東急2020系電車

東急2020系電車は、2018年3月28日に営業運転を開始した東急電鉄の通勤形電車である。

本項では、田園都市線用の2020系電車のほか、大井町線用の6020系電車、目黒線・東急新横浜線用の3020系電車についても記述する。

1. 概要
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2020年に東京オリンピックが開催されることや、2022年に東急が創立100年を迎えることから、沿線の街や駅と調和する車両とすることを目的に命名・導入された市川。

JR東日本E235系電車をベースとしており、製造は総合車両製作所横浜事業所と総合車両製作所新津事業所が担当、新津事業所での製造は東急電鉄の車両としては初となる。

田園都市線向けの2020系のほか、大井町線向けの6020系、目黒線・東急新横浜線向けの3020系の3系列が存在する。

2. 車両概説
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デザインは、多摩田園都市などの「街づくり」を起源に持つ東急電鉄らしさを意識したものとしており、監修は東急線沿線の商業施設のデザインなどを手がけている丹青社が担当した。沿線の街や駅との親和性を高め、利用者に親しみを持ってもらうとともに、「これまでにない新しさを感じていただけるような外観、車内空間」を目指しており、コンセプトカラーに「INCUBATION WHITE」を使用した。先頭車前面から車体側面上部にかけて、導入線区の路線カラーとともに配置されている。丸みのある先頭形状は、やわからみのある顔をイメージしたものである。

2.1. 車体
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車体は、総合車両製作所の軽量ステンレス車体のブランドであるsustinaを採用しており、「sustina S24シリーズ」の、車体長20メートルの4ドアステンレス車として製造された。レーザー溶接の積極的な採用、骨組の軽量化などで、アルミ車体と同等の車体軽量化を図ったほか、車両外観の溶接痕を減らし、水密性の向上も図っている。オフセット衝突対策として、隅柱の一部に断面45度で切り取ったような位置に補強を追加しており、これにより、オフセット衝突時において、互いの車両に離反する力を発生させ、外板の剥離を防いで客室の損傷を軽減することができる。また前面衝突対策として、運転台前面に衝撃吸収用のハニカム材を配置して、先頭車と中間車の間に衝撃吸収緩衝器を組込むことにより、衝突エネルギーの吸収と生存区間の確保を図っている。客室扉のドア間隔はホームドアの開口範囲に合うように4,820 mmとしており、窓の構成は固定窓と下降窓の組み合わせとしている。

前頭部は鋼材の骨組みで構成し、これをFRP成形品で覆う構造としている。前照灯はLED照明を使用しており、前照灯は前面下部に4灯と、ハイビーム時は加えて前面上部に2灯の計6灯とし、夜間時での視認性の向上を図っている。先頭車の屋根上には、列車無線アンテナのほかに、後述するINTEROSによる通信にも使用されるWiMAXアンテナを設置している。

床下の側面非常ハシゴも引き続き設置され、本系列では両先頭車と各付随車に設置される。先頭車は運転台側向き、付随車は1号車向きとなっている。

2.2. 内装
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インテリアデザインは、東急沿線の風景をイメージした座席や照明も含めた車内全体のカラーコーディネートにこだわり、親しみやすさと心地よさを感じるデザインとしている。座席表地には龍村美術織物製のものが使用されている。

腰掛は、5000系の2015年度増備車で採用されたハイバック仕様のロングシートとなっているが、ヘッドレストは省略された。座席は基本的に扉間が7人掛け、車端が3人掛けであるが、2020系の2130F以降においては4・5・8号車の扉間の座席が6人掛けとなっている。

車椅子スペースは各車両に一か所ずつ設置した。先頭車は連結面寄り、2号車は両端、他の中間車は上り方、いずれも向かって右側に配置されており、車内外の壁面には車椅子マークとベビーカーマークを掲出、2020年頃より床面への掲出も始まった。また車椅子でない方も利用しやすいように、側面の窓に2段の手すりと妻面に腰当を設置した。

車端部の3人掛け座席は全て優先席とされ、先頭車は1両あたり3席、2号車は6席、他は9席が用意される。また、各妻面上部に防犯カメラを設置している。

側引戸の鴨居部には17インチの車内案内表示器を2基設置しており、右側は停車駅表示案内の他、行先情報・ドアの開方向情報・乗り換え案内・乗車マナーなどについて表示する。客室扉の内側は、混雑時に扉が開く際に戸袋に荷物などが引き込まれるのを防止するため、素材に表面が滑りやすい素材を採用した。妻引戸の戸閉装置は5000系の重力式から、ゼンマイの力でゆっくりと戻る方式に変更している。

