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2013年3月19日 (火)

1974,1975 北海道へ 4 721系 その1

721系電車は、JR北海道が1988年から2003年まで製造した交流近郊形電車です。

北海道内の電化区間、特に札幌近郊においては輸送需要の増加が著しく、新駅の設置や列車増発などの対応がとられてきましたが、複線ではあるものの待避設備をもつ駅が少なく、かつ、特急列車から回送列車まで多様な種別の列車が同一の線路を往来することから、列車運転頻度を向上するためには加速・減速性能に優れた車両が必要でした。 また、バス・自家用自動車など競合交通機関の存在も無視できず、高品質の旅客サービス提供も課題とされました。従来から使用してきた711系電車や50系(51形)客車はこの条件に対応しきれず、内外装の仕様を一新した新形式として開発された車両が721系です。 1988年11月3日に営業運転を開始しました。

当初はサイリスタ位相制御を用いた3両編成を基本とし、札幌駅を中心とする近郊区間で使用されました。 1992年には空港アクセス輸送(「新千歳空港駅乗り入れ)に対応する6両固定編成が製作され、翌1993年からはVVVF インバータ制御を採用するなど仕様の変更を重ね、2003年まで製作されました。

製作は川崎重工業・日立製作所・東急車輛製造にて行われたほか、苗穂工場でノックダウン生産された車両もあります。

<車体>

軽量ステンレス製で、正面窓直上部に設けた灯火類を保護ガラスで覆った前面形状はキハ183系500番台に類似しています。 客用扉は片開き式を片側3か所に設けました。北海道の普通列車用車両として初めて冷房装置を装備し、各車の屋根上に集中式冷房装置 N-AU721 形(23,000 kcal)を1基搭載しました。 側窓は大型の固定窓で、8次車以外は冷房故障時の換気のため一部が開閉できるようになっています。 車体の帯色は、一般車が萌黄色(ライトグリーン)、uシート車は側窓下部のみ濃青+赤です。

運転席にはプラズマディスプレイ単色表示のモニター装置を装備し、 JRグループの車両としては初めて、ワンハンドルマスコンを採用しました。

制御系は5次車までがサイリスタ位相制御による直流電動機駆動(N-MT721・150kW、歯車比4.82)、 6次車以降は VVVF インバータによる交流電動機駆動(N-MT785・215kW、歯車比5.19)を行っています。

<台車>

台車は211系電車などの DT50 系ボルスタレス台車を基本に、高速走行時の蛇行動を防ぐヨーダンパを設け、 氷雪対策として基礎ブレーキ装置を鋳鉄制輪子両抱き方式とした N-DT721形・N-TR721形で、枕バネは空気バネ、軸箱支持は DT50 系と同様の円錐積層ゴムを用いています。 1000番台(6・7次車)からは支持方式を軸梁式に変更し、台車形式は N-DT721A 形・ N-TR721A 形とされました。

<内装>

室内は寒冷対策として両開き式の仕切扉を設けたデッキがあり、客室は前後2室に分かれます。座席は 2+2 列の転換クロスシートで、デッキ隣接部のみは 1+1 列となります。指定席「uシート」として使用される車両にはフリーストップ式のリクライニングシートを設置しました。 8次車では蛍光灯カバー及びデッキ仕切扉を廃止し、扉隣接部の座席を2人掛けロングシートとしています。

<形式の構成>

サイリスタ方式の場合はMcM'Tc、VVVF制御ではTcMTcとなり、さらに6連用のサハも存在し、かなり複雑です。

クモハ721形 (Mc)車 (1-6・8-14・3015-3021・3201・3202)
サイリスタ位相制御車編成の制御電動車で、小樽方の先頭車として組成されます。制御系更新改造により、電装を解除しクハ721形 (Tc2)車 に編入された車両もあります。

