VVVF名鑑

京王電鉄

傾向と対策

 京王の車両は全車VVVF化が実施され、さらにすべてステンレス車体となっているため京王線・井の頭線ともに待たずに多くの音を収録しやすい路線となっています。ただし、車両によってリスニングスポットの位置が(同一形式内であっても)異なる場合もあるので毎度探ってみる必要があります。特に8000系や1000系の一部は点検蓋があってもその付近の床の方が収録しやすかったりするのでお気に入りの場所を探すためには広範囲を探ることになるでしょう。また、その8000系や1000系はただいま絶賛機器更新中であるため、それらの未更新車を優先して収録することをおすすめします。なお2019年7月時点では1000系1・2次車の更新は完了していますが、今後は3・4次車が引き続き対象となるようです。

8000系

最終更新日:2018.10.17

 京王8000系は1992年に登場し、現在では10連14本、8連13本が在籍しています。新造時は全編成日立製のGTO-VVVFが搭載され、1C8M仕様となっていたので10連(当時は6+4連)は6M4T(デハユニット3組)、8連は4M4T(デハユニット2組)の構成となっています。
 2013年に8730Fの主回路の換装が行われ、8030-8080ユニットには日立製の装置(インバータ:Si-IGBT、モーター:全閉内扇形4極IM)が、8130-8180ユニットには東芝製の装置(インバータ:Si-IGBT、モーター:6極PMSM)が搭載されました。2年ほど試験が行われた後に今度は同じく機器更新が施された8729Fとデハユニットの交換・改番が行われ、結果8729Fは東芝製、8730Fは日立製のものに統一されました。その際東芝側も日立側もVVVF音が変更され、さらに後者については筐体はそのままに、中身に関しては元々用いられていたSi-IGBT+Si-DiodeがハイブリッドSiCモジュールに換装されました[1]。その後8729Fの足回りは8連の更新車、8730Fのものは10連の更新車に反映されています。
 コイルで録音する場合は点検蓋ではなくその周りの床(通路の中心寄り)で録った方がより鮮明な音が拾えます。注意が必要なのはPMSM車で、1C1M制御となっているため車体中央寄りのモーター直上で録音してしまうと別の群のインバータからの信号との干渉が生じてしまいます。ですので車端寄りのモーター直上での録音がおすすめです。

[1]岡原裕喜, 榎田年晃, and 村岡一史. "京王電鉄株式会社 8000 系更新電車用主回路システム: SiC ハイブリッドモジュール応用 2 レベルスナバレス VVVF インバータ制御装置." 鉄道サイバネ・シンポジウム論文集 52 (2015): 4p.

未更新車(日立GTO)

音声ファイル

解析画面

加速
減速
VVVF VFG-HR1820C(1C8M)
日立2レベルGTO(1500V・4極IM用)
登場時期 1992年
パターン 加速時:非同期-15P-11P-7P-3P-広域3P-1P
減速時:1P-広域3P-3P-7P-11P-15P-21P
収録のしやすさ タイプ: 点検蓋
範囲: ★★★
音質: ★★★

 新造時から搭載されている日立GTO-VVVFの音です。切替パターンはこの時期の標準的なもので「日立GTO後期形」と呼ばれるものの代名詞的な存在ですが、減速時の21Pに入るタイミングが他形式のものよりもやや遅く低い音となるため、個人的にはこの部分のみ独特に感じております。

機器更新車(日立2レベルIGBT(ハイブリッドSiC))

音声ファイル

解析画面

加速
減速
VVVF VFI-HR2820M(1C4M2群)
日立2レベルIGBT(ハイブリッドSiC)(1500V・4極IM用)
登場時期 2013年(ハード全体)・2015年(素子部分・ソフト)
パターン 非同期-9P-広域3P
収録のしやすさ タイプ: 点検蓋
範囲: ★★★
音質: ★★★

