総武線ホームドア続々 - ホームドア最前線2022(1)

スマートホームドアが設置された総武線小岩駅

2012年に当サイトで首都圏の鉄道事業者におけるホームドア整備の現状や、導入に関する課題についてレポートしました。
それから10年が経過した今、ホームドアの状況は大きく変わろうとしています。

2021年6月12日に稼働を開始した西船橋駅総武線ホームのホームドア ホームドア設置に向けて笠石の取り換えが進む稲毛駅
左(1):2021年6月12日に稼働を開始した西船橋駅総武線ホームのホームドア
右(2):ホームドア設置に向けて笠石の取り換えが進む稲毛駅


 筆者が普段利用している中央・総武線各駅停車では、2020年の千駄ヶ谷駅を皮切りにホームドアの整備が続々と開始されています。昨年6月には、通勤経路である西船橋駅で千葉県内のJR線初となるホームドアの稼働を開始しました。そして、なんと筆者居住地の最寄り駅の一つである稲毛駅でも、公式未発表ながら今まさにホームドアが設置されようとしています。こちらの工事についてはTwitterのまとめサイトであるTogetterにてセルフまとめページを作成しておりますのでそちらをご覧いただくこととし、本記事では総武線でこれまで設置されてきたホームドアの着工から稼働までのプロセスについて解説いたします。
 さらにこれを足掛かりとしまして、2回目以降の記事では10年前の記事でレポートしたホームドア導入における様々な課題を克服するべく開発されてきた新技術や今後の展望についてレポートしていく予定です。

JR東日本の首都圏全駅ホームドア整備プロジェクト

JR東日本の首都圏ホームドア整備予定路線と範囲
JR東日本の首都圏ホームドア整備予定路線と範囲

 JR東日本では2010年6月の恵比寿駅を皮切りに、山手線各駅でのホームドア(可動式ホーム柵)の整備を進めており、大規模改良工事が続いている渋谷・新宿の2駅を除く全ての駅で設置が完了しています。2016年以降はこれに加え、山手線と一部区間で並走している京浜東北線でもホームドアの整備が開始され、順次稼働を開始しています。
 さらに2018年3月には首都圏の在来線約330駅で2032年度末頃までにホームドアを設置する計画が発表されました。対象となるのは以下の路線です。

JY山手線全駅(30駅)
JS山手貨物線(5駅)
JT東海道線東京~平塚間(11駅)
JO横須賀線東京~逗子間(14駅)
JK京浜東北・根岸線全駅(47駅)
JH横浜線全駅(20駅)
JN南武線全駅(26駅)
JC中央線快速東京~高尾間(24駅) 
JC青梅線立川~拝島間(6駅)
JM武蔵野線全駅(26駅)
JA埼京・川越線池袋~川越間(20駅)
JU宇都宮・高崎線・東北貨物線上野~大宮間(9駅)
JL常磐線各駅停車全駅(13駅)
JJ常磐線快速上野~取手間(10駅)
JB中央・総武線各駅停車全駅(39駅)
JO総武線快速東京~千葉間(10駅)
JE京葉線全駅(18駅)
単独整備駅:JO36空港第2ビル・JO37成田空港
※2018年のJR東日本プレスリリース以降に開業・開業予定駅を含む。またプレスリリースは重複・誤記(総武快速線が11駅と記載されている等)があり数字が一致しない。

ホームドアの整備にあたっては、国土交通省のガイドライン(次回の記事で詳細説明)に基づき、1日の乗降客数が10万人以上の駅を優先することとされました。また、停車する列車のドア数・位置が完全に統一されているなど整備が比較的容易な120駅については、2025年度末までに整備を行う計画となっています。

総武線で見るホームドア設置のプロセス

2020年春に臨時ホームが常設化され、ホームドアが設置された千駄ヶ谷駅。新型コロナウイルス流行に伴い、オリンピックは無観客での開催となり改良工事の効果が発揮されることはなかった。
2020年春に臨時ホームが常設化され、ホームドアが設置された千駄ヶ谷駅。新型コロナウイルス流行に伴い、オリンピックは無観客での開催となり改良工事の効果が発揮されることはなかった。2020年6月28日撮影