モハ721形
1. (M')車 (1-6・8-14・3015-3021・1009・4101-4104・4201-4204)
編成の中間に組成される電動車で、2両目(3両編成)2両目と5両目(6両編成)に組成されます。1次車から7次車まで製作され、サイリスタ位相制御仕様とVVVFインバータ制御仕様のいずれも存在します。制御系更新改造により、(M)車に編入された車両もあります。

2.(M1)車 (5101-5103・5201-5203)
編成の中間に組成される電動車で、小樽方から2両目と5両目に組成されます。731系電車と同様のデッキなし客室・エアカーテンおよび車外スピーカが装備されています。IGBT 素子を用いた主変換装置を搭載する VVVF インバータ制御仕様で、8次車でのみ製作されました。

3.(M2)車 (5001)
編成の中間に組成される電動車で、3両編成を組成する必要から1両のみ(モハ721-5001)製作されました。F5001編成の中間に組成されます。IGBT を用いた主変換装置はM1車と同一ですが、編成を組むクハ721形6次車・7次車の仕様に合わせ、室内は片開き式の客室仕切戸を持ちます。

4.(M)車 (2107・3103・3203・3222・3123)
サイリスタ位相制御車編成から更新改造されたM'車がこれに該当し、2両目(3両編成)2両目と5両目(6両編成)に組成されます。IGBT 素子を用いた主変換装置を搭載する VVVF インバータ制御仕様で、731系電車などと編成の車両形式記号を統一するために新設されました。

モハ720形 (M)車 (3101・3102)
中間電動車で、クモハ721形から運転台を省いた基本構成を持ちます。集電装置は搭載しません。F3100番台編成(6両編成)の小樽方から4両目に組成されます。5次車で製作されました。制御系更新改造により、サハ721形(T)車に編入された車両もあります。

クハ721形
1. (Tc)車 (1-6・8-14・3015-3021・3101・3102)

サイリスタ位相制御車編成の制御車で、滝川・苫小牧方の先頭車として組成されます。後位デッキにトイレを装備します。制御系更新改造により、(Tc1)車に編入された車両もあります。

2.(Tc1)車 (1009・2107・3103・3122・4101-4104・5001・5101-5103)
VVVFインバータ制御車編成の制御車で、滝川・苫小牧方の先頭車として組成されます。後位デッキにトイレを装備します。F-1009編成に組成される車両(クハ721-1009)のみ座席がuシートです。

3.(Tc2)車 (2009・2207・3203・3222・4201-4204・5002・5201-5203)
VVVFインバータ制御車編成の小樽方の先頭車として組成されます。

サハ721形
1.(Tu)車 (3222・3201-3203・4201-4204・5201-5203)
編成の中間に組成される付随車で、滝川・苫小牧方デッキに車掌室があり、客室はuシートを装備します。6両編成の小樽方から3両目(uシート車)に組成されます。5次車と8次車で製作され、5次車では小樽方デッキにトイレを装備します。

2.(T)車 A.8次車 (4101-4104・5101-5103)
編成の中間に組成される付随車で、6両編成の小樽方から4両目に組成されます。8次車で製作され、デッキなし客室・エアカーテンおよび車外スピーカの装備などはM1車と同 一の仕様です。小樽方車端部に車椅子対応の大型トイレを装備します。

B.制御系更新車(3103・3123)
編成の中間に組成される付随車で、6両編成の小樽方から4両目に組成されます。5次車で製作された(M)車から電装を解除し編入された車両です。トイレの設備はなく客室仕様も5次車のままです。

<製造年次的な区別>

721系の場合、1988年から1年ごとに年次が増える呼び方をしており、1988年から1992年までの1~4次車は基本番台として製造されました。

1 - 4次車

クモハ721形 (1 - 22)
モハ721形 (1 - 22)
クハ721形 (1 - 22)

1988 - 1992年に製作されました。サイリスタ位相制御で、主電動機は直流電動機の N-MT721 形 (150 kW) です。 屋根上に発電ブレーキ用の抵抗器を設置しました。最高速度は 120 km/h で、3両編成で使用します。

