도쿄 지하철 2000계 전동차
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1. 개요
도쿄 지하철 2000계 전동차는 도쿄 메트로 마루노우치 선에서 운행하는 전동차로, 일본 차량과 긴키 차량에서 제작되었으며, 도시바의 전기 장비를 사용한다. 영구 자석 동기 전동기와 탄화 규소 견인 인버터를 장착하여 전력 소비를 줄였으며, 1000계와 유사한 자기 조향 차축을 갖추고 있다. 6량 1편성으로 운행하며, 2019년 2월부터 영업 운전을 시작하여 2023년까지 52개 편성이 도입되어 02계를 대체했다.
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| 도쿄 지하철 2000계 전동차 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 노선 | 마루노우치 선 |
| 운행 시작 | 2019년 2월 23일 |
| 대체 | 02계 전동차 |
| 소속 | 고이시카와 차량기지 나카노 차량기지 |
| 차량 정보 | |
| 차량 종류 | 전동차 |
| 제조 회사 | 일본차량제조 (~32편성) 긴키 차량 (33편성~) |
| 제조 연도 | 2018년 - 2023년 |
| 제조 수량 | 52편성 312량 |
| 편성량수 | 6량 편성 |
| 차체 재질 | 알루미늄 더블 스킨 |
| 차량 번호 | 2101–2152 |
| 치수 | |
| 궤간 | 1,435 mm (표준궤) |
| 차량 길이 | 18 m |
| 차량 폭 | 2.78 m |
| 차량 높이 | 3.48 m |
| 성능 | |
| 전기 시스템 | 직류 600 V (장래 750 V 대응) (제3궤조 방식) |
| 최고 속도 | 설계: 80 km/h 운행: 75 km/h |
| 가속도 | 일반 운행 시: 0.92 m/s² (3.3 km/h/s) ATO 회복 운전 모드 시: 0.97 m/s² (3.5 km/h/s) |
| 감속도 | 상용 제동: 1.1 m/s² (4.0 km/h/s) 비상 제동: 1.4 m/s² (5.0 km/h/s) |
| 편당 중량 | 189.5 t |
| 설비 | |
| 좌석 | 선두차: 36석 중간차: 44석 |
| 견인 전동기 | 도시바 10 × 영구 자석형 동기 전동기 |
| 제어 방식 | PWM 2레벨 VVVF 인버터 제어 |
| 제어 장치 | 도시바 SVF109-B0 (M1), SVF113-A0 (M3) |
| 구동 방식 | WN 구동 방식 |
| 기어비 | 7.79 : 1 (109:14) |
| 제동 장치 | ATC 연동 전기 지령식 공기 브레이크 (회생 제동 병용) |
| 대차 | 볼스터 첨부 모노링크식 단축 조타 대차 SC108형 |
| 보안 장치 | 신 CS-ATC, ATO, 미쓰비시 CBTC |
| 연결기 | 톰린슨 |
2. 기술 사양
일본 차량과 긴키 차량에서 제작하고 도시바에서 전기 장비를 공급하는 2000계 전동차는 영구 자석 동기 전동기와 탄화 규소 견인 인버터를 장착하여 도쿄 메트로 02계 전동차보다 전력 소비를 약 20% 줄일 것으로 예상된다.[4][5] 1000계와 유사한 자기 조향 차축이 대차에 장착되어 있다.[6]
2000계 전동차에 채택된 구동 시스템(VVVF 인버터 장치, 주 전동기, 비상 주행용 전원 장치) 기술은 기존 02계에 비해 에너지 절약 효과가 커 "레이와 원년도 지구 온난화 방지 활동 환경대신 표창"(대책 기술 선진 도입 부문) 및 "2019년도 에너지 절약 대상 경제산업대신상"(제품・비즈니스 모델 부문・수송 분야)을 수상했다.[19][20]
차량 가격은 53편성 기준 약 550억 엔으로, 1편성당 약 1037730000JPY이다.[21]
2. 1. 구동 시스템
16000계, 1000계, 02계 대규모 개조차와 같이 영구 자석 동기 전동기(PMSM)를 채용하여, VVVF 인버터 제어 방식으로 제어한다.[4][5]제어 장치는 SiC-MOSFET 반도체 소자를 사용한 도시바 인프라 시스템즈제이며, 2레벨 VVVF 인버터 장치(레졸버리스・벡터 제어・올 전기 브레이크 대응)를 채용했다. 전동기 제어는 PMSM을 채용함에 따라 모터 회전자의 회전에 동기화된 제어가 필요하게 되었으므로, 인버터 1대로 1개의 주 전동기를 제어하는 1축 개별 제어 방식의 1C1M 제어를 1군으로 하고, 인버터 장치는 2군 분의 제어 회로를 1대의 인버터 유닛에 집약한 "2in1형" 인버터 장치를 채용함으로써 장치의 소형화를 실현하고 있다. 장치는 2200형에서는 4개 모터 제어(1C1M4군 제어)로 하여, 자차와 인접하는 2100형의 각 1축을, 2400형에서는 6개 모터 제어(1C1M6군 제어)로 하여, 자차와 인접하는 2300형과 2500형의 각 1축을 제어한다.
