E235系
| 分類 | 通勤形電車（都市音響最適化車両としての通称） |
|---|---|
| 設計思想 | 停車・発車時の車内共鳴を抑える制御（として説明される） |
| 主要な利用線区 | 近郊の複数路線（とされる） |
| 導入の開始年 | 後半（出典により揺れがある） |
| 愛称 | 「静かな加速」プロジェクト車として社内呼称される |
| 設計運用の基準 | 走行時の床振動を計測し、閾値を超えると自動補正する（とされる） |
| 関連計画 | 第235次の改良計画（社内文書に基づくとされる） |
E235系（いーにひゃくさんじゅうごけい）は、のが「都市内交通の音響設計」を目的に整備したとされるの系列である。形式番号は公式には「第235次の改良計画」に由来すると説明されるが、技術史家のあいだでは音響工学ブームと結び付けて語られることがある[1]。
概要[編集]
E235系は、都市の通勤環境における騒音・振動を「乗客の集中度」に換算し、その数値に応じて制御アルゴリズムを更新することを目的に整備された系列として説明される。特に、車内で聞こえる発車ベルの周波数帯が心理的ストレスに影響するとの仮説から、の社内研究班が「音響設計」を前面に押し出したとされる[2]。
形式番号の「235」は、改良計画の回次を示すとされる一方、別資料では「2-3-5のリズムで乗客が無意識に呼吸を整える」という民間コンサルタントの提案を採用した結果、ともされる。この説は裏付けが薄いが、当時の技術担当が社内勉強会で一度だけ話したという回想が残り、資料の端々で「235」という語が頻繁に登場する[3]。
なお、E235系は「電車の性能」よりも「人間の応答」を測るための計測装置が強調された点で、国内の車両史では異色とされる。車両に搭載されたとされる評価用センサは、床下の微振動を毎秒1,024回サンプリングし、そのデータを運転台のダッシュボードに集約する仕組みになっていたと説明される[4]。ただし、当該数値は資料によって表記揺れがあり、編集者のあいだでも「桁が1つ多いのではないか」と冗談が出たと記録されている。
歴史[編集]
「第235次改良計画」から始まる系譜[編集]
E235系の起点は、の沿線で「ホームのアナウンス音が耳鳴りを誘発する」という苦情が急増したことにあるとされる。きっかけは、内の複数駅で行われた放送設備の更新直後に、特定の周波数が同時多発的に増幅されたという報告だった。そこでは、車両側の発車・制動の制御にも原因があるとして、を立ち上げたとされる[5]。
計画では「加速の立ち上がりを0.37秒早めると乗客のストレスが下がる」という仮説が採用され、さらに安全率は通常よりも大きく取ったとされる。面白いのは、評価指標が車両の最高速度ではなく「発車後30秒以内の車内沈黙時間（秒）」であった点である。沈黙時間が平均42.6秒に達する場合に合格、と社内の試験報告書で定義されたという[6]。
この沈黙時間を測るため、研究員は乗客の声量ではなく「乗客が咳をしない確率」を代理指標にしたとされる。咳は医学的には多因子だが、当時の統計担当が「とにかく座席が安定すれば咳は減る」と簡略化して、車体の揺れを目的関数に組み込んだ結果、E235系は“音響最適化電車”として扱われるようになったと説明される。
設計の勝ち筋と「架空の委員会」の存在[編集]
E235系の設計に関わった中心人物として、から派遣された制御工学研究者のが挙げられる。渡辺は、制動時の制御誤差が車内で「低域のうなり」として知覚されると主張し、そのうなりを打ち消すために、ブレーキ指令に対して微小な位相調整を加える方針を提示したとされる[7]。
また、当時の社内には「架空に近いが妙に具体的」な委員会としてが存在したと記される。委員会は、評価用の“静粛性”を「A特性（平均）-B特性（最悪）で計算する」とし、閾値超過の判定は「A-Bが12.0を超えたら即修正」と定義したという。ここでのAとBが何かは資料で省略されることが多く、編集者が補注を書こうとして「分からないからこそ面白い」と判断した痕跡がある[8]。
一方で、車両の外観設計は、人間が“静かな色”を好むという調査結果に基づき、塗装の反射率を微調整することでまとまりが出るとされた。反射率は当初0.41±0.02とされ、途中で0.39±0.01へと改定されたという[9]。この改定は“運用の現場で目に優しいと感じた”という理由付けで説明され、理屈よりも実感が採用された典型だとされる。
技術的特徴（として語られるもの）[編集]
E235系は、加速・減速の制御だけでなく、車体の振動が車内の会話周波数に与える影響までを含めて最適化されたと説明される。具体的には、床下に設置されたとされる加速度センサが、走行中に得られる時系列データを「短時間フーリエ変換」相当に近い形で圧縮し、運転台で“揺れの地図”として表示する仕組みになっていたとされる[10]。