15 - 222002年130 km/h 対応改造を受け、車両番号は3000番台 (3015 - 3022) に変更されました。

5次車

クモハ721形(201 - 203)
クハ721形(101 - 103)
モハ721形(23, 101 - 103, 201 - 203)
モハ720形(23, 101 - 103)
サハ721形(22, 201 - 203)


6両固定編成用の車両で、新千歳空港アクセスの快速「エアポート」用として1992年に製作されました。

基本仕様は4次車と同一で、新たに中間車のモハ720形・サハ721形が製作されました。モハ720形は本次車のみに存在する形式で、4両のみ製作されました。4号車となるサハ721形にトイレと車掌室を設けました。

番号は 100・200 番台を付番して区別しますが、4次車の F-22 編成に組み込まれた中間車3両(モハ720-23+モハ721-23+サハ721-22)のみは在来車の続番で付番されました。

2002年に全車が 130 km/h 対応改造を受け、車両番号は3000番台(原番号+3000)に変更された。

6・7次車

モハ721形(1001 - 1009)
クハ721形(1001 - 1009, 2001 - 2009)


1993年から製作された。785系電車の制御システムを採用し、制御装置は GTO 素子を用いた VVVF インバータ、主電動機は かご形三相誘導電動機の N-MT785 形(215 kW)である。 主電動機の出力増大によって、電動車は編成中に1両のみ組み込む 1M 方式とされた。 このためクモハ721形の設定はない。番号は1000番台に区分された。

車体の基本構造は5次車までと同一であるが、客室窓が熱線吸収ガラスに変更され、厚さは従来より 1 mm 薄い 4 mm となった。

上記の3両編成を基本単位とする。最高速度は 130 km/h である。

1001 - 1008 は2003年の編成変更で8次車を混成し、6両固定編成(4101-4204)となった。

1994年製作の モハ721-1009 を含む F-1009 編成は次期近郊形車両(→731系電車)のシステム試験に供され、VVVF インバータの半導体素子を IGBT に変更したほか、 抑速装置を発電ブレーキから電力回生ブレーキに変更し、屋根上のブレーキ用抵抗器は廃止された。 2003年の編成組替を受けず、1000番台として唯一残存する編成である。

8次車

モハ721形(5001, 5101 - 5103, 5201 - 5203)
サハ721形(4101 - 4104, 4201 - 4204, 5101 - 5103, 5201 - 5203)


快速「エアポート」編成変更のため、2003年に製作した車両である。731系の制御システムを採用し、IGBT 素子を用いた VVVF インバータで主電動機 N-MT731 形 (230 kW) を制御する。抑速装置は電力回生ブレーキを装備し、屋根上にブレーキ用抵抗器は設置しない。 最高速度は 130 km/h である。モハ721形のパンタグラフは当初よりシングルアーム式を装備する。

製作はモハ721形・サハ721形の中間車のみで、先頭車は1000番台編成(6・7次車)を組み替えて充当した。 編成に組成する電動車の仕様で車両番号を区別し、1000番台の電動車を組成した編成は4000番台(ブレーキ遅れ込め制御なし)、5000番台の電動車を組成した編成は5000番台(ブレーキ遅れ込め制御あり)を付番する

戸袋窓・非常窓が廃止され、従来車と窓配置が変わっている。側面窓は当初からポリカーボネート製である。防雪および氷塊落下事故防止のため、床下には789系電車などと同様の、全体を覆う機器カバーを設置する。

一般座席車の室内はデッキ仕切扉を廃止し、扉隣接の座席をロングシートに変更して大型の袖仕切を設けた。座席の配色は青を基調とする。 扉周辺の配置や配色は731系に類似しており、客用扉の上と横から温風を送り込み冷気を遮断するエアカーテン、遠赤外線暖房装置、ボタン開閉式の半自動ドアを装備する。 冷房装置は容量を増大した N-AU722 形 (30,000 kcal) に変更された。

