国鉄211系電車

国鉄211系電車

211系電車（211けいでんしゃ）は、1985年に登場した直流近郊形電車である。当初は日本国有鉄道（国鉄）が、国鉄分割民営化後は東日本旅客鉄道（JR東日本）、東海旅客鉄道（JR東海）、西日本旅客鉄道（JR西日本）により設計・製造された。

直流近郊形電車は、1962年（昭和37年）から20年以上にわたって111・113系と115系が製造されてきた。本系列は、これらに代わるフルモデルチェンジ車であり、軽量ステンレス製車体や構造の簡便なボルスタレス台車、電機子チョッパ制御よりも簡便かつ安価に回生ブレーキが使用可能で抵抗制御を基本とした界磁添加励磁制御、応答性の高い電気指令式ブレーキや簡易的なモニタ装置など、省エネルギーや保守費低減に配意した新機軸が各所に採用されている。これらは通勤形電車の205系で先に採用されたものであるが、本来は近郊形電車用のシステムとして開発されていたものである。1ユニットあたりの力行性能の向上により、電動車比率を下げ、2M3T編成で25 ‰区間までの勾配でも通常の使用ができる設計とし、新製コストと運用コストの低減を狙った設計とした。これにより2M3T編成でも113系・115系の2M2T編成と同等以上の走行性能を持つ。
車体は、片側3か所に両開きの扉を設けた国鉄近郊形電車の基本的構成であるが、両端の側出入口の位置を若干車端に寄せた配置としている。外板間の車体幅は、従来の2,900 mmから初めて2,950 mmまで拡大され、裾絞りが大きくなっている。また暖地・平坦線用の113系と寒地・勾配線用の115系を統合し、細部の仕様変更を行うことで両系列の取替に対応している。また座席は従来と同様のセミクロスシートの他、長距離通勤客の増加に伴う混雑に対応するため、オールロングシートの車両も製造された。クロスシート・ロングシートともバケットタイプとし、クロスシートはシートピッチ1,490 mmのままでスペースと通路幅を広げ、ロングシートは1人分の幅を広げた。また、セミクロスシート車も混雑緩和のため、415系700番台同様、車端部をロングシートとした。
国鉄時代は付属編成のみがオールロングシート車とされたが、国鉄分割民営化後の増備車はすべてロングシート車が基本となっている。さらに、車体の構造と台車は同時期に製造された415系1500番台にも採用され、民営化後も車体や制御システムの設計を流用した車両が登場している。

機構
本系列のMM'ユニット車の主電動機は、MT61形という713系向けに開発されたものを使用している。定格出力こそ従来多用されてきたMT54形と同じだが、低回転域のトルクを381系向けのMT58より強化（MT54とMT58の中間の特性）したうえ、従来の近郊形電車よりも大きめの歯車比を採用し、定格速度を113系・115系より6.5 km/h低い46.0 km/hとしたため、逆にユニット当たりの引張力は6,690 kgfから7,580 kgfへと一割強大きくなった。一方で、許容回転数を上げて最弱め界磁率を35 %まで取り、高速性能を確保した。2M3T編成においても113系・115系の2M2T編成を上回る走行性能を発揮できるのはこれらによるものである。
1M方式（非MM'ユニット車）車の主電動機はMT64形で、定格端子電圧がMT61形の2倍の750 V、定格電流が半分の180 Aとされているが、速度特性は極力MT61形にそろえられている。このシステムは後に213系用として初採用されたが、本来は本系列の横須賀・総武快速線への投入を構想した際、MT比2:3（15両編成時6M9T）では不足する走行性能と、電動車を増やすコストをバランスさせるために開発されていたもので、当初からMM'ユニット方式との混用が想定されていた。
主制御器は205系のCS57形に抑速ブレーキの機能を追加したCS57A形である。抑速ブレーキは40 km/h以上で作動する。
電気ブレーキは、添加励磁装置を用いて回生ブレーキを行う。高速域では界磁電流を弱く、主回路電流を強くし、速度の低下とともに界磁電流を強めながら主回路電流を減ずるよう制御することで、一定の回生ブレーキ力が確保される。78 km/h以上からブレーキをかける時は電動機は並列つなぎで、それ以下からの場合は直列つなぎで回生ブレーキを開始する。並列つなぎで開始した場合は60 km/h前後で直列つなぎに切替えるが、切替の際に端子電圧を急に半減することはできないため、抵抗を挿入しながら回路を切替え、その後抵抗が抜かれる。
低速では界磁電流を強めても回生電圧が架線電圧を下回るため、30 km/h前後で回生ブレーキが失効する。

形式・製造数
順番は過去からの慣例に準ずる。本形式は国鉄時代から国鉄分割民営化後にかけて製造されているため、それらを分けて記述する。なお、国鉄時代に製造された形式の中には民営化後に製造された形式もある。また、車両の向きは、東海道本線基準で東京駅方を奇数（北・東）向き、神戸駅方を偶数（南・西）向きである。
国鉄時代には首都圏地区に250両、名古屋地区に8両、計258両が製造された。前者はJR東日本に、後者はJR東海に引き継がれた[4]。国鉄分割民営化後にはJR東日本で325両、JR東海で242両、JR西日本で2両、計569両が製造された。国鉄時代と合わせた総計では827両が製造された。
その後、2004（平成16）年度以降にJR東日本では113系2階建グリーン車34両が本系列に編入され、代替に同数のサハ211形34両が廃車となっている。
JR東日本製造分においては、1989年（平成元年）3月に205系508両（埼京線・京葉線・京浜東北線・南武線用）、本系列145両（2000番台・3000番台）、113系組み込み用2階建てグリーン車15両、総計668両の製造を川崎重工業が受注した。これは当時の国内商談としては、最大規模となる受注であった。実際、JR東日本製造分では1989年（平成元年）3月以降、2000番台15両（日本車輌製N32・N64編成）を除いて、全車両が川崎重工業製となっている。

211系電車
（共通事項）
基本情報
運用者 日本国有鉄道
東日本旅客鉄道
東海旅客鉄道
西日本旅客鉄道
製造所 川崎重工業・東急車輛製造・日本車輌製造・日立製作所・近畿車輛
製造年 1985年 - 1991年
製造数 827両
運用開始 1986年（昭和61年）2月18日
主要諸元
軌間 1,067 mm（狭軌）
電気方式 直流1,500 V（架空電車線方式）
最高速度 110 km/h（製造時）
120 km/h（高速化改造車およびスーパーサルーン「ゆめじ」）
減速度（常用） 3.5 km/h/s
自重 23.2 t（最小 サハ211形2000番台）
36.3 t（最大 クモハ211形1000番台）
全長 20000mm
全幅 2900・2966mm
全高 3970・4094mm
台車 円錐積層ゴム式ボルスタレス台車
主電動機 直流直巻電動機 MT61型
駆動方式 中空軸平行カルダン撓み継手方式
歯車比 16:83 (5.19)
定格速度 全界磁46.0km/h・35%界磁87.5km/h
制御方式 抵抗制御・直並列組合せ制御・弱め界磁制御・界磁添加励磁制御
制御装置 電気指令式（直通・回生・抑速）
直通予備ブレーキ
耐雪ブレーキ