주 전동기는 회전자에 영구 자석을 사용한 도시바 인프라 시스템즈제의 영구 자석 동기 전동기(PMSM・전압 400V・전류 198A・정격 회전수 1,890rpm, 1시간 정격 150kW 출력)의 MM-S4B형(도쿄 메트로 형식)이며, 기존의 3상 유도 전동기보다 효율이 높다. 기어비는 109:14(7.79)로 높게 설정되어 있다.
2. 2. 보조 전원 장치 및 공기 압축기
보조 전원 장치는 미쓰비시 전기제 140kVA 용량 정지형 인버터(SIV, 형식: NC-GBT140B)를 사용하며, 직류 600V를 입력받아 3상 교류 200V를 출력한다. 차량 내에서 사용하는 모든 전원을 담당하며, 편성에서 2대가 탑재된다.[6]공기 압축기(CP)는 윤활유가 필요 없는 미쓰비시 전기제 오일 프리 스크롤식 유닛 컴프레서(URC1200D-I형)를 사용한다.[6] 이 장치는 소용량 컴프레서 3대와 제습 장치 등 주변 기기를 1개의 상자에 집약한 것으로, 저소음과 보수성이 뛰어나다.
2. 3. 대차
스미토모 금속 공업(현 일본제철)이 개발한 자기 조향 기능 대차 SC108형을 채택했다.[15] 이는 1000계에 이어 주행 안정성을 향상시키기 위해 채용되었다.대차에 있는 2개의 차축 중 하나는 모노링크식 지지 비조향 차축(고정 차축)으로 대차 프레임과 차축함을 연결하여 차륜을 지지한다. 다른 하나는 모노링크식에 조향 링크 기구를 부착한 '''조향 차축'''이다.[15] 이 조향 차축은 모노링크식 링크가 링크 기구를 통해 볼스터(침목)와 대차 프레임에 연결되어, 곡선 주행 시 볼스터와 대차 사이의 상대적인 변위가 지렛대 원리로 차륜에 전달된다. 이를 통해 차륜을 레일 외궤측(바깥쪽 레일)으로 이동시키고, 곡선 안팎의 축거를 조절하여 차륜이 레일 방향을 따르게 한다. 결과적으로 곡선 통과 시 레일에 걸리는 횡압이 약 20% 감소하고, 진동·소음이 줄어든다.[15]
기초 제동은 비조향 차축의 경우 일반적인 답면 제동(유닛 브레이크) 방식, 조향 차축은 디스크 브레이크 방식이며, 두 방식 모두 답면 청소 장치가 설치되어 있다.[15] 또한, 차량 유치 시 차륜 고정 작업 부담을 줄이기 위해 선두차 전위 측 대차의 조향 차축(디스크 브레이크)에는 주차 브레이크가 설치되어 있다.[15]
2. 4. 제동 시스템
본 계열은 기존 차량과 달리 각 축을 개별적으로 제어하는 시스템을 채택했다.[15] 이는 1대차 내에 답면 제동과 디스크 브레이크, 두 종류의 기초 브레이크가 함께 있어 동일한 제어가 불가능하기 때문이다.[15]본 계열은 18m급 소형 차체로, 의장 공간이 좁아 소형 브레이크 장치를 채택했다. 또한, 각 축 제어가 가능한 초소형 브레이크 수신 장치 일체형 브레이크 작용 장치를 새로 개발하여 각 차량에 2대씩 탑재했다.[15] 회생 브레이크를 효과적으로 활용하기 위해 지연 제어를 도입했으며, M・T축 배치가 복잡하여 16000계에서 채택한 차량 제어 정보 관리 장치(TIS)를 사용한 편성 총괄 회생 블렌딩 제어를 채택했다.[15] TIS는 편성 전체에서 필요한 브레이크력을 계산하고, 회생 브레이크만으로 부족할 경우 공기 브레이크로 보충하며, 조타축(부수축)의 브레이크 작용 장치에 부족분을 보충하라는 지령을 내린다.[15]
