名古屋市交通局

GTOその1(6000形からは消滅)

　未更新車(GTO)で、6000形のうちの6100・6700形(機器更新により消滅)と3050形全車が該当します。パルスモードは1980年代のものの典型例を用いていて、東芝・三菱・日立が装置を製作しています。この時代の日立はすでに非同期変調や広域3パルスを用いているため、ソフトの原設計は残りの2社のうちのいずれかと推測することができ、一般的には三菱製とされていることが多いです。しかし、当サイトでは東芝だと推測させていただきます。理由として、まず、この装置が東芝の技術論文に自社技術として取り上げられています(主に、PWM含めた制御を司るマイコンに関して)[1]。次にPWMに着目すると、減速時の3パルスのうち、変調率が変化しない部分が比較的長くなることが多いのが特徴的です。これは他の東芝GTOの一部(北急8000形、207系1000番台、383系等)でもみられますが、三菱ではそこまで伸びるものは見かけません。そして45パルスに着目すると、途中に"節"のようなものがあり、前半部分と後半部分に分かれています。これも、東芝原設計の北急8000形において常にこの特徴が現れますが、三菱原設計のものでは滅多に見かけない特徴です(例外的に北神7000形ではたまに発生しましたが、常にというわけではなかったです)。この"節"が、次に紹介する6300形のパターンにおいて重要な部分になります。

[1]東芝における車両用VVVFインバータ開発の歩みより

GTOその2(消滅)

　1993年に、5連化用に登場した中間電動車の6300形が該当します。なお、増結車のみならず、最初から5連として登場した編成の6300形も、こちらの音になります(おそらく全編成で仕様を統一するため)。基本的には『その1』の音に準じているのですが、45パルスの"節"より後の部分の音の上がり方が歪められ、27パルスへの切替点が後ろ倒しになっています(以降の切替タイミングも同様)。このように隣り合う6700形と切り替わるタイミングがずれるため、一部の音鉄からは「音ズレインバータ」と呼ばれていました。ただ、2022年に6000形全編成の機器更新が完了したため、この現象を体験することは既にできなくなっています。おそらく従来車の設定変更を最小限にしつつ、増結前後で加速性能を揃えるための措置だと思われますが、詳細な調整内容がどのようになっているかは不明です…。

GTO(3159H・消滅)

　2019年9月に運用離脱した、3000形チョッパ車との混成4M2Tを組む3159HのVVVF音です。この編成もどこかしら調整をしていそうですが、『その1』のVVVF音と何ら変わらないみたいですね。ただ、特にこの区間においては減速時の3パルスが長くなっているようです。

機器更新車(6000形)

　6000形の機器更新車のVVVF音です。700Hzの非同期モードで、ランダム変調の幅が標準的であるのは、京急1000形、東京メトロ10000系、阪神1000系・5550系と共通です(特に、普通に聴く走行音は同じく小歯車が16の阪神車と雰囲気が似ますね)。細かい点に着目すると、起動時のインバータ周波数がしばらく一定であるのが、この車種特有の挙動となります。

機器更新車(3050形)

　3050形更新車のVVVF音です。型番からして、時期的に6000形更新車のものとは別の装置となっているようですが、PWMも変更がなされているようです。加速時については、キャリア周波数の中心値(700Hz)や3パルスへの切り替えタイミングは6000形と同じようですが、ランダム変調の幅がより広くなっています。そして、減速時に至っては3パルスから非同期へと切り替わるタイミングまで変更され、より低い変調率まで3パルスが続くようになりました。6000形のものをベースに設計したと考えられますが、これらが変更されたのは誘導障害絡み(特に直通先の名鉄のもの？)が原因なのでしょうか…？

GTO・ソフト未更新車(消滅)

　未更新車のVVVF音です。2000形の大多数の編成や5050形全編成は近年までこちらの音でしたが、機器更新やGTOのままのソフト更新が進み、2020年4月の2110H・2121Hの運用離脱を以って過去のものとなりました。こちらも複数社で装置を製作しており、パルスモード自体も6000形と同じであるため原設計の特定が大変困難ですが、やはり東芝であると推測しています。こちらについての主な理由は、後述のソフト更新車において随所に東芝の特徴が見られ、更新前後でソフトの原設計メーカーを変えることは考えにくいから、ということになります。しかし更新前のPWMを見てみても、6000形同様45Pの途中に"節"があるのがわかるかと思います(といっても、6000形やソフト更新車に比べると東芝説を推すにはどうしてもかなり弱い根拠になりますね…)。

