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8 新幹線電車10年の歩み
（北山敏和　鉄道ピクトリアル　1974/10）

１ 試作旅客電車　A編成・B編成  top

　昭和39(1964)年10月1日の東海道新幹線開業2年前の37年6月に、小田原近くの鴨宮新幹線モデル線で、試作旅客電車の6両の試験が開始された。この車両は1・2号車で１編成、3〜6号車で１編成となっており、前者の２両編成はA編成、後者の4両編成はB編成と名付けられた。

　全電動車２両１ユニット方式。タップ切替器およびシリコソ整流器による直流電動機駆動方式等の基本システムは現用車にそのまま引継がれている。A編成とB編成を連結しての6両運転も可能になっており、37年6月から39年4月までの２年近くの試験の間、試験の種類に応じて2両・4両・6両で走行し、量産電車の開発のための技術資料を集めていった。

　当時、210 km/h の高速走行の経験は全くなく、やってみなければわからない要素が多く、数少ない6両の車でできるだけ多くの試作および試験をやろうということで、試作旅客電車は6両とも少しずつ異なる車両となった。

　車体構成は、現用車と同じ1.6mmの鉄板を外板とした軽量構造となっているが、室内への走行振動の伝わりを心配して、床は浮床構造、内壁は浮かし張りにされた。スカートは現用車より100 mm長いものが使用され、側引戸は戸袋のない外づりタイプになっている。車体の塗装は、B編成については現用車と同じ青と白の２色塗であったが、A編成は現用車とは逆の窓の部分が白い、青と白の2色塗になっていた。前面ガラスは、6号車は現用車と同じ平面ガラスであったが、その他の先頭車は５分割の曲面ガラスが使用された。中間車の4号車車体両外板に1。2mmの鋼板を用いる等の、徹底的な軽量化をはかり、そのため窓部にスジ違い柱を入れた構体になっでおり、窓の形もダイヤモンド形をしている。

　主電動機は170kwの出力で脈流率が50%と30%の2種類あったが、量産車では、185kWに出力アップされ脈流率も50%に統一された。主変圧器・MG・主抵抗器等の床下電気機器は性能的にはその機能を発揮したが、量産車ではなお一層の車両の軽量化が必要となったため、改良が加えられた。

　台車は、DT9001形からDT9006形まで各車で異なり、板バネ式・SIG式・IS式・ミンデン式等の比較試験、および踏面こう配の条件、各種バネの条件等の比較試験が行なわれ、最終的に量産車のIS式台車に決定された。

　A編成は37年8月には屋根上に測定用パンタと観測ドームを取付けて、架線試験車改造が行なわれた。さらに38年3月には、ATCの信頼度をあげるため、それまで1重系であったATCを2重系にする改造や、39年の3月にはレール上の障害物をはねとばすために、前頭スカートが強化改造された。

　試験の内容は広範囲にわたり、通常の走行試験から、ATC 試験・すれちがい試験・ブレーキ試験・トンネル内気圧変動試験等、およそ100種類にもおよぶ試験が行なわれた。その間様々な車両故障も発生したが、次々と車両の改良も行なわれ38年3月30日の速度向上試験では256km/hの世界最高記録をマークし、その後951形電車により更新されるまで続くことになる。その後も、この車両を使っての軌道関係・電気設備関係の試験、あるいは安全性を確かめるためのレール障害物試験・列車風試験等の特殊試験も実施された。

　39年3月には、先行量産電車6両（C編成）が完成し、モデル線での試運転が開始された。C編成の試験は、一般性能試験と試作旅客電車で問題点で改良された部分について、主として調査が行なわれた。そして39年4月、数々の業績を残したモデル線は廃止され、試作旅客電車もそのはなばなしかった第一線の座を、次々と製作されてくる量産電車にゆずることになる。その後A編成は事故救援車に改造され大阪運転所に常駐し、B編成は電気試験車に改造され、現在でも週1度程度の割合で、電気設備の検査のために東京−岡山間を運転している。なお、両車両とも事業用車ということで、全身黄色の地味な色にぬりかえられた。