 2015年から8729Fとの編成組換え後に8730Fにて搭載され、後に10連の更新車にも採用された日立のハイブリッドSiC車の音です。普通に聴いている限りは非同期音は1050Hzで弱めのランダム変調、それが上昇せずに同期モードに移行するので321系の日立車と似た雰囲気ではあるのですが用いられているPWMは大幅に異なります。特に、CVVF領域が1Pではなく広域3Pとなっているのが最大の特徴です。これはSiCを採用することでより高周波でのスイッチングが可能となり、それを生かしより高効率な制御を行っているためです。同一パルスモード内でスムーズにVVVF領域からCVVF領域に移行する様子は3レベルインバータの1Pを彷彿させますね。また、減速時に顕著ですがCVVF領域とされる速度でも架線電圧変動等に応じて広域3Pのスペクトルに変動が生じています。
 Si-IGBT時代は約1オクターブ低い非同期音(525Hz?)から比較的早いタイミングで次の同期モードに切り替わっていました。ただ全電気ブレーキへの繋げ方として最後の最後に一気に周波数を落とすやり方はSiCになった後も踏襲されていますね。

機器更新車(東芝2レベルIGBT(PMSM用))

音声ファイル

解析画面

加速
惰行制御
減速
VVVF SVF102-A0(1C1M×4×2群)
東芝2レベルIGBT(1500V・6極PMSM用)
登場時期 2013年(ソフト:2015年)
パターン 非同期-9P-非同期-9P-1P
収録のしやすさ タイプ: 点検蓋
範囲: ★★★
音質: ★★★

 2013年に8730Fの8130ユニットにまず搭載され、後の組換えで8729Fで編成ごと試験が行われた後に8連の更新車にも採用されたPMSM制御用東芝IGBTの音です。こちらについてはソフト更新が2度ほど行われており、登場間もない頃は阪急1000系のソフト更新前のような音でした。その後すぐランダム変調のない音に変わり、2年ほど試験を続け8729Fの組成後に再びソフト更新が行われ今度は阪急1000系のソフト更新後と同様のランダム変調適用タイプとなりました(いずれも非同期音の基本周波数は750Hzと思われる)。その頃の東芝製PMSM用VVVFではこのタイプの非同期音がよく用いられるようになりましたが、同世代の阪急車や京急1367編成のものとは異なる点もございます。京王8000系については一度非同期から9Pに移行した後またわずかに非同期モードに突入し、再び9Pになるというのが基本の設定のようです。また、京王は各停運用でも惰行制御が行われる速度まで到達することが多いですが、このファイルの区間では京急のファイルのものと違った動きを見せています。

1000系

最終更新日:2019.10.14

 1000系は1995年に3000系の置換え用として登場しました。当初は2M3Tで登場し、奇数編成には東洋2レベルGTOが、偶数編成には日立3レベルIGBTが採用されましたが2003年からの増備車では3M2T構成に変更され加速度の向上が図られました。なおこのときの増備車には東洋2レベルIGBTが採用されました。
 2008年からの増備車ではマイナーチェンジが行われ、ビードのないフラットなステンレス車体に変わりました(1020番台)。この3000系を置換えきるため投入された14本ではすべて日立2レベルIGBTが採用され現在井の頭線の最大勢力となっております。
 2016年から初期の編成においてリニューアルが行われ、主回路はすべて東洋2レベルIGBT+全閉内扇形主電動機に換装されました。合わせて3号車の電装化も実施され、MT比が2M3Tから3M2Tに変更されました。この全閉内扇形主電動機は2011~14年頃まで1764Fのデハ1114での試験結果を受けて採用されたもので、6極モーターとなっているため甲高い音が発せられています。2019年にはこれらの編成の更新が終わり、元々東洋IGBT+4極モーターの編成も同様の主回路へと取り替えられていますが異なるスイッチングパターンが用いられています。
 1751F~1760Fまでは8000系同様点検蓋がありますがやはり周囲の床の方が綺麗に録れます(ただし更新によって元はT車であったために点検蓋のないデハ1050形でも録音できるようになりました)。また、1020番台は音の録れる範囲が少々狭くなっております。

東洋GTO(消滅)

音声ファイル

解析画面

加速

音声ファイル

解析画面

加速(空転)
減速
VVVF ATR-H4180-RG655A-M(1C2M2群)
東洋2レベルGTO(1500V・4極IM用)
登場時期 1995年
パターン Y2G-3D 非同期-9P-5P-3P-広域3P-1P
収録のしやすさ タイプ: 点検蓋
範囲: ★★★
音質: ★★★

