탠션 봉이 설치된 버킷식의 좌석과 승객용 출입문 상부에 LED식 차내 안내 표시기를 설치하는 등 점검을 간소화하는 동시에 이용자에게는 서비스 향상을 도모하고 있다.
제조 원가를 삭감하기 위해 차량 제조 회사별로 차체 공법의 차이를 용인했던 것도 특징이다. 종래의 국철이나 지하철 및 관동지방 대기업 사철의 차량은 복수의 제조사가 공통의 도면을 이용해 제조하여 사양이 차이가 나지 않도록 하고 있었지만, 본 계열에서는 공모를 통해 선정하였으며 도큐 차량제조와 가와사키 중공업의 두 회사가 제조를 담당했다. 도큐 차량제조가 기존의 프레임 공법을 개량하여 대응한 것에 반해 가와사키 중공업은 새롭게 개발한 시트를 붙여서 맞대는 공법(2시트 공법)을 채용하고 있어 외관(창틀 구석의 둥글림, 처면 비드의 유무 등)에 분명한 차이를 볼 수 있다. 또한 내장에 대해서도 도큐 차량제조가 종래의 화장판을 기본으로 하여 조립한 것에 반해 가와사키 중공업이 제조한 차량에서는 FRP(섬유강화 플라스틱)로 만든 내장 패널을 나사에 의해 고정하는 방식을 채용하는 등 여기저기 사양의 차이가 존재한다. 또한 JR 동일본에서도 당초부터 자사에서의 차량 제조를 계획하여 도큐 차량제조에서 기술을 공여받아 자사의 오후나 공장(오후나 전차구와 통합되어 가마쿠라 종합 차량소가 되었다. 그 후 2006년 공장 기능은 폐지함)에서 시험적으로 중간차 14량(920번대의 2량을 포함)을 제조했으며 다음 1994년부터는 니쓰 차량 제작소를 개설하여 본 계열의 자사 생산을 개시했다. 전신인 니쓰 공장→니쓰 차량소 시대도 포함하여 같은 곳에서 차량을 제조한 것은 107계에 이어 2번째다.
설계 단계부터 폐차 이후의 재활용 계획이 책정되는 등 환경 문제도 배려하여 설계했다.
파생 번대 구분으로 차체의 폭을 확대하여 수송력을 증가시킨 주오·소부 완행선용으로 새로 제조된 500번대, 지하철 직통(조반 완행선⇔지요다 선)용의 1000번대, 하치코 선·가와고에 선용의 3000번대가 있다. 또한 도쿄 임해 고속 철도의 70-000형의 기본 설계는 209계와 동일하지만, 이쪽도 2004년의 조성 변경으로 6량이 JR 동일본에 매각되어 개조된 상위 계열의 3100번대가 되어 하치코 선·가와고에 선에 투입되고 있다(후에 서술한다). 이것에 수반하여 가와사키 중공업이 부족한 중간 전동차 2량을 새로 만들었다.
게이힌 도호쿠 선·네기시 선용의 본 계열은 2007년 12월 22일부터 E233계 1000번대가 본 계열 배치 수와 같은 수량의 830량이 투입됨에 따라 폐차·전용이 진행되어 2010년 1월 24일에 운용을 종료했다. 최종 운용 편성은 우라 52편성으로 5호차에는 원래 우라 1편성의 6호차인 사하 209-2가 편입되어 있었다.
2010년 2월 기준으로 0번대가 난부 선, 500번대가 주오·소부 완행선과 게이요 선, 1000번대가 조반 완행선과 노선 연장의 도쿄 지하철(도쿄 메트로) 지요다 선, 2000·2100번대가 소부 본선, 나리타 선, 우치보 선, 소토보 선, 2200번대가 난부 선, 3000·3100번대가 하치코 선·가와고에 선에서 운용되고 있다.
본 계열은 그 후의 E127계, E217계, E501계, 701계 설계의 기초가 되어 더 나아가 통근형 전동차와 근교형 전동차를 융합시킨 '일반형 전동차'인 E231계나 E233계, E331계, E531계로 발전하고 있다. 본 계열을 기원으로 하는 '신계열 전동차'는 JR 동일본에서 전동차 설계의 표준이 되었을 뿐만 아니라 다른 JR이나 사철 등 철도 사업자의 차량 개발에도 큰 영향을 주었다.

번대 구분

시작차(900·910·920번대), 대량생산차(0번대 이후), 950번대(후에 E231계 900번대로 개번), 갱신 개조차를 등장순서대로 기술한다.