 中央・総武線各駅停車でのホームドアの整備は、2020年夏の東京オリンピック会場最寄り駅である代々木・千駄ヶ谷・信濃町の3駅から開始されました。これら3駅の工事完了後は、ドア位置が異なる東京メトロ東西線の乗り入れが無い中野~西船橋間・津田沼~千葉間の準備ができた駅からホームドアの設置が開始されています。今回は頻繁に工事の進捗を調査できた西船橋駅を中心に着工からホームドア稼働開始までの流れをご紹介したいと思います。

①測量
西船橋駅でのホームドア着工時に見られた床の測量線。 千葉駅での測量線。左下の床に赤や青で寸法が書かれている。
左(1):西船橋駅でのホームドア着工時に見られた床の測量線。2019年12月30日撮影
右(2):千葉駅での測量線。左下の床に赤や青で寸法が書かれている。2021年5月8日撮影


 ホームドア設置工事に先立ち、まずは現況のホーム寸法を測定します。 寸法はホームドア筐体を直接固定する場所だけでなく、筐体の支えとなる床下の梁や柱の位置も含めて詳細に計測を行うため、この期間はホームの床に様々な線や文字が描かれます。

②ホームの補強・笠石の貼り替え
ホーム笠石の仮設パネルへの置き換えが進む稲毛駅。新開発のパネルにより点字ブロックまでのジャストサイズとなっている。
ホーム笠石の仮設パネルへの置き換えが進む稲毛駅。新開発のパネルにより点字ブロックまでのジャストサイズとなっている。2021年9月3日撮影

 測量完了後はホーム先端の笠石(ゴムの滑り止めが付いたタイル)をホームドアに対応するものに貼り替えます。この段階になると笠石が鉄製のパネルに置き換えられるため、我々乗客もホームドアの工事が始まったことを認識できるようになります。山手線での施工時はパネルが平らな50cm幅の1種類しかなく、必要以上に床を壊す必要がありました。そのため、2020年以降に施工する駅では30cm幅のパネルや点字ブロックを予めプレス加工したパネルを新たに開発し、壊す量が最小限で済むように改良しています。
 また、ホーム自体の補強についても簡素化されています。山手線での整備時は、ホームドアに作用する荷重に関して基準が存在しなかったため、旧国鉄時代に制定していた乗換跨線橋の設計指針を準用していました。この指針は今から半世紀以上も前に作られたもので、当時の混雑状況を反映して群衆荷重を過大※1に見積もっているほか、設置環境による風荷重の変化が適切に反映されていないという問題がありました。そこで、実際の混雑状況や建築基準法を元にホームドアに作用する荷重を再検討し、必要とされる強度を従来の7割程度と定義し直しました。これにより、盛土ホームで必要であった杭や梁の埋め込みが不要となり、工期の大幅短縮を実現しています。

▼脚注
※1:当時は首都圏の各路線とも複々線化などの輸送力増強が未完成であり、朝ラッシュ時は乗車率が300%に達する異常な混雑が常態化していた。


③ホーム上支障物の撤去・移転
 ホーム幅が狭い駅でホームドアを設置する場合、混雑悪化を防止するためホーム上の設備の撤去や移転が行われる場合があります。西船橋駅の場合、総武線以外に4路線が乗り入れており乗降が非常に多いことに加え、折り返し用の中線があるためホームが他の駅と比べて狭く、激しい混雑が発生していました。ここにホームドアを設置するには、何らかの方法でホーム上の空間を増やす必要があると考えられました。そこで編み出された奇策がこちら。

西船橋駅1番線エスカレーター横の柱は半分だけ移設された。ホームドアは既に設置済みだが、この時点でダイアフラム周囲は溶接欠陥があることが判明していたため塗装されていない。 参考までに手を加えていない2番線側の柱。
左(1):西船橋駅1番線エスカレーター横の柱は半分だけ移設された。ホームドアは既に設置済みだが、この時点でダイアフラム周囲は溶接欠陥があることが判明していたため塗装されていない。2021年5月18日撮影
右(2):参考までに手を加えていない2番線側の柱。2021年11月29日撮影


