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도쿄 지하철 16000계 전동차

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1. 개요

도쿄 지하철 16000계 전동차는 도쿄 메트로 지요다선을 중심으로 JR 조반 완행선, 오다큐 오다와라선에서 운행하는 전동차이다. 2010년 11월부터 영업 운전을 시작하여, 2011년 로렐상을 수상했다. 6000계 전동차를 대체하기 위해 도입되었으며, 에너지 절약, 안전성, 쾌적성을 향상시킨 디자인과 기술을 적용했다. 현재 총 37개 편성이 운행 중이며, 가와사키 중공업과 히타치 제작소에서 제작되었다.

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도쿄 지하철 16000계 전동차
기본 정보
2019년 4월의 16121편성
운영 기관도쿄 메트로
소속 차량 기지아야세
노선도쿄 메트로 지요다 선
조반 선
오다큐 오다와라 선
오다큐 다마 선
대체 차량도쿄 메트로 6000계
도쿄 메트로 06계
제작 회사히타치 제작소
가와사키 중공업
제작 연도2010년–2012년, 2015년–2017년
운행 개시2010년 11월 4일
차량 수370량 (37개 편성)
편성10량 편성
차체 재질알루미늄 합금
차량 길이20 미터
차량 폭2.8 미터
차량 높이4.08 미터 (팬터그래프 포함)
4.075 미터 (팬터그래프 제외)
출입문양쪽 4개
설계 최고 속도110 km/h
가속도3.3 km/h/s
감속도3.7 km/h/s (상용)
4.7 km/h/s (비상)
견인 장치도시바 (1차–3차), 미쓰비시 전기 (4차) 2레벨 VVVF (실리콘-IGBT 스위칭 장치)
견인 전동기도시바 PMSM
전력 출력3280 kW (구동 차량당 205 kW x 4)
전력 공급 방식직류 1,500 볼트 가공 전차선
집전 방식PT7136-G 싱글암 팬터그래프
대차FS779
제동 장치전자 제어 공기 브레이크와 회생 제동, 순수 전기 제동
신호 장치신형 CS-ATC, 오다큐 D-ATS-P
연결기시바타 연결기
정원끝 차량: 143명 (좌석 48석)
중간 차량: 154명 (좌석 51/54석)
차중26.5 - 36.5 톤

2. 역사

16000계는 6000계의 노후화에 따른 대체 차량으로 도입되었다. 6000계는 1990년대 이후 개량 공사를 실시했지만, 장비 노후화와 초기 차량의 내구 연한(40년) 도래로 교체가 필요했다. 도쿄 메트로는 에너지 절약, 안전성 및 쾌적성 향상, 배리어 프리화를 위해 '환경'을 컨셉으로 16000계를 설계했으며, 디자인은 오쿠야마 키요유키가 감수했다.

16000계는 2010년 11월 4일 영업 운행을 시작으로, 2017년 10월까지 총 37개 편성이 도입되어 6000계와 06계를 완전히 대체했다. 제조는 가와사키 중공업히타치 제작소가 담당했다.

주요 운행 노선 및 연혁은 다음과 같다.

날짜내용
2010년 11월 4일영업 운행 개시[58]
2010년 11월 24일JR 조반선 직결 운행 개시[58]
2010년 11월 26일오다큐 오다와라선 직결 운행 개시[58]
2011년철도우호회 로렐상 수상[10]
2012년6000계 초퍼 제어 차량 교체 완료[56]
2016년 3월 26일오다큐 오다와라선 준급 운행 개시 (혼아쓰기 역까지)[36]
2017년6000계 및 06계 전량 교체 완료
2018년 3월 17일오다큐 오다와라선 운행 구간 연장 (이세하라 역까지), 다마선 직결 운행 폐지[36]



2011년 5월, 16000계는 뛰어난 디자인과 기술력을 인정받아 철도우호회에서 매년 수여하는 로렐상을 수상했다.[10]

로렐상 수상 기념 측면 스티커

2. 1. 도입 배경

1971년부터 지요다 선에서 사용되기 시작한 6000계는 1990년대 이후 여러 차례 갱신 공사를 거쳤지만, 기기 노후화와 초기 차량의 내용 연수(40년) 도래로 인해 교체 필요성이 제기되었다.[40]