2　営業電車  top

　営業電車はこの10年間,・ダイヤ改正めたびに増備されており、営業開始時点360両であったものが、博多開業をひかえた現時点では2,000両以上にもなっている。
この間、保守の容易さ、部品の共通性を考慮して基本形式の変更は行なわず、サービス向上・事故防止、保守の容易化の面からの部分的な設計変更のみが行なわれてきている。そして、新車で変更された内容については、できるかぎりすでに走行している古い車に対しても、その都度改造工事を行ない形式の統一化をはかってきた。したがって、10年前に製作された車両も、最近新製された車両も構造的にはほとんど相違が見られないことは特記される。台車や床下部品についても、2年に1度の全般検査の都度、振替修繕が行なわれるので、古い車に最近つくられた部品が取付けられる場合もあり、一見区別が全くないように見える。
　新幹線電車は、国鉄の年3回行なわれる発注を基準として同一製造グループの名称としており、開業時点で製作された1・2次車から、現在ではこの春発注された博多用の最後の増備車である20次車まできている。以下製作次車別の変更点から新幹線電車の変遷をながめてみたい。

2．1　1・2次車  top

　最初の新幹線営業電車1・2次車360両（先行用車車のC編成も含む）は39年4月から大阪運転所、6月から東京運転所に搬入が開始され、各編成とも39年10月1日の営業運転開始の前に東京−新大阪間長距離走行のならし訓練運転に入った。なにぶん初めての量産車両であったため、ならし運転中およびその後の営業運転で次々と思わぬ事故が発生した。しかしその都度事故原因を究明し、原因のはっきりしたものについては、全車両の手直し・改造等を次々に行なって事故を減らしていった。その主なものには次のものがある。

�@　電気連結器ケーブル線断線
　構内編成試験時、または入換時の曲線の通過の際、車両間を渡しているケーブル内電線の断線が発生したので、7〜8月の40日間で一斉にケーブルの引替を行なった。

�A　客室気密構造に伴うトラブル
　トンネル内の気圧変動にともなう耳ツン防止のため、客室は気密構造にしたが、出人台と便所洗面所については気密外となっていたため、車内の仕切戸や便所の扉の開閉が固くなった。さらにトンネル内の気圧変動により、便所の汚水の吹上げも発生したので、ホロと便所タソクの気密化をはかり、出人台・便所洗面所も含めた編成車両全体での一体気密化の改造が実施された。

2.2　3次車

　開業当初の列車ダイヤは、まだ線路が安定してなくて徐行区間が多く、「ひかり」の4時間運転を行なっていたが、40年秋のダイヤ改正で現在の3時間10分にスピードアップされた。同時に「こだま」は5時間運転から4時間運転となり、それまで全車指定席であったのを、乗客の便をはかるため初めて一部自由席制が採用された。この時点で製作されたのが3次車10編成である。

　3次車では1・2次車の車両故障り経験から次のような改良が加えられた。
�@雪害対策
　床下機器箱への雪の侵入を防止するため各機器の点検ブタ・パッキン・水切等の改良によりに水密構造化され、底ブタも飛石で破損しないよう丈夫なものに変更された。また主抵抗器や主シリコン等の床下強制通風の電気機器については、フィルタ部の着雪による日づまりを防止するため、通風口の構造が改善された。主電動機について屋根上の風取入口に雪切りをつけ、雪の侵入を防止する構造となった。
このような車両側での雪害対策の他に、走行による雪の舞上げを少なくするため、積雪地帯での160km/h徐行運転や、名古屋停車時、上り列車が関ヶ原での着雪の雪おとし作業も行なわれるようになった。さらに地上散水を行ない、雪の比重を重くすると雪の舞上げを防止できることがわかり、関ヶ原地帯には地上散水装置（スプリンクラー）が取付けられ、42年冬から使用されている。

�A　その他の改良
　室内の冷暖房の制御は完全な自動化で行なっていたが、室内の温度分布の関係で局部的に冷房のききすぎる箇所ができ、乗客から新幹線電車は涼しすぎるとの苦情がでた。冷房の適温については個人差があり、ハードの改善だけでは限度があるので、必要に応じて車掌に各車の配電盤で制御してもらうために手動制御を追加した。
　その他事故防止対策として、車軸のベアリングの軸焼けを検知するための軸温スイッチの取付や、車輪の滑走検知装置の性能向上、ATC用の速度検知用車輪の滑走紡護対策等が行なわれた。

2.3　4・5次車  top

開業当初から、「ひかり」こだま」とも1等車（グリーン車）3両の編成を共通運用で使用していたが、「こだま」の1等車の利用率がきわめて低いので、41年秋から1両に減車することになった。 　そこで4・5次車合わせて10編成120両はすべて2等車で製作され、3次車の1等車と1両ずつ組替えを行なった。 　それまで7・8号車が1等車であったが、奇数号車（Ｍ車）と偶数号車（Ｍ’車）とは連結位置の変更ができないので、7号車が1等車の編成と8号車が1等車の編成が各々10編成でき上った。 　1等車は7・8号車とも車掌室がついていためで、この時2等車に変更になった7・8号車にも同じ車掌室のついた車両としたため、7号車用の2等車252形と8号車用の2等車264形が新形式車として生まれた。 　その他41年秋のダイヤ改正から「こだま」の自由席車を２両から７両に増やし、「こだま」の2等車の混雑緩和がはかられた。4・5次車の車両の主な変更は次のとおりである。