 1751F~1760Fのうち奇数編成には東洋GTOが採用されていました。音としては典型的なY2G-3Dのタイプで非同期音の上昇が抑えられています。残念ながらこのタイプは2018年9月に1759Fが更新されたことによって消滅してしまいました。同様に東洋GTOの中でもレアな1C2M2群仕様となっているE127系もパターンや歯車比が同じでしたので走行音の雰囲気は似ていますが、こちらも更新が進んでおり消滅間近です…。

日立3レベルIGBT(消滅)

音声ファイル

解析画面

加速
減速
VVVF VFI-HR2420A(1C2M2群)
日立3レベルIGBT(1500V・4極IM用)
登場時期 1995年
パターン 非同期(ダイポーラ)-非同期(ユニポーラ)-1P
収録のしやすさ タイプ: 点検蓋
範囲: ★★★
音質: ★★★

 1751F~1760Fのうち偶数編成には日立3レベルIGBTが採用されていました。こちらも残念ながら2019年3月に1760Fが更新されたことによって消滅してしまいました。音としてはこの時期の日立3レベルIGBTにありがちな、非同期音の途中で周波数が上昇した後一定になるタイプとなっています。よく東武30000系と比較されますが向こうは音程が上に凸の放物線を描きながら上昇するのに対し(縦軸を周波数にした場合は線形となる)、こちらは音程が下に凸の放物線を描きながら上昇します。さらに、東武30000系はダイポーラ変調時キャリア周波数の2倍が最も大きい成分になるのに対し、こちらは4倍の成分が最も大きくなります。ただし東武30000系は全電気ブレーキ化に伴うソフト更新でこれらの変化が生じた(元はほぼ同じだった)可能性が高いため、こちらの方がより古いPWMのパターンをそのまま残していると言えます。

東洋2レベルIGBT(4極IM用)

音声ファイル

解析画面

加速
減速
VVVF ATR-H8180-RG682A-M(1C4M2群)・ATR-H4180-RG683A-M(1C4M)
東洋2レベルIGBT(1500V・4極IM用)
登場時期 2003年
パターン Y2I-1A 非同期-9P-1P
収録のしやすさ タイプ: 標準
範囲: ★★★
音質: ★★★

 1761F~1765Fは東洋2レベルIGBTが搭載されました。京成3000形(前期タイプ)と同じく2000年代前半の登場であるためY2I-1Aのパターンとなっていますが、その京成3000形同様後に純電気ブレーキ対応化が行われ減速時停止間際に非同期音の音量が大きくなります。井の頭線の場合4極車だと減速時の1Pは比較的容易に捕捉可能です。こちらのタイプについても機器更新が始まり、じきに聴けなくなると思われます。 2011~14年までデハ1114において全閉内扇形主電動機(6極)の試験が行われましたが、次に紹介する1・2次車の更新車とは異なりVVVFは従来のものがそのまま用いられたので非同期??同期の切替タイミングは出力周波数が加速時32.9Hz、減速時30.2Hzのときのままとなっておりました[1]。

[1]長嶌義彰氏の動画の解析結果より

更新車(東洋2レベルIGBT(6極IM用)その1)

音声ファイル

解析画面

加速
減速
VVVF RG6031-A-M(1C4M2群)・RG6032-A-M(1C4M)
東洋2レベルIGBT(1500V・6極IM用)
登場時期 2016年
パターン 非同期-9P-1P
収録のしやすさ タイプ: 点検蓋/標準(デハ1050形のみ)
範囲: ★★★
音質: ★★★

 2016年より1・2次車の大規模リニューアルが始まりました。主回路についてインバータには新規設計の東洋IGBT-VVVFが用いられ、またモーターにはデハ1114において試験が行われた全閉内扇形主電動機(6極)が本格的に用いられました。VVVFのソフトもデハ1114のものと異なるものが用いられ、非同期??同期の切替タイミングは出力周波数が加速時40Hz、減速時39.5Hzのときに変わりました(それでも周波数の上がり方が1.5倍速になる6極モーターだとかなり早いタイミングに感じられます)。また非同期音の周波数も約1055Hzから1050Hzへとわずかに引き下げられたのですが、車外から加速時の音を聴いてみると逆にこちらの方が高い音に感じられる気がします…。このファイルでは加速時に一発で1Pに切り替えられなかったみたいですね(東洋2レベルIGBTではよくある現象)。また減速時について、6極モーター車は特に9Pへの切替速度が高いようですが、区間によっては1Pもしっかり録音できるようです。

