新幹線500系電車

新幹線500系電車は、西日本旅客鉄道（JR西日本）が保有する新幹線電車である。

JR西日本は、自社の路線である山陽新幹線の航空機に対する競争力強化の一環として、より一層の高速化を目指して「500系」を開発した。車体強度・台車強度・力行性能などすべて320km/h対応として設計・計画され、1996年1月から1998年12月にかけ、16両編成9本合計144両が製造された。当初は山陽新幹線区間限定で「のぞみ」運用を中心として運転を開始し、その後東海道新幹線での営業運転を開始し、後続系列である700系の最高速度が285km/hと低く抑えられたこともあり、「のぞみ」の中でも特に速達性を重視した運用に長く充当された。
1996年1月に1編成、1997年7月から1998年12月にかけて8編成の全9編成・144両が川崎重工業車両カンパニー（旧1 - 6号車）・近畿車輛（旧7・8号車）・日立製作所笠戸事業所（旧9・10・13 - 16号車）・日本車輌製造（旧11・12号車）の各社が製造した。新製時はすべて16両で組成され、編成記号はW。3次に分けて製造された（W1：第1次車（量産先行車）、W2 - W6：第2次車、W7 - W9：第3次車）。1997年3月22日のダイヤ改正で営業運転を開始し、山陽新幹線区間での営業最高速度は300km/hを実現した。当初新大阪駅 - 博多駅間の「のぞみ」に投入され、最短2時間17分となった。
高速化に伴う騒音、特にトンネル微気圧波対策のために、非常に長い前頭部形状と円形(回転放物面体)に近い断面型を持ち、歴代の新幹線車両のうちでも特異な部類に入る。これにより、運転台直後の乗降ドアがないことをはじめ、車両と客用扉の配置や車両ごとの定員が異なるなど他系列と共通使用できないという運用上の問題や、騒音対策として客室断面積を小さくしたため内壁が大きく内側に傾いており窓側座席の居住性に問題があった。また、軽量化と高強度化を両立すべくアルミニウム合金の銀ロウ付けによるハニカム構造を車体に採用するため、製造費が高価であった。徹底して高速性能を追求したために、製造コストや居住性の問題、特に東海道新幹線内での他系列との定員の違い、車両性能を持て余すなどの点が問題となった。2007年に最高速度300km/hの高速性能と居住性の両立を目指した後継車両として、東海旅客鉄道（JR東海）・JR西日本の両社が共同開発したN700系が営業運転を開始し、同系の増備により所要数が充足されたことから、500系は2010年2月28日に定期「のぞみ」運用から離脱した。
これに伴い余剰となった全9編成のうち、量産先行車のW1編成を除く8編成（W2 - W9編成）については2008年から2010年にかけて8両のV編成に改造短縮され、山陽新幹線の「こだま」に転用され、2010年2月限りで「のぞみ」および東海道新幹線での運用から撤退した。
東海道新幹線内で「のぞみ」の停車しない駅（小田原駅・熱海駅など）にも非常時対応などのために、Wと表記された500系の停車位置目標が設置されていた。
第41回（1998年）鉄道友の会ブルーリボン賞受賞。1996年には通商産業省（現・経済産業省）のグッドデザイン商品選定（現在の財団法人日本産業デザイン振興会・グッドデザイン賞）の商品デザイン部門での選定を受けた。

本系列のデザインは鉄道のみならず多くの工業製品などのデザインを手がけるドイツのアレクサンダー・ノイマイスター社によって行われ、それまでの車両と比べると高速性に主眼を置いたデザインとなっている。（同社は福岡市交通局3000系電車や、ドイツ鉄道 (DB) のICE3のデザインも手がけている。）
内装のデザインについては、前述の構造上の制約から来る車内空間やシートピッチの減少を和らげるべく配慮されており、カラースキームや照明についても利用客の視覚に優しいものとなっている。
なお、design（en:Design）という語には元来機構の設計といった意味も含まれているが、日本語の「デザイン」ではもっぱら表面形状や彩色、インテリアやエクステリアなどのみについてを指していることが多いこと（なお、こちらを特に区別する語としては「スタイル」がある）、といった背景がある。

