新幹線E5系・H5系電車

新幹線E5系・H5系電車は、東日本旅客鉄道・北海道旅客鉄道の新幹線車両である。JR東日本所有車がE5系、JR北海道所有車がH5系であるが、両者がほぼ同一仕様であることから本項では一括して解説を行う。

1. 概要
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E5系は東北新幹線に於いて最高速度320km/h運転を行うために開発され、2011年3月5日から営業運転を開始した車両である。E5系の登場により、新たに最速達種別の「はやぶさ」が設定された。E2系の実質的な後継車両に位置づけられており、現在の東北新幹線の主力車両である。

運用開始時の2011年には最高速度300km/hでの運用であり、2013年からは国内の新幹線において最速となる320km/hに最高速度を引き上げた。また、グリーン車以上の設備をもつグランクラスが初めて設定された車両でもある。

登場当初のキャッチコピーは「MADE IN DREAM.」「21世紀の夢の超特急をカタチにしたら、こうなりました。」。1編成あたりの製造コストは約45億円。2012年に鉄道友の会ブルーリボン賞を受賞している。

JR北海道は、2016年3月26日に一部開業する北海道新幹線向けの車両としてE5系をベースにした、H5系を導入した。ただし、車体中央の帯色、側面のマーク、内装がE5系と異なる。系列名にHが付与されているのはJR東日本所有の車両と区別をつける為である。

1.1. 開発の経緯
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JR東日本が2000年に策定した中期経営構想「ニューフロンティア21」における「世界一の鉄道システムの構築」において、東北新幹線を最高速度360km/hで運転させることが含まれており、それに基づき2002年に社内で発足させた「新幹線高速化推進プロジェクト」において、新幹線高速試験電車「FASTECH 360」を開発し、2005年から地上設備も含めた各種試験を行っていた。

その結果、環境対策やコスト対効果を考慮すると最高速度320km/hが妥当と見直され、この最高速度に対応した車両としてE5系が開発製造された。

2. 構造
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2.1. 車体
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車体は、アルミニウム合金による中空トラス断面のダブルスキン構造を採用した。トンネル微気圧波を低減するため、車体高をE954形  と同じく3,650mmとし、車体幅は3,350mmとした。車体傾斜を考慮して、車体側面を内傾させている。

先頭車の先頭形状は、E954形8号車の「アローライン」を基にした「ダブルカスプ」形とし、トンネル微気圧波の低減を図っている。また、ノーズの長さをE954形の16mから、約15mに短縮している。先端部分には連結器を収納した開閉式の連結器カバーがあり、その下部にスノープラウが装備されている。

新函館北斗方の先頭車である10号車は、他形式と併結運転を行うために電気連結器付き密着連結器と自動開閉カバーが装備されている。キャノピー状となった運転台の上部に前照灯と尾灯を備えており、前面にワイパーが2本装備されているが、その内の1本は非常用であり通常は使用されない。運転台後部から乗務員扉の間には機器室を設置したため、その間は長い通路となっている。

量産先行車であるU1編成ではN700系と同じように、両先頭車の運転台側の乗務員扉が内開きのプラグドア、客用扉が内プラグドアとなっており、他の車両は客用扉は通常の引き戸となっていたが、量産車であるU2編成以降では客用扉の内プラグドアは廃止され、通常引き戸となっている。

車両側面にはフルカラーLED式行先表示器が設置されている。E3系2000番台に準じており、列車種別・座席種別のほか、途中の停車駅なども表示できる。

車体の色は、未来を感じさせる先進的イメージとスピード感を表現するため、E954形「FASTECH 360 S」を基にし、上部を「常盤グリーン」#489a83、下部を「飛雲ホワイト」#d6dad9とし、その境目となる中央に「はやてピンク」#df3687の帯としている。先頭車両には、ハヤブサをモチーフにしたロゴマークが描かれている。

H5系も基本的にE5系を踏襲しているが、帯がライラックやルピナス、ラベンダーなどを想起させる彩香パープル#6c5098に変更されている。

また、ロゴマークは1、3、5、7、10号車の両側面に配置され、「北海道の雄大さ」と北海道に飛来する「シロハヤブサ」をモチーフにしたJR北海道独自のデザインとなっている。

