521系
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521系0番台 1次車
敦賀-南今庄


521系0番台 3次車
芦原温泉-丸岡


北陸線 芦原温泉-丸岡
登場の背景と概要
北陸線長浜-敦賀間及び湖西線永原-近江塩津間の直流電化工事が2006年9月に完成するのに伴い、JR西日本は同区間で使用し、かつ敦賀以北の国鉄形車両の置換えを考慮した標準車両として521系交直流近郊形電車を開発しました。521系は直流車と同じ機能をもつ制御電動車と交流車特有の機器を搭載した制御付随車の2両編成で、2006年に5編成が製造されました。

車体
521系は321系と同じ車体断面をもつ幅2950mmの軽量ステンレス車体を採用し、321系では車体側面の腰部や吹寄部にレーザ溶接を導入していましたが、521系ではそれに加えて幕板部にもレーザ溶接を採用することで外板のひずみを抑制しています。外板は無塗装で側面の窓下には青色及び白色の帯が配されました。また、戸袋部にはぶどう色が配されています。先頭部は鋼製で、車体前面中央に常時貫通構造となるよう幌座付きの貫通扉が設けられました。貫通扉上には種別表示幕、運転席上部にはLED行先表示装置が取り付けられています。床面高さを223系2000番台より10mm低くした1120mmとし、車体の低重心化とホーム段差の縮小によるバリアフリー化を実現しています。また、先頭部を除く車両間に転落防止幌が取り付けられました。車体側面には幅1300mmの自動両開き扉が3カ所設置され、押しボタンによる手動開閉が可能です。扉間には高さ950mmの5連窓が設けられ、その内2箇所が下降窓となっています。窓ガラスは飛来物貫通防止性能を向上とUVカット機能を付与した熱線吸収合わせ複層強化ガラスとしています。車体側面には種別表示幕及びLED行先表示装置が設置されています。また、両端乗降扉の戸袋部には、ワンマン運転用の出入口表示器が取り付けられています。なお、パンタグラフや特別高圧機器が設置されている屋根高さは、一般部より140mm低くなっています。全ての車両の屋根上には20,000kcal/hのユニットクーラWAU708-G2が2台取り付けられています。空調機には駅で待つ乗客に車掌が案内放送をするためのスピーカが設置されました。通風器は取り付けられておらず、ユニットクーラのファンにより新鮮気を取り入れるようにするとともに、トンネル内の圧力変動防止のため外気取入口にダンパを設置しました。また、このダンパを閉じることで急速冷暖房運転を行うこともできます。分割併合を容易にするため、先頭部には自動解結装置が取り付けられました。床下機器は凸凹を無くし、機器間にはふさぎ板を取り付けて、雪の付着を防止しています。

台車
台車は軽量ボルスタレス方式の動台車がWDT59B、付随台車がWTR243Cで、牽引力は1本リンク式牽引装置で伝達されます。床面高さを低くするため、223系と比べて枕バネ位置高さが15mm下げられています。枕バネは空気バネ、軸箱支持方式は軸梁式とし、ヨーダンパを取り付けています。また、アンチローリング装置の取付準備工事が実施されています。軸バネ、空気バネ、ブレーキダイヤフラムなどには防雪カバーが取り付けられています。動台車の動力伝達方式は低騒音WN継手方式とし、歯車比は6.53としました。基礎ブレーキ装置は車輪踏面への熱影響を防止するため動台車が自動隙間調整装置を内蔵したユニット式の車輪踏面片押し式、付随台車は踏面ブレーキを併用した1軸2枚のディスクブレーキとしており、WTR243Cには留置ブレーキの取付準備工事が実施されています。

走行機器及び補機
クハ520形の床下には1400kVAの自冷式主変圧器TM27と2群の3レベルIGBTコンバータで構成されるWPC12-G2が取り付けられており、コンバータは2台が並列運転することにより、故障発生時は片群開放運転により出力制限運転を行います。一方、クモハ521形には3レベルIGBTを採用したVVVFインバータと補助電源ユニットを一体化したWPC11-G2で、出力230kWの三相かご形誘導電動機WMT102Cを軸単位で個別制御しています。WPC11-G2の補助電源ユニット故障時は主電動機を1群開放し、VVVFインバータをCVCF運転することで補助電源機能をバックアップできます。主電動機冷却風は、車体側面に設けられた吸気口より取り入れられますが、室内風を取り入れることができる構造になっています。電動空気圧縮機はスクリュ式のWMH3098-WRC1600がクモハ521形の床下に、シングルアーム式集電装置WPS28Dがクハ520形の屋根上にそれぞれ取り付けられています。空気ブレーキ装置は回生ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキで、抑速ブレーキとT車遅れ込め制御を取り入れています。なお、豪雪地帯を短編成で走行することから、全ての車軸に取り付けた速度発電機の信号により滑走検知を行い、再粘着制御を行います。