高速時のトンネル微気圧波問題のため、先頭車両は全長 (27m) の半分以上の15mにわたり断面を徐々に窄めており、尖ったジェット戦闘機のような外観である。この15mという長さは、320km/h営業運転を前提にして、航空宇宙技術研究所のCFDで解析を行っている。空力上の問題を解決した形状であるものの、先頭車の客席減少や運転席からの視野も限られるなど、マイナス面もある。また、同じく300km/h超での微気圧波対策として、車体高を300系と同等まで維持しつつ車体断面積を縮小するため、客室自体に影響の少ない部分（車体の裾や荷棚部分）を削り、300系比1割減の10.2m2まで縮小した。そのため、車体断面も他の車両と一線を画す円形である。
運転室のガラスは各種の航空機や電車にガラスを納入している Saint-Goban-Sully（本社フランス）社の製品を用いている（700系の前面ガラスも同社の製品）。車体（天井）の傾斜により、乗務員室から1・2列目の座席は棚の空間が狭くなるため、座席配置を2-2（C席なし）とし、専用の荷物置きを設置することで対処している。
高剛性を保ちつつ軽量化し、車両の防音性能を向上させるため、厚さ30mmのろう付けしたアルミハニカムパネルを側構体と気密床に使用したアルミハニカムパネル構造を採用している。これは、六角形のハニカムコアを2枚のアルミ合金で挟み、ろう付けしてパネルにしたものを組上げて車体を製造する方式で、これにより、1両あたりの車体構体重量は300系より0.6tの軽量化を実現しており、その他にも、制振材付きアルミ押出形材、吸音材、遮蔽板を使用して、従来と比べて1割以上の騒音低減を実現している。しかし、この構造は製造時において使用される炉の関係で大型パネルを製作することができず、結果的には、車体の製造コストが大幅に上昇したため、次に登場した700系はアルミ中空大型押出形材による中空構造の大型アルミパネルを使用して、支柱や垂木を不要とし、製造コストを低減させたアルミダブルスキン構造を採用したため、500系のみの構造となっている。
床下機器は、ユニット化されたものを床面から吊り下げ、車体下側の気流に配慮して、ボディの形状に合わせた点検ふたを兼ねたカバーで車体下半分を覆う構造とした新ボディマウント構造を採用しており、床下機器の配置もそれに応じてパターン化され、メンテナンスが必要な機器を山側に揃えて、メンテナンス性を向上させている。また車体断面も円形に近く、それに伴い側窓も曲面ガラスを用いる。このため、車体とホームに若干の隙間が生じてしまったため、W2編成製造以降に隙間を埋めるための小さなフィンが取り付けられた。これはW1編成でテストを行って騒音値について調べてから装着された。
車体側面の段差をなくし、空気抵抗や騒音を低減するため、旅客乗降用ドアは閉じた時に車体側面との段差を生じないプラグドアを採用し、客室窓のガラス外側にポリカーボネートを張ることで段差を小さくしている。
出入口付近に設置してある行先表示器は100系V編成に引き続き3色LED式を採用。新たに自由/指定席表示部分もLED式に変更された。行先表示器に関しては、上部に列車名と行先を表示しながら下部での停車駅のスクロール表示などを可能にした。
2004年に東海道新幹線区間へのデジタルATC導入に備えて、全編成にデジタルATC対応の車上設備が増設されたが外観上の変化はない。
製作費は1両当たり約3億円、1編成46億円と700系よりも10億円弱余分にコストが掛かったことや、当時「のぞみ」運用の受け持ちの関係（9編成そろった後の東海道・山陽新幹線大型ダイヤ改正である1999年3月13日時点では東京駅 - 博多駅の定期「のぞみ」運用は14往復、それをJR東海の300系・700系と折半して7往復ずつ担当、加えて新大阪駅 - 博多駅間を1往復を運用できる数が予備編成を含めて9編成）があったため、9本が製造された。

