JR東日本E231系電車

E231系電車は、東日本旅客鉄道の直流一般形電車。

1. 概要
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本系列は、老朽化および陳腐化が進んだ首都圏の通勤車両および近郊形車両の置き換え用及び209系・E217系に続く標準型車両として開発、投入された。通勤・近郊タイプの基本仕様を統一し、幅広車体採用による混雑緩和を図っている。

0番台は2000年3月より中央・総武緩行線に、次いで近郊タイプが同年6月より東北本線に、500番台が2002年4月より山手線に、そして800番台が2003年5月より帝都高速度交通営団東西線直通用に、それぞれ順次投入された。車両のデザインはGKインダストリアルデザインが担当している。

省エネルギー化と生産コスト、メンテナンスコストの大幅な削減を目的にJR東日本が1990年代に開発した209系以降の「新系列車両」の技術に加え、運行制御システムへの新機軸の採用により、その後の鉄道車両の開発にも大きな影響を与えた。本系列の開発目標としては「ライフサイクルコストの低減」「サービス向上」がある。本系列はJR東日本と東急車輛製造が共同開発した車両であり、東急車輛製造のほかに川崎重工業やJR東日本新津車両製作所でも製造されている。

2022年現在ではJRグループ内で同一系列としては後継のE233系に次ぐ配置両数を誇り、2011年に総生産両数は2,736両に達した。山手線用の6扉車サハE230-500番台104両と中央・総武緩行線用の6扉車サハE230-0番台3両が廃車になったほか、サハE231-4600番台1両がE235系に編入されたため、2015年4月1日時の在籍数は2,628両である。

本系列の開発により、JR東日本は2006年度地球温暖化防止活動環境大臣表彰を受けた。その理由は省エネルギー化およびリサイクル可能部品の多数使用、さらに他社での技術採用により鉄道業界全体の省エネなどに貢献しているとする点である。さらに、本系列およびNEトレインの開発・導入によってJR東日本は「省エネ車両の継続的導入と世界初のハイブリッド鉄道車両の開発・導入」という理由により、第16回地球環境大賞の文部科学大臣賞を受賞した。

2. 構造
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2.1. 車体
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本系列は、車体形状や装備の違いにより通勤タイプと近郊タイプの2つに大別できる。基本設計は共通であり、量産効果による車両製造コストの低減を図っている。

車体は軽量ステンレス製で、前面部にはFRP製のカバーで覆う構造が用いられている。車体構造はE217系や209系500番台に準じたものであり、近郊タイプだけでなく、通勤タイプにも 2,950 mm の拡幅車体を採用している。ただし、例外として800番台は東京地下鉄線内の車両限界の関係から 2,800   mm 幅である。また、床面高さはレール面から 1,165   mm に低減され、さらに靴擦り部分を傾斜させ、先端部の高さを 1,150   mm とした。これにより、ホーム  との段差解消と低重心化が図られている。E217系から採用された運転室構体への衝撃吸収構造を本形式も採用している。

車体形状は、製造した車両メーカーにより細部に差異が生じている。これは各車両メーカーが得意とする加工方法で車両の製造を行えるように若干の仕様の相違を許容しているためで、前述の量産効果に加えて車両製造コストの低減に寄与している。具体的には、近郊タイプおよび800番台では車体妻面部の処理・縦雨樋の形状・ドア横の柱の処理・内装の素材などが異なっている。また、長期間にわたって製造が行われたため、同一のタイプ・番台でも製造時期により細かな仕様の変更が行われている。

メーカーごとの差異

車外妻面形状は東急・新津製は補強ビードがなく、フラットとなっており、縦雨樋は丸管である。また、屋根と妻面の接合部には段差がある。一方、川重製は横方向に補強ビードがあり、縦雨樋形状は角管である。また、屋根と妻面の接合部はフラットとなっている。
車内ドア周囲形状は東急・新津製はドア横にステンレス部材が使用され、ドア上部の点検フタはFRP成形品となっている。また、荷棚下に化粧板の継ぎ目がある。一方、川重製はドア横には天井まで一体成形のFRPパネル材が使用され、ドア上部の点検フタは出っ張らない形状となっている。また、一体成形品のために化粧板のような継ぎ目はない。全車両に前面排障器が設置されているが、2005年度以降の新津車両製作所製の一部編成から踏切事故などの被害を軽減するためV字型で尖がっている強化型のものに変更された。なお、2007年夏頃から500番台や初期の近郊タイプなどの標準スカートを搭載する編成も新津車両製作所製の一部編成に使用されていた大型スカートに変更する改造が始まった。