�@　サービス改善
　「こだま」の自出席が増え、出人台にも多数の乗客が乗り、夏期の車体中央部と出入台の温度差が大きくなり、出入台の冷房が必要になった。そこで出入台の屋根上にもユニットクーラを増設し、また室内だけであった排気口を出人台にもつけた。そして冷暖房の制御は室内中央とは分離し、単独で制御できるようになった。

　新幹線電車は長大編成のため、車内を移動する乗客が多く、仕切戸近くの乗客は戸を何度も閉めなければならないわずらわしさもあって、仕切戸が自動ドアに変更された。これでそれまで、カントの大きい曲線区間で仕切戸が自動的に開いたり、仕切戸の開閉が重かったりする問題もなくなった。その他、普通車の3人用の中央のB席にも灰ザラが取付けられた。

�A　落失防止
　41年頃から、バソタグラフの風防や側スカートの走行中の落失事故が目立ち始めた。またアルミの上屋根の取付部にもきれつが発見された。そのためパソタグラフ各握の強化がはかられ、スカート・上屋根の取付も強化された。また床下機器の点検ブタ、主抵抗器の底ブタの取付も改善された。台車部については、車輪の空転によるディスクの飛散事故が発生したので、ディスクの取付を強化し、空転を防止するための空転検知も取付けられた。

2.4　 6・7次車

　42年6月10日、営業開始以来1,016日目に一億人旅客輸送が達成され、ますます「こだま」の混雑が目立つようになり、新幹線も特急列車の高級車のイメ−ジから、従来の急行列車並の庶民的な乗物に変ってきた。6次車7編成は42年10月1日からの「ひかり」4本「こだま」13本の増発に充当され、7次車3編成は43年春の臨時列車用として製作された。

　5次車までの事故経験からの車両の改善のおかげで42年には車両状態は非常に安定したので、6・7次車では車両構造の変更は少ない。　しかしその中で、注意すべきものとして循環式汚物処理装置の採用がある。黄害対策のため、新幹線電車は当初から便所には貯溜式タンクをもっていたが、これは1往復で満たんとなり、その都度運転所まで入庫して汚物の排出を行なう必要があった。そこで洗水を消毒しながら循環して使用する方式に変更され、汚水の排出周期がのびて、車両の運用効率が上った。そして東京・大阪両運転所への入出区の列車ダイヤの制約も改善された。

2.5　8・9次車
　43年10月のダイヤ改正用として、8次車6編成と44年4月のダイヤ改正用として9次車6編成が製作された。44年4月のダイヤ改正からは新しく新幹線三島駅が完成し、「こだま」の運転時間も10分のび4時間10分となった。列車数の増加とともに、騒音公害の問題も出始め、騒音量の調査も開始されるようになった。騒音の中に車輪の走行音の他に、180 km/h 程度から急にピーという音色の高い音が出ていたが、調査の結果、屋根上ガイシのひだが笛の作用で鳴っていることがわかった。
そこで、9次車からガイシの笠径の大きいひだなしのものに変更して、ガイシ音を消すことができた。またすでに7次車からは、主抵抗器送風機の風吹込口での風の音が停車時かなり大きいので吹込ロの形状も変更された。車輪の走行音については、音の中でも一番大きくやっかいなものであるが、その対策についても種々研究がなされており、今後の成果が期待される。
　その他変ったことでは、車内の案内放送の前に流されていたオルゴールが鉄道唱歌のメロディであったため、古くさくて新幹線らしくないとの批評もあり、43年9月から雨だれのような調子の新曲に変更されなかなか好評を博した。最近ではこの曲もあまり聞けなくなっている。