 これは1番線の中央にあるエスカレーター横の柱です。元々この柱は2番線側と同じ下に向かって少しずつ細くなるような正方形断面の柱でした。この形状のままではホームドアと柱の間が狭くなりすぎて歩けなくなってしまいます。そこで柱を途中から半分だけホーム内側に移設し、大人2人が辛うじてすれ違える程度のスペースを絞り出すことにしたのです。
 この柱は鉄製で、毎晩少しずつ周りに代わりの柱となる鉄板を溶接していき、最後にはみ出している元の柱をバーナーで切除しました。素人目に見てもわかる通りかなり不安定な形状であるため、強い力がかかる溶接部分の品質には格別の配慮がなされています。初回の施工では、柱上部のダイアフラム※2周辺の溶接品質が特に悪かったため、その部分は補修することを前提に塗装をせずホームドアの稼働開始を迎えました。その後表面に出ている全ての溶接ビードに対して改めて超音波探傷試験が実施され、不良と判定された部位については一旦溶接金属を削り取って再溶接するなど徹底的な補修が行われました。終電から始発までのわずかな時間※3しか作業ができなかったため、補修を含めた柱の移設工事は当初計画を4ヶ月近く上回る10ヶ月もの期間を要しています。

▼脚注
※2:柱の上部に2枚付いている水平板。横方向に引っ張られることにより柱が潰れてしまうのを防ぐパーツ。
※3:西船橋駅1番線の終電は0:54、始発は4:58。この間に機材の出し入れに加え、火気を使うことから延焼防止のための養生なども行う必要があり、実質的な作業時間は1~2時間程度しかなかったものと思われる。


溶接欠陥の補修中。ビードの一部で色や形状が変化しているほか、多量の金属粉が飛び散った跡があり、ガウジングして再溶接したことがわかる。 溶接欠陥の補修中。ビードの一部で色や形状が変化しているほか、多量の金属粉が飛び散った跡があり、ガウジングして再溶接したことがわかる。
溶接欠陥の補修中。ビードの一部で色や形状が変化しているほか、多量の金属粉が飛び散った跡があり、ガウジングして再溶接したことがわかる。2021年7月10日撮影

 この移設された柱は内部にも補強用のリブが入っていますが、元の柱を切除してしまった以上柱を解体することはできないため、万一内部の溶接ビードに欠陥があったとしても補修は不可能となっています。 ゆえに強度に若干疑問が残るところですが、補修完了直後の10月7日(木)夜発生した千葉県北西部を震源とする震度5の地震でも変形や亀裂などは全く見られず、一応設計上要求される耐震性は有しているようです。
 工事完了後は着工前にあった列車非常停止ボタンが再設置されました。部品を柱に直接溶接したりボルトを刺して固定すると強度が低下する恐れがあるため、ステンレスバンドを柱に巻き付けて固定しています。

竣工後の柱。列車非常停止ボタンのパーツは柱を傷つけないようステンレスバンドで固縛している。
竣工後の柱。列車非常停止ボタンのパーツは柱を傷つけないようステンレスバンドで固縛している。2021年11月29日撮影

④ホームドア取り付け用穴開け・TASC・連携用地上子設置
笠石の貼り替えが完了し、ホームドア筐体取り付け用の穴が開けられた。線路上には車両連携用のP0地上子も設置。
笠石の貼り替えが完了し、ホームドア筐体取り付け用の穴が開けられた。線路上には車両連携用のP0地上子も設置。2021年4月15日撮影

 ホーム先端の笠石の貼り替えが終わると、ホームドア筐体の設置位置に合わせて筐体固定や配線を通すための穴を開けていきます。穴は乗客が足を取られたりするのを防止するため、筐体設置までの間専用のキャップやゴムシートにより塞いでおきます。
 ホームの穴あけと並行して、線路上には列車停車時に自動でブレーキを動作させるためのTASC(定位置停止装置)やホームドアと車両ドアを連携させるための長尺地上子(P0)を設置していきます。TASC地上子は山手線と同様ホーム途中からの動作で、地上子は停止位置の170m手前、30m手前、10m手前(駅により若干異なる場合あり)の3個設置されています。一方ホームドア連携用の車上子は10号車(三鷹寄り先頭車)の後部にあるため、対応するP0地上子は両方向とも10号車の停止位置に設置されています。