客室設備
車内は2-2列の転換クロスシートで車端部はロングシートとしています。客室照明カバーの材質がガラス繊維製となり、丸みを帯びた形状となっています。客室天井は冷房用ダクトを天井内に埋め込まれ、また冷風吹出口がスリット状になりました。吊革は車体全長にわたって取り付けられています。ワンマン運転時に使用する整理券発行機が連結面側の出入口脇に、運賃表示器と運賃箱が運転席後部にそれぞれ設置されています。出入台上部にはLED式車内案内表示器が千鳥に設置されました。クハ520形には真空式汚物処理装置付き車椅子対応大型トイレと車椅子スペースが設けられています。

増備車
老朽化が進んだ419系や475系を置き換えるため、JR西日本は2009年10月から2011年3月にかけて、2両編成の521系2次車を30編成製造しました。この時製造された車両から、吊革のグリップが黄色で大きなものに変更されました。ロングシートの袖仕切は大型のものに変更されています。また、トイレの形状が半円状に変更されました。
更に、残存する475系を置き換えるため、JR西日本は2013年11月から2015年2月にかけて2両編成の521系3次車を21編成製造しました。3次車より225系近郊形直流電車で導入した衝撃吸収構造を導入した新しい車体を導入しました。
521系3次車では運転台下部のスペースを拡大するため乗務員室天井部に衝撃吸収用の梁を設けました。これにより、先頭部は225系0番台より丸み帯びた形状となりました。また、先頭部には編成間転落防止幌が設置されました。先頭部貫通扉の左右下部にHIDの前照灯及び補助灯を貫通扉に寄せて斜めに配置し、その外側にLEDの尾灯を取り付けるデザインに変更されました。貫通扉上には種別表示幕、運転席上部にはLED行先表示装置が取り付けられています。車体側面には種別表示幕及びLED行先表示装置が設置されています。戸閉装置は戸閉め可変力制御機構を採用した直動式のWTK123に変更されました。鴨居部にはドア開閉ランプが2灯設置されています。また、ワンマン運転時に使用する運賃表示器は、7セグ表示からLCDモニタに変更されています。なお、プラットホームがない場所で乗務員が誤ってドア扱いをすることを防止するため、車両先頭部側面に超音波センサが取り付けられました。また、台車付近には脱線や衝突事故時などの被害拡大防止のため、加速度センサ等で構成した車両異常挙動検知システムが取り付けられました。
2021年には2両編成が2本追加製造されました。この時製造された車両から、前面及び車体側面の種別表示装置と行き先表示装置はセレクトカラー式LED表示装置に変更されました

改造
1次、2次車の先頭部に編成間転落防止幌とドア誤扱い検知追加設置用超音波センサを取り付ける改造が実施されました。また、ワンマン運転時に使用する運賃表示器は、7セグ表示からLCDモニタに取り替えられました。

運用及び譲渡
521系は2006年より北陸線米原-福井間、及び湖西線近江今津-近江塩津間の普通電車で営業運転を開始しました。2009年からは北陸線福井-金沢間と小浜線でも営業運転が開始されましたが、小浜線は翌2010年に廃止となっています。更に2011年には北陸線金沢-津幡間、2014年には北陸線津幡-糸魚川間でも営業運転を開始しました。
しかし、2015年の北陸新幹線金沢開業による北陸線金沢-直江津間の第3セクター移管に伴い、あいの風とやま鉄道に16編成が、IRいしかわ鉄道に3次車2編成を含む5編成がJR西日本より譲渡されました。
521系は現在、北陸線の米原-糸魚川間、及び湖西線近江今津-近江塩津間の普通電車に使用されています。
主要諸元
項目 内容
電気方式 直流1500V、交流20000V, 60Hz
車両性能 加速度: 2.5km/h/s 最高速度: 120km/h
全長 19670mm
全幅 2950mm
全高 3690mm
台車 WDT59B (動台車) WTR243C (付随台車)
集電装置 WPS28D
主電動機 WMT102C (230kW)
駆動装置 WN平行カルダン歯車形たわみ軸継手方式(歯数比: 6.53)
主変圧器 WTM27
主整流器 WPC12-G2
制御方式 3ステップVVVFインバータ個別制御 (WPC11-G2)
冷房装置 WAU708 (20000kcal/h×2)
設計 JR西日本