側窓は209系500番台と異なり、先頭車後位寄りを除く各ドア間にある窓ガラスはすべて開閉可能な下降窓と固定窓の組み合わせとなっている。これは停電が発生した際など非常時における車内換気を考慮したものである。窓ガラスには可視光線、日射熱線、紫外線の透過率が低く、乗用車でも採用が進んでいる汎用性の高いグリーン色の熱線吸収ガラスを採用している。このため、車内の側窓カーテンの設置は省略している。

2.2. 車内
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車内は内板を白色系とし、床敷物には灰色を、座席表地は青色系を使用している。ただし、優先席部では赤色の斜めストライプ柄の表地を使用している。座席構造は側構体で支持する片持ち式ロングシート/セミクロスシートを採用している。座席本体はリサイクル性にも配慮して、座席クッション素材にポリエステル樹脂成形品を使用し、表地の張り替えを容易にしている。その後、2001年3月以降の増備車では座り心地の改善のため、クッションの改良などを実施している。

車内では使いやすさも考慮して0番台からは荷棚と座席前のつり革高さを低下させている。また、各先頭車の連結面側には車椅子スペースを設置している。連結面間の貫通扉は基本的に各電動車  ユニットの両端に設置されている。ただし、火災対策基準の省令変更後に増備した車両では、省令に沿って傾斜式による自動閉機構付きの貫通扉が各車両片側に配置されている。他系列と同様に優先席付近のつり革は2008年春までにE233系と同じ形状のオレンジ色のものへ交換した。

0番台中央・総武緩行線用の車内写真 209系・E217系・E501系などと同様のドアチャイムを採用しているほか、車内案内設備としてLED式車内案内表示器によって各種情報を表示している。LED式の場合、1段タイプと2段タイプの2タイプが存在するが、共通点として次駅案内が表示され、漢字→ローマ字→カタカナの順に表示される。一部の車両では旅客への案内向上のため、VIS と称する情報提供装置を搭載している。

2段タイプのものは上段に行先・次駅案内・出口案内などを表示し、下段は所要時間表示・乗り換え案内・ニュース・運行情報などを表示する。また新たな列車運行情報が入電した時はアラート音が鳴る。非常ブレーキ取扱時にはディスプレイに「急停車します」と赤字で表示される。

2019年頃より車内の防犯カメラの設置が進められ、本系列では車内照明一体型の防犯カメラの設置が行われている。設置箇所は、各ドアの上部であり、当該箇所のみLED照明に更新されている。なお、武蔵野線用車両は、車内照明から独立したタイプのものが設置されているため、LEDへの交換は行われていない。

2.3. 乗務員室
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乗務員室は基本的に209系で採用したユニット構造の運転台としている。主幹制御器は東芝製の左手操作式ワンハンドルマスコンが採用されている。保安機器では緊急停止装置と緊急列車防護装置を標準装備している。各番台とも乗務員室内には異常時に、非常用ハシゴとしても使用可能な補助腰掛が設置されている。

0番台・500番台・800番台、近郊タイプの初期落成車ではアナログ計器式の速度計・圧力計・各種表示灯類を配置し、TIMSモニターは1画面を設けている。また、情報提供装置  を搭載する常磐快速線用0番台および500番台では将来の情報量の増加を考慮して計器盤右側にTIMS第2モニター画面の準備工事がされている。

その後の東海道線向け以降の近郊タイプでは見やすさや機能性、コストダウン等のため、速度計・圧力計・各種表示灯類を液晶モニター画面  に集約したグラスコックピット方式に変更した。この方式の場合、液晶モニターは3画面が用意され、左からNo.1メータ表示器、TIMS表示器、No.2メータ表示器とされ、1画面が故障しても相互にバックアップが出来るなど冗長性も確保されている。乗務員室背面仕切壁は、運転席背後に非常救出口を、中央に遮光幕付きの大窓、助手席側に仕切扉窓を配置するものである。また、途中の増備車から大窓部の下に埋め込み形の手すりが設置されている。

