鉄道車両の制御機器

質問

鉄道車両の運転室の制御機器を見ると旧型車両の方が設備は少なく、設備の外見も古そうに見え、重量は重く見え、イメージ的には価格が高いように見えます。最近の新型車両の制御機器を見ると設備は近代的なものもあって、外見も新しく見え、重量は軽く見え、価格は新型車の制御機器の方が安く見えます。実際はどうなのでしょうか？自分たちの身近な機械製品も最近のものの方が設備が近代化されている割には、昔に比べると価格が安くなった製品もあると言えばありますよね？ 鉄道制御機器も同じことが言えるのでしょうか？　小田急電鉄の旧４０００形と新３０００形の制御機器を見比べて、そう思いました。

回答No.6

noname#85585

簡単な話ですが，制御装置などの電装品は多少高くてもペイできればいいんです。メンテナンスコストが経営に与える影響を勉強してみてください。メンテに必要な高価な専用測定機器を購入し，部品をストックし，当然人材育成と人件費がかかります。
今どきの電車，新幹線電車では日常メンテナンスは運転席のタッチパネルから遠隔測定，また配電盤にパソコンをつないで自動測定が当たり前。経営者的発想でいえば，イニシャルコストは高くても，付帯設備や人件費を大幅に削減できたほうが良い，ということになります。

回答No.5

こげ まぐろ（@koge-magu）

こんばんは。
電車運転士をしております。

昔の車両との比較なのですが、

＜機能面＞
最新型＞古い世代の車両

＜メンテナンス＞
最新型の方が手が掛からない⇒ランニングコストが掛からない

そして、製造費用なのですが、
今の車両のほうが値段が掛かっているように見えるのですが、
鉄道車両の場合、耐用年数が30年とか40年と長く、その間に物価が変わっているので、値段を比較した所で意味があるのだろうかと些か疑問に感じるのです。

そんな、初乗り50円とかの時代と現代の物価は違う訳ですし、製造時の額面をそのまま見て、安い高いと決めても比較出来ないと思うのです。

現代の車両、大分共用されている面が増え、
相鉄の10000系車両で10両編成：12億位になっています。

回答No.4

noname#80970

小田急3000をふくめ、首都圏における、E231,E531,E233や私鉄でも同世代のものは(小田急ですと新4000がE233をモデルとしています)、ほとんどの装置がコンピューター制御です。(走行系、ブレーキ系、戸締め系、放送、空調、ほとんどのもの。ただし、重要なものは別系統)先ほどあげた形式はすべてTIMSの指令ですので、マスコンはいわばパソコンのキーボードと大差はありません。入力装置、でしかないのです。
　なので、運転台も簡単なものになります。表示装置もただTIMSなどからのデータを表示しているだけ。スイッチは基本的に入力装置です。
もちろん、今までハードウェア的にこなしてきたものをソフトウェアとしている部分も非常に多いですので、物質としてなくなっているものも多いです。よって、非常に軽量化、小型化が可能なわけです。

　制御系統についてですが、以前はモータの回転速度を制御するために抵抗をつないだり、モータを直並列につなぎ分けたりしていました。抵抗制御装置です。これは大量の接点を利用することは容易に想像出来ますよね。それが、高速でスイッチを入り切りできるスイッチング素子を利用した制御方式へとなりました。チョッパ制御装置です。ただし、ここまでは回してきたモータは直流モータ。直流電流を流してまわします。このモータは起動から大きな力が出るのが特徴ですが、出力を大きくするとそれに比例して重量、大きさも大きくなります。また、ブラシ、という部品も消耗します。回転中に常に摩擦している部分です。
　それに対して、交流電流により回るモータ、交流モータ、特に鉄道の場合は三相交流モータなのですが、これは直流モータよりも変換効率が高くて、より少ない電力でも同じ力が発揮できます。
そればかりか、出力を大きくしても大きさ、重さは変わりません。摩擦する部分もないため、好感するものもなく、またそれ以上に故障しにくいようです。
　ところが、このモータ、制御が難しいのです。そもそも鉄道では直流電流を架線に流しているところが多いのですが、それからしてもわかるように、扱いにくかったのです。ほかに、回転のコントロールも難しいのです。それを可能にしたのがVVVFインバータ制御装置。最近作られる車両はほぼすべてこれです。これは、接点もありませんし、チョッパ制御装置よりも故障がなく、また最近ではかなり安く作れます。さらに、多くの部品でここ最近コストパフォーマンスの改善が図られており、より効率的に、より性能がよくなったりしているようです。　
　制御機器からは外れますが、台車などが特徴的です。ボルスタレス台車というもので、ボルスタというものを省いて空気バネにより変位を受けるというものですが軽量化され、安くもなった上に、乗り心地も向上しました。
　よって、長くなりましたが、ものによりけりですが、安くなったものもあるのは確実です。しかし、高くなったものまたは強化したものも多いのも事実です。しかし、現状としてはそれを吸収するくらいにコストパフォーマンスが向上していますので、結果として車両全体ではかなり安くなるものも出てきます。

お礼

ありがとうございます。最近はやっぱり制御機器は軽量化されているのですね。

回答No.3

twilight77

旧型車両の運転室の制御機器は、マスコン（主幹制御器）にしろブレーキにしろ、ハンドルから直結した軸に電気接点やブレーキの弁をくっつけていたので大きさも重量もそれなりにありましたが、最近の新型車両は全て小型化された電気接点のみになっているので軽く見えるのですね（実際に軽いでしょうけど）。