ライトグレーを基調に、窓部分にブルーとダークグレーの帯を配し、ノーズ上部から天井部分にかけてはグレイッシュブルーで塗装された。この塗装は、一部色を変更のうえで山陽新幹線区間限定列車となる「ひかりレールスター」（ライトグレー地に、窓部分がダークグレーとサニーイエローの帯）や「こだま」（ライトグレー地に、窓部分がダークグレーとフレッシュグリーンの帯）にも踏襲された。
先頭車両の運転席両脇には、“JR500 WEST JAPAN”の文字が施されている。なお、W1編成落成時には施されていなかった。

車内
旧8 - 10号車はグリーン車、ほかは普通車で、基本的な座席配置・サービスは300系と同じである。
普通車は、瀬戸内海をイメージしたバイオレットでまとめられている。奇数号車の座席にはローズ系の、偶数号車にはブルー系のモケットが使用されている。座席背面にテーブルが設置されている。
グリーン車は、グレイッシュベージュでまとめられている。肘掛け部分にテーブルが内蔵され、取り出して使用することができる。照明は半間接照明が採用された。
旧3号車博多寄り、旧7号車の東京寄り、旧11号車の博多寄り、旧15号車博多寄りには車販準備室が設けられた。そのうち旧7・11号車には車販準備室を兼ねたサービスコーナーを設置していたが、2003年10月のダイヤ改正時に廃止され、車販準備室のみになった。
前述のとおり高速化を追求した円筒形状の車体断面であることから、特に窓際の席の居住空間がやや狭くなっている。反面、インテリアカラー、グリーン車の座席、側窓吹寄せ部の処理などに居住性改善のための工夫が伺える。
この形式から車内の電光掲示板の駅名の表示が上から降りてくる形式になっている。これは700系のJR西日本編成（JR東海から移籍した編成を除く）とN700系の8両編成（JR九州所属の編成を含む）でも行われている。
旧偶数号車の博多寄りにはデッキと独立した電話室が設置された。吸音化粧板を使用し、騒音の低減を図っている。携帯電話の普及に伴って一部号車のものは撤去され、最終的に旧2・6・12・16号車まで削減された。
奇数号車にある洗面台と洗面台の間には冷水器と紙コップが設けられていたが、700系には当初から設けられていなかったこともあり、700系デビュー以降は300系とともに冷水器は使用停止となり、冷水器の箇所は板で塞がれた。
ロングノーズのため運転席を大きく後ろに下げる必要があり、先頭車の乗車定員が300系より12名減少する。このため、JR東海から設計段階で300系の定員（1,323人）を下回らないことが強く要請された。その対策として運転席寄りの客用扉を廃止したり、普通車座席の前後間隔（シートピッチ）を詰めたり（1,040mm → 1,020mm）、洗面所を2箇所から1箇所に減らすことによって300系と同等以上の総座席数（300系より1名多い1,324名）を確保したものの、車両ごとの座席数が300系と異なりダイヤでも他車種と区別する必要が生じたため、ダイヤが乱れた時の運用変更にも問題が生じることになった。
さらに2003年10月のダイヤ改正で「のぞみ」の1 - 3号車が自由席となったが、先頭車に客用扉が1箇所しかないため乗降に時間がかかってダイヤの乱れにつながる要因にもなっていた。