시작차

1992년 3월에 등장하였으며 우라와 전차구에 10량 3편성(30량)이 배치되었다. 당초에는 901계로 불렸지만, 1994년 1월부터 3월에 걸쳐 양산화 개조를 실시한 다음 본 계열의 900·910·920번대로 부여하였다. 901계로서의 완성 초기에는 상부 측면 띠의 색이 ■ 검은색으로 되어 있었지만, 양산화에 수반하여 하부 측면 띠와 같은 ■ 스카이블루로 변경되었다.
0번대의 사양과 맞추는 양산화 개조를 실시했지만 주요 기기는 그대로였다. 이 특수 사양이 보수상의 약점이 되었으나 차체의 노후화가 0번대와 비교하면 현저히 낮아지면서 E233계의 도입을 기다리지 않고 500번대를 주오·소부 완행선에서 전입시켜 부족분을 E231계의 추가 도입으로 보충했다.
대량생산차와의 차이점은 도어 개폐 차임이 없는 것, 출입문 상부의 LED 다음역명 표시기를 탑재하고 있지 않은 것, 휠체어 공간이 없는 것, 차체의 호차번호 표시가 스티커가 아닌 아크릴판을 사용하고 있는 것, 스커트가 소형인 것, 6도어차가 연결되어 있지 않은 것 등이다. 또한 당초 승무원실 칸막이 부분에는 창이 3장 배치되어 차광막을 리니어 모터 구동의 측면에서 당기는 식의 플리츠 커튼이 설치되었지만, 양산화 개조시에 운전대 뒷부분은 비상 구출구로, 가운데의 창은 일반 롤식 차광막으로 각각 수정되었다.
1992년 5월 7일부터 영업 운행을 개시했다. 영업 개시 당일에는 A편성과 C편성이 사용되었으며 선두차의 전면에는 헤드 마크가 장착된 것 외에 A편성은 오미야 역에서, C편성은 사쿠라기초 역에서 '경축 21세기의 통근 전동차 데뷔'라고 칭하며 출발식 세레모니가 실시되었다.
2006년 시작차인 B편성(우라 91)을 시작으로 다음 해의 3월에는 C편성(우라 92)이, 같은 해의 8월에는 A편성(우라 90)이 히가시오미야에 소개 회송되었다. 그 후 3편성 모두 나가노 종합 차량센터에 폐차 회송되었다. 2010년부터 쿠하 209-901이 차량 번호 표기를 등장 시의 '쿠하 901-1'로 복원한 다음 도쿄 종합 차량센터의 정문 부근에서 보존되고 있다.
3편성 모두 시작차이기 때문에 각각의 사양은 크게 다르다. 901계 등장시 각 편성의 주된 사양은 다음과 같다.

950번대

1998년 10월에 완성된 E231계의 시작차이며, 2000년 6월에 양산화 개조를 실시하여 E231계 900번대로 개번되었다. 미타카 차량센터에 10량 1편성(10량)이 재적하여 주오·소부 완행선에서 운용되고 있다. 자세한 것은 E231계 900번대의 항목을 참조.

비고

E217계와 같이 제어장치 및 기기류의 업그레이드가 2006년 12월 5일, 자동 방송 장치의 정비가 2007년 3월 6일, 각각 JR 동일본의 프레스 릴리스에서 발표되었으며 미타카 차량센터 소속차에 대해서는 2008년 6월 27일 자동 방송 장치의 설치를 완료했다.
미타카 차량센터 소속차와 게이요 차량센터 소속차는 후년에 V자 첨형상의 대형 스커트로 교환되었다.

측면 창 개폐화 개조

시작차와 0·3000·3100의 각 번대에서는 측면창이 각 차량 끝부분의 2매(선두차)가 없고 4매(중간차) 밖에 열리지 않는 구조였다. 이것을 보충하기 위해 관통로의 상부에 환기구가 있어 이상시 등 지시가 있었을 경우 커버의 나사를 느슨하게 하면 열 수 있게 되어 있다. 그러나 2005년에 게이힌 도호쿠선 오모리 - 가마타 간에서 열차(우라 3편성)가 장시간에 걸쳐 꼼짝하지 못했을때 환기 성능의 불량으로 다수의 승객이 컨디션 불량을 호소했으며 정전으로 인한 장시간 정차시의 문제점이 부상했다. 이 때문에 같은 해 말부터 출입문 사이의 대형 측면 창을 개폐 가능하게 하는 개조 공사가 긴급성이 높은 게이힌 도호쿠선·네기시선용 0번대부터 시모주조 운전구에서 실시되었고, 다른 노선의 차량에 대해서는 각 차량 기지에서 각각 개조 작업이 시공되었다. 다만 시작차(900/910/920번대)는 대상에서 제외되었다.
이 개조에서는 개조 공사의 간략화를 도모하기 위해 E231계와 같은 1매 하강식이 아닌 대형 측면창을 세로 방향으로 약 2:1의 비율로 양분하여 큰 부분에 상단 하강, 하단 고정의 2단 창을 이용해 개폐가 가능하게 하였으며, 개조 대상은 각 차량 6매의 대형 측면창 중 4매로 한정했다.
편성 수가 많은 것부터 각 편성의 4·5·7호차 창 개조가 우선적으로 실시되어 그것을 완료한 다음에는 차례차례 다른 호차의 창 개조를 실시했다. 다만 6호차의 6도어차는 공사 대상에서 제외되었다. 또한 난부선용 0번대와 하치코·가와고에선용 3000·3100번대, 및 0번대와 같은 차체·창 구조의 조반 선용 E501계에 대해서도 전 차량에 시공되었다. 주오·소부 완행선용 500번대와 E231계 900번대(209계 500번대와 같은 창 구조가 되었다), 조반 완행·지요다 선용 1000번대는, E217계 후기차와 같이 선두차 차체 중앙의 창만 시공되었다. 2005년 말의 우라 38편성(2량의 한쪽 측면만)에서 공사가 시작되어 2007년 4월까지 완료했다.