枕木方向のつり手棒は側面天井部と接続をすることにより、ロールバーの補強構造を構成して、側面衝突に対する車両変形量の抑制を図っている。

天井の客室灯には40 W相当のLED照明を採用したほか、つり手棒の配置変更に合わせて配置の見直しを行い、従来より数を2灯ほど減少させているが、架線停電時に備えて蓄電池からの電力で点灯する予備灯を、中間車では11灯、先頭車は10灯へと増加させている。 ファイル:Series2020 In the car.jpg|2020系の車内 ファイル:Tokyu 2020 or 6020 kei display.jpg|車内案内表示器

2.2.1. 乗務員室
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乗務員室は、前面ガラスの面積を広げて視界の拡大を図っており、主幹制御器はワンハンドルマスコンを運転台中央に配置した。その前方に2つのモニター装置が配置されている。モニター装置はE235系で使用されているINTEROSの導入により、計器・表示灯類などの情報集約を進めており、これにより計器・表示灯類などをモニター装置で表示することが可能となっている。また、現状では相互乗り入れの際に各社の車両においてその機器配置が異なり、乗務員の取扱いの負担が重いことを考慮して、東京地下鉄・東武鉄道・西武鉄道の関係者と運転台共通化の協議を行い、それに合わせて相互乗り入れする各社が保有している車両との仕様共通化を行った。その他の乗り入れ線区や本車を導入しない他の東急線の車両の仕様も参考にしている。乗務員が扱う機器ついては、設計完了後にモックアップを作成して、集められた各現業職員との間で取付け高さとボタンの形状と操作感などの検証を行ない、修正している市川。

2.3. 主要機器
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主制御器は、300系以来となる三菱電機製を採用し、SiC-MOSFETとSiC-SBDを組み合わせた、フルSiCパワーモジュールを用いた2レベル式VVVFインバータ制御装置を搭載しており、1台の制御装置で主電動機4台を制御する1C4M方式としている。高速度域まで多パルスのスイッチングを行うため、主電動機の損失を低減させて省エネルギー性能を向上させており、従来の8500系と比べて半分程度の電力で走行できるようになっている。

主制御器を各電動車に搭載する単独M方式とされるが、M1とM2はユニットに近い構成となっており、集電装置と高速度遮断器はM1側に集約されている。またSIVはM2に搭載されるが、SIV断流器はM1に搭載されている。

主電動機は、東芝製のTKM-18形全密閉外扇式三相かご形誘導電動機を採用しており、熱交換により冷却を行う方式であるため、メンテナンス頻度の低減が図られている。

制動方式は、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、INTEROSの編成ブレーキ力管理システムからのブレーキ指令により、編成全体で応荷重制御・電空協調制御・回生ブレーキを優先する遅れ込め制御を行うことで、省エネルギー運転と空気ブレーキの制輪子の摩耗量の低減が図られている。

また、常用ブレーキを従来の7段ステップ制御から8段ステップ制御とし、8段ステップは減速度を4.0 km/h/sとすることで、回生ブレーキが安定しない時や雨天時と降雪時などで安定した制動力が得られるようにしている。また、降雪時での減速度低下時のバックアップとして非常ブレーキ時の回生補足機能を新たに追加している。これは、従来の非常ブレーキ作動時には、すべて空気ブレーキで作動して回生ブレーキは使用されないが、この機能では、非常ブレーキ作動時には、INTEROSで減速度の演算を行い、一定の減速度低下が計測された場合には、回生ブレーキを補足で使用するものであり、降雪時でのさらなる安全性を図っている。

補助電源装置は、IGBT素子を使用した3レベル方式の富士電機製静止形インバータであり、出力は三相交流440 V、260 kVAである。整流装置は補助電源装置とは別に搭載しており、出力は直流100 Vである。また各車に変圧器を搭載しており、出力は交流100 Vである。

電動空気圧縮機は、吐出量は1,750 ℓ /minのドイツ・クノールブレムゼ製オイルフリーレシプロ式を採用。潤滑油を使用しないため外部のオイル排出や元空気タンク側へのオイル流出がなく、交換や給油が不要となる。

冷房装置は、三菱電機製CU7080形冷房能力58.14 kWを屋根上に1台搭載しており、予備暖房用の6.0 kWのヒータを内蔵している。また、天井部の横流ファン付近にパナソニックとJR東日本テクノロジーが共同開発した空気洗浄装置の「nanoe」を設置している。東急電鉄の電車としては初めての設置となる。

集電装置は、東洋電機製造製のシングルアームパンタグラフで、上昇検知装置を有する。

戸閉装置は、富士電機製のラック・アンド・ピニオン式のブラシレスモーターを使用した電気式戸閉装置を採用している。戸閉状態では、常に互いの引戸が押し付け合う構造となっており、挟まれたものを引き抜きやすい特性がある。