中央・総武線での車両とホームドアの分離・連携モード切替のイメージ(ホームドア整備途中)
中央・総武線での車両とホームドアの分離・連携モード切替のイメージ(ホームドア整備完了直後)
中央・総武線での車両とホームドアの分離・連携モード切替のイメージ(駅間地上子撤去後)
中央・総武線での車両とホームドアの分離・連携モード切替のイメージ。整備途中では駅ごとに分離・連携を切り替える。ある程度ホームドア整備駅が連続するようになったら、駅間の地上子を撤去して連携モードのまま走行する。

 なお、山手線ではホームドアの設置とは無関係にTASC・P0地上子を全駅で先行設置※4していました。中央・総武線では全駅の設置完了までに相当の時間を要すると判断されたためか、TASC地上子のみを先行設置し、P0地上子はホームドアの稼働直前の段階で設置することとしています。そのため、ホームドア設置駅の前後で連携・分離モードの切替を行っており、駅から400mほど離れた地点に切替用の無電源地上子が2個ずつ設置されています。ホームドア設置駅がある程度連続するようになった段階でホームドア設置駅間の地上子は撤去し、次の駅まで連携モードのまま走行します。

▼脚注
※4:連携モードの場合、列車の発車時にP0地上子から「ホームドア全閉」のデータを受信しないとブレーキが解除できない。このため、山手線のP0地上子先行設置駅ではホームドア設置までの間ダミーデータを送信していた。


小岩駅手前のホームドア分離・連携モード切替用無電源地上子。(線路上に2個連続して見える箱状の物体)
小岩駅手前のホームドア分離・連携モード切替用無電源地上子。(線路上に2個連続して見える箱状の物体)2020年12月4日撮影

⑤ホームドア筐体取り付け
新小岩保線技術センターで貨車に載せられ出荷を待つ西船橋駅4番線用のホームドア。 設置が完了したホームドア筐体。調整のためしばらく開きっ放しとなる。
左(1):新小岩保線技術センターで貨車に載せられ出荷を待つ西船橋駅4番線用のホームドア。
右(2):設置が完了したホームドア筐体。調整のためしばらく開きっ放しとなる。2021年5月18日撮影


 こうしてホームドア設置の準備が完了すると、いよいよホームドア筐体の取り付けです。ホームドア筐体は次回以降の記事で説明する民鉄各社も含め、最寄りの車両基地や保守側線で電車や貨車に積んで搬入するのが一般的になりつつあります。JR東日本では今後の首都圏全域でのホームドア設置を見据えてホームドア輸送専用の貨車を用意しており、西船橋駅での設置の際は新小岩信号場構内にある側線(新小岩保線技術センター)でホームドア筐体を貨車に積み込み、駅へ搬入しました。
 ホームドア筐体の取付完了後は配線の接続やシステム調整を行うため、3週間~1ヶ月程度はドアが開いたままの状態となります。この期間中は乗客が線路に転落しないよう警備員による監視が行われます。

⑥ホームドア稼働開始
総武線各駅停車西船橋駅ホームドア動作 - YouTube

 約1年半に渡る工事が全て完了し、ついに待ちに待ったホームドアの稼働開始日がやってきました。稼働開始当日の朝はメーカーの担当者も現地に出向き、不具合が無いかどうかチェックを行います。

停止位置修正を自動化する「インチング制御」

中央・総武線E231系500番台の運転台に追加されたインチングスイッチとインチング制御中ランプ
中央・総武線E231系500番台の運転台に追加されたインチングスイッチとインチング制御中ランプ