2.2. 走行機器と全周幌
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床下機器は台枠横梁からの吊り下げとしており、騒音対策として、車体側面の裾部分には点検ふたを兼ねたふさぎ板で車体下半分を覆う構造としている。

また、車体連結部分には全周幌と車体間ダンパーが装備されており、騒音低減と車体間の揺れの低減がなされている。全周幌はU27編成以前とU28編成以降で異なる構造が採用されている。U27編成以前では、屋根部分と側面部分に分割された片持ち支持方式が採用されている。連結時には車両の2位側に固定され、隣の車両の1位側にリンク機構で押し付ける構造である。 U28編成からは車両端に取り付けられたお互いのゴム製全周幌をつき合わせる構造に変更されている。

また、車体側面の裾部分の台車付近には、カーボンファイバー製の台車カバーを採用して軽量化を図られており。吸音材を使用することで騒音低減も図っている。

2.3. 電源・制御機器
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架線からの単相交流25kVを主変圧器で降圧した上で、主変換装置のコンバータで直流に整流した後、インバータで三相交流に変換して主電動機を制御するVVVFインバータ制御方式である。

M1・M2ユニットを採用し、M1車には主変換装置・集電装置の他に空気圧縮機や補助電源装置などの補機類が適宜搭載され、M2車には主変圧器・主変換装置が搭載される。

主変圧器  は強制風冷式を採用し、3,130kVAの容量を備える。

主変換装置のコンバータとインバータにはIGBT素子を使用した3レベル電圧形PWM制御を採用したことにより、主電動機や主変圧器の電磁騒音、主電動機のトルクの変動を低減している。

補助電源装置は静止型変換装置 SC215A が採用される。補助変圧器、定電圧交流電源用PWMインバータ、IGBT素子による直流電源用絶縁型コンバータで構成されており、主変圧器の三次巻線を電源とする。

供給する電源としては、ヒータ等など非安定電圧でもよい負荷で使用される交流100V、コンセントやサービス機器用である無停電電源単相交流100V、制御・ブレーキ電源、蛍光灯などで使用される直流100Vの3種類がある。

主電動機はかご形三相誘導式の MT207 である。冷却方式は自己通風で、定格出力はE2系と同じ300kWであるが、特性を変更することで高速走行に対応させている。

ブレーキ方式は、回生ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキを採用している。ブレーキ指令は、一旦車両情報管理装置により、回生ブレーキ力と空気ブレーキ力の演算を行ってから、編成の各車両の主変換装置・ブレーキ装置に指令が送られる、編成ブレンディング制御を行っている。なおブレーキ制御装置は信頼性向上のため2重化されており、地震発生時において停電検知装置が作動した際には、通常の非常ブレーキよりも高いブレーキ力指令を出力するとともに、後述するセラミック噴射装置からセラジェットを噴射する。

また、H5系では、在来線との共用走行区間である青函トンネル内の連続下り勾配区間を一定速度で走行できるように抑速ブレーキを装備している。この抑速ブレーキの装備は、北海道新幹線への対応工事としてE5系U1～U28編成にも追加された。

2.4. 台車
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台車はE2系の台車をベースに耐久性・制動性を強化したアンチヨーダンパ付きのボルスタレス台車で、住友金属工業、日立製作所、川崎重工業が製造した。車輪の直径は860mmである。ヨーダンパは高減衰化されて高速安定性を高めており、軸箱支持装置は2枚支持板式を採用しており軸箱支持剛性を見直して走行安定性を向上させている。軸箱と台車枠の側梁の間に軸ダンパを装備しており、軸ダンパの定数を平行して取付けられている軸ばねとともに最適化を図って乗り心地を向上させている。

車軸軸受は、実績のある油浴式円筒ころ軸受 JC39A を採用しており、アルミニウム製の軸箱体は軽量化を達成しつつ、温度上昇の低減を考慮した形状とした。基礎ブレーキは、キャリパー式車輪ディスクブレーキが装備されているが）（SAN-EI
MOOK）