도쿄 메트로는 열차 운행에 따른 에너지의 효율적 사용을 위해 지요다 선의 6000계를 대체하는 친환경 차량으로 16000계를 개발하였다. 도쿄 메트로는 이전부터 에너지 절약, 안전성 및 쾌적성 향상, 배리어프리 촉진 등을 중시해 왔지만, 16000계에서는 '환경'을 새로운 컨셉으로 설계를 진행했다.[41] 디자인은 페라리의 자동차 디자인으로 알려진 오쿠야마 키요유키가 감수했다.[42]

2010년 11월 4일부터 영업 운행을 시작하여 2012년까지 10량 편성 16개 편성이 순차적으로 도입되었다.[53] 2011년에는 10량 편성 9개,[54] 2012년에는 10량 편성 2개[55] 가 도입되었다. 16000계 도입으로 6000계 초퍼 제어차의 폐차가 진행되어 2012년 9월 14일에 교체가 완료되었다.[56]

2010년 7월 29일 제1편성이 가와사키 중공업에서 출고되어 아야세 차량기지까지 갑종 수송되었다.[57] 영업 운행은 그 해 11월 4일 04S 운행을 시작으로 당초 지하철 노선 내에서만 운행되었으나, 11월 24일부터 JR선, 11월 26일부터는 오다큐 선에서도 운행이 개시되었다.[58] 제01-12편성은 가와사키 중공업, 제13-16편성은 히타치 제작소에서 제조되었다.[59]

2011년 철도우호회 로렐상을 수상했다.[20][21]

2. 2. 제작

2010년 7월 29일 가와사키 중공업에서 16000계 제1편성이 출전하여 아야세 차량기지까지 갑종 수송되었다.[57] 2010년 8월 초에는 16000계 첫 편성 차량이 인도되었다.[9] 제01-12편성은 가와사키 중공업, 제13-16편성은 히타치 제작소에서 제조되었다.[59]

3. 디자인

도쿄 메트로 16000계 전동차는 영구 자석 동기 전동기(도시바 브랜드)를 사용하여, 이전 10000계 열차에 사용된 모터보다 10%의 에너지 절감 효과를 제공한다.[3][4]

초기 12개 편성 차량은 가와사키 중공업 (효고현)에서 제작되었으며, 16113편성부터 16128편성까지는 히타치 제작소 (야마구치현)에서 제작되었다.[5][8] 16106편성부터는 비상문이 운전석에서 왼쪽으로 치우쳐 있는 수정된 전면 디자인이 적용되었다.[6] 16117편성부터는 모든 차량에 휠체어 공간이 있으며, 전체적으로 LED 조명을 사용한다.[7]

2022년 4월의 운전실 내부


LED 행선 표시기 패널

3. 1. 외관

차체는 알루미늄 합금을 사용한 더블 스킨 구조를 채택하여, 가볍고 튼튼하게 만들어졌다. 측면은 마찰교반용접(FSW) 기술을 사용하여 정밀하고 매끄럽게 마감되었다.[40] 또한, 폐차 후 재활용이 쉽도록 차체 재질을 통일했다.[40] 차체 끝부분과 측면 사이에 삼각형 단면 기둥을 설치하고 접합하여 충돌 안전성을 높였다.[40]

전면 디자인은 초기에는 비상문이 중앙에 배치된 좌우 대칭형이었다. 그러나 1차 도입분(제01~05편성)의 중앙 관통 구조는 운전사 쪽에서 오른쪽 전방 시야가 좋지 않다는 의견이 있어, 2차 도입분(제06편성 이후)부터는 비상문을 차장 쪽으로 350mm 옮긴 좌우 비대칭 형태로 변경되었다.[43] 전면 창 밑에는 지요다 선의 노선색인 녹색을 바탕으로 흰색 라인이 배치되었다.[40] 측면은 창문 아래와 지붕 어깨 부분에 녹색을 기본으로 흰색과 연두색 라인이 배치되었다(지붕 어깨 부분은 흰색 없음).

