JR681系はなぜ付随車にパンタが？

質問

表題の通りの質問です。
サンダーバードに使われている６８１系は
クハやサハにパンタが付いています。
これまでの設計思想とは違いますよね？
なんでなんですか？

回答No.3

twilight77 · ベストアンサー

VVVF制御を採用している車両は、誘導電動機採用による主電動機の高出力化と再粘着性能を含む粘着性能の向上により、従来の抵抗制御の車両よりも電動車の数を減らすことが出来るようになりました。

サンダーバードの681系（及び683系）もVVVF制御と1台220kwという高出力の主電動機を採用しているため、従来の雷鳥に使われていた485系（主電動機出力は1台120kw）が9両編成時に6M3T（電動車6両、付随車3両）という電動車の比率が高い編成であったのに対し、3M6Tと電動車の比率が半減しています。

これが直流電車のVVVF車両であれば電動車にパンタが載っているのですが、681系は「交直流車両」であるためそういうことは出来ませんでした。

実は交直流電車というのは基本的には直流で動く車両でして、直流区間では架線からの直流1500Vを使用して走り、交流区間については交流20000Vを直流に整流・変圧する変電所のような機器を介して直流1500Vに変換し、その直流を使用して走っているのです。
ですので、交直流車両には架線の交流20000ボルトを降圧し、さらにそれを直流に整流する機器類を載せた車両が必要となります。

485系では2両で1ユニットを組んでいる電動車の片方、モハ484がパンタ、変圧器、整流器を積んで交流を直流に変換する「変電所」車両でした。

681系はVVVF制御により電動車を減らしていますが、上記した交流‐直流の変換機器はパンタ等の屋上機器や床下機器を合わせるとかなりの場所を占領してしまい、1両の電動車にVVVF制御器やこれら交直流機器類を全て積むことが不可能であったので、付随車にパンタを始めとする交流‐直流変換機器を積むことにしたのです。

そのため、681系では電動車とパンタ付き付随車の2両が1組（1ユニット）となっています。

ちなみに、No.2さんが書かれている781系もパンタ付きの付随車は交直流機器を積んだ「変電所」車両ですね。

お礼

ご回答ありがとうございます。
３２１系の時もお世話になりました。
６８１系は１Ｍ２Ｔが基本のようですが、
今後は特急車両も３２１系のように0.5Mの電動車が
たくさんの構成になるのでしょうかね？

回答No.4

twilight77

本題の回答とは離れてしまいますが…。

>６８１系は１Ｍ２Ｔが基本のようですが、
>今後は特急車両も３２１系のように0.5Mの電動車が
>たくさんの構成になるのでしょうかね？

321系を設計したJR西日本でも、今後特急車両に0.5M方式を導入することはまず無いと思います。

321系が0.5M方式を導入した目的は
1.設計の共通化によるコストダウン
2.動力車の分散化による障害耐性の向上
3.重量の均等化
などが挙げられますが、こと特急車両に関してはこれらの設計を採用してもあまりメリットが無いのではないか、と思われます。

たとえばコストダウン。
これは数が必要な通勤車両であるからこそコストダウンがスケールメリット（大量生産による製造費の低減化）との相乗効果で生きてくるのであって、特急車両の場合は製造数があまり多くないゆえにスケールメリットが生かせないのと、車両間で設計差異の少ない通勤車両と違い、特急車両は乗降デッキやトイレ、車掌室、車販準備室等の有無が各車両で異なってくるため、共通設計化が非常に難しいという点があります。

耐障害性についても、681/683系はVVVF制御機1基で1台のモーターを制御（1C1M方式）するようにしているため、故障発生時に影響が出る度合いは321系よりも低くなっています（321系は制御機1基につき2モーター制御）。つまり、1M方式でも障害耐性は確保できているのです。

また、681/683系ではパンタのある車両（付随車）で交流を直流に変圧・整流しているため、床下には主整流器や主変圧器など交直流変換機器があり床下艤装スペースのかなりの部分を占めています。0.5M方式を採用するとこれに加えてVVVF制御機を設置しなければならないのですが、上記したように床下は交直流機器にかなり占領されていますから、相当厳しい設計になってしまうでしょう（車両間の重量バランス的にもよくないですし）。

もちろん、現在のM車の側にVVVF制御機を設置して隣接車両のモーターを制御するという方法も採れますが、車両間の渡り線が多くなるという欠点もあるので、無理に0.5M方式にするよりも現行の1M方式のほうが設計や製造コストからすると有利になります。

というように、321系の0.5M方式は直流の通勤型電車だからこそできる設計なのであって、特急車両に適用するには不向きなことが多いため採用されることはおそらく無いだろう、ということですね。

お礼

なるほど。
よくわかりました。
ありがとうございます。

回答No.2

FEX2053

パンタの重量もあるかもしれませんが、681系が付随車にパンタを載せた
最大の理由は、パンタから入る主変圧器を付随車に設置したからだと
思いますよ。

これは高圧線を隣の車両まで引き通すことを嫌ったこと、重量バランス
を考えたこと（床下機器の防雪を含む）、更にM車の比率を考えたこと
によるもので、781系も同じような考え方で付随車にパンタが乗ってます。
http://ja.wikipedia.org/wiki/781%E7%B3%BB

なお、パンタの設置車両や位置は、101系と103系で設置車両が違うこと
（101系のM'車に対して103系はM車）、103系/205系と201系では設置位置
が違うこと（201系はユニット端側に設置）など、設置位置そのものには
特段の設計思想は無いように思います。

お礼

ご回答ありがとうございます。
最近は高圧線を隣の車両に引き通すことも
当たり前になって来ましたね。

回答No.1

windwald

T車にパンタを載せるのは781系や785系に先例があるかと思います。
パンタもなかなかの重量物なので、各車両の重量分散を狙った設計のようです。

お礼

ご回答ありがとうございます。