E531系0番台

E531系

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常磐線水戸-勝田

登場の背景と概要
常磐線で使用されていた403系、415系交直流近郊形電車の老朽化が進んでいることに加え、2005年の首都圏新都市鉄道開業に備えて運転速度の向上を目的として、JR東日本はE531系交直流電車を2005年に開発しました。E531系はE231系をベースに開発され、4M6Tの10両編成と2M3Tの5両編成があります。E531系は2005年に10両編成が6本と5両編成が6本製造されました。

車体
E531系は幅2950mmの広幅軽量ステンレス車体を採用し、車体長さは中間車が19500mm、先頭車が衝撃吸収構造のため19570mmとしています。吹寄部はダルフィニッシュ、それ以外はコストダウンと汚損防止のため#80バフ研磨としました。外板は無塗装で側面の窓下と幕板にはブルーの帯が配されました。万一の大型トラック等の衝突事故による車両破壊から運転士と乗客の安全を守るため、運転室構体はクラッシャブルゾーンとサバイバルゾーンの構造区分と前頭部への衝撃吸収材をもつ衝撃吸収構造としています。また、先頭車後位とその隣の中間車の前位には塑性変形タイプの緩衝機能を有する連結器と衝撃吸収材が取り付けられました。先頭部前面窓内側の左右上部に、窓ガラスへの熱影響排除のため高輝度放電灯 (HID)の前照灯が設置されています。尾灯は行先表示装置と一体となったLED式です。運転席は床より185mm高くした高運転台を採用することで前方視認性を向上させました。床面高さをE231系より35mm低くした1130mmとし、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4カ所設置され、押しボタンによる手動開閉が可能です。戸閉装置はリニアモータ駆動形電気式TKE150で、戸挟み検知機能を備えています。また鴨居部にはドア開閉ランプが2灯設置されています。扉間には下降窓と固定窓から構成される大型窓が、車端部には小型の固定窓が設置されています。窓ガラスには可視光線、日射熱線、紫外線の透過率が小さい汎用強化ガラスを採用しています。車体側面にはLED行先表示装置と駅で待つ乗客に車掌が案内放送をするためのスピーカと行先方向幕が設置されました。屋根上には50,000kcal/hのユニットクーラAU726A-G4あるいはAU726Bが取り付けられており、外気導入機能があるため屋根上に通風器は設置されていません。クハE530形0番台以外の先頭部には自動解結装置が取り付けられました。

台車
台車は軽量ボルスタレス方式の動台車がDT71、付随台車は先頭車の前位がTR255、後位がTR255A、中間車がTR255B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、台車側梁を弓形にすることで枕バネ位置を低下されています。枕バネは空気バネ、軸箱支持方式は軸梁式とし、130km/h運転時の安定性確保のためヨーダンパを取り付けています。動台車の動力伝達方式はCFRP製のたわみ板を用いたたわみ軸継手(TD継手)方式で、歯数比は6.06としています。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、TR255には留置ブレーキも取り付けられています。

走行機器及び補機
全ての電動車に取り付けられている主変換装置は2レベルIGBTコンバータと2レベルIGBTインバータで構成されるCI13で、出力140kWの誘導電動機MT75を4台一括制御しています。自冷式の主変圧器TM31がモハE531形の床下に、出力280kVAのIGBT素子を使用した補助電源装置SC81がモハE530形の床下に取り付けられており、編成全体で並列運転をすることで故障時の冗長性を確保しています。電動空気圧縮機はスクリュー方式のMH3124-C1600SN3でクハE530形及びサハE530形の床下に設置されています。集電装置はシングルアーム式パンタグラフPS37AがモハE531形の屋根上に1基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、抑速ブレーキを取り入れており、TIMSにより編成ブレーキ力管理、及び回生ブレーキM車優先制御を行っています。

客室設備
0番台の客室設備はシートピッチ1500mmのセミクロスシート、1000番台及び2000番台の客室設備はロングシートで、ロングシートの一人あたりの幅はE231系より10mm広い460mmとしています。いずれの座席も片持ち構造で座面のクッション材をSばねで受ける構造を採用しています。扉間の座席中間にスタンションポールが設置されています。荷物棚はE231系のパイプ式から、スリットの入った板状に変更されました。吊革は車体全長にわたって取り付けられ、吊革は黒色成型の三角形のもので、優先座席付近のみオレンジ色となっています。各出入台上部にはLED式車内案内表示器が取り付けられています。クハE531形1000番台以外の先頭車は真空式汚物処理装置付き車椅子対応大型様式トイレが設置されており、トイレの向かいは車椅子スペースとなっています。運転席に速度計や圧力計などを表示する液晶ディプレイが3面取り付けられ、左手ワンハンドルマスコン方式を採用しました。

