新幹線400系電車

400系は、かつて東日本旅客鉄道（JR東日本）に在籍した、新幹線直行特急（ミニ新幹線）用新幹線電車である。

概要

新幹線と、新幹線と同じ標準軌に改軌した在来線の奥羽本線を直通運転する、山形新幹線「つばさ」用として開発・製造され、1992年（平成4年）7月1日から2010年（平成22年）まで営業運転を行った。車両は増結車の429形を除いて第三セクターの「山形ジェイアール直行特急保有株式会社」が所有（車籍はJR東日本）し、JR東日本が借り受けて運行を行った。

編成記号は「L」（試作編成は登場時はS4編成）。当初は全車電動車の6両編成で、「つばさ」の利用者が増加したため、1995年（平成7年）より中間車両（付随車）を1両増結して7両編成となった。

構造

車両概観

分類上は新幹線車両ではあるが、在来線も走行するため、車体長20,000mm・車体幅2,945mmと在来線の車両限界の規格に合わせている。

車体は普通鋼製である。

本系列やE3系では新幹線の各駅で新幹線専用プラットホームとの間に大きな隙間ができるため、ドアの部分には延長ステップが装備され、新幹線の各駅での停車中に限り自動的にステップが引き出され、ホームとの隙間を埋めている。

東京寄りの先頭車（11号車）には分割・併合装置が収められ、他の新幹線と連結することが可能。2001年（平成13年）9月20日までは200系とも連結運転をしていたが、その後の営業運転ではE4系のみと連結運転していた。

客室窓は、普通車が座席2列に1枚の大窓を、グリーン車が座席1列に1枚の小窓を採用している。

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  ホームと車体間を埋めるステップを格納した状態

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  E4系「Max」との連結状態

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  400系とE3系1000番台

塗装

ファイル:JR East shinkansen 400 tsubasa 6cars.jpg

400系旧塗装6両編成（山形駅）

落成時は、窓部分に濃いグレーの帯と、窓下に緑線が入っていた。車体側面に貼付されていたロゴマークには、形式称号の「400」が表記されていた。300系までの新幹線の塗装といえば、白を基調に東海道・山陽新幹線は青の帯、東北・上越新幹線は緑の帯が車体側面に入るのが一般的だったため、グレーが基調のカラーは当時斬新なデザインとされた。

1999年（平成11年）12月4日の新庄延伸を機に増備されたE3系1000番台と同一の塗装（シルバー/グレー地に緑線）に順次変更され、ロゴや内装もリニューアルされた。

走行機器

電源・制御機器

テンプレート:Sound 電源は交流50Hz25,000V（新幹線）と交流50Hz20,000V（在来線）の両方に対応している。

MM'ユニットを採用し、M車（411形・425形）には主制御器と抵抗器が、M'車（422形・426形）には主変圧器・整流装置・補助電源装置・空気圧縮機・集電装置が搭載される。

力行方式は、架線からの交流25kVを主変圧器の2次巻線を等4分割とし、それに耐圧4,000Vのサイリスタと呼ばれる半導体素子とダイオードを取付けたブリッジ（整流回路）を取付けて、4分割構成としたサイリスタ･ダイオード混合ブリッジとし、それにより整流・制御された直流電源で主電動機を駆動するサイリスタ位相制御であり、200系とほぼ同一の制御方式である。主整流装置はRS204である。

制動方式は、発電ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキを採用しているが、発電ブレーキは、200系と同じく抵抗器を使用したバーニアチョッパ制御で行われる。また、奥羽本線板谷峠の急勾配区間を走行することから抑速ブレーキも装備する。

400系の製造以降、新幹線の制御装置はVVVFインバータ制御が主流となったため、直流モーターを搭載した新幹線車両は、400系が最後である。

主変圧器(TM204)は強制風冷式を採用し、1,900kVAの容量を備える。また、変圧器の3次巻線には、架線電圧が切替わった際、切替用タップを作動させて3次巻線の電圧変動を抑える3次電源タップ切替方式が装備されている。