2.4. 機器類
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本系列は従来の通勤形電車・近郊形電車の区分を統一した一般形電車として設計され、その動力性能は歯車比 7.07、最高速度 120 km/h 、起動加速度 2.5 km/h/sである。VVVFインバータ機器の性能向上と主電動機の強化により、近距離用の通勤形電車である209系と同等の加速力を維持しつつ、中距離電車用の近郊形電車であるE217系と同等の最高速度を達成している。

通勤タイプと近郊タイプではVVVFインバータの形式が分けられているが、装置は通勤タイプと近郊タイプの2種類の性能モードを有しており、装置内の切り替えスイッチまたはTIMSからの指令で切り替えることが可能となっている。MT73形主電動機は三菱電機・東芝・東洋電機製造の3社で製造されている。

ブレーキ方式は電気指令式空気ブレーキと電力回生ブレーキを組み合わせた方式で、電動車では停止寸前まで電力回生ブレーキが使用可能なほか、空気ブレーキの遅れ込め制御も併用している。これには後述する TIMS による編成単位での遅れ込め制御を行うことで、各付随車で制輪子の磨耗を均等にすることを可能としている。なお、山手線用の500番台と東西線直通用の800番台は純電気ブレーキにも対応している。併せて、直通予備ブレーキ、耐雪ブレーキ、近郊タイプのみ抑速ブレーキを装備する。

上記の近郊タイプ先頭車のTIMS配電箱ではTIMS端末演算ユニット、配電盤  、接地スイッチ  に、ATS-Pなども内蔵されている。ブレーキなどに空気を供給する電動空気圧縮機  は209系やE217系等で実績のあるクノールブレムゼ製の低騒音形スクリュー式を搭載する。本系列では除湿装置を含めて装置全体を一体箱に収納したものとなっている。台車には209系と同じく軸梁式のボルスタレス式台車を使用し、動力台車はDT61系・付随台車はTR246系が採用されている。近郊タイプのヨーダンパはE217系と同じくグリーン車にのみ取り付けられており、通勤タイプも含めた普通車は全車両が取り付け準備のみである。なお、グリーン車のヨーダンパは後年になり撤去されている。基礎ブレーキは動力台車は片押し式踏面ブレーキ、付随台車のみ踏面ブレーキに加えて1軸1枚のディスクブレーキを併用する。先頭車の前位側台車には留置時の手歯止め設置を省略できるように駐車ブレーキを設置している。

集電装置には従来の空気シリンダと手動リンクに代わる「電磁鉤外し」方式のシングルアーム式パンタグラフが採用され、折りたたみ高さは全車 3,980 mm に統一されており、中央本線の高尾以西の狭小トンネル区間の走行が可能である。そのため、パンタグラフを持つモハE231形には、車両番号の前に高尾以西へ入線可能な事を示す「◆」マークが付いている。

本系列では、車両に搭載される機器の制御方法がそれ以前に製造されていた車両系列とは大きく異なり、非常ブレーキなどを除くほぼすべての機器の制御を TIMS  と称する情報管理システムを通じて行っている。通信のインタフェースには RS-485 を用いている。これは高速データ通信技術を用いて列車の動力制御、室内設備、保守点検などを一つのシステムとして統合・管理するもので、機能別に独立していた従来の制御系統・電気配線を大幅に簡素化し、製造コストの削減を達成した。また、各機器の自己診断機能や動作履歴の記録機能などによる車両の点検作業の自動化・迅速化など点検・保守作業の簡略化も同時に実現している。

空調装置には集中式のAU725形の能力 48.84 kW  または能力向上を図ったAU726形の 58.14   kW  を各車に搭載している。この空調装置は年間を通してTIMSによる全自動空調制御を採用した新開発のものである。これはTIMS内のカレンダー機能による季節認識機能や室内外の温度や湿度・乗車率等から判断して「冷房・暖房・除湿・送風モード」から自動選択し、ファジィ制御により各車両毎に最適制御するものである。

AU725形を搭載するのは基本的に初期に製造された車両が該当し、0番台中央・総武緩行線用の4扉車全車、0番台常磐快速線・成田線用、500番台1次車の4扉車と初期の近郊タイプとなっている。ただし、0番台中央・総武緩行線および500番台でもドア開口部の大きい6扉車は能力向上形のAU726形を搭載している。その後、500番台2次車以降に製造した車両や800番台、国府津車両センター向け新製投入以降の近郊タイプでは近年のヒートアイランド現象などの気象状況を考慮して全車両が能力向上形のAU726形を搭載している。

