【一体どうなる】E501系九州譲渡の可能性について考える

ご無沙汰してます。ふぺです。

先日遥々フェリーで九州に上陸し話題となったりんかい線の70-000形。これにより筑肥線の103系の置き換え車両が確定するなどしていましたが、九州にはもうひとつ置き換えなければならない車両が存在します。それが415系です。415系は主に関門トンネルの運用や鹿児島・日豊本線の運用に入っていますが、登場から約40年が経過したほか関門トンネルの塩害の影響により老朽化が進行しています。

そこで最近JR常磐線のE501系が譲渡されるのでは、との話が持ち上がるようになりました。そこで今回はE501系の九州譲渡の可能性について深く考えていこうと思います。

りんかい線70-000形譲渡の件
E501系譲渡の可能性
E501系とは
E501系を譲渡して貰う際のメリット
E501系を譲渡して貰う際の問題点
E501系 4両化できる？
もしE501系が来た場合改造内容
E501系の運用について考える① 関門トンネル運用
E501系の運用について考える② 鹿児島本線運用
おわりに

りんかい線70-000形譲渡の件

…とその前に先日九州に到着したりんかい線の70-000形について少し振り返ってみようと思います。

5月中旬に八潮所属の70-000形Z8編成が運用を離脱。その後すぐ2〜9号車が廃車のため陸送されましたが、両先頭車である1号車と10号車のみブルーシートに覆われて東京港まで陸送。

その後フェリーどうご(東京〜徳島〜新門司)に当車両が載せられているのが発見され、数日後に九州の新門司港に到着。その日の夜にJR九州の小倉工場に運ばれました。

九州で70-000形が走れるような路線は筑肥線・西日本鉄道・熊本電鉄くらいしかおらず、そのうち西日本鉄道は置き換える車両がいない、熊本電鉄は急いで置き換えるべき車両がない…とのことから筑肥線への投入がほぼ確定となりました。

しかし今回九州に来た先頭車2両では自走できないことから、今後小倉でどのような改造が施されるのか注目されます。

※70-000形転用に関する詳細は鉄道ファンの待合室様、ゴハチさん様が記事を出してくださっていますのでこちらもぜひ。

【JR九州筑肥線か】りんかい線70-000形の先頭車が東京港へ

東京臨海高速鉄道は2025年から2027年にかけて、既存の70-000形を71-000形に置き換える方針を明らかにしています。8編成のうち最初に運用を離脱したZ8編成ですが、中間車は解体場所へ搬出された一方で、先頭車2両が東京港フェリーター...

E501系譲渡の可能性

元70-000形による103系の置き換えははぼ確定となりましたが、九州にはもうひとつ置き換えなければならない国鉄型車両が存在します。それが415系です。

九州の415系は主に関門トンネル区間(門司〜下関)での運用に入っていますが、この415系が通る関門トンネルは前回の記事で解説しました通り海水の漏れが酷く、元々の車齢も相まって非常に老朽化が進行している状況になっています。

さらに関門トンネル区間は貨物列車が多く通る大変重要な区間。そんな区間に故障してしまうリスクのある415系をずっと走らせておくわけにもいきません。

JR九州も故障のリスクがある415系は早々に置き換えたいのでしょうが、関門トンネルは門司側に交直セクションがある関係で関門トンネルを通れるのは交直流車のみ、さらにJR九州は交直流車を415系しか保有しておらず、ほかの813系や817系は交流電源のみ対応しているため、現状では415系を代替できないのが現状です。

そこで話が持ち上がったのがE501系の九州譲渡。E501系は交直流電車として元々常磐線や水戸線で活躍していましたが、E531系に殆どの運用が置き換えられてしまい、今では殆どの編成が勝田駅の留置線で放置されているうえ、K753編成に関してはドアステッカーが剥がされ「一休車」の札が付けられてしまっています。

しかしJR九州にとっては千載一遇の大チャンス。この形式を譲渡して貰えれば、高額な交直流車を新造することなく415系を置き換えることができるのです。しかし譲渡して貰うとしても様々な問題点が存在します。

E501系とは

E501系譲渡の問題点を解説する前にまず基礎知識としてE501系について軽く解説していこうと思います。

E501系は1995年に茨城県南部の都市である土浦市及び牛久市の人口増加に対応するため、常磐快速線の”緑の快速“を土浦方面まで延長するような形で運行するために製造された車両です。

全車両が勝田車両センターに所属しており主に常磐線(水戸〜いわき)で活躍、また過去には水戸線で運行されていたほか常磐快速線に直通し上野まで入線していました。

混雑に対応すべく外観及び車内は当時の最新型車両である209系京浜東北線をベースに開発。そのため両形式は外観が非常に似ており、内装もトイレなしのオールロングシートという完全通勤仕様の電車となりました。

また取手〜藤代の交直セクションを越えるため交直流電源に対応、最高速度は当時の常磐線特急である485系「ひたち」と同等の120km/hという非常に高性能な車両となりました。