전체 길이는 중간차가 20m, 선두차는 승무원실 공간 확보를 위해 20.47m이다.[40] 바닥 높이는 배리어 프리를 위해 1,140mm로 플랫폼과의 단차를 최소화했다.[40]

알루미늄 합금을 사용한 더블 스킨 구조는 가와사키 중공업에서 제작한 1, 2, 5차 차량은 "efFACE" 구조, 히타치 제작소에서 제작한 3, 4차 차량은 "A-train"으로 제작되었다.[22]

3. 2. 실내

객실 내부는 흰색을 기본으로 남색을 포인트 색상으로 사용하여 차분하고 쾌적한 분위기를 조성하였다. 측면 천장부는 곡면 형태로 만들어 넓은 공간감을 제공하며, 중앙 천장부는 보조 송풍기(라인델리아)와 냉방 배출구가 일체화된 패널 구조를 채용했다.

좌석은 출입문 사이에 7인용, 차량 끝부분에 3인용 롱시트를 배치하였다. 좌석 폭은 460mm로 버킷 시트를 채용하고, 좌석 표면은 타츠무라 미술 직물제의 것을 사용했다.[25] 남색 모켓을 사용했다. 좌석 위쪽 짐 선반에서 완만한 곡선을 그리며 내려오는 스탠션 폴(손잡이 봉)을 설치하여 유니버설 디자인을 고려했다. 7인용 좌석의 스탠션 폴 중 안쪽 2개는 2명, 3명, 2명으로 앉을 수 있도록 구분하는 역할을 한다. 측면 창문은 출입문 사이에는 2칸짜리 개폐 가능한 하강 창문을, 차량 끝부분에는 고정 창문을 배치하고, 햇빛 가리개로는 롤업 커튼을 설치했다.

10000계에 이어 짐 선반은 알루미늄 프레임에 강화 유리를 끼운 형태이며, 연결 통로문에는 강화 유리제 문을 채용했다. 소매 칸막이 일부에도 도트 그라데이션이 들어간 강화 유리를 사용하여 개방감을 높였다.

우선석은 밝은 파란색 좌석과 주황색 손잡이로 구분하여 시인성을 높였다. 우선석이 있는 차량 끝부분은 짐 선반 높이를 일반석(1,750mm)보다 50mm 낮춘 1,700mm로, 손잡이 높이도 일반석(1,640mm)보다 60mm 낮춘 1,580mm로 하여 편의성을 높였다.

배리어 프리 향상을 위해 각 출입문 바닥에는 노란색 '출입구 식별 표시판'을 설치하고, 문이 열리고 닫힐 때(또는 승강 촉진 스위치 사용 시) 빨갛게 깜빡이는 '문 개폐 표시등'을 설치했다. 휠체어 공간은 초기에는 2호차와 9호차에 설치되었으나, 16117편성부터는 모든 차량에 설치되었다.[7]

냉방 장치는 집중식으로, 냉동 능력은 58.14kW(50,000kcal/h)이다. 1~3차 차량과 4차 차량 이후로는 외관이 다르다.

각 출입문 위에는 17인치 액정 디스플레이(TVIS)를 사용한 차내 안내 표시기 2대를 설치했다. 왼쪽 화면은 도쿄 메트로 비전의 광고동영상용, 오른쪽 화면은 행선 안내, 환승 안내 등 승객 안내용으로 사용한다. 출입문 점검 덮개는 알루미늄 압출재이지만, 주변 내장재와 맞춰 흰색으로 도색하여 차가운 느낌을 줄였다. 2020년경부터는 원맨 운전 대응 공사와 함께 LCD 옆에 방범 카메라가 설치되었다.

방송 장치에는 자동 방송 장치를 탑재하고 있으며, 차량 외부 안내용 스피커를 엇갈리게 배치했다.