 2016年の京浜東北線以降のホームドア整備で新たに付け加えられた機能として「インチング制御」というものがあります。
 JR東日本のホームドア整備区間のうち、TASCを併用している駅では車両のドア幅1.3mに対して、ホームドアの開口幅は2.0mとなっており、停止位置のマージンが前後35cmずつしかありません。TASCは地上子で取得した停止位置までの距離と車輪の回転数を元に算出した走行距離から停止位置までの残距離を計算し、ブレーキを自動調整するものです。ブレーキ力の刻みは7段階あるマニュアルブレーキ※5をさらに4分割ずつした28段階という超多段制御になっており、ブレーキをきめ細かく調整することで±35cmという狭い範囲内での停車を実現させています。
 しかしながら、地上区間では雨や雪により車輪のスリップが発生するため、残距離ののカウントにずれが生じ、一定確率で停止位置から外れて止まってしまうことが避けられません。場合によっては10cm程度のわずかなずれでドアが開けられないという事態も起こり得ます。ここでもしマスコンハンドルの手動操作のみで停止位置を修正しようとした場合、瞬時に力行とブレーキを切り替えるといった極めて高度なテクニックを要求されることになり、何度も修正に失敗して大幅なダイヤ乱れを引き起こす恐れがあります。
 そこで、この停止位置修正の操作を自動化するべく開発されたのが「インチング制御」です。その方法は以下の通りです。

▼脚注
※5:ブレーキハンドルのノッチ刻みはB8まであるが、B8は非常ブレーキと同等の減速度であるため通常の運転では使用せず、TASCにも割り当てられていない


インチング制御のフロー
インチング制御のフロー

①インチングモード投入
停止位置からずれて停止してしまった場合、まず運転席コンソール右下にある「インチング」ボタン(緑色)を押します。これにより一時的にインチング制御モードになります。

②マスコンをP1ノッチに投入し移動開始
次にマスコンを力行1ノッチに投入し、停止位置までの後退(or前進)を開始します。

③TASCが介入し微速を維持
速度が0.5km/hを上回ると、TASCの弱めブレーキ(TASC-B2ノッチ=マニュアル-B0.5ノッチ相当)が自動で付加され、速度を1km/h程度に維持します。勾配により増速し1.8km/hを上回った場合は力行をカットします。再度1km/hを下回ると力行を許可します。

④P0地上子に重なったら自動停止
停止位置まで到達し、車上子がP0地上子からの信号を受信したら自動で即座に力行カット・TASC停止ブレーキ(TASC-B16=マニュアル-B4相当)を動作させ停止します。

これにより、運転士の操作はインチングボタン押下とマスコンを力行1ノッチに投入するだけとなり、停止位置修正にかかる負担が大幅に軽減されています。このインチング制御機能は車上で完結するため山手線でもE235系への置き換え時に追加されたほか、E231系500番台も中央・総武線への転用時に改造で追加されています。


 ここまでは総武線を例に、いわゆる「従来型」のホームドアの設置のプロセスを見てきました。次回以降の記事では、ホームドア設置における様々な課題を解決するべく、これまで10年間に渡り開発されてきた新しいタイプのホームドアや、車両とホームドアの連携を簡略化するためのシステムについて眺めていく予定です。

▼参考
京浜東北線大井町駅へのホームドア導入の検討について - JR東日本(PDF/66KB)
赤羽駅・上野駅・大井町駅3駅の京浜東北線ホームドア工事着手について - JR東日本(PDF/134KB)
東京圏におけるホームドアの整備促進について - JR東日本(PDF/316KB)
中央総武緩行線のホームドア整備工事着手について - JR東日本千葉支社(PDF/338KB)
より安全な駅ホーム・踏切の実現に向けた取組みについて - JR東日本(PDF/2.0MB)
2021 年度のホームドア整備について - JR東日本(PDF/1.53MB)
山手線E231系ホームドアシステムにおける停車位置修正制御機能の評価 - 鉄道サイバネ・シンポジウム論文集 2014年11月
E233系向けホームドア車上装置の開発 - 鉄道サイバネ・シンポジウム論文集 2015年11月
JR東日本におけるホームドア整備推進に向けて - JREA 2021年10月号

▼関連記事
山手線ホームドア導入と課題(2008年7月18日作成)
山手線ホームドア設置工事とE231系改造の現況(2010年4月5日作成)
山手線恵比寿駅ホームドア使用開始(2010年6月26日取材)(2010年9月19日作成)
首都圏鉄道各社でホームドア設置が進行中(その2-1:山手線)(2012年7月22日作成)
首都圏鉄道各社でホームドア設置が進行中(その2-2:山手線・小田急線新宿駅)(2012年7月22日作成)

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