3. 形式
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クハE231形 普通席を備える奇数向き制御車。運転台を備える。クハE230形 普通席を備える偶数向き制御車。運転台を備える。モハE231形 普通席を備える中間電動車。モハE230形とユニットを組む。VVVFインバータ・集電装置などを搭載する。モハE230形 普通席を備える中間電動車。モハE231形とユニットを組む。補助電源装置・空気圧縮機などを搭載する。サロE231形 グリーン席を備える2階建て中間付随車。洋式便所・洗面所を備える。サロE230形 グリーン席を備える2階建て中間付随車。乗務員室・業務用室を備える。サハE231形 普通席を備える中間付随車。サハE230形 普通席を備える中間付随車で6扉車。

4. 通勤タイプ
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通勤形ではクラッシャブルゾーンは存在しないが、前面強化構造を採用している。前照灯は窓下配置のシールドビーム式を使用している。全車両がロングシートの座席構成を持つ仕様である。主電動機の制御装置としてIGBT素子を用いた3レベルVVVFインバータを使用している。

補助電源装置はIGBT素子を使用した静止形インバータを採用しており、SC61形またはSC62形を10両/11両編成で2台搭載する。ただし、全車能力向上形空調装置搭載編成の500番台2次車以降や800番台では消費電力が増加するため、編成で3台搭載する。

ドアエンジンは安全装置付き電気スクリュー軸駆動式の採用が基本であるが、900番台と松戸車両センターに新製配置された車両についてはリニアモーター式を採用している。

4.1. 900番台
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1998年10月に東急車輛製造とJR東日本新津車両製作所にて新製された本系列の試作車で、登場当初は209系950番台と称していた。

運用線区
武蔵野線 … 府中本町 - 西船橋、西浦和 - 別所信号場 - 与野、武蔵浦和 - 別所信号場、新小平 - 国立
京葉線 … 東京 - 西船橋、西船橋 - 海浜幕張
東北貨物線 … 与野 - 大宮
中央快速線 … 国立 - 八王子
車体の帯の色：#f15a22#3C060f//オレンジ+茶//
所属車両数：京葉車両センター…8両編成1本
2020年7月の転属前は、#FDBC00//カナリアイエロー//帯で、中央・総武線各駅停車で運用された。2020年3月まで早朝、深夜に限り、中央線の武蔵小金井、立川発着運用があった。1992年の901系を嚆矢とするJR東日本の新系列電車の開発は、209系とE217系、それにE501系によってその基礎を確立したが、共に登場後5年以上が経過したため、その間の技術進歩を採り入れた「第2世代」車両の試作車として製造された。

車体の基本的な構造は同時期に生産が開始された209系500番台とほぼ同一であるが、「概要」でも記した制御・動力系は一新され、列車情報管理システムTIMSと新しい動力系装置が採用され、本系列の技術的基礎を確立した。900番台のVVVFインバータ装置は、試作車という意味合いもあって三菱電機製の3レベルインバータと日立製作所製の2レベルインバータの2種類が1ユニットずつ搭載され、1編成で2種の異なる起動音がインバータ装置およびモータから発生する。なお、この編成のパンタグラフは後の量産車とは互換性のないPS33形を使用している。

側窓の構造が209系500番台と同一の仕様で、ドア間側窓は中間車で4か所、先頭車で2か所が開閉可能な構造としている。側窓ガラスも0番台とは異なり、可視光透過率約41 %のグレーに着色された熱線吸収ガラスを使用している。車内のつり革も0番台のものとは異なり、209系と同一のつり輪形状となっている。

編成のうち5号車には6扉車を組み込んでおり、先頭車の前面と6扉車の各ドア上部には「6DOORS」のステッカーが貼り付けされている。なお、落成時から5号車に連結をしているが、試験のために2号車へ連結位置を変更することが可能である。6扉車は4扉車とは構造が異なり、側窓が片側5か所のうち、3か所のみ開閉するほか、非常時には換気容量不足が生じることから連結妻面上部に非常換気口が設置されている。これは後述する0番台に踏襲されている。 ドアエンジンには4扉車にリニアモーター式戸閉装置が試験導入され、それが近郊タイプに採用された。ただし、本番台ではドア1か所につき2つのリニアモーターを使用しているのに対し、近郊タイプでは1モーターによる2扉連動方式となっている。