更新車(東洋2レベルIGBT(6極IM用)その2)

音声ファイル

解析画面

加速
減速
VVVF RG6031-B-M?(1C4M2群)・RG6032-B-M?(1C4M)
東洋2レベルIGBT(1500V・6極IM用)
登場時期 2019年
パターン Y2I-1C 非同期-9P-1P
収録のしやすさ タイプ: 標準
範囲: ★★★
音質: ★★★

 2019年には1・2次車のリニューアルが完了し、3次車のリニューアルが始まりました。引き続き6極IMが用いられているようですが、VVVFのソフトは1・2次車のものから変更されています。まず、非同期??同期の切替タイミングについて、加速時・減速時とも出力周波数が36.5Hzのときへと変更されました。1・2次車ではイレギュラーな値になっていたものが近年の東洋の標準仕様へと回帰した印象ですね(ただし、同じく減速時も36.5Hzで加速時とのずれがほぼないのはJR四国7200系くらいです)。また、非同期の周波数が1050Hzから875Hzへと引き下げられました。耳で聴くと京成3003-7・8と近い音程に感じられますが、こちらは865Hzでしたね。いずれにせよ低いキャリア周波数に変えざるを得なかった事情がありそうですが、装置銘板を撮影したところどうやら1・2次車のもののサフィックス違いのようで、京成車のようにハイブリッドSiCが用いられている可能性は低そうです。となると、種車の車体構造(床下機器構成等)の違いによって誘導障害が発生したのかもしれませんね。少なくとも床下におけるVVVF装置の搭載位置が変更されているのは見て取れます。

1020番台(日立2レベルIGBT)

音声ファイル

解析画面

加速
減速
VVVF VFI-HR2820K(1C4M2群)/1420T(1C4M1群)(日立2レベルIGBT)
登場時期 2008年
パターン 非同期-9P-広域3P-1P
収録のしやすさ タイプ: 標準
範囲: ★★
音質: ★★

2008年からのマイナーチェンジ車(1020番台)には日立2レベルIGBTが用いられています。音のパターンはこの時期の日立の典型例と言ってもよく、非同期→9P→広域3P→1Pというテンプレが用いられています。非同期音の周波数は595Hzとやや低い部類ですが、これは9000系に合わせたのでしょうか?

9000系

最終更新日:2018.10.16

 2000年に6000系置換え用に登場しました。当初は8連のみでしたが、2006年都営新宿線直通用の10連(9030番台)が登場しました。これら9030番台は当初から全電気ブレーキ対応となっていましたが、後に8連の0番台も対応化がなされました。結果、現在はどちらも同じ音となっています。

0番台

音声ファイル

解析画面

加速
減速
VVVF VFI-HR2820A(1C4M2群)
日立2レベルIGBT(1500V・4極IM用)
登場時期 2000年
パターン 非同期-広域3P-1P
収録のしやすさ タイプ: 標準
範囲: ★★★
音質: ★★★

 2000年に登場した0番台のVVVF音です。ランダム変調のない非同期音や、同期移行前の急上昇など、当時の日立ならではの特徴が伺えます。とはいえ一定の非同期音からスタートして急上昇に繋げるまで音を保持したり下げたりする車種はこの当時既に出ていた中、この区間で緩やかに音を上げるのはこれが初めてなのではないでしょうか?
 特筆すべき点としては、他の急上昇タイプは加速時は非同期音が毎回決まった周波数(1800Hzや1500Hzが多い、以降「(設定上の)最高到達点」と呼ぶ)まで到達しすぐ同期モードに切り替わり(つまり非同期音が最高到達点に達するタイミングと非同期→同期移行タイミングが一致している)、減速時は同期→非同期に移行するタイミングがずれ込むため非同期音が下降するスタートポイントが最高到達点とならないのですが、9000系(30番台含む)については加速時も非同期音が最高到達点(1800Hz)に達するタイミングと非同期→同期(広域3P)移行タイミングが別個に設けられているというものがあります。このファイルの場合は広域3P移行タイミングが1800Hz到達タイミングより後ろにずれたため、しばらくその1800Hzを保つ区間があります。なお0番台も次の30番台のファイルのように前者のタイミングが前にずれることもあります。