そんなE501系は川崎重工と東急車輛によって10両編成と5両編成それぞれ4編成の計8編成が製造。基本(10両)編成がK701〜K704、付属(5両)編成がK751〜754が製造されました。

「ん？少なくね？」と思われた読者の方も多いのではないでしょうか。実はE501系は常磐線の中ではかなり少数派なのです。

E501系はトイレなしのオールロングシートということで従来の415系より詰め込みが効きやすく、堂々の15両編成で朝夕の通勤輸送では大活躍しましたが、この設備が仇となり長距離輸送には全く向いていませんでした。

さらに1997年のダイヤ改正で土浦で系統分割。当時JR東日本が通勤特急として力を入れていた特急フレッシュひたちの利用者を増やす目論見で行われたのだと思われますが、この系統分離には土浦以北の利用者からの不評が非常に多かったためたった1年で終了することになりました。

このように長距離輸送に向いていない・ダイ改の失敗が重なった結果、E501系は計8編成のみの製造に留まることになったのです。

このような感じで少数派ながらも日々茨城県南部からの通勤客を運んでいたE501系ですが、2005年に常磐線の天敵ことつくばエクスプレスが開業。これに対抗して130km/h運転可能・グリーン車が連結されているE531系がデビューしたことでE501系は土浦以南の運用から撤退することに。その後も交直セクションのトラブル多発によって水戸線から撤退、2025年のダイヤ改正からは水戸以南の運用から撤退するなど運用範囲がどんどん狭まってしまいました。

その後K754編成がイベント列車「SAKIGAKE」に改造されるなど明るいニュースもありましたが、昨年秋にはトップナンバーであるK751編成がついに郡山に廃車回送。残った付属編成も全て運用離脱したほか、基本編成も運用がかなり減ってしまっています。

※さらに詳しいE501系の概要についてはホームドアくんが記事を書いてくださってますのでこちらをご覧ください。

E501系を譲渡して貰う際のメリット

では、このE501系をJR九州が譲渡して貰う場合のメリットについて解説していこうと思います。

1.交直流対応であること・関門トンネル運用を置き換えられる

これが1番の理由だと思います。交直流電車しか入れない関門トンネル運用に投入することができ、415系を置き換えることができる…というのは、小倉工場移転前にできる限りの国鉄型車両(直流モーター車)を引退させたいJR九州にとってかなり良い掘り出し物であるのです。

2.車齢が比較的新しい

2025年時点でのE501系の車齢は約30年。鹿児島本線で主力として活躍する813系の車齢が1番古いもので約31年とほぼ同期であることを考えれば、このE501系の車齢はあまり気にならないものではないでしょうか。

3.車内の詰め込みが効く

E501系は前述の通り混雑に対応するため車内はオールロングシートなっています。そしてJR九州では福岡都市圏の混雑対策として既存形式(811系・813系)にリニューアルやロングシート化改造を施していますが、このE501系のオールロングシートというのは、まさに今の鹿児島本線に求められている輸送力なのです。他の形式とは違い拡張車体ではないのがネックとはいえ、4扉であることを生かせば鹿児島本線の混雑対策に大いに貢献することができます。

4.70-000形と同期のため検査がしやすい

先日JR九州への譲渡がされた70-000形とこのE501系というのはどちらも209系をベースに作られているため、所々似通っている部分が多く見られるほか、両車とも製造年数も近いため、対応電源が違うと言えど検査面で共通化できる部分は多いように思えます。

5.JR東日本側にもメリットがある

E501系の運用は基本編成のみしか残っておらず、それ以外の運用は全てE531系となっています。この残りのE501系の運用はE531系を1,2編成ほど新製するか運用を調整すればすぐ置き換えることができると思われるうえに、譲渡すればE501系の解体にかかる費用を減らすことができるため、JR東日本側にもメリットがあるように思えます。

E501系を譲渡して貰う際の問題点

ここまで見るとE501系はJR九州にとって非常に良い掘り出し物のように思えますが、問題点も多くあります。

1.対応しているHzが違う

実は鹿児島本線と常磐線の交流区間は若干違うところがあり、Hz(ヘルツ)という交流のプラスとマイナスが1秒間に入れ替わる回数の単位が両線の間で10Hzほど差ができているのです。

これはかつて東京と大阪の電力会社で導入された発電機が違うことによって起きた問題であり、この影響で鹿児島本線が60Hz・常磐線が50Hzという違ったHz数で電化されているのです。

このHz数は糸魚川静岡構造線を境に変わるため、この区間を通る交流電源車(北陸新幹線E7・W7系かがやき、EF510など)や一部の国鉄型の交直流電車は両方のHzに対応していますが、E501系は基本的に常磐線のみ走るということで50Hzのみにしか対応していません。そのためE501系を鹿児島本線や関門トンネルで走らせるとなった場合、変圧器を交換・改造するのが必須となります。

2.交直切替の際のトラブル

前述の通りE501系は2018年頃より水戸線の小山〜小田林にある交直セクションにてトラブルが頻発したことによって、水戸線の運用から撤退してしまっています。おそらくE501系の交直切替装置にガタが来てしまっているのが要因だと思われますが、そのような車両を1日最大18.5往復…つまり37回も交直切替を行うような区間に投入しても大丈夫なのか？…という信頼性での問題があります。