運転保安装置は、新幹線区間の自動列車制御装置（ATC-2型・DS-ATC）と在来線区間の自動列車停止装置（ATS-P型）が装備されている。営業最高速度は新幹線区間が240km/h、在来線区間は130km/hである。速度計は当初はアナログ式で補助として右下に7セグメントディスプレイで表示されていたが、その後東北新幹線へのDS-ATC導入に併せてE3系と同様のグラスコックピット式の速度計に置き換えられた。

台車および走行性能

JR東日本の新幹線車両としては初めてボルスタレス台車を採用しており、その後のJR東日本の新幹線車両に採用されている。

鉄道総合技術研究所で行われていたミニ新幹線用の台車研究をベースに、DT9028,DT9029,DT9030の3種類が試作された。それぞれ、軸箱支持方式がコイルばね円錐ゴム併用式、円錐ゴム式、片板2枚支持板ゴム併用式である。走行試験の結果や保守性などの観点から、DT9030をベースにしたDT204/DT204Aが製作された。

軸箱支持方式は200系のIS式から、片板2枚支持板ゴム併用式に変更された。これは、IS式では軸箱前後に配置されていた支持板により軸箱を支持していたのを、台車中央側からの2枚の支持板により軸箱を支持することで、軸箱支持のコンパクト化を図ったもので、軸箱上部と台車枠の間には、軸ダンパを装備している。引張力・加減速特性などは200系とほぼ同一だが、新幹線区間の高速直進安定性と在来線区間の急曲線の双方に対応できるよう、車輪の踏面形状が従来の新幹線の車輪の踏面形状と比べて、踏面から車輪の内側にあるフランジにかけてのカーブの変化に相違があり、フランジの厚さも薄くなっている。また、前後に配置されている車輪の車軸の距離である軸距が2,500mmから2,250mmに短縮されているほか、歯数比は200系の2.17から2.70に大きくし、新幹線区間の240km/h走行にはモーターの許容回転数を高く設定することで対応している。なお、E4系との併結運転時ではE4系側が引張力・加減速特性などを400系と同じ性能に調整していた。

集電装置

ファイル:JRE Shinkansen400@Pantograph.jpg

400系のパンタグラフ

パンタグラフは下枠交差式のPS204形を採用。新幹線区間と在来線区間での架線の違いに対応している。パンタグラフカバーは、在来線の車体限界の関係上搭載されていない。12号車と14号車に搭載されているが、新幹線区間では2台、在来線区間では1台のみ使用となっている。

設備

グリーン車車内（リニューアル後）

グリーン車車内
（リニューアル後）

普通車指定席車内（リニューアル後）

普通車指定席車内
（リニューアル後）

グリーン車・普通車ともに車端の1か所に客用扉・デッキを設けた。

便所は当初は2両に1箇所（奇数号車の山形・新庄寄り）に設置されていたが、429形挿入に伴う7両編成化以後は、11・13・15・16号車に設置されている。11・13・16号車は洋式大便器1箇所と小便所1箇所、洗面所1箇所、15号車は洋式大便器1箇所と洗面所1箇所という構成である。

内装・座席

車体幅が狭いため、座席配列は普通車は横2列+2列の4列、グリーン車（11号車）は横2列+1列の3列となっている。

グリーン車の横3列配置は400系のみである。グリーン車の座席番号はA-B-DでD席が1人掛けの席であり、C席はない。これは後に登場したE3系1000番台ではグリーン車の座席配列を横2+2列としたため、それに合わせたものである。E3系登場以前の1列席の番号はCだった。

普通車では指定席車両（12 - 15号車）と自由席車両（16・17号車）では座席の前後間隔（シートピッチ）が異なり、前者はJR東日本の新幹線普通車の標準シートピッチである980mm、後者は着席定員確保の観点から485系などと同じ910mmとされた。

当初は、グリーン車が紫系、普通車指定席が茶系、自由席が青系のモケットを採用していた。1999年（平成11年）にE3系を山形新幹線に投入した際に、前述の車体塗色の変更とともに座席のモケットのリニューアルも実施された。