홈 검지 장치의 설치

영업 운전중 홈이 없는 장소에서 출입문이 열리는 사고를 방지하기 위해 우라와 전차구 소속의 전 83편성을 대상으로 홈의 유무를 초음파 센서로 검지하는 홈 검지 장치를 탑재하는 공사를 했다. 이 장치에 의해 차장 스위치 측에 홈이 없는 경우나 오버런으로 열차가 홈에서 빗나갔을 경우 모든 출입문이 열리지 않게 되었다. 단지 종래대로 비상 코크로는 개방 조작이 가능하므로 긴급시에 이 장치가 방해가 될 일은 없다. 당초에는 시작차 3편성도 대상으로 되어 있었지만, E233계 1000번대로의 교체가 발표되고 그에 따라 시작차가 폐차되어 시작차는 대상에서 제외되었으며 후에 미타카 차량센터에서 전입한 500번대 3편성은 시작차를 대신하여 대상으로 포함되었다.
설치된 곳은 양 선두차의 전단 양측으로 높이는 홈에 맞춰져 있다. 외부에 부착되었기 때문에 센서와 신호선 커버가 눈에 띈다. 운전실 내에는 차장 스위치 위에 홈 검출을 알리는 장치가 장착되었다. 앞뒤 어느 쪽의 센서에서도 홈이 없는 것을 검지했을 경우 개방 조작을 실시해도 문이 열리지 않으며 경보가 울리는 식으로 되어 있다. 전 차량을 우라와 전차구에서 시공하여 2007년 3월까지 완료하였다.
덧붙여 후에 등장하는 E233계 1000번대, 5000번대에서도 이 장치를 장착하고 있다(같은 계열의 0번대, 2000번대, 3000번대에는 장착되어 있지 않다).

훈련기계

0번대 중 일부 전동차의 MM'유닛을 폐차 후에 쿠하 208형·쿠하 209형과 같은 운전대를 신설(폐차의 운전대는 재사용되지 않고 완전한 새로 만들었다)하여 훈련차로 개조한 것으로 수도권의 훈련 센터에 남은 103·105계 베이스의 훈련기계를 교체하기 위해 2량 3편성이 투입되었다. 쿠모하 209·모하 208-76은 오미야 종합 훈련 센터로, 쿠모하 209·모하 208-39(오후나 공장제)가 요코스카 선 구리하마역 구내의 요코하마 지사 종합 훈련센터로, 쿠모하 209·모하 208-40이 무사시노 선 신아키쓰 역 구내의 하치오지 지사 훈련센터로 각각 배치되었다. 모두 기계 취급으로 차적은 없다.

MUE-Train

재래선용 시험 전동차 'MUE-Train'(뮤트레인)은 재래선 차량의 기술 혁신을 위해 제작된 시험 전동차로 2008년 10월 원래 우라 2편성에서 7량이 개조되었다. 가와고에 차량센터로 배치되어 10월부터 도호쿠 본선(우쓰노미야선)·다카사키 선 등에서 각종 시험을 개시했다.
형식만 '하' → '야'로 변경되고 있지만, 차량 번호는 모두 종래차인 그대로이다. 사이쿄선이나 가와고에선의 차량과 같은 방향으로 혼동할 수 있기 때문에 우쓰노미야선·다카사키선 등에서의 시험 시에는 다른 편성의 방향과 반대로 우에노 방면 선두차가 7호차가 되어 운행되고 있다. MUE-Train에 고속 데이터 통신 'WiMAX'용으로 사용하는 안테나의 형상이나 설치 위치가 실시되어 '나리타 익스프레스'용 E259계에 반영되고 있다. 또한 2010년 7월 1일부터 영업 운행을 개시한 E233계 5000번대에도 적용되었다.