南海21000系電車

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南海21000系電車（なんかい21000けいでんしゃ）は、南海電気鉄道に在籍していた通勤形電車。

なお、本稿では、旧型車からの機器流用車である21201系電車についても記述する。

高野線山岳区間への直通運転（大運転）対応車として、初めてカルダン駆動を採用した車両である。現行の2000系・2300系へと連なる「ズームカー」の系譜の嚆矢となった。増備車であり、直線基調（7000系と同様）のデザインに改められた22001系との対比から、「丸ズーム」と呼ばれていた。

目次 1 21001系 1.1 概要 1.2 車体 1.3 主要機器 1.4 昇圧工事 1.5 淘汰・譲渡先 2 21201系 2.1 概要 2.2 車体 2.3 主要機器 2.4 運用 3 脚注 4 鉄道模型

[編集] 21001系

[編集] 概要

1958年（昭和33年）から1964年（昭和39年）にかけて、モハ21001-モハ21100-モハ21100-モハ21001の全電動車方式による4両編成8本32両が、地元堺の帝国車両で新製され、南海では1997年（平成9年）まで使用された。クロスシート車は、30000系登場までは、臨時「こうや」に使用されることもあった。

[編集] 車体

車体は、後述する21201系が先行採用したものを踏襲した、11001系2次車以降の非貫通型（後の初代1001系）を、同じ2扉でも17mに短縮したスタイルの準張殻構造である。車体裾に丸みが付けられている事が示す通り、その断面形状は張殻構造の原則に忠実に従って設計されており、「丸ズーム」という愛称もこれに由来する。

車内は、1962年に新製された3次車の第4編成までが、11001系と同様の扉間転換クロスシート、1963年～1964年に新製された4・5次車はオールロングシートに変更された。1974年に第3・4編成は、オールロングシートに改造されている。この際、第1・2編成はクロスシートのまま残されたが、これは前述の通り臨時「こうや」として運用されることを考慮してのもので、冬期に実施されていた20001系の定期検査時や同系の故障時、夏期の特急増発時などに重宝された。

照明は蛍光灯1列に加えて座席荷棚下に伝統の読書灯が備えられており、これはロングシート車にも継承された。

[編集] 主要機器

山岳区間に介在する、50パーミルの急勾配を自力走行するためには、最大の駆動力が要求され、全電動車方式を採用したこともさる事ながら、歯車比も83:12=1:6.92とし、当時としては、異例な高ギヤ比となった。その反面、平坦線では高速走行が要求され、モータの牽引力を低下させない目的で補償巻線を装備し、電機子の反作用を打ち消すことで整流を安定させている。これによって、通常は40%程度が限界の弱め界磁率を、25%まで引き上げることが可能となった。山岳区間では、30km/h走行、平坦線では、100km/h走行が可能である。また、高ギヤ比を生かして起動加速度は3.1km/h/s（初期車は3.5km/h/S）、減速度は4.0km/h/sとなっている。

主電動機は東洋電機製造製TDK-820-B（端子電圧300V時定格出力70kW）を装備し、駆動装置も同じく東洋電機が開発した中空軸平行カルダン駆動方式、制御器についても当初は東洋電機製ACD-10を採用した。主回路構成については故障の際を考慮し、各車に1台ずつ制御器を搭載して4個のモータを制御する1C4M制御方式を採用しており、全車に各1基パンタグラフが搭載されていた。

ブレーキシステムは当初より三菱電機製HSC-D電磁直通ブレーキで、制御器の発電制動機能と連動して動作する。また、ハンドブレーキも残されており、後年保安ブレーキが追加されるなど、急勾配線区で使用される事と過去の事故経験を生かしてブレーキ故障時の暴走事故を防ぐべく、二重三重の備えがなされていたことも特徴であった。

高野線では昭和初期以来AUR系制御器による電力回生ブレーキが使用されていたが、本形式登場の時点では、変電所の整流器が回転変流器からシリコン整流器へ交換されていて余剰電力の吸収が出来なくなっており、このため本形式では負荷となる列車が存在しない状況での確実な制動が期待できないとして、電力回生制動の搭載は見送られている。