3. 차체
알루미늄 합금 중공 압출 형재를 사용한 더블 스킨 구조를 FSW(마찰교반접합)으로 접합한 차체 구조이다.[15] 최근 신조 차량과 마찬가지로 만일의 충돌 사고에 대비하여, 기존의 차체 단각부의 구조는 차체 단각부가 삼각형으로 모따기된 형상이었지만, 그곳에 강도가 큰 삼각형을 기본으로 한, 육박 삼각형 판을 겹친 구조의 형재를 사용하여 보강되었으며, 플랫한 형상으로 되어 있다. 또한, 장래의 폐차 시 재활용을 고려하여 차체에 사용되는 알루미늄 합금의 재질 통일이 이루어지고 있다.[15]
차체 색상은 글로잉 스칼렛(Glowing Scarlet|글로잉 스칼렛영어)을 사용하였으며, 환경 부하 저감을 위해 차체 전체에 동일 색상의 컬러 필름을 붙이는 "풀 랩핑 차량"으로 했다.[23] 단, 선두차의 전두부 부근은 랩핑 부착에 적합하지 않으므로, 동일 색상의 도장 마감으로 하고 있다.[23]
글로잉 스칼렛 색상의 차체에는 개업 당시부터 이어져 온 "사인 웨이브"를 배치하고 있으며[15], 스크린도어가 있는 역에서도 잘 보이도록 상부에 시공하고 있다.[24] 전조등은 과거 마루노우치선에서 운용되었던 300형의 형상을 모티브로 한 열쇠 모양으로, 고이토 덴코제 꽃 모양 LED(10개)와 보조 전조등(1개)을 채용하고 있다.[23]
4. 차내
좌석은 롱시트 배치로, 에어컨이 설치되어 있으며 객차 끝 부분에는 둥근 창문이 있다. 승객용 전원 콘센트도 설치되어 있다.[6][7]
내장은 옅은 핑크색을 기본으로, 처면과 소매 칸막이는 어두운 나무 무늬를 사용했다. 바닥은 짙은 핑크색이다.[15] 짐 선반 바닥면, 소매 칸막이 일부, 차량 간 관통문에는 강화 유리를 사용해 개방감을 높였다.[15] 손잡이는 검은색 둥근 모양과 1000계 특별 사양차의 리코풍 타원형 두 종류가 있다.
좌석은 일반석은 검은색 바탕에 등받이는 좌석 구분이 가능한 적색과 흑색 그라데이션 무늬를, 우선석은 적색 부분을 오렌지색으로 했다. 좌석 표면은 류손미술직물 제품이다.[15][25]
실내등은 LED 조명을 채택하여 형광등 대비 약 40%의 에너지 절약을 실현했다.[15] 긴자선 1000계처럼 섹션 통과 시 조도 저하가 없다.
차량 간 관통문은 전면 유리로 되어 있으며, 충돌 방지를 위해 마루노우치선 노선도와 명소 아이콘 일러스트를 배치했다.[15]
에어컨은 02계 대규모 개수차(B수 공사)와 같이 23.26kW (20,000kcal/h) 출력의 집약 분산형 2대를 지붕에 설치하여 쾌적성을 높였다(1량당 46.51kW · 40,000kcal/h). 장치는 메트로 차량이 도시바 인프라 시스템즈에 발주했다(메트로 차량 형식: MS-HU2001형, 도시바 인프라 시스템즈 형식: RPU-6038형).