2.6　10・11次車  top 　44年12月、45年春からの大阪万国博輸送のための「ひかり」の16両化が始まった.10次車では「ひかり」30編成分の16両化の中間車120両と、「こだま」16編成、11次車では「こだま」4編成が製作された。「ひかり」用の増結車は，最も定員の多い25形式と262形式各２両が、7・8号車と13 ・14号車に.組入れられた。なお、7号車の2等車の便所については、万博の外人旅客を考慮して、1等車と同様1つは洋式に変更された。この車は257形式となる。 　この時の「こだま」編成の5・9号車は，従来のビュッフェ車のかわりに新形式の売店車254形式が製作され、9次車以前の「こだま」5号車とこの編成の9号車が振り替えられた。これは食堂従業員の要員不足に伴い、ビュッフェ車の減車を行なうが、同時に車内販売を強化し座席定員を増やす（40人→85人）ためである。 　44年5月から、1等車はグリーソ車、2等車は普通車と名称変更されることになり、グリーソ車にはクローバのマークが取付けられた。 2.7　12次車 　47年3月15日の岡山開業のため、12次車64両が増備された。この頃検修回帰の延長についての検討がなされ，そのネックになると思われる個所については、メンテナンスフリー化をはかることになった。 　その内容としては、パンタグラフワク組のアルミから鉄材への変更、主電動機軸受の防じん防水対策、コンプレッサ遠心力スイッチの改良、多頻度動作のリレー・接触器類の無接点化、シャ断器での耐弧メタルの接触子の採用等、広範囲にわたっている。

これらについては，従来車両に対しても改造が行なわれ、交番検査2万キロ→3万キロ、台車検査24万キロ→30万キロ、全般検査72万キロ→90万キロにそれぞれ回帰延長された。 2.8　13〜15次車 　47〜48年には「こだま」の16両化か進められ、将来博多まで運転する「ひかり」も製作された。「こだま」の16両化は、25形式・257形式各１両と、262形式2両が8〜11号車に挿入され、48年7月に全編成の16両化か完成した。「ひかり」編成については50年3月からの博多乗入れを考慮し、トンネル区間の増加対策として、トンネル内でも耳ツソをおこさずに換気が行なえる新形の連続換気方式が使用された。 　また列車種別の増加を考えて、車側に行先表示器と自由・指定席表示器を取付け、列車番号も従来の３けたでは間に合わなくなるので、列車番号５けた化をはかるため列車番号発振器の新型取付等が行なわれた。これらの内容は博多へ乗入れる従来の「ひかり」編成に対しても博多関連工事として改造がなされた。その他車内公衆電話の自動化に伴う電話室の改良や、PCB公害対策としてのコンデンサの非PCB化が新車から行なわれた。 2.9　16〜20次車  top

　48〜49年にかけて博多開業用の車両が続々と製作された。その中で従来車との大きな相違は食堂車（36形式）の新製である。この食堂車は、長距離長時間運転に伴う供食サービスの向上のため、従来のビュッフェ車とは異なる本格的食堂車で、新幹線の車体幅の広さを利用して通路と食堂を別にした側廊下式である。食堂車はパンタ付のＭ’車であるが、これとユニットを組むＭ車の座席車も新形式車（27形式）となり、食堂従業員便所・休憩室・電話室を取付け、また食堂車の水タンクスペースを生み出すため、床下機器の一部をこちらに移設した。

　その他出入口の寸法を大きくして車椅子での乗車も可能になっている。「ひかり」編成はビュッフェ車を1両に減らし、食堂車とビュッフェ車は8号車と9号車に隣接して連結された。さらに将来食料品の自動販売器コーナーを設ける計画があるので、2号車と14号車には、従来の車販準備室を自動販売器コーナーに変更した26形式が連結された。

　事故防止としては、北陸トンネルの列車火災事故の経験から火災対策として電線・端子台、その他車体各部の難燃化をはかるとともに、非常ばしごの取付や消火器の増設を行なった。また食堂車には火災検知器を取付けた。

　48年2月に新幹線としては最大の事故となった、大阪の鳥飼での回送列車の脱線事故が発生した。事故原因は、レール面上に付着した油による車輪の滑走でブレーキがきかなかったと推定されているが、この事故を契機に、ATCおよびブレーキ関係の徹底的なフェイルアウト故障の可能性が追求され、より安全性を高めるための改良が18次車から実施された。

3　951形試験電車  top

　44年3月、250 km/h 運転の技術開発のための951形試験電車2両が製作された。この電車は250km/hの高速運転が安全かつ能率よく行なわれるよう種々新しいアイデア・機構が取入れられているが、主な特徴を列挙すると次のとおりである。

�@　現在の新幹線電車に比べ主電動機出力は30％増強され、これにともなってトランス・制御装置などの電気機器も出力アップされた。
�A　軸重は現用車と同じ16tにおさえるため、車体は軽合金として軽量化をはかり、また車体スカートを長くして床下機器をスカートの中におさめてしまうボディマウント方式となっている。
�B　台車は車輪径が910→1,000mmと大きくなり、走行安定性・ブレーキ機構なども改善された。
�C　主回路の制御に主サイリスタを用い、力行では位相制御、ブレーキではチョッパ制御を行なって性能向上と保守の簡易化がはかられた。
�D　速度制御は主電動機の電圧を変化させる方式から、運転士の指示速度に自動追ずいする速度指令方式に変更し、高速運転に適した方式となっている。
�G　レールに電磁石を近づけブレーキ効果を出すうず電流ブレーキ装置を取付け、車輪滑走の心配のない非粘着ブレーキの研究を行なう。