台車は第1・2編成が住友金属製鋳鋼ウィングバネ式台車のFS17（南海社内での形式。メーカー形式はFS317）、第3編成以降がこれに揺動防止用ボルスタアンカを追加したFS17A（同じくメーカー形式はFS317A）である。

本形式の電装品および台車は、あらかじめモハ1021形1024に先行試作品が装備されて本線上で試験走行を繰り返し、実働データを収集の上で採用されており、複雑かつ高度なシステムにもかかわらず、当初より安定した性能を発揮した。

[編集] 昇圧工事

1973年に南海本線・高野線系統の架線電圧が直流600Vから1500Vに昇圧されることが決定した^[1]ため、以後も全車が継続して使用される本形式については、冷房化工事と併せて実施されることとなり、1972年以降検査周期に合わせて近畿車輌で改造工事が実施された。

その内容は、これまでの1C4M方式をやめて4連を2両単位でユニット化し、難波寄りの奇数車にパンタグラフ・電動発電機・エアーコンプレッサーなどの補機を、極楽橋寄りの偶数車に制御器としてちょうど本形式と同数の32両が建造された後継車である22001系に搭載されているのと同一の日立製作所製MMC-LHTB-20D（1C8M制御）と、これまでの強制冷却式に代えて自然冷却式に変更されたリボン抵抗器（22001系の物より大容量とされ、その機器箱は台車間のほぼ全長を使い切るほどの容積であった）をそれぞれ集約搭載し、特に電動発電機は冷房装置への給電用としても使用されるため、75KVA級の大容量モデルが採用された。また、主電動機は偶数車と奇数車で高圧・低圧の直列つなぎとなるように回路構成し、制御器を搭載する高圧側の偶数車のみ昇圧対応設計の22001系の奇数車に装架されていたTDK-820-E（端子電圧375V時定格出力90kW）と交換することにより、22001系と仕様を揃えた上で、高価な主電動機の大改造や新製品との交換によるコスト増を回避するという、同数新造ならではの一石二鳥の巧妙な方策をとっている。ただし、TDK-820-Bと-Eでは絶縁強化の関係でブラシ部分の構造が異なっていたため、保守の便を考慮して-Bのブラシ支えを改造し、-E仕様のパーツを共用可能としている。

冷房装置は日立製作所製の集中式冷房装置であるFTUR-550-206D（冷凍能力42,000Kcal/h）が採用された。これは同時期に南海線用の姉妹車である1001系が採用した三菱電機CU-73と同等品であるが、メーカーが違えてあった。

[編集] 淘汰・譲渡先

1990年より大運転用の久々の新型車である2000系が登場し、これと1:1で置き換える形で本系列の淘汰が1993年より開始された。過渡期には2000系との連結も見られた。 最初に廃車となったのはクロスシートの第1編成で、2000系の2両編成タイプの第1陣である2031-2181・2032-2182の竣工と入れ替わりで長期休車となった後に廃車となった。以後、2000系の増備に合わせて本系列の淘汰と22001系の淘汰・転用が進んだが、本系列については1995年に余剰となった第2・3編成から中間車を抜いて2両編成に短縮し、連結器の交換や、平坦線では不要なズームカーとしての機能をカットする措置を行うなど小改造を実施した上で和歌山港線への転用が実施された。これは支線区で長らく使用されてきた、吊り掛け駆動の1521系が老朽化で淘汰されて、車両が不足したために転用が決定されたものであった。なお、この際余剰となる中間車はそのまま廃車解体されている。

もっとも、転出先である和歌山港線での運用期間は短く、1997年2月までに転出車が一足先に廃車となり、高野線に残った車両も同年11月の第8編成（最後に旧塗装に戻された）によるさよなら運転を最後に全車廃車となった。

そのうち、クロスシート車であった第1・2編成の先頭車4両（モハ21001～21004）は静岡県の大井川鐵道に、第3・5～7編成の先頭車8両（モハ21005・21006・21009～21014）は島根県の一畑電気鉄道（現・一畑電車）に譲渡され、3000系として2006年現在も運用されている。また、大井川鐵道に譲渡された編成は、南海時代の旧塗装である緑の濃淡を塗色として使用しているが、この内21001・21002は譲渡前に休車状態で工場に保管されていた時期に50000系「ラピート」の塗装比較試験に使用されており、当然ながら譲渡に当たっては再塗装が必要となったが、この際、大井川鐵道側の希望でわざわざ旧塗装に戻されたといい、追加譲渡された第2編成もこれにならっている。なお、大井川鐵道に譲渡された車両も一畑電鉄に譲渡された車両もワンマン改造を受けている。