形式別概要

本系列に属する各形式名とその車種は以下のとおり。

奇数形式と偶数形式でペアを組んでMM'ユニットを構成する。MM'ユニット3組と付随車1両で編成を構成する。

2007年（平成19年）3月18日から全面禁煙となっている。

運用終了時の編成表

		← 東京 山形・新庄 →
号車		11	12	13	14	15	16	17
形式		411形 (Msc)	426形 (M')	425形 (M)	426形 (M')	429形 (T)	425形 (M)	422形 (M'c)
座席		グリーン車	普通車
定員		20	67	60	68	64	64	56
編成	L1	1	201	1	1	1	201	1
	L2	2	202	2	2	2	202	2
	:	:	:	:	:	:	:	:
	L11	11	211	11	11	11	211	11
	L12	12	212	12	12	12	212	12

411形 (Msc)

グリーン席を備える制御電動車。11号車として使用。東京向き運転台、便所、洗面所、車内販売準備室、車掌室、車椅子対応設備を備え、主制御装置、主抵抗器、200系やE4系との分割・併合装置などを搭載する。定員20名。

422形 (M'c)

普通席を備える制御電動車。17号車（7両編成化前は16号車）として使用。山形・新庄向き運転台、スキー収納ボックスを備え、主変圧器、主整流装置、補助電源装置、空気圧縮機などを搭載する。定員56名。

425形 (M)

普通席を備える中間電動車。洋式トイレ、男子小用トイレ、洗面所、テレホンカード専用公衆電話機を備え、主制御装置、主抵抗器などを搭載する。

0番台

13号車として使用。定員60名。当初は自動販売機が設けられていたが、2008年3月に使用を停止した。

200番台

16号車（7両編成化前は15号車）として使用。定員64名。

426形 (M')

普通席を備える中間電動車。主変圧器、主整流装置、補助電源装置、空気圧縮機、集電装置などを搭載する。

0番台

14号車として使用。スキー収納ボックスを備える。定員68名。

200番台

12号車として使用。車椅子対応座席、AEDを備える。製造当初は425形と同じく公衆電話機を備えていたが2009年以降電話機を撤去、その跡にAEDを備え付けた。定員67名。

429形 (T)

普通席を備える中間付随車。15号車として使用。1994年（平成6年）の7両編成化に際して増結された車両である。便所、洗面所、スキー収納ボックスを備え、補助電源装置、空気圧縮機などを搭載する。定員64名。

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  411形 (411-3)

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  422形 (422-3)

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  425形0番台 (425-3)

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  425形200番台 (425-203)

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  426形0番台 (426-3)

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  426形200番台 (426-203)

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  429形 (429-3)

試作車（L1編成）

ファイル:400 L1 Tsubasa 127 Omiya 20020622.jpg

L1編成（リニューアル後・2002年6月22日 大宮駅）

試作車は通常の営業運転を行うことを前提として開発されていたが、運転台側面部の楕円窓や、新幹線区間用のステップの構造、床下機器のカバー、車体側面の行先表示器など細部がその後の量産車とは異なる仕様となっていた。落成時の形式および車両番号は暫定的なもので、量産化改造時に営業用車両の形式・車両番号に改称された。

形式・車両番号 製造時と量産化改造後の比較

	← 東京 山形・新庄 →
車種	MSC	M'	M	M'	M	M'C
製造時	401-1	402-1	403-1	404-1	405-1	406-1
量産化改造後	411-1	426-201	425-1	426-1	425-201	422-1

試作車と量産車との差異

ファイル:Shinkansen series400 destinationdisplayunit l1.jpg

L1編成（試作編成）の行き先表示部分
（2008年2月27日 新庄駅）

• 車体形状
  • 試作車は量産車と車体断面のRが若干異なっていたほか、16・17号車の窓寸法・間隔が12 - 15号車と同一だったためシートピッチの関係上座席と窓の位置が必ずしも合っていなかった。また、試作車は側面客扉にプラグドアを使用していた。なお後年に製造され組み込まれた429-1（15号車）は量産車と同じ車体断面・客扉となっていた。
• 運転台側面部の楕円窓
  • 試作車は設置していたが、量産化改造の際に埋められた。量産車は当初から設置していない。
• 分割併合装置
  • 試作車は両先頭車に搭載しているが、量産車は411形（11号車）にのみ搭載している。
• 床下カバー
  • 試作車は取り付けられている。量産車と試作車編成に組み込まれていた429-1（15号車）には取り付けられていない。
• 行先表示器
  • ファイル:400kei LED Houkoumaku.jpg