30番台

音声ファイル

解析画面

加速
減速
VVVF VFI-HR2820G(1C4M2群)/1420N(1C4M1群)
日立2レベルIGBT(1500V・4極IM用)
登場時期 2006年
パターン 非同期-広域3P-1P
収録のしやすさ タイプ: 標準
範囲: ★★★
音質: ★★★

 2006年に登場した30番台のVVVF音です。当初から全電気ブレーキに対応していた以外は0番台のソフトが踏襲されました。こちらのファイルでは加速時逆に同期モードへの移行タイミングが1800Hz到達タイミングより前にずれたため、約1710Hzで広域3Pに切り替わっています(かと思えばこの30番台も前のファイルのように後ろにずれることもあります)。この2つのタイミングの相違は0番台登場当初からの仕様なのか、それとも全電気ブレーキ導入時0番台含め新たに取り入れられた仕様なのか気になりますね。

7000系(VVVF車)

最終更新日:2018.10.16

 7000系は1984年に登場し、最終的には2/4/6/8/10連が出揃いフレキシブルな組成が可能な汎用車として現在は運用されています。足回りには元々界磁チョッパが採用されていましたが2004年の更新車からVVVFインバータに改造されています。その後界磁チョッパのまま更新された編成含め全てVVVFに統一されました。VVVFは1C4M2群のもの、1群のもの、一部の2連車に単独運転時の冗長性確保のため搭載されている1C2M2群のものがあり、さらに前2つはコルゲート車とビード車で型番が違うため計5種類の装置がございます[1]が、音はどれも同じである模様です。

[1]http://okalab.cocolog-nifty.com/blog/2014/10/7000-5eca.htmlより

後期車・1C4M2群

音声ファイル

解析画面

加速
減速
VVVF VFI-HR2815C・E(1C4M2群)/1415B・D(1C4M1群)/2415G(1C2M2群)
日立2レベルIGBT(1500V・4極IM用)
登場時期 2004年
パターン 非同期-広域3P-1P
収録のしやすさ タイプ: 点検蓋
範囲: ★★
音質: ★★

 7000系のVVVF音です。9000系のパターンと似ていますが起動時の周波数は525Hzまで引き下げられています。さらに急上昇の到達周波数も1500Hzに抑えられているためか9000系のように加速時最高到達点が変動することはないようです。なお歯車比は改造されず5.31と低いままとなっているためインバータ周波数の上がり方もやや緩やかですね。

5000系

最終更新日:2018.10.16

 5000系は2017年に「京王ライナー」用に投入された新形式です。足回りは以前から更新が行われている8000系10連車に準拠したものとなっており、日立2レベルIGBT-VVVF(ハイブリッドSiCモジュール)搭載、主電動機出力150kW、6M4Tに回帰したMT比という点が共通しています。ただし、用いられているPWMはさらに新しい内容が盛り込まれております。京王線内の他都営線内でも運転されているため都心でも狙うことのできる形式となっています。

音声ファイル

解析画面

加速
減速
VVVF VFI-HR2820W(1C4M2群)
日立2レベルIGBT(ハイブリッドSiC)(1500V・4極IM用)
登場時期 2017年
パターン 非同期-9P-5P-広域3P
収録のしやすさ タイプ: 標準
範囲: ★★★
音質: ★★★

 足回りには8000系更新車同様日立ハイブリッドSiCが用いられています。非同期音が1050Hzであることや一気に音が落ちるタイプの全電気ブレーキとなっているのは8000系から踏襲されていますが、ランダム変調が強めにかけられており、さらに減速時については若干高い周波数(最大1100Hz(ノッチオン時の挙動より)~1050Hzの範囲で毎回変動する)から1050Hzへと音が下がります。また、同期モードについても9PやCVVF領域含めての広域3Pが採用されている点は同じですが、5000系では新たに5Pモードが間に挟まっています。この5PですがGTO時代のものとは生成方法が全く異なり、故にパルスの並び方も違い新技術が取り入れられたものとなっています。