GTO・ソフト更新車

　2000形の増備が続く中、1999年登場の2123Hにおいて試験的にPWM制御の変更が行われ、その後2128H以降で本格採用がなされました。ベクトル制御化がこちらのソフト更新の目的のようです。また、5050形においては2012年よりホームドア・ATO対応のため、一斉に全編成がこちらのソフトに更新されました。
　未更新車同様、ソフトの原設計がどのメーカーであるか情報はありませんが、こちらについてもやはり東芝であると推測いたします。というより、未更新車よりも東芝であると推測できる材料は多いです。まず、最初に試験的にこのソフトが導入された2123Hが、東芝製の装置を搭載していた点が挙げられます。また、そのソフトに着目すると、(キャリア周波数こそ違えど)非同期領域終端のインバータ周波数が固定されていて次の15Pに滑らかに繋がる点、続くパルスモードが15P→9P→5P→3P→広域3P→1Pである点、そして1Pでノッチオフし3P→広域3P→1Pで回生が立ち上がる点…これらは東芝製のサウスショアー線の平屋建て車両と共通している特徴になりますね。加速時の写真を比較してみると、スペクトルが類似しているのがおわかりいただけるかと思います。そういえば、209系910番台もベクトル制御化が目的でサウスショアー線車両とほぼ同様のパターンへとソフト更新が行われていましたね。
　非同期キャリアが250Hzである点は他の東芝GTOとは似つかないですが、ある時期を境に東芝はキャリア周波数に100or125の倍数を用いるようになったことを考えると、妥当なように思われます。ただし、減速時の5パルスモードの中でスペクトルが不連続になる箇所が存在することは、本系列ならではの特徴となります。

機器更新車(2レベルIGBT(ハイブリッドSiC))

　2013年より、2000形の機器更新が始まりました。PWM制御はN1000形に準じ、非同期変調のキャリア周波数やパルスモードは共通です。ただし、起動時の挙動やVVVF領域の長さは異なっており、相当低い速度域で同期変調へと移行します。2017年以降は5050形機器更新車にも同様の機器が展開されています。
　…と、ここまでSi-IGBTのN1000形に準じた音と述べましたが、実はハイブリッドSiCが適用されている可能性が高いです。この装置に関するメーカー公式の文書[1]において、"鉄道車両向けSiC適用インバーター駆動システム"として本系列の装置が取り上げられています(フルSiCは2014年に"世界初"の小田急1000形が登場したため、時期的にハイブリッドSiCだと考えられます)。PWMのパターンだけでは素子や材料が特定できない良い例ですね。

[1]https://www.jase-w.eccj.or.jp/technologies-j/pdf/construction_transport/C-16.pdfより

　N1000形のVVVF音です。この時期の三菱によく見られる、ランダム変調のかかった非同期変調から3パルスを経て1パルスに到達するパターンですが、その非同期のキャリア周波数は1000Hzと、比較的高くなっています。これは同じく第三軌条(ただし、東山線と違って750V)であるOsaka Metro 30000系や、JR東日本のE721系・701系更新車、そして減速時だけなら遠鉄2000形後期車とも共通です。特に、Osaka Metro 30000系は歯車比も同じく16:Xタイプとなるため、普通に聴く走行音は似ますし、PWMも起動時の一瞬の周波数とその後の非同期の周波数にずれがない点も共通しております(これの800Hzバージョンが京急1500形)。ただし、VVVF領域はこちらの方がやや短いみたいで、そのうちの3パルスモードは加速時・減速時ともに短いタイプとなります。

6050形

　6050形のVVVF音です。登場時期が2010年なので、典型的なY2I-1BタイプのPWMとなっています。東洋の電気停止ブレーキらしく、停止間際に非同期の音量が大きくなる点含めて京成3000形後期車のソフト更新前とそっくりなパターンですが、こちらはノッチオフ時に非同期まで入ることの方が多いみたいですね。