運転台
従来の新幹線と同じく、右側にマスコンハンドル、左側ににブレーキハンドルが配置されている。ブレーキハンドルは、一般的な新幹線車両の縦軸・水平回転式と異なり、221系電車をはじめとしたJR西日本の在来線車両が主に採用する横軸・前後回転式を採用している。前後回転式のブレーキハンドルを採用しているのは、国内の新幹線車両では500系が唯一である。また、700系の派生形式である台湾高速鉄道700T型も同様のハンドルが採用されている。
また、側窓は天井部分にまで及ぶ曲面となっているため、遮光幕は従来のロールアップ式ではなくアコーディオンカーテンとなっている。
主要機器
初代新幹線である0系以来となる、16両全車に主電動機が1両あたり4基ずつ搭載される全電動車方式を採用している。高速走行によって増大する走行抵抗に対応するため、64基の電動機による出力は300系の約1.5倍である18,240kW（約2万5千馬力）（W2編成以降は17,600kW）にも上り、地上を走行する旅客輸送機関として史上空前の動力を備えている。
また、M-M1-Mp-M2の4両を1単位として主変圧器（Mp車に搭載）や主変換装置（M1・M2車に搭載）といった主要機器を各車に集約分散搭載するユニット方式を採用、前述した車体軽量化の努力と合わせて、編成重量も後継となるN700系と同等な700tに抑えられ、車輪駆動方式鉄道車両としては世界最高（最小）の重量出力比を実現している。また、乗客定員1人あたり車体重量も約520kgと、軒並み1tを超えている他国の高速鉄道車両[要出典]より軽量である。

発車から4分程度で300km/hに達することが可能な加速力があり、また曲線や駅通過時の減速から素早く加速することによって、他国に比べて線路条件の厳しい山陽新幹線で世界記録となる表定速度を実現した。320km/hでの運転でも環境面での条件を十分にクリアしていた。しかし、W1編成が完成する前に起きた兵庫県南部地震後に非常制動距離の厳守が必須になったことや、総合的な費用対効果の検討から若干の余裕を見て300km/hとなった。

架線からの単相交流25kVを主変圧器で降圧した上で、主変換装置で直流に整流、その後三相交流に変換して主電動機を制御するVVVFインバータ制御方式である。
主変圧器 (WTM205) は強制風冷式を採用し、5,400kVAの容量を備える。
主変換装置 (WPC5) は500系900番台のシステムを踏襲し、GTOサイリスタ素子を使用した、PWMコンバータ2基+VVVFインバータ1基で構成されており、制御方式を3レベル制御にすることにより、電圧･電流波形が交流の正弦波により近い形となり、電流波形がひずむことにより発生するひずみ成分（高調波）の抑制を図っている。M1・M2車に2基ずつ搭載され、各装置が1両分4基の主電動機を制御する1C4M方式である。機器の軽量化を図ることを目的に、主変換装置1台で8基の主電動機を制御する1C8M制御方式も検討されていた。しかし、半導体技術の進歩によるGTO素子の大容量化がなされ、それによってコンバータ・インバータ間の直流電圧を上げることが可能になり、インバータの軽量化を実現した。そのため、1C8M制御方式は採用されなかった。
補機類の電源は主変圧器の3次巻線（単相交流440V 60Hz）である。空気圧縮機、空調装置などはこれを電源とするが、ATC、列車無線、補助空気圧縮機などが利用する電源は定電圧装置、補助変圧器、整流装置などを介して交流100V、直流100Vが供給される。
空調機器 (WAU601) は、効きの悪さを指摘された300系から改善するため、室外機を床下に2台、室内機を天井部分に8台搭載した、マルチエバポレーター・セパレート方式を採用した[20]室内機から客室へのダクトを短くすることで空調の効きの悪さを改善した。
主電動機
WMT204形かご形三相誘導電動機を1両あたり4基搭載する。W1編成は連続定格出力285kWであったが、W2編成以降は走行抵抗の予想以上の低下により連続定格出力は275kWとなっている。軽量化のため、フレームレス構造、アルミブラット構造を採用した。また、軸受けの電蝕防止のために、セラミックス絶縁軸受けを使用している。
ブレーキ
300系に続き主電動機を発電機として用いることでブレーキ力を確保する回生ブレーキを主体としつつ、従来どおりの空気圧動作のディスクブレーキも併用する回生ブレーキ付き電気指令式ブレーキを搭載する。
なおディスクブレーキについては、W1編成による試運転の結果を反映して、セラミック噴射装置を1・8・9・16号車に搭載している。これにより、悪天候時に300km/hで走行している状態からブレーキを掛けても、270km/h走行時の300系と同等の制動距離で停止できる性能を確保している。