4. 1. 배리어 프리
객용 도어(출입문) 하부에는 바닥면과의 식별을 용이하게 하기 위해 황색으로 착색한 "출입구 식별 표시판"을 설치하였다.[15] 객용 도어 상부에는 도어 개폐 시 또는 승하차 촉진 방송 사용 시에 적색으로 점멸하는 "도어 개폐 표시등"을 설치하고 있다.[15] 각 차량의 객용 도어 상부에는 지그재그 배치로 (1량당 3곳) 방범 카메라를 설치하고 있다. 우선석 부근의 손잡이 및 좌석 끝의 소매 칸막이 세로 손잡이 봉은 오렌지색으로 착색하여 식별하고 있다.[15]휠체어 공간 · 프리 스페이스는 편성 내 모든 차량의 이케부쿠로 방면 차단부 (2000형만 오기쿠보 방면)에 배치하고 있다.[27] 휠체어 공간에는 안전 손잡이, 난방기, 비상 통보 장치, 허리 받침 쿠션을 설치하였고,[27] 프리 스페이스에는 소품용 테이블, 소품 걸이, 지하철 차량으로는 최초의 전원 콘센트를 설치하고 있다.[24][27] 2100형 · 2300형 · 2500형에서는 "1측"에 프리 스페이스를 배치, "2측"에 휠체어 공간을 배치하고,[27] 2200형 · 2400형 · 2000형에서는 "1측"에 휠체어 공간을 배치, "2측"에 프리 스페이스를 배치하고 있다.[27][26]
4. 2. 여객 안내 장치
각 출입문 상단에는 17인치 액정 디스플레이(LCD, TVIS)를 사용한 차내 안내 표시기 3개가 설치되어 있다.[15] 왼쪽 화면은 "Tokyo Metro 비전"의 광고 동영상용으로, 중앙과 오른쪽 화면은 행선지 안내, 환승 안내 등의 여객 안내용으로 사용한다.[15]측면에도 행선 표시기가 신설되었다.[23] 모두 시인성이 뛰어난 풀 컬러 LED를 채용하고 있다.[23] 행선 표시의 왼쪽에는 역 번호 표시가 추가되었다.[15]
4. 3. 승무원실
운전대는 T자형 원 핸들 마스콘 및 속도계, 압력계, 표시등 등의 계기류를 액정 모니터에 집약한 글래스 콕핏 구조를 채택했다.[15] 액정 화면은 정면 패널에 2개, 우측부에 1개가 설치되어 있으며, 통상적으로 정면 패널의 좌측을 계기 표시용으로, 우측을 차량 제어 정보 관리 장치(TIS)용으로 사용하며, 나머지 1개 화면은 정면 패널 화면 고장 시 백업용으로 사용한다.방송 장치에는 자동 방송 장치를 탑재하고, 차외 안내용 스피커를 설치했다. 이 스피커는 운전사가 혼잡 시 신속하게 승하차를 촉구할 때 사용된다. 차상 멜로디는 02계와 마찬가지로, A선이 "거리는 아득히 멀리", B선이 "춤추는 플라워"이다.
승무원실과 객실 사이 칸막이 벽에는 배전반 등 기기를 설치하여 칸막이 창은 설치되지 않았다.[27] 다만, 차장석 쪽에는 창문이 있는 칸막이 문이 설치되어 있다.[27]
5. 편성
| 호차 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 차종 | 2101 | 2201 | 2301 | 2401 | 2501 | 2001 |
| 구분 | CM | M1 | M2 | M3 | M4 | CT |
| 탑재 기기 | SIV BT | VVVF （1C1M4군） CP | IR | VVVF （1C1M6군） | SIV | CP BT |
| 동륜축 | ●○ ○● | ●○ ○● | ●○ ○● | ●○ ○● | ●○ ○● | ○○ ○○ |
| 차내 설비 | -- | -- | -- | -- | -- | -- |
| 정원 （）안은 좌석 정원 | 122 (36) | 137 (44) | 137 (44) | 137 (44) | 137 (44) | 122 (36) |
'''범례'''
6. 운용
2018년 3월, 도쿄 메트로는 도쿄 메트로 02계 전동차를 대체할 마루노우치 선용 6량 편성 53개(318량)의 새로운 차량을 도입할 계획을 발표했다.[3] 2018년 8월 18일, 일본 차량 도요카와 제작소에서 첫 번째 편성이 출고되어 갑종 수송으로 요코하마 혼모쿠역까지 수송된 후, 트레일러 트럭으로 나카노 차량기지에 반입되었다.[30]
반입 후 2018년(헤이세이 30년) 9월부터 각종 성능 확인 시운전 및 승무원 훈련을 실시했고, 2018년 10월 11일에 언론에 공개되었다.[30] 2019년(헤이세이 31년) 2월 23일부터 영업 운전을 시작했으며,[31][32] 2023년 말까지 02계를 대체했다.[33][34]
당초 2022년까지 53개 편성이 도입될 예정이었으나,[7] 2020년 3월, 편성 수가 52개(312량)로 줄어들고 2023년까지 납품될 것이라고 발표되었다.[10] 제32편성까지는 일본 차량이 제조를 담당했지만, 제33편성 이후는 킨키 차량이 수주했다.
참조
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東京メトロ丸ノ内線2000系に東芝インフラシステムズの駆動システム
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東京メトロの新型2000系 「数字4桁」に込められた路線の構造とは?
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令和元年度地球温暖化防止活動環境大臣表彰の受賞について
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東京地下鉄／東芝インフラシステムズ
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보도자료
2019年度省エネ大賞経済産業大臣賞の受賞について
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東京地下鉄／東芝インフラシステムズ
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日本車両製造、東京メトロから受注 新型車両32編成192両
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丸ノ内線新型車両2000系を導入します 2019年2月から営業運転開始予定
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車体も窓も天井も「丸」 丸ノ内線に30年ぶり新型車
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丸ノ内線に「真っ赤でまあるい」新型車両 約30年ぶり
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