3.上記問題解決のための機器交換費

上記2つの問題を解決するためにはこの機器(変圧器、交直切替装置など)を交換する必要がありますが、この機器含む交流対応の電車に搭載されている機器は直流対応の電車に比べ非常に高く、交換するにしてもかなりの費用が嵩むことになります。

4.車両の耐久性

E501系は209系をベースに作られている車両ですが、209系は「重量半分・価格半分・寿命半分」をコンセプトに製造された車両。当の209系は今でも房総地区で活躍していますが、ついに先日置き換えの計画が発表されたうえに、209系のこの”寿命半分”のコンセプトがE501系の水戸線でのトラブル頻発に繋がった可能性があります。

また関門トンネルは塩害が激しい区間。E501系は車体が209系より数mmほど厚くなってはいるものの、こらから数十年間塩害に耐え切れることができるか…と言われると決して首を縦に振ることはできないと思います。

5.そもそもの編成数が少ない・編成長が長い

製造されたE501系の合計の編成数は8編成、そこからK751系が廃車、K754編成がSAKIGAKEに改造されているので現状使えるのは6編成のみとなっています。一方415系が14編成あるため、頑張って運用調整したとしても現状のE501系の編成数で415系を置き換えるのは不可能といえるでしょう。

さらに現状使えるE501系のうちK701〜704編成は10両編成となっており、10両編成のまま転用すると九州地区では明らかに輸送力が過剰になってしまいます。

E501系 4両化できる？

ではE501系を短編成化することはできるのでしょうか？

E501系基本編成は209系と同じクハ-サハ-モハ-モハ-サハ-サハ-サハ-モハ-モハ-クハ、付属編成はクハ-サハ-モハ-モハ-クハの2M3Tで構成されております。ではここからどうやってこの編成を4両に短縮するのでしょうか？

実はE501系とほぼ同期で構成も似ている車両が4両に短縮できているのです。その名も209系京浜東北線です。

この209系京浜東北線10両編成は同線の新型車両(E233系)の導入に伴い、房総地区に転用するため一部編成が4両へ短縮されました。

房総地区に転用された209系うち、4両編成は10両編成のサハ-モハ-サハ-サハ-サハ-モハの6両を抜き取って組成、クハ-モハ-モハ-クハの2M2Tとなっています。

これをE501系に反映してみるとこのような感じになります。209系と同様クハ-モハ-モハ-クハと2M2Tに改造すれば、何か特別な事情がない限りは理論上、209系と同様の4両編成に組成できると思われます。

また一方の付属編成もサハE501を脱車すれば、クハ-モハ-モハ-クハの2M2Tと先ほどの基本編成と同様の4両編成へ組成できると思われます。

もしE501系が来た場合改造内容

ではもE501系が九州に来るとなった場合、どのような改造が施されるのでしょう？

まず必要になるのが変圧器の交換。九州地区は60Hzで電化されているのに対し、E501系は50Hzのみ対応しており、このままでは譲渡されたとしても走ることはできません。

…と思いきや調べている最中にこのような情報を発見しました。

60Hz仕様品を50Hz地区で使用すると変圧器はどうなりますか？ | 電力機器Q&A | 株式会社ダイヘン

電力機器の使い方・構造に関するよくあるご質問、「60Hz仕様品を50Hz地区で使用すると変圧器はどうなりますか？」についての回答を掲載しています。

この情報によると、60Hz仕様の変圧器を50Hz地区で使用することはできないが、逆に50Hz仕様品を60Hz地区で使用することはできるとのこと。60⇨50の場合では鉄心の磁束が周波数に逆比例(60Hz/50Hz＝120%)し、過励磁になってしまいますが、50⇨60の場合では無負荷電流及び無負荷損が若干減少、電圧変動率はほぼ変わらず、効率も少し良くなる程度で済むようです。

ただこの情報は普通の変圧器に対するものであるため、電車の変圧器も同じようにできるかは正直かなり怪しいところではあります。

とりあえず譲渡の際に変圧器は60Hz対応のものに交換、またはそのまま流用の二択になると思われます。

次に必要になる改造が短編成化。E501系は短い付属編成でも5両編成のため、415系と同様の4両編成に短縮しなければなりません。

この改造に関しては前述の通りE501系とほぼ同一仕様の209系が成功しているため、クハ-モハ-モハ-クハの2M2Tにすれば4両編成に短縮しても自走することは理論上は可能と思われます。

次に必要になってくるのがATSの交換。E501系が走行している常磐線ではJR東日本仕様のATSであるATS-P, ATS-Ps, ATS-Snが使用されていますが、九州地区ではJR九州仕様のATSであるATS-DK, ATS-SKが使用されているため、交換が必須となります。

そのほか、経年劣化した交直切替装置の交換、電気連結器の設置、運転支援タブレットケースの設置などをすれば、九州地区でも充分走れる仕様になると思います。