ただ、価格は新型のほうが安いかというと、必ずしもそういうことはないでしょう。

最近の車両は、スピードメーターやブレーキ圧力のみならず、編成中の各車両の状態まで液晶モニタに表示させるグラスコックピット化が進んでいますが、これらは数多くの電子部品を使用し、なおかつ内部に情報処理用コンピュータを内蔵していますから、液晶など各部品は以前よりは価格低下が進んだとはいえ、機能を多くしたり高性能にした分だけ「それなり」の価格になるのは確かです。

また、工業製品は基本的に「技術が確立してからの年数を経た物は量産化技術が進んで安くなる」「新しい技術は技術の確立を模索する面もあるので高価」という側面を持っていますから、新型車両のように導入が始まってからそれほど時間の経っていない新しい技術を採用した車両は必然的に高価になります。

その良い例を示してくれたのが1979年に登場した国鉄201系通勤電車です。

国鉄が開発した201系は、省エネルギーな次世代通勤電車という触れ込みでサイリスタチョッパ制御という半導体を使用した制御方式を採用しました。
このサイリスタチョッパ制御は当時私鉄も含め余り採用されておらず、本格採用したのは営団地下鉄（現：東京メトロ）のみといういわば発展過程の制御方式で、しかもそれを国鉄は独自技術によって開発したのです（営団は三菱と日立との共同開発）。

ところが、201系の要であるサイリスタチョッパ制御を採用した制御器の価格が非常に高く（サイリスタチョッパ制御は普及が進んでおらず、半導体価格も高価だった）、10両編成で10何億とも言われた高価格は累積債務に苦しむ国鉄の財政事情をも圧迫した為、派生形式である203系と合わせて1200両程で製造が打ち切られ、その後はローコストな制御方式（201系登場前の主力であった103系の制御方式の発展型）を採用した205系が後継の通勤電車となっています。

このように、「新型であるから従来よりも低価格」ということは一概に言えないのが現状です。
特に最近の車両は高機能化が進んで価格は上昇傾向にありますから、それへの「対策と答え」の一つが209系を始めとするローコスト電車の開発と、No.2さんが書かれたような車両製造の内製化ですね。

お礼

ありがとうございます。最近の制御機器の軽量化は自分の予想通りでしたけど、価格が下がって安くなってきたと言うことはないらしいですね。

回答No.2

FEX2053

実は旧型の制御機のほうが「床下にある機器」は構造が単純なんです。
運転台の機器だけでは、価格や総重量を判断することは出来ません。

また、制御機も「８個のモーターを一気に制御する」ものと、「１個
のモーターを制御するだけ」のものでは価格が違って当然ですし（新
しいものは後者のやり方が多い）、１個のモーターしか制御しないから
と言って、８個のものと比べ、部品点数が1/8になるわけじゃないです。

ですので、最近のものの方がむしろ価格は上がっているのではないで
しょうか。実際電車１両の価格も、確か１両２億円近いはずで、ここ
２～３０年で倍近くなっている・・・と聞いたコトがあります（その
ためにＪＲ東日本は車内に"新津工場"を作っちゃったと聞きました）。

回答No.1

noname#132927

機械物は、あとから作られている物ほど軽量、高性能、低価格と言うのが常識ですよね。

当然疑問として感ずる点もあると思います。

私は今は鉄道の社員ですが、以前は航空業界にいました。そうした経験の中で書かせて頂きます。

そこで考えて頂きたいのが、一般的な電気品（家電品など）と、鉄道、航空業界の機器の作る数です。

大量生産される家電品などは、利益率を小さくしても、数が売れれば大きな利益になりますよね。構成する部品も同じで、

製品が大量に作られる＝＞部品が大量発注される＝＞１個の利益を下げても収益が見込めるようになる＝＞１個あたりの代金が安くなる

となります。これを量産効果と言いますね。ところが、鉄道とか、航空機は異なります。

鉄道の場合、作っている会社も多くありませんよね。日本車輌は今は多くないです。アルナ（旧ナニワ）も製造はやめてしまいました。

今大手というと、電車は日立、東急が最大手でしょう。ＪＲだと川崎重工、新津と言った所ですね。無論他にもあるでしょうが。

そして少子高齢化で、これまでのような増発増発、と言う図式はなくなりました。今後は旧型の置き換えが中心になるでしょう。となると、当然メーカーへの発注数も、減少します。

製造発注が減る＝＞各種部品の製造数が減る＝＞型などの製造費の製造費用を数少ない製品で得ないとならない＝＞部品代が上がる＝＞車両製造費が上がる

と言う図式になってきます。量産効果が上がらない、と言う現象ですね。

航空業界など酷い物で、日本は大量生産して海外に売っている航空機はないですよね。基本的に自衛隊用の開発機種かライセンス生産機です。

航空機製造で多少なりとも多くの部品製造をしている物となると、世界で分散製造してきたボーイングの７５７、７６７と、今も製造している７７７、今後製造に入る７８７くらいです。

自衛隊機の製造は、最も多く作るときでも、１ヶ月に１．５機程度です。これでは量産効果もへったくれも有りません。しかも政府は頭金は払うけど、実際の代金の残りはいわゆるローンです。しかし、発注数はその年度内に納品しろとなりますので、当然ながら企業は部品調達費を持ち出しで製造します。

だから高い買い物になります。大概は開発国の製造した１機の代金より、日本製の方が高いのです。

そんなわけで、鉄道の車両などは「近代的だから軽量で高性能」は当たってますが、価格は安いと言うことはありません。下手をすると旧型と同じだったり、特に試作車や試作的要素の多い車両などは、高いケースもあり得ます。

補足

あとすみませんけど、思いまして質問です。　古いタイプの鉄道制御機器は緑っぽくみえますが、最近の新型タイプは黒っぽいのが多い気もします。これは何故ですか？