[編集] 21201系

[編集] 概要

21001系登場前年の1957年に、1956年の紀伊神谷～紀伊細川間のトンネル火災事故で車体が焼失した旧型直通大運転車（モハ1251形1282・1283、クハ1891形1894）の機器を再用してモハ21201-モハ21203-サハ21801-モハ21202の4両編成1本が帝国車両で新製された。

[編集] 車体

車体デザインは11001系第2次車に準ずる、いわゆる湘南型と呼ばれる前面2枚窓非貫通型の準張殻構造17m級軽量車体で、これは続いて新造された21001系にもそのまま継承された。もっとも、車内は扉間転換クロスシートとされていたが、新造当初は扇風機が未設置^[2]であった。

[編集] 主要機器

主電動機は吊り掛け式の三菱電機MB-146-TF、制御器は東洋電機AUR-17T、台車は帯鋼組み立て式の釣り合い梁台車である汽車製造K-16（後に空気バネ式の帝国車両TB-60へ交換）、という戦前以来の大運転用電力回生制動車そのままの仕様であったが、ブレーキのみはAMM自動空気ブレーキが採用されており、高野線系統では初の元空気溜管式自動空気ブレーキ装備車^[3]となった。なお、被災車が3両に対し建造数が4両で計算が合わないが、これは当初3連で建造計画が進んでいたものの、途中で中間電動車の追加が求められ、工場在庫の予備部品を急遽かき集めて必要機材の確保が図られたためである。また、種車の関係で編成中の1両は付随車であった。

[編集] 運用

本系列は大運転用としてAUR系制御器搭載のモハ1251形などと共通運用で運用された。1967年 (昭和42年) にはロングシート化されている。旧型車の機器を再用したために昇圧工事が困難と判断され、21001系の昇圧工事期間中の代車としてフル活用された後、高野線の1500Vへの昇圧時に休車となった。

モハ1251形などの在来車のように廃車とならなかったのは、その新しい車体の廃棄を惜しんだためと考えられるが、結局電装品の交換による21001系編入は実施されず、本系列淘汰に伴う車両数の減小は22001系の増備でまかなわれた。

このうち、中間車2両は早期に解体処分となったが、先頭車2両は温存された。もっとも、モハ21201は貴志川線での3両編成運転実施のために電装解除され、制御車クハ21201として転用改造されたが、残るモハ21202は結局転用されることなく、留置が続いた末1983年に廃車となっている。

転用されたクハ21201は通学ラッシュ時の増結用として運用され、当時半鋼製車体の1201形で統一されていた貴志川線では、唯一の全金属車体を有する車両であった。

しかし、沿線の過疎化やマイカーの普及などで乗客が減少したことから3両運転は中止となり、クハ21201は1986年に廃車解体されている。

[編集] 脚注

1. ^ ただし、高野下～極楽橋間はズームカー専用となるため、電圧切り替えに伴う制御器の変更を極力減らす目的で、最もデリケートかつ複雑な山岳線用スイッチ動作時に主電動機のつなぎの単純な切り替えだけで対処可能とすべく、架線の実効電圧を600Vの2倍になる1200Vに落としてあった。こうすることで、主電動機回路を並列から直列につなぎ替えるだけで昇圧に対応可能となったのである。なお、この措置は電力吸収装置の設置完了後に、VVVF制御による回生制動車である2000系（こちらは逆に入力電圧の低下が問題となる）の導入が開始されるまで継続された。
2. ^ 後日追加設置された。
3. ^ 従来はSME（非常弁付直通空気ブレーキ）が採用されていた。また、区間運転では制御管式のAVR自動空気ブレーキが使用されていた。

[編集] 鉄道模型

2006年10月に発売されたトミーテックの鉄道コレクションの第3弾としてこの21000系が選ばれ、和歌山港線に転用され、後に大井川鐵道へ譲渡された21003-21004と、一畑電鉄3007-3017の2グループ4種が製品化されている。