    試作車の行先表示機はE1系からE4系まで採用されたものとは全く異なる仕様となっていた。
    試作車は行先のほかに自由席 / 指定席を独立して表示させる表示器を設けているが、後者の表示部分は実際には使用されていない。なお、行先部分についてはLED式が採用された。量産車では行先表示部分のみを設置し字幕式となっている。試作車においても2003年（平成15年）に量産車と同様の字幕式に変更された。2010年（平成22年）当時で、JR東日本が所有している新幹線電車の中で最古の200系の多くが廃車、残った編成も延命・リニューアル工事完了に伴い字幕式からLED式に変更されたため、本系列が最後まで字幕式で残存していた。
• 車内
  • 試作車のグリーン車には座席に液晶テレビが備えられていたが、量産車では装備されず試作車も量産化改造の際に撤去された。
  • 試作車の普通車ではリクライニングシート以外に転換式（405-1）や固定式（406-1）の座席も試作されたが、量産化改造でリクライニングシートに統一された。
  • このほか仕切り壁や扉の形状も量産車と若干異なっていたが、これらは量産化改造後もそのまま残された。

運用

車両が在来線の車両限界で設計されているため、フル規格の新幹線車両とは違い、車両の断面積が小さいため空気抵抗が少なく、これを利用して運用開始前の1991年（平成3年）に上越新幹線で高速度試験を実施している。3月16日には336km/hを、9月19日には348.8km/hを記録している。

1992年（平成4年）7月1日の山形新幹線（福島 - 山形）開業と同時に「つばさ」で営業運転を開始した。東北新幹線区間（東京 - 福島）では200系と連結する列車が大半であったが、下り初発・上り最終列車や臨時列車では他車両と連結されず、単独で走行する場合もあった。

1999年（平成11年）4月29日からは、E4系と連結される列車が設定された。さらに、同年12月4日には山形新幹線（山形 - 新庄）延伸開業がなされ、運用区間も新庄まで伸びた。2001年（平成13年）9月21日以降は、200系と連結する運用が消滅した。

なお、「つばさ」だけでなく、間合い運用で東京駅 - 那須塩原駅間運転の「なすの」（朝夕の一部列車。E4系と連結）にも使用されていた。また同じく山形新幹線区間を走行するE3系1000・2000番台とは共通運用が組まれていた。

2008年（平成20年）12月からE3系2000番台による置き換えが開始され（後述を参照。）、2010年（平成22年）4月18日の「さよなら400系 つばさ18号」をもって400系は営業運転を終了した。

廃止および廃車に至った経過

本系列は1992年（平成4年）の運用開始から既に15年以上経過しており、経年に達していた。そこで、2007年（平成19年）7月3日付のJR東日本のプレスリリースにおいて、E3系をベースとした新型車両を導入することが明らかになった。2008年（平成20年）10月には新型車両の形式称号がE3系2000番台であることが明らかにされ、同年12月から順次置き換えられる計画が明らかとなった。これにより、400系はL3編成以外はすべて置き換えられて廃車となった。

試作編成でもあるL1編成は2008年（平成20年）12月16日に定期運用から離脱して小山新幹線車両センターに疎開していたが、2009年（平成21年）1月9日に小山新幹線車両センターから新幹線総合車両センターへ廃車回送された。廃車となった車両は廃車手続と同時に所有者の山形ジェイアール直行特急保有株式会社に返却している。これが400系の中で最初の運用離脱編成となった。

2009年（平成21年）9月18日以降、在籍・営業運転に充当されている編成は、L3編成のみとなった。L3編成の両先頭車両には2009年（平成21年）12月6日以降、2010年（平成22年）2月末まで、山形新幹線新庄延伸10周年を記念したロゴ「おかげさまで新庄延伸10th」が貼り付けられていた。