차량 외부 전면과 측면에 설치하는 행선 표시기는 15000계에 이어 종별 표시는 풀 컬러 LED, 행선 표시와 운행 번호 표시는 흰색 LED를 사용하여 시인성을 높였다. 기존 차량과 달리 '각역 정차'도 종별을 표시한다. 초기에는 JR 조반 완행선 내와 지하철 지요다 선 내 B선 아야세 이원(綾瀬以遠)으로의 조반 완행선 직통 열차에서 흰색 바탕의 '각역 정차'를 표시(차내 LCD에서는 에메랄드 그린)하고, A선의 선내 종착과 B선의 아야세 행은 종별 미표시였지만, 2018년 3월 17일 시간표 개정으로 선내에서도 파란색 바탕의 '각역 정차'를 표시하게 되었다(오다큐 선 직통의 각역 정차 포함). 오다큐의 각역 정차용 '각정'(各停) 종별도 있었지만, 이 시간표 개정으로 일신되었다. 흰색 바탕의 표시는 JR 조반 완행선 내에서만 사용하게 되었다.

출입문 상단에 있는 "TVIS" LCD 승객 정보 표시기


7인용 롱 시트 벤치 좌석


우선석


휠체어 공간이 있는 우선석


객실 내부

4. 기술적 특징

도쿄 지하철 16000계 전동차는 도시바제 영구 자석 동기 전동기(PMSM)를 채택하여 에너지 효율을 높이고 소음을 줄였다.[44][47] 1시간 정격 출력은 205kW이며, 신에쓰 화학 공업의 '레어어스 마그넷' 영구 자석을 사용한다.[48] PMSM 채용으로 기존 3상 유도전동기를 사용하는 10000계에 비해 소비 전력을 10% 절감할 수 있다.[41]

제어 장치는 도시바제 IGBT 소자를 사용한 2레벨 VVVF 인버터 제어 방식을 채택했다.[44] 기어비는 1:7.79이며, 각 차축을 개별 제어하는 1C1M 4군 제어 방식이다. 10량 편성으로 4M6T의 구성을 이룬다.[44] 2군 분의 인버터 장치를 하나로 통합한 '2in1형'을 채택하여 장치 크기를 줄였다.[46]

제동 제어는 편성 단위로 회생 제동을 제어하는 편성 총괄 회생 제동 블렌딩 제어를 사용한다.[44] 이는 제동 시 필요한 제동력에서 동력차(M차) 4량의 회생 제동력을 제외한 나머지를 제어차와 부수차(CT차, T차) 6량의 공기 제동으로 부담하는 방식이다.[44] 이를 통해 비용 상승을 억제하고 회생 제동 효율을 높였다. 회생 제동 효율은 약 35%에서 약 60%로 향상되었으며, 비가 올 때 바퀴가 미끄러지는 것을 방지하기 위해 회생 제동을 억제하는 기능(점착 리미트)을 해제하여 06계 대비 약 41%의 소비 전력 절감을 달성했다.[49]

대차는 모노링크식 액슬 박스 지지 볼스터 대차(FS779형)를 채택하여 주행 안전성과 승차감을 향상시켰다.[50] 동력 대차는 FS779M형, 부수 대차는 FS779T형, 선두차는 FS779CT형으로 불린다.[50] 보조 전원으로는 IGBT 소자를 사용한 240kVA 출력의 후지 전기 시스템즈제 정지형 인버터를 편성당 2대 설치하였다.[50][51] 공기 압축기는 스크롤식(MBU1600YG-2형·토출량 1,600 L/min)이 채용되고 있다.[50]

4. 1. 주행 성능

도쿄 지하철 16000계 전동차는 도시바제 영구 자석 동기 전동기(PMSM)를 채택하여 에너지 효율을 높이고 소음을 줄였다.[44][47] 이 전동기는 1시간 정격 출력이 205kW이며, 신에쓰 화학 공업의 '레어어스 마그넷' 영구 자석을 사용한다.[48] PMSM 채용으로 기존 3상 유도전동기를 사용하는 10000계에 비해 소비 전력을 10% 절감할 수 있다.[41]

제어 장치는 도시바제 IGBT 소자를 사용한 2레벨 VVVF 인버터 제어 방식을 채택했다.[44] 기어비는 1:7.79이며, 각 차축을 개별 제어하는 1C1M 4군 제어 방식이다. 10량 편성으로 4M6T의 구성을 이룬다.[44] 2군 분의 인버터 장치를 하나로 통합한 '2in1형'을 채택하여 장치 크기를 줄였다.[46]

