BEC819系
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鹿児島線 水城-都府楼南
登場の背景と概要
JR九州は老朽化した気動車の置き換えに際して環境負荷の高い気動車による置き換えや電化工事を伴う電車による置き換え以外の方法として蓄電池電車の開発を2012年より817系を改造して実施していました。その結果明らかになった蓄電池容量の不足、非電化区間の小断面トンネルでの集電装置との干渉、非電化区間での集電装置下降忘れといった問題を解消したBEC819系近郊形交流蓄電池電車を開発しました。BEC819系は2両編成で、2016年5月に量産先行車1編成が直方車両センターに投入されました。

車体
車体にはアルミ合金の中空押出型材を用いたダブルスキン構体を採用しました。この構造は摩擦撹拌接合を導入することで、外板、柱、内骨による構体と比べて溶接箇所の削減、車体剛性の向上に加え、形材にアリ溝を設けることで、機器や内装品を構体に直接取り付けることができるため、製造時工数削減に寄与しています。前面部は黒色、それ以外は白色に塗装されました。先頭部前面には貫通扉が設けられています。貫通扉の上にはLED行先表示装置が取り付けられています。また、先頭部貫通扉の左右下部に前照灯と、その下にLEDの尾灯が前面ガラスに覆われる形で取り付けられています。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。戸閉装置は電気式で、鴨居部に取り付けられています。また鴨居部にはドア開閉ランプも設置されています。扉間には幅3000mm、高さ1000mmの固定窓が取り付けられており、いずれも透過率30〜40%の濃色グリーンUVカットガラスを採用しています。戸閉装置は電気式で、鴨居部に取り付けられています。車体側面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とLED行先表示装置が設置されています。屋根上には42000kcal/hのユニットクーラAU411Kが取り付けられています。通風器は取り付けられていません。また、パンタグラフ折り畳み高さを3980mmとするため、パンタグラフ設置部の屋根高さを3366mmとすることで非電化区間の狭小断面トンネルの走行を可能としています。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。

台車
台車は軽量ボルスタレス方式の動台車がDT409K、付随台車がTR409Kで、牽引力は1本リンク式牽引装置を介して伝達されます。枕バネは空気バネ、軸箱支持方式は円錐積層ゴムとし、高速走行時の安定性確保のため円錐コロ軸受けの採用と、ヨーダンパの取付準備工事が実施されています。また、乗り心地向上のため、円錐コロ軸受を採用しています。床面高さ低減のため車輪直径を810mmとしました。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6.5としています。基礎ブレーキ装置は動台車、付随台車とも車輪踏面片押し式です。

走行機器及び補機
BEC819系は架線走行モードと蓄電池走行モードがあり、架線走行モードでは電化区間でパンタグラフを上げた状態で走行し、走行中に蓄電池が設定された一定の充電率に達するまで小電流での充電を行います。一方、蓄電池走行モードは非電化区間でパンタグラフを下げた状態で走行するモードで、蓄電池のエネルギのみで走行します。回生ブレーキの電力は蓄電池に充電されます。
主変換装置は台車単位制御で2レベルPWMコンバータと3レベルVVVFインバータで構成されるPC407Kを採用し、出力95kWの全閉内扇式三相かご形誘導電動機を採用した主電動機MT404KAを台車単位で4台制御します。また、制御電動車クモハBEC819形の床下に主変圧器TM410Kを床下に、シングルアームパンタグラフPSB401Kを屋根上に設置しました。パンタグラフのシューは4本にすることで急速充電中の電流値を抑制しています。一方、クハBEC818形の床下にはマンガン酸リチウムイオン二次電池を72個直列に接続したモジュールを3個並列に接続した主回路蓄電池CH75-6が取り付けられています。この蓄電池は定格電圧1600V、定格容量383.6kWhで、それぞれのモジュール入力部には電磁接触器を設置し蓄電池に異常が発生した場合は該当するモジュールを開放することで、残りの健全な蓄電池モジュールで継続運転することができます。この蓄電池だけで床下を占有することから、補助電源装置や電動空気圧縮機はクモハBEC819形の床下に設置されています。補助電源装置は直流1600Vを三相交流440Vに変換し、80kVAの電力を供給することができます。補助電源装置は主変換装置のコンバータと主回路蓄電池に接続され、電化区間では主変換装置のコンバータから供給された直流1600Vを、非電化区間では主回路蓄電池から供給された直流1600Vを主変換装置のインバータに加えて補助電源装置にも供給することできるため、走行モード切替時でも補助電源は常時供給することができます。非電化区間の走行後の電化された駅での停車中において、主回路用蓄電池に短時間で大容量の電力を供給する急速充電を行うことができます。蓄電池残量や車両状態、故障情報、走行可能距離表示や電化/非電化切替通知は、車両間をイーサネットケーブルで情報をやりとりする車両情報制御装置Synaptraにより管理されています。電動空気圧縮機は省メンテナンスのためドイツ・クノールブレムゼ製オイルフリーレシプロ式コンプレッサVV120-Tを採用しています。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、T車遅れ込め制御を取り入れています。