2010年（平成22年）4月にE3系L72編成が投入され、これによって400系は営業運転から撤退することが発表された。営業運転終了を記念して、4月3日に「ありがとう400系 つばさ18号」が、4月18日に「さよなら400系 つばさ18号」が運転され、これをもって400系は営業運転を終了した。同月30日付けでL3編成が廃車となり、本系列は消滅した。

なお、2010年（平成22年）4月17日の朝日新聞サイトで、JR東日本が「鉄道遺産」として411形1両の保存を決定したとの報道があった。

2014年11月5日、JR東日本は2017年秋に予定されている鉄道博物館のリニューアル・新館増築を発表（その後、開館日が2018年7月5日に変更となった）し、これまで福島駅構内の福島総合運輸区に保管されていた400系の先頭車・411-3が鉄道博物館の新館に展示されることになった。なお、展示については旧塗装に復元された状態での公開となる。

各編成詳細

編成	製造会社	組成月日	7両編成化	新塗色・ リニューアル	DS-ATC取り付け	返還日	置き換えた E3系の編成	備考
S4 →L1	東急車輌製造 日立製作所 川崎重工業	1990年11月01日 →1992年06月29日	1995年11月14日	2001年03月03日	2005年07月27日	2009年01月01日	L61	1992年6月29日に 量産化改造と同時にL1に改名
L2	川崎重工業	1992年01月17日	1995年11月30日	2001年09月14日	2005年10月07日	2009年01月23日	L62
L3		1992年01月28日	1995年12月02日	2001年06月11日	2005年09月12日	2010年04月30日	L72	最後まで残存した編成
L4		1992年03月06日	1995年12月12日	1999年12月16日	2005年05月28日	2009年09月18日	L71	新塗色・リニューアル第1編成
L5		1992年03月23日	1995年12月10日	2000年07月28日	2005年11月26日	2009年04月21日	L66
L6		1992年04月02日	1995年12月08日	2001年10月16日	2005年12月24日	2009年05月26日	L68	上り開業一番列車編成
L7		1992年04月13日	1995年12月06日	2000年09月19日	2005年11月02日	2009年05月15日	L67
L8		1992年05月01日	1995年12月04日	2000年06月19日	2005年06月24日	2009年04月03日	L65
L9	川崎重工業 日立製作所	1992年05月11日	1995年12月20日	2000年04月14日	2006年03月22日	2009年02月21日	L63
L10		1992年05月29日	1995年12月14日	2001年03月30日	2006年02月28日	2009年08月07日	L70
L11		1992年06月12日	1995年12月16日	2001年02月19日	2006年02月06日	2009年06月19日	L69
L12		1992年06月25日	1995年12月18日	2000年05月29日	2005年04月27日	2009年03月19日	L64

400系引退記念列車

400系の営業運用からの撤退を記念し、新庄駅 → 東京駅間で臨時列車が2本運転された。全席指定席で200系やE4系との連結は行われず、全区間400系単独走行である。つばさ18号は、開業から18年で引退するという意味を込めた列車名である。運転時には、記念乗車証明書が配布された。

4月18日運転の「つばさ18号 さよなら400系」運転時には、新庄駅と山形駅で出発式が開催された。1日駅長による出発合図や、創作太鼓 鼓笛（新庄駅）/花笠踊り（山形駅）などが行われた。

運転日	列車名	運転区間（始発・終着時刻）	途中停車駅	使用 編成	備考
04月03日	つばさ18号 「ありがとう400系」	新庄 07:57発 → 東京 11:48着	大石田駅・村山駅・さくらんぼ東根駅・天童駅・ 山形駅・かみのやま温泉駅・赤湯駅・高畠駅・ 米沢駅・福島駅・郡山駅・大宮駅・上野駅	L3
04月18日	つばさ18号 「さよなら400系」	新庄 08:46発 → 東京 12:48着		L3	400系最終営業運転列車

関連項目

• 新幹線E3系電車（こまち、つばさ）
• 新幹線E6系電車（こまち）