トイレは車椅子対応のため大型化し、3号車となるサハ721形(一般座席車)に設置する。uシート車のサハ721形はデッキ扉を片開き式自動ドアとし、座席等の内装も大幅に変更された。
モハ721-5001 の1両のみは編成組替で余剰となった先頭車と組成し3両編成とするため、制御装置や電動機および客室座席は他の8次車と同一であるが、片開き式のデッキ仕切扉が設けられ、客用扉の半自動機能は装備しないほか、8次車の付随車が組み込まれていないため、ブレーキ遅れ込め制御は行わない。そのため他の8次車電動車が(M1)車であるのに対し、(M2)車と区別されている。

1000番台から5000番台まである理由が分かりましたが、実に複雑です。復習するとVVVFで1000と2000番台、130km/h化で3000番台、6連化に伴い編成変更されたとき、従来の1000番台と組成されたものは4000番台、新たな6連は5000番台となったと言うことですね。

<編成と運用>

全135両が札幌運転所に配置され、「エアポート」・「いしかりライナー」の快速列車に充当されるほか、普通列車として以下の区間で運用される。
•函館本線(小樽 - 滝川)
•千歳線・室蘭本線(札幌 - 苫小牧・新千歳空港)
•札沼線(学園都市線)(桑園 - 北海道医療大学)

5次車まではサイリスタ制御、6次車以降は VVVF インバータ制御であり、編成番号は中間電動車の番号に識別記号「F」を付加した番号で、3両単位で付番される。6両固定編成は前後の3両が各々別の編成番号をもつ。

それでは写真を載せますが、これまでの記述の通り、721系の場合、製造年次、さらに改造、そして編成組成の変更であまりに編成が複雑なので、今回はサイリスタ方式で製造された4次車までの写真と、その改造後の姿をメインに載せます。

F-1 - F-6 ・ F-8 - F-14
初期の 1・2 次車の編成で、3両編成13本(39両)が在籍します。
区間快速「いしかりライナー」と普通列車に運用されています。

これまでの北海道訪問でこのグループではF-1, F-12に逢っていません。

721_f02_100626
721系 F-2編成 2010/6/26 恵庭

721_f08_080323_2
721系 F-8編成 2008/3/23 上野幌

721_f14_080322
721系 F-14編成 2008/3/22 上野幌

F-3015 - F-3021
3両編成7本(21両)が在籍する。2 - 4 次車を2002年に 130 km/h 対応改造した3000番台の編成である。現在では F-1 - F-14 編成と共通に運用されている。 2003年までは札幌・小樽方の3両として「エアポート」運用があり、F-3015・3017・3019 編成は新千歳空港方先頭車の半室を「uシート」としていた。2003年の運用変更で「uシート」は普通席に戻されたが、当該車両は床の模様が他の車両と異なるため識別は容易である。一時的に「エアポート」の運用に用いられ、「uシート」のない新千歳空港方の3両の運用に入ることがある。

これまでの北海道訪問でこのグループではF-3016に逢っていません。

721_f3015_080322_2
721系 F-3015編成 2008/3/22 上野幌
721_f3017_100626
721系 F-3017編成 2010/6/26 サッポロビール庭園

721_f3021_020827
721系 F-3021編成 2002/8/27 南千歳

F-2107

3両編成1本(3両)が在籍する。2010年に F-7 編成を改造した編成で VVVF インバータ制御仕様である。 区間快速「いしかりライナー」と普通列車に運用されている。

2010年6月が今のところ最後の北海道訪問のため、F-2107編成には逢ってませんが、改造前のF-7編成は何度も観ていますのでそちらの写真を載せます。

721_f07_080320_2
721系 F-7編成 2008/3/20 新札幌

今回はここまでです。Wikipediaの記事を参考に纏めました。次回は5次車以降の写真を中心に記述の予定ですが、明日から国内出張の予定のため、次回は23日以降になるかも知れません。

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