客室設備
客室設備は一人あたりの座面幅を440mmとしたロングシートで、座席端と扉間の座席については中間にスタンションポールを設置し、3-4-3席に区分されています。ロングクロスシートは座面と背もたれに難燃木を採用し、座面、背にはモケットが貼り付けられています。なお、戸袋部の席は、ヘッドレストが取り付けられています。出入台上部には17インチ液晶ディスプレイを用いた車内案内表示器が千鳥に設置されました。吊革は車体全長にわたって取り付けられています。室内照明にはLED照明を2列に配置しています。なお、クハBEC818形の後位には清水空圧式汚物処理装置を採用した車椅子対応大型トイレと車椅子スペースが設置されました。運転席は全室構造で、左手ワンハンドルマスコン方式を採用しました。出入口横にはゴミ箱が設置されています。

増備車
2017年2月に6編成の量産車が筑豊線に投入されました。また、2019年1月から2月にかけて300番台が11編成香椎線に投入されました。300番台は香椎線の走行距離を考慮して蓄電池の容量を増加しています。車体側面にはワンマン運転時の乗降確認用車側カメラシステムが取り付けられました。これに伴い、自動解結装置にイーサネット連結器が追加されました。また、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。

改造
2018年にBEC819系0番台1編成の車体側面にワンマン運転時の乗降確認用車側カメラシステムが取り付けられ100番台で区分されました。2019年にももう1編成が改造されました。また、BCE819系の自動運転試験が2019年から2020年にかけて自動運転の走行試験が行われ、その結果、BCE819系300番台全車が2022年1月から2024年2月にかけて自動列車運転装置が取り付けられ、5300番台に改番されました。更に、2024年3月から7月にかけて100番台2編成に自動列車運転装置が取り付けられ、5100番台に改番されました。

運用
BCE819系は2016年10月に筑豊線若松-折尾間の普通電車で営業運転を開始しました。2017年には量産車が投入され、筑豊線若松-桂川間および篠栗線の普通電車に817系とともに使用されました。また、2019年3月にはBCE819系300番台が香椎線の普通電車で営業運転を開始しました。2020年3月には香椎線と鹿児島線の直通運転が開始されました。自動列車運転装置の実証実験が2020年に香椎線で開始され、2024年に鹿児島線香椎-二日市間に拡大しました。BCE819系は現在、筑豊線、篠栗線、香椎線、鹿児島線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 交流20000V, 60Hz
車両性能 加速度: 2.6km/h/s (電化区間), 1.5km/h/s (非電化区間) 減速度: 4.2km/h/s 最高速度: 120km/h
全長 19500mm
全幅 2950mm
全高 3680mm
台車 DT409K(動台車) TR409K(付随台車)
集電装置 PSB401K
主電動機 MT404KA(95kW)
駆動装置 中実軸TD平行カルダン方式 (歯数比: 6.50)
主変圧器 TM410K
主整流器 PC407K
制御方式 3レベルPWMコンバータ/3レベルVVVFインバータ制御: PC407K
冷房装置 AU411K(42000kcal×1)
設計 JR九州