蓄電池は、5000系と同じく焼結式のアルカリ蓄電池を採用している。5000系が直流100 V・60 Ahと列車無線の非常電源に使用する直流24 V・30 Ahの2種類を搭載していたのに対し、本形式は直流100 V・105 Ahの1種類のみとしている。

台車は軸箱支持装置が軸梁式のボルスタレス方式空気ばね台車を採用した。5000系などで採用されていたものとは形状が大きく変更され、牽引装置も一本リンク式となる。基礎ブレーキ装置は踏面片押し式のユニットブレーキであるが、付随台車はディスクブレーキが追加されている。なおこのディスクブレーキのライニングは脱着性向上を図るため、UIC規格に基づいた構造としている。形式はTS-1041・TS-1042・TS-1042Aとなっている。

駆動装置は5000・6000系と同じく中実軸平行カルダン式だが、電動機の電機子軸と輪軸の歯車駆動軸との間の継手を、CFRP製のたわみ板を使用したTD継手式から、東急としては初採用となる歯車形たわみ軸継手を使用したWN継手式に変更し、高速走行時の信頼性向上を図っている。

列車情報管理装置として、東日本旅客鉄道のE235系等で実績があるINTEROSを採用している。データ通信速度を従来と比べて40倍も向上させたことで、大容量のデータを扱うことが可能で、車両の各機器への伝送のほかにWiMAXによるデータ通信を利用して、車両の各種データを地上システムにリアルタイムに送信して活用することが可能としている。将来的には、各機器のデータを利用して、車両留置時で実施する検査の簡略化や蓄積した車両のビッグデータを分析し、機器の寿命や故障の予知を捉えて適切な時期に必要なメンテナンスを行う状態保全に向けた取組みを進める予定である。

3. 2020系
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老朽化した8500系の置き換えを目的として2018年に導入された。ラインカラーは緑。

第一編成の2121Fは総合車両製作所横浜事業所にて落成し、2017年11月30日に長津田検車区にて報道陣に公開された。

扉間の窓上部と妻引戸上部にデジタルサイネージが設置されている。側窓上部のものは、21.5インチサイズの液晶モニターを横に3つ連続配置しており、3画面で一つの連続した画面のように使用することができる。

田園都市線及び直通運転先である東京メトロ半蔵門線と東武伊勢崎線・日光線で運用するため、半蔵門線及び東武線の保安装置と無線装置も内蔵している市川。

デジタル無線に対応するため、屋根上の列車無線アンテナは各車2本となっている。なお当初は片方が準備工事のみであった。

2130F以降ではラッシュ時の乗降時間短縮を図り、4・5・8号車のドア間の座席を7人掛けから6人掛けに減少させ、ドア横に38 cmのスペースを確保している。

ファイル:Tokyu 2020 kei display.jpg|3画面を連続させたデジタルサイネージ ファイル:Tokyu 2020 kei tsumamen display.jpg|車内妻面部のデジタルサイネージ

3.1. 運用
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2018年3月28日に3編成が営業運転を開始した。運用開始半年間は前面貫通ドアに東武直通非対応を示すKマークが貼られており、東武線への直通乗り入れは行っていなかったが、同年10月1日から2121F・2122Fが東武線への乗り入れを開始し、久喜駅・南栗橋駅 - 中央林間駅で運行されている。2017年度に3編成が製造され、2018年度と2019年度は6編成、2020年度は5編成、2021年度は9編成、2022年度は1編成が導入された。

3.2. 編成表
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※2126F・2127Fはデハ2320欠車で落成、6020系デハ6320を長津田にて改造の上組み込み

凡例

＜00}}＞：集電装置
VVVF：主制御器
SIV：補助電源装置
CP：空気圧縮機
BT：蓄電池
網掛け：6020系デハ6320からの編入改造

3.2.1. 各編成の車歴
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4. 6020系
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大井町線急行列車の輸送力増強を目的に、2018年に導入された。ラインカラーはオレンジ。これと並行して、同じく急行用である6000系の7両化も進められた。

大井町線で運用されている情報伝送装置による駅通過防止装機能と工事区間などで使用される臨時速度制限用のATCコードに変更できる臨時速度制限機能を有している。また車内液晶モニターの設置数が少ないため、2020系よりも車両重量がやや軽くなっている。

ファイル:Tokyu 6122 Express 20180331.jpg|「Qシート」組み込み前の6020系 ファイル:Tokyu 6020 kei interior.jpg|6020系の車内 ファイル:Tokyu 2020 or 6020 kei display.jpg|車内案内表示器

4.1. 運用
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大井町線の急行列車として、2020系と同じく2018年3月28日から営業運転を開始した。当初は大井町駅 - 長津田駅間での運転だったが、2019年からは中央林間駅まで直通運転を行っている。