　この試験電車は、44年4月から新幹線の新大阪−米原間を主体にして各種試験が行なわれた。定置試験から始まり、力行ブレーキ試験・走行性能試験・うず電流ブレーキ試験・定連運転試験・チョッパ試験等数多くの試験が行なわれた。営業線区を使っての試験なので、試験は最終列車発車後の深夜に行なわれ、時には米原からさらに足をのばし、東京まで乗入れることもあった。そして試験の結果をもとにさらに各部品の改良・開発が行なわれ、再度現車で試験が繰返された。特に、台車に関しては高速運転の命運を決するものだけに入念に試験され、3度試作された。

　そして電車完成3年後になってやっと高速試験が行なわれた。高速試験は岡山開業に先立ち完成した線路を使用し、姫路−相生間の上り線で実施され、47年2月に210 km/h から5〜10km/hきざみで最高速度が上げられてゆき、ついに2月24日、電車としての世界最高記録である286 km/h をマークした。　その時の台車は、バネ下重量を特別に軽くするために車輪を中空軸として、ディスクはバネ上に上げたDT9012 形台車である。この記録を記念して、後にDT9012 形台車は機械学会賞を受賞する。

　951形電車は、その後改良形うず電流ブレーキの試験や車両の耐久試験が行なわれたが、48年7月961形試作電車が完成したので、現在は大阪運転所で体車中である。

4　961形試作電車  top

　東北・上越新幹線は博多開業に引続き、数年後に完成するが、そのための試作電車として6両編成の961形電車が、48年7月に完成した。東北・上越新幹線については260 km/h 運転も計画されており、線路設備もそれに見合って曲線半径を大きくし、こう配もゆるやかになっている。　961形電車は951形電車の試験結果をもとにし、その技術成果を充分に取入れて260 km/h 運転の量産車設計に先行する試作車で、設計・製作には次の点が考慮された。

�@　最高速度が260 km/h 以上であり、上越国境のこう配区間でも210 km/h 以上の高速運転が可能なこと。
�A　田端以北は50Hz電源となるので、50・60Hz両用の車両とする。
�B　寒冷地向けなので雪害寒害対策を講ずる。
�C　自動運転、事故時の処置の簡易化、自動検査、メンテナソスフリー化等車両の近代化をはかる。
�D　以上の対策を講じても車体重量が増えないよう、車体および各機器の大幅な軽量化をはかる。

　この電車は6両再編成で、1・2・6号車は座席車、3号車は食堂車、4号車は寝台車、5号車は器材積載車である。
　車両性能としては上越のこう配線区を走るため、951形電車よりさらに20％出力アップをはかり、2両1ユニットで2,200kWと電気機関車以上の大出力である。

　車体は951形電車と同じく、軽合金のボディマウント構造であるが、ガラス割れ防止のため窓を小形化し、現用車や951形の2座席1窓から1座席1窓になっている。
車内の一角には雪切室をもうけ、室内換気用および主電動機冷却用の外気は雪切室で雪を落し、天井および床中の風道を通して送っている。　この方式は北海道の711系電車にも使用されている。冷房装置は集中型で車端の天井妻部に取付けられているが、現用車の冷暖房に使用するヒートポンプ方式とは異なり、冷房専用である。これは寒冷地を考えるとヒートポソプでは暖房容量が不足するので、強力なヒータ暖房としたものである。

　運転台には、951形電車で開発されたATOMIC（車上ミニゴソピュータシステム）がおかれ、列車の各種制御と装置座業化に役立っている。その一環として、運転台の前面にはCRT（キャラクタディスプレイ）がおかれ、ミニコンピュータにより乗務員にさまざまな車両情報が提供できる。

　3号車の食堂車は、現用車の食堂車のアコモデーショソの開発のために先行製作されたものなので、車内設備は現用車のものとほとんど同じである。

　4号車の寝台車は、普通寝台の部分は新幹線車体の幅が広く、高さが低い点にあわせて、クロス・ロングのコの字形配置の2段構成としている。特別寝台は、一人用の個室寝台や新婚用の個室もモックアップ的にまとめられている。

　961形電車は浜松工場における定置試験と冬期の関ヶ原における雪害試験は実施されたが、その他の走行試験および210 km/h 以上高速試験は今後実施される。

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