제동 제어는 편성 단위로 회생 제동을 제어하는 편성 총괄 회생 제동 블렌딩 제어를 사용한다.[44] 이는 제동 시 필요한 제동력에서 동력차(M차) 4량의 회생 제동력을 제외한 나머지를 제어차와 부수차(CT차, T차) 6량의 공기 제동으로 부담하는 방식이다.[44] 이를 통해 비용 상승을 억제하고 회생 제동 효율을 높였다. 회생 제동 효율은 약 35%에서 약 60%로 향상되었으며, 비가 올 때 바퀴가 미끄러지는 것을 방지하기 위해 회생 제동을 억제하는 기능(점착 리미트)을 해제하여 06계 대비 약 41%의 소비 전력 절감을 달성했다.[49]

대차는 모노링크식 액슬 박스 지지 볼스터 대차(FS779형)를 채택하여 주행 안전성과 승차감을 향상시켰다.[50] 동력 대차는 FS779M형, 부수 대차는 FS779T형, 선두차는 FS779CT형으로 불린다.[50]

4. 2. 주요 기기


  • 주 전동기: 도시바제 완전 밀폐형 영구 자석 동기 전동기(PMSM)를 채용했다. 1시간 정격 출력은 205kW이며, 형식명은 MM-S5A형(도쿄 메트로 형식), SEA-535형(제조사 형식)이다.[47][44] 영구 자석으로는 신에쓰 화학공업의 '레어어스 마그넷'을 사용한다.[48] PMSM 채용으로 기존 3상 유도전동기에 비해 에너지 효율이 향상되었고(92% → 96%), 완전 밀폐 구조로 소음도 줄였다.[44] 10000계와 비교하면 소비 전력이 10% 절감된다.[41] 일본 내 신제 차량 중에서는 동일본 여객철도(JR동일본) E331계에 이어 두 번째로 채용되었으나, E331계는 차축 직접 구동(DDM) 방식이고, 16000계는 기어 감속 구동 방식으로는 일본 최초이다.
  • 제어 장치: 도시바제 IGBT 소자를 사용한 순전기제동 대응 2레벨 VVVF 인버터 제어 장치를 채용했다.[44] 기어비는 1:7.79이며, 각 차축 개별 제어 방식의 1C1M 4군 제어, 편성 형태는 4M6T이다.[44] 2군 분의 인버터 장치를 1대에 집약한 '2in1형'을 채용하여 장치 소형화를 꾀했다.[46] 4차차(16117편성)부터는 미쓰비시 전기제 제어 장치를 채용하고, 가감속 시 자려음 저감 기술을 적용했다.
  • 보조 전원 장치: 후지 전기 시스템즈제 정지형 인버터(SIV)를 편성당 2대 설치했다.[50][51] 출력은 240kVA이며, 3상 교류 440V이다.[50] 보조 전원 고장 시 연장 급전을 위해 16600형에 설치되어 있다.[50] 4차차부터는 미쓰비시 전기제 보조 전원 장치를 채용하고, 병렬 동기/휴지 운전 방식을 채택하여 소비 전력을 절감했다.[31]
  • 공기 압축기: 스크롤식 공기 압축기(MBU1600YG-2형, 토출량 1,600L/min)를 채용했다.[50] 주변 기기를 포함하여 하나의 박스에 집약하여 소음 저감 및 관리성이 우수하다.[50]
  • 대차: 모노링크식 액슬 박스 지지 볼스터 대차(FS779형)를 채용했다.[50] 동력 대차는 FS779M형, 부수 대차는 FS779T형, 선두차 쪽은 FS779CT형이다.[50]
  • 보안 장치: 지요다 선과 JR 조반 완행선용 신CS-ATC 장치와 오다큐 전철용 D-ATS-P 장치(OM-ATS 전환 기능 포함)를 탑재하고 있다.