また、ATS-Pの他にATS-SNを搭載しているほか、前面列車番号の表示が微妙に違い、本番台では「0601B」のように空白の部分が0と表示されるのに対し、0番台中央・総武緩行線用は601Bと表示される。さらに登場時は「近郊形置き換え用」の位置付けから行先表示器のメモリー内に宇都宮線・高崎線の駅名の一部が含まれていたことも特筆できるが、量産化改造時に削除された。また、かつては車外側面のJRロゴマークの位置が209系500番台同様に戸袋部に貼られていたが、武蔵野線転属時に量産車と同じラインカラー帯部に移された。しかし、2022年に再び戸袋部に貼られた。

1998年10月の落成後、中央・総武各駅停車を中心に209系500番台の投入と合わせて性能試験などが行われ、試験後の1999年3月27日から営業運転を開始した。その後、量産車の登場に伴い2000年6月にE231系900番台に改番された。形式上は「試作車」として位置付けられているが、その登場から1年半後にほぼ同一の仕様で0番台が投入されたことからも伺えるように、車両の完成度は高く、事実上の「量産先行車」であったとも考えられる。また、量産車両の登場を待たずに鉄道友の会2000年ローレル賞に選定されるなど、新世代車両としての技術的な先進性は高く評価された。

編成番号は、登場時は201系や当時車両不足で他線から借入中の103系「ミツ23」の続番として在籍編成では最終番号の「ミツ24」であったが、201系の運用終了後は他の0番台編成や209系500番台編成とともに先頭車の車両番号に改められ、「ミツB901」となった。この編成は2005年製造分以降の近郊タイプに装着されたものと同様のV字にとがった大型形状のスカートに交換され、優先席付近のつり革もE233系タイプに交換済みである。また、2008年春から自動放送の使用を開始している。

長らく三鷹車両センターに在籍していたが、2020年7月9日付で2両を外した8両編成となり、京葉車両センターへ転属。MU1編成となった。外された2両は2020年12月11日付で廃車された。

4.2. 0番台
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2000年3月に103系と201系の置き換えが急務となった中央・総武線各駅停車に投入され、同月13日から営業運転を開始した。続いて2002年3月からは常磐線快速電車と成田線にも投入され、同月3日に営業運転を開始した。

2017年春から、中央・総武各駅停車用0番台は、山手線へのE235系量産車導入に伴い、山手線用500番台を中央・総武各駅停車へ転用させるため、武蔵野線及び川越線・八高線へ各線の仕様に改造の上、転属することになった。初めに武蔵野線に転用され、第1編成が2017年9月14日に落成、同年11月1日から運用を開始した。なお、川越線・八高線用となった3000番台については、後述の「3000番台」の項を参照のこと。

当項目では、使用線区別に記述する。

4.2.1. 中央・総武線各駅停車
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運用線区：中央・総武線各駅停車… 三鷹 - 新宿 - 御茶ノ水 - 錦糸町 - 千葉
すべて各駅停車
2020年3月まで早朝、深夜に限り、武蔵小金井、立川発着運用があった。
車体の帯の色：#FDBC00//カナリアイエロー//
所属車両数：三鷹車両センター…10両編成6本
初期グループは1999年度末から2001年度にかけて10両編成40本が103系・201系・205系の置き換え用として集中投入されたname="Fan2004-8ex"。投入当初は現在のミツB1 - B5・B10 - B19・B26・B27編成が習志野電車区に投入され、またミツB6 - B9編成は三鷹電車区に一旦投入した後に習志野電車区へ転配されていたが、いずれも同区の無配置化で三鷹電車区に転入した。
上記の初期グループ製造中の2000年度には京浜東北線・根岸線車両へのD-ATC取り付け改造に伴う予備車確保とその改造終了後の増発のため、中央・総武線各駅停車用の209系500番台2編成が浦和電車区へ転属したため、その代替として2本が投入された。
その後、2002年12月のダイヤ改正で地下鉄東西線への直通運用が削減されるとともに301系1本が廃車されたため、その代替として1本が先に落成した0番台に準拠した仕様で新製された）（2006年10月8日
御徒町駅）（八王子 -
高麗川間）（同時期に登場した東急5000系
と共通）（東日本旅客鉄道株式会社 運輸車両部
車両開発プロジェクト）