さらに、扉付近の風圧を減らすために、換気口の開度を乗車率推定に合わせて制御する構想があったとされる。その推定は、ドア開閉の直前に流れる微電流の変化から「乗客の立ち位置分布」を推定するという、ややSFじみた手法だったと書かれている。推定結果が指定レンジに入らないとき、空調は“音を立てずに”出力だけ上げるため、乗客からは「暑いのに無風」というクレームが一時期発生したともされる[11]。
なお、車体の軽量化に関しては、材料選定が最適化され、アルミ比率を当初63%としたが、実測では66%に達していたとされる。ここは数字がよく独り歩きし、資料によって差があるため、研究者のあいだでは「計算上は63だが現場では66だった」と表現されることがある。
社会的影響[編集]
E235系がもたらした影響は、車両の性能指標の扱い方を変えた点にあるとされる。従来の評価が主に定時性や輸送力に偏りがちだったのに対し、E235系では「乗客の沈黙時間」や「会話の立ち上がりの遅れ」といった、体感に近い指標が前面に出されたと説明される[12]。
この結果、沿線の駅運営にも波及し、では駅の放送担当が「音響周波数の調整表」を参照して原稿の抑揚を変えるようになったとされる。さらに、騒音対策の補助金申請では、車両側データを添付することが増え、の窓口が“提出書類が増えすぎた”として一度だけ運用変更した記録があるという[13]。
また、E235系は鉄道ファンにも影響し、「走りを聴ける電車」という言い方が流行したとされる。ファンは、車内放送の直後の無音区間や、ドア開閉後の残響の長さを聞き分けるようになり、動画投稿サイトでは“沈黙42.6秒チャレンジ”なる企画が現れたという。真偽はともかく、当時の投稿タイトルに「E235は耳で追う」といった文言が確認されているとされる[14]。
批判と論争[編集]
一方で、E235系の評価指標は科学的に疑問視された。特に「沈黙時間」や「咳確率の代理指標」については、個人差、気温、季節性などが排除されていないとして批判が出たとされる[15]。また、性能の“感じ方”を車両の責任に寄せすぎることで、駅側設備の問題を見落とすのではないかという指摘もあったという。
技術面の論争としては、位相調整ブレーキの有効性が、運転士の癖と相互作用している可能性が指摘されている。ある内部資料では、同じ条件であっても運転台のモード切替の癖により、車内低域が一時的に増える事象が報告されたとされる[16]。ただし、その報告の原文は保存状態が悪く、数値の単位が途中で欠落していたため、後年の検証では結論が出ていないとされる。
さらに「235という数字が人間の呼吸に影響する」という民間説を採用した点は、学会の傍聴者からも苦笑を買ったと伝えられる。とはいえ、この種の施策は“現場の納得”が優先されることもあり、議論は収束せずに、代わりに塗装反射率の議論へと移ったという。
脚注[編集]
関連項目[編集]
脚注
- ^ 山崎理一「都市音響最適化車両の運用指標—E235系における沈黙時間の試算」『鉄道技術研究』第58巻第2号, 2011年, pp. 21-34.
- ^ 渡辺精一郎「微位相調整による制動時低域抑制の基礎」『日本制御学会誌』Vol.42 No.7, 2009年, pp. 510-523.
- ^ 中島和也「通勤環境の心理量と床振動の相関推定」『交通工学論文集』第19巻第4号, 2013年, pp. 97-112.
- ^ 東日本旅客鉄道 編『第235次改良計画報告書（社内資料の複写）』東日本旅客鉄道, 2008年.
- ^ Klausner, M. and Sato, R. “Quiet Acceleration: A Practical Framework for Passenger Response Metrics.” 『Journal of Urban Rail Systems』 Vol.9 No.1, 2012年, pp. 1-18.
- ^ 田中美咲「駅放送の抑揚設計と周波数帯域—東京近郊での実測」『音響環境研究』第7巻第3号, 2015年, pp. 200-218.
- ^ Rossi, L. “Phase-Locked Braking for Human-Centered Comfort.” 『Proceedings of the International Conference on Rail Dynamics』第3巻第1号, 2014年, pp. 77-89.
- ^ 【要出典】藤堂和義「反射率0.39の物語—E235系塗装決定の裏側」『塗装史研究』第2巻第12号, 2016年, pp. 300-311.
- ^ 国土交通技術政策研究所 編『騒音対策補助金の書類運用ガイド（改訂版）』国土交通技術政策研究所, 2017年, pp. 45-52.
- ^ 東日本旅客鉄道 編『静粛性評価委員会の議事録（抜粋）』東日本旅客鉄道, 2009年.
外部リンク
- E235系アーカイブ（架空）
- 静粛性計測ラボ（架空）
- 第235次改良計画 研究ノート（架空）
- 都市音響フォーラム（架空）
- 沈黙42.6秒 チャレンジまとめ（架空）