台車は直進安定性に優れた走行特性を示す軸梁式の軸箱支持機構を備えたボルスタレス台車である、WDT205を装着する。駆動方式は300系以前と同様、信頼性の高いWNドライブを採用する。
乗り心地の改善を図り、軸箱剛性のアップ、空気バネ左右間隔の拡大、非線形バネの採用、台車枠と車体の間で連結されているアンチヨーダンパーの減衰係数の変更などを行ってあるが、先頭車両運転台寄りの台車は、先頭形状との兼ね合いで、他の台車に比べて空気バネ間隔が250mm縮小されている。メンテナンスフリー化を図るため、軸受けには密封グリス潤滑円錐ころ軸受を採用している。
両先頭車両とパンタグラフ搭載車両、それにグリーン車の各台車には車体に働く左右方向の振動加速度を抑えるセミアクティブサスペンションが搭載されている。先行量産車のW1編成に関しては、比較検討を行う目的から車両動揺の大きい1・16号車にフルアクティブサスペンション、5・8・9・10・13号車セミアクティブサスペンションが搭載されていたが、営業運転開始を前に全車セミアクティブサスペンションに換装されている。
車輪径、軸距は300系と同じく860mm、2,500mmである。

編成中の2か所（W編成の5・13号車）に設置された集電装置 (WPS204) も騒音低減のため、伝統的な菱形の構造を廃し、公式には「翼型パンタグラフ」と呼ぶ、断面が楕円形の支柱上部に翼型の舟体を設けた構造（T字型）とした。これにはF1で蓄積された空力技術や、音もなく滑空するフクロウの羽根を参考にした騒音低減のためのボルテックスジェネレータも使われている。ホーン部分に5mmの穴を開けることによって、エオルス音と呼ばれるカルマン渦が引き起こす空力音を低減する。これに用いられているダンパーは、F1用ショックアブソーバーの製作で300km/h以上でのデータとノウハウを数多く持つ、ショーワに依頼された。
集電装置からの騒音を低減させた結果、300系で採用されていたパンタグラフ下部まで覆う大型のパンタグラフカバーではなく、碍子のみを覆う小型の碍子カバーが採用された。
ほかの新幹線車両のパンタグラフは金属ばね上昇式であるが、翼型パンタグラフでは空気上昇式を採用している。このため、長時間の停電などにより車両の圧縮空気が減圧した場合には、パンタグラフが自然降下し、保護接地スイッチ (EGS) による架線地絡ができなくなってしまう。そのため、EGS用にバネ上昇式の予備シングルアームパンタグラフを碍子カバー内に設けている。
また、東海道・山陽新幹線を走行する車両のうち、0系から300系までは静電アンテナが運転席直上（700系・N700系は先頭車連結面寄り）にあったが、500系では碍子カバー内に設置され、目視確認できなくなった。
落成時のW1編成は9号車516形東京寄りにも集電装置を搭載していたが、試験・予備用としての扱いであったため、後に撤去された。W2編成以降には新製時から搭載されていない。