4.2. 編成表
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製造時

Qシート組み込み後

※デハ6320はクロスシート時の定員129人

凡例

＜00}}＞：集電装置
VVVF：主制御器
SIV：補助電源装置
CP：空気圧縮機
BT：蓄電池
網掛け：2020系編入改造の準備工事あり
網掛け：Qシート車各編成の車歴



4.3. Qシート車両Qシート}}
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6020系では、2018年11月に全2編成の3号車に「Qシート」車両が組み込まれた。11月13日より通常営業運転を、12月14日より「Qシート」サービス列車としての運転を開始した。

車両は側面全体にオレンジ一色のラッピングが施され、一見して判るようになっている。

内装は座席をデュアルシートとし、各座席には電源コンセント、一部の座席にはカップホルダーを備える。室内灯は電球色とされ、車内Wi-Fiも用意されている。優先席・車椅子スペースは他の中間車と同一の配置となっている。

ファイル:Tokyu 6020 kei Q seat car.jpg|「Qシート」車両 ファイル:Tokyu 6020 kei Q seat interior.jpg|Qシート運用時の車内

Qシート車組み込み時の動き

Qシート車の2両は2020系と同時に製造、輸送されている。デハ6321は2126Fに、デハ6322は2127Fにそれぞれ組み込まれていた。

輸送はデハ2320が欠車・その部分に新デハ6320が連結、といった状態で行われた。運用時と異なる組成で輸送されるが、長津田到着後には一度10両編成に組成している。

その後、既存の6020系と新造の2020系で互いに3号車を入れ替える形で編成組替えが行われた。

旧デハ6320の2両はそれぞれデハ2320へ改番され、他の2020系車両に合わせて帯色の変更や液晶ディスプレイ増設等の改造を行った。なお、この改造に関しては当初より準備工事が行われていた。

新デハ6320は編成から外れている間にラッピングを施工した。このうちデハ6321は当初ドア部分が無装飾とされていたが、デハ6322のラッピングと同時期に修正されている。

組替え前の組成

組替え後の組成

※Qシート車は判りやすいよう全て網掛けしたが、組替え前は無装飾である。

5. 3020系
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目黒線の輸送力増強および東急新横浜線開業準備用として2019年に導入された。ラインカラーは水色。

本形式ではワンマン運転を行うため、運転台には車上ITVを備え、ドア開閉用ボタンを運転士の手元に設置しているほか、非常停止スイッチも設けられている。また、落成当初より相模鉄道への乗り入れを見据えた工事を施している。

運用される線区は全ての駅でホームドアが完備されているため、車両間の転落防止幌の設置が省略された。フルスクリーン形ホームドアに対応するため、室外解錠ハンドルの半数が床下搭載となっている。

列車無線はアナログ用とデジタル用が個別で用意され、同路線の他系列と同様にアナログ用はTc1に集約されている。

5.1. 運用
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2019年11月22日より営業運転を開始。8両編成で製造されているものの、当初は暫定的な6両編成での運行であった。なお落成時には8両編成での試運転も実施している。

その後2022年に正式に8両編成化が行われた。1月に3123Fが8両化され4月1日より営業運転を開始、同年8月までに全3編成の8両化が完了した。

Tokyu-Series3020 Inside.jpg|3020系の車内 Tokyu-Series3020 Free-Space.jpg|優先席とフリースペース Tokyu-Series3020 Digital-Signage.jpg|車内案内表示器

5.2. 編成表
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※運行開始当初の6両編成は号車番号以外に相違点なし

凡例

＜00}}＞：集電装置
VVVF：主制御器
SIV：補助電源装置
CP：空気圧縮機
BT：蓄電池各編成の車歴



6. 車体装飾
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本系列は運行開始当初、デビューマークを付けて運行していた。
2020年9月8日より、2020系2130Fに「SDGsトレイン 美しい時代へ号」と称したラッピング電車が運行している。当初は1年間を目処に運行する予定であったが、2021年8月26日に、1年間延長運行することが発表され、さらに2022年8月31日に、2023年3月まで延長運行することが発表された。
2022年4月10日より3020系3121Fが、2022年4月17日より2020系2122Fが「東急グループ100周年トレイン」として運転を開始した。2023年3月末日まで運転される予定である。

7. 脚注
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7.1. 注釈
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7.2. 出典
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8. 参考文献
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根岸哲／津田亮／長谷川滋／井浦真一／山口博史「3.3kVフルSiCパワーモジュール」『三菱電機技報』2018年3月号、三菱電機、2018年3月、175-178頁。
エリエイ『とれいん』2018年4月号 MODELERS FILE「東京急行電鉄2020・6020系電車」pp.6 - 17

9. 外部リンク
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[1] - 東急電鉄
[2]
[3]
[4]
日本地下鉄協会「SUBWAY」2020年2月号[5]}}
総合車両製作所『総合車両製作所技報』第7号特集寄稿[6]}}