4. 3. 4차차 주요 변경 사항

4차차는 1차차 제조 이후 5년이 지나면서 전기 부품과 차내 설비가 크게 변경되었다.[31]

구분내용
외관
실내
기기


5. 운행 노선

지요다 선 (아야세-요요기우에하라 간)을 중심으로 직결 운행하는 JR 조반 완행선 (아야세-도리데), 오다큐 전철 오다와라 선 (신유리가오카-이세하라)에서 운행한다.

2003년 3월 29일 개정 이후 오다큐 선과의 직통 종별은 다마 선 가라키다 역 발착 급행과 다마 급행으로 한정되었고, 오다와라 선 혼아쓰기 역 발착 준급은 오다큐 차량으로만 운행하여, 신유리가오카 이서의 오다와라 선에서는 도쿄 메트로 차량이 운행되지 않았다. 그러나 영업 운행 개시 전 심야 시운전에서 혼아쓰기 역까지, 2011년 12월 10일에는 제05편성이 시운전으로 에비나역까지 입선한 기록이 있다.[52]

2016년 3월 26일 개정으로 통상 운행표에서도 준급 운용이 시작되어 혼아쓰기 역까지 운행하게 되었다. 2018년 3월 17일 다이어그램 개정으로 다마 선 직통은 폐지되었지만, 오다와라 선 운행 구간은 이세하라까지 연장되어 급행, 통근 준급, 준급, 각역 정차에 사용되고 있다.[36] 평일 1개 열차는 노보리토 발 각역 정차 혼아쓰기 행 오다큐 선 내 완결 열차로도 운행한다.

다이아 혼란 시에는 신주쿠-요요기우에하라 간(다마 급행 또는 급행, 준급) 및 신유리가오카-혼아쓰기 간(준급)을 운행하기도 한다. 이를 대비하여 기존 6000계·06계에는 없던 '신주쿠' 행선 표시가 준비되어 있다.

6. 편성표

이 차량은 37개 10량 편성으로 구성되어 있으며, 1호차는 요요기우에하라역(남쪽) 방면에 위치한다.[8]

차량 번호12345678910
차량 종류CT1M'TMTc1Tc2MT'M'CT2
차량 번호16100162001630016400165001660016700168001690016000
정원143154143
자중 (t)27.933.526.533.628.728.033.626.733.527.8



2, 4, 7, 9호차에는 각각 싱글 암 팬터그래프가 1개씩 장착되어 있다.[8]

호차12345678910
형식16100형
(CT1)
>  
16200형
(M')
16300형
(T)
>  
16400형
(M)
16500형
(Tc1)
16600형
(Tc2)
>  
16700형
(M)
16800형
(T')
>  
16900형
(M')
16000형
(CT2)
탑재 기기VVVFBT, CPVVVFSIV, CPSIVVVVFBT, CPVVVF
차내 설비(♿︎)♿︎(♿︎)(♿︎)(♿︎)(♿︎)(♿︎)(♿︎)♿︎(♿︎)



범례



편성 번호는 제01 - 19편성은 제41 - 59편성, 제20 - 37편성은 제80 - 97편성으로 각각 표기하는 경우가 있다. 제59편성 다음이 제80편성으로 건너뛴 이유는, 과거 제60편성이 6000계 하이픈 차량에, 제71편성이 06계에 각각 할당되었기 때문이다.

7. 현황

총 37개 편성(10량 1편성)이 운행 중이다. 차량 번호는 16101 ~ 16137이다.[8]

차호도입 시기비고
16101 편성2010년도입 초기에는 지요다 선의 증차분이다.
16102 편성
16103 편성
16104 편성
16105 편성2011년
16106 편성
16107 편성2011년 11월 27일에 로렐상 수상 기념을 받은 적이 있다.
16108 편성
16109 편성
16110 편성
16111 편성
16112 편성
16113 편성2012년
16114 편성
16115 편성
16116 편성
16117 편성2015년이 편성은 도쿄 지하철 06계 전동차의 대차분이다.
16118 편성
16119 편성
16120 편성
16121 편성2017년
16122 편성2016년
16123 편성
16124 편성
16125 편성
16126 편성
16127 편성
16128 편성
16129 편성
16130 편성
16131 편성
16132 편성2017년
16133 편성
16134 편성
16135 편성
16136 편성
16137 편성


참조

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