増備車
残存する403系や415系0/100/500/700番台を置き換えるため、2006年に10両編成が16本、5両編成が10本投入されました。また、2007年3月より常磐線にもグリーン車が導入されることとなったため、2階建てグリーン車サロE531形とサロE530形が新たに導入されました。

サロE531形/サロE530形
1階部の床幅を確保する目的で車体の裾絞りを小さくしたことから、車体幅を2900mmとし、平屋部の床面高さは1130mmとしています。車体側面に幅810mmの片開扉が2箇所設置され、押しボタンによる手動開閉が可能です。2階建部は広幅固定窓、車体両端部の平屋部座席ごとの小窓が設けられました。車体側面にはLED行先表示装置と駅で待つ乗客に車掌が案内放送をするためのスピーカと行先方向幕が設置されました。両端部屋根上には20,000kcal/hのユニットクーラAU729が取り付けられており、冷房装置妻面には2階建ての階上/階下用の、冷房装置底面には平屋部用の吸気口がそれぞれ設けられ、各室の温度を個別に制御します。また、前寄りの屋根上にはAM/FMアンテナが設置されています。
台車は軽量ボルスタレス方式のTR255C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、台車側梁を弓形にすることで枕バネ位置を低下されています。枕バネは空気バネ、軸箱支持方式は軸梁式とし、130km/h運転時の安定性確保のためヨーダンパを取り付けています。基礎ブレーキ装置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います。
客室設備はシートピッチが960mmで2-2列配置となっており、階上席のモケットの色は青系統、それ以外は赤系統です。天井照明は交直流電車であることから直流電源の飛散防止蛍光灯を採用し、階段部のダウンライトや壁灯にはLED照明を採用しました。平屋部の車内仕切扉は、ファイバセンサ式の自動扉です。E531系は普通列車グリーン車Suicaシステムを導入しており、座席管理装置やSuicaリーダ/ライタが取り付けられました。なお、サロE531形の車端には真空式汚物処理装置付き洋式トイレと温度調節付き自動水栓を備えた洗面所が設置されました。また、サロE530形には乗務員室と業務用室が設置されています。
グリーン車は10両編成の4号車、及び5号車に挿入されたため、捻出されたサハE531形2000番台は新造された10両編成の6号車と9号車に使用されました。このため、9号車にはロングシートのサハE531形2000番台とセミクロスシートのサハE531形0番台の2種類になりました。
2010年には5両編成が2本追加製造されました。
2015年の東京上野ライン開業に伴う常磐線の品川延伸に対応するため、2014年12月から2015年3月にかけて5両編成が4本、10両編成が1本追加製造されました。2017年には上野東京ラインの増発のため、10両編成が3本、5両編成が2本追加製造されました。なお、この時製造された車両から車内照明がLEDとなりました。
2019年に追加製造された2本の4両編成では監視カメラが設置されました。
2020年3月に東日本大震災により不通となっていた常磐線富岡- 浪江間の運転再開に伴い、2020年2月から3月に製造された4本の4両編成には、水戸線のワンマン運転に対応するため車体側面に安全確認カメラが設置されました。

改造
2020年より主変換装置をCI13A、補助電源装置をSC81Aに更新する工事が開始されました。

運用
E531系は2005年7月に常磐線の上野と土浦を結ぶ特別快速電車及び上野と大津港間の普通電車で営業運転を開始しました。2007年には常磐線の全ての電車がE531系に置き換えられると共に、グリーン車の営業を開始しました。2015年には水戸線で使用されていた415系を置き換えました。また、上野東京ライン開業に伴い、運転区間が品川まで延伸されました。
2017年には東日本大震災により不通となっていた常磐線竜田-富岡間での営業運転が再開し、2020年の富岡-浪江間の営業再開に伴い、E531系の運転区間が原ノ町まで延伸しました。
E531系は現在常磐線の品川-原ノ町間、及び水戸線の普通電車及び特別快速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, 50Hz
車両性能	加速度: 2.5km/h/s　最高速度: 130km/h
全長	19500mm
全幅	2950mm
全高	3620mm
台車	DT71(動台車)/TR255, TR255A, TR255B(付随台車)
集電装置	PS37A
主電動機	MT75 (140kW)
駆動装置	中実軸TD平行カルダン方式 (歯数比: 6.06)
制御方式	VVVFインバータ制御(CI13)
冷房装置	AU726A (50,000kcal/h)
設計	JR東日本