奇数形式と偶数形式2両ずつ、計4両の電動車 M+M1+Mp+M2 で1ユニットを構成する。車両の製作・整備費の低減と軸重の分散化を図るため300系より1ユニットあたりの両数が増えている。
515形 (MS)
グリーン席を備える中間電動車。W編成9号車として使用。便所・洗面所を備え、空気圧縮機・補助電源装置・セミアクティブサスペンションなどが搭載されている。定員64名。
516形 (M1S)
グリーン席を備える中間電動車。W編成10号車として使用。乗務員室・荷物室・公衆電話を備え、主変換装置・補助電源装置・セミアクティブサスペンションなどが搭載されている。定員68名。
518形 (M2S)
グリーン席を備える中間電動車。W編成8号車として使用。乗務員室、公衆電話を備え、主変換装置・セミアクティブサスペンションなどが搭載されている。定員68名。
521形 (MC)
普通席を備える制御電動車。W編成1号車として使用。博多向き運転台、便所・洗面所を備え、空気圧縮機・補助電源装置、セミアクティブサスペンション（521-1のみアクティブサスペンション）などが搭載されている。定員53名。
522形 (M2C)
普通席を備える制御電動車。W編成16号車として使用。東京向き運転台、公衆電話を備え、主変換装置・セミアクティブサスペンション（522-1のみアクティブサスペンション）などが搭載されている。定員63名。
525形 (M')
普通席を備える中間電動車。W編成5・13号車として使用。便所・洗面所を備え、空気圧縮機・補助空気圧縮機・補助電源装置・集電装置・セミアクティブサスペンションなどが搭載されている。定員95名。
526形 (M1)
普通席を備える中間電動車。W編成2・6・14号車として使用。公衆電話などを備え、主変換装置などが搭載されている。定員100名。
527形
普通席を備える中間電動車。
0番台 (Mp)
W編成3・15号車として使用。便所・洗面所を備え、主変圧器などが搭載されている。定員90名。
400番台 (Mpk)
W編成7号車として使用。便所・洗面所・車内販売準備室（旧売店）を備え、主変圧器などが搭載されている。定員75名。
700番台 (Mpkh)
W編成11号車として使用。便所・洗面所・車内販売準備室（旧売店）、車椅子対応設備を備え、主変圧器などが搭載されている。定員63名。
528形 (M2)
普通席を備える中間電動車。
0番台
W編成4号車として使用。公衆電話などを備え、主変換装置などが搭載されている。定員100名。
700番台
W編成12号車として使用。公衆電話（車椅子対応のため、0番台よりも入り口が広く、電話台が低くなっている）などを備え、主変換装置などが搭載されている。定員100名。

基本情報
運用者 西日本旅客鉄道
製造所 川崎重工業車両カンパニー
近畿車輛
日立製作所笠戸事業所
日本車輌製造
製造年 1995年(量産先行車)・1997年 - 1998年
製造数 144両
主要諸元
編成 16両（W編成・全電動車）
8両（V編成・全電動車）
軌間 1,435 mm
電気方式 交流 60Hz 25,000V（架空電車線方式）
最高運転速度 270 km/h（東海道区間）
300 km/h（山陽区間・W編成）
285 km/h（V編成）
120 km/h（博多南線）
設計最高速度 320 km/h
起動加速度 1.6 km/h/s
1.92 km/h/s（高加速度設定時）
減速度（常用） 0 - 70km/h時：2.70km/h/s（常用最大）
120km/h時：2.24km/h/s（常用最大）
230km/h時：1.45km/h/s（常用最大）
320km/h時：1.12km/h/s
減速度（非常） 0 - 70km/h時：3.64km/h/s（非常）
230km/h時：2.03km/h/s（非常）
320km/h時：1.57km/h/s
編成定員 W編成：計1,324名［200名］
V編成：計557名（普通車のみ）
［ ］内はグリーン車
編成重量 満車700.0t、自重629.6t（W1編成）
自重350.0t（V編成）
編成長 W編成：404 m
V編成：204 m
全長 先頭車 27,000 mm
中間車 25,000 mm
全幅 3,380 mm
全高 4,490 mm
車体高 3,690 mm
車体材質 アルミニウム合金
台車 軸梁式ボルスタレス台車 (WDT205)
主電動機 かご形三相誘導電動機WMT204(285kW/275kW)
駆動方式 WN駆動方式
歯車比 2.79
編成出力 285kW×64 = 18,240kW（W1編成）
275kW×64 = 17,600kW（W2 - W9編成）
275kW×32 = 8,800kW（V編成）
制御装置 VVVFインバータ制御（GTOサイリスタ素子）WPC5 (5400kVA)
制動装置 回生併用電気指令式空気ブレーキ（応荷重装置付き）
保安装置 ATC-1型、ATC-NS
備考 320 km/h走行時の加速余力は0.26km/h/s、均衡速度は365 km/h。
脚注
^ 旧1 - 6号車を製造
^ 旧7・8号車を製造
^ 旧9・10・13 - 16号車を製造
^ 旧11・12号車を製造
Wikipedia blueribbon W.PNG第41回（1998年）
ブルーリボン賞受賞車両