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歯車比

はぐるまひ

ここでは鉄道車両における歯車装置の比率を紹介。
目次[非表示]

概要

主電動機側の小歯車と被駆動大歯車の比率を表すもの。歯の数の比であると同時に径の比でもある。歯数比。
電車の走行音に大きく影響する要素の1つとされる。

計算はA:B=B/Aである。一般に「歯数比4.82(113系など)」という呼び名は、このB÷Aの商で、歯車の設計方針としてAとBは互いに素になるものを選んでいることから実際には殆どが循環小数になるものを小数点第2位までで切ったものである(国鉄特急型の3.5や名鉄7000系の4.875など、小数点以下ながら循環しないで割り切れるものも多少はある)。
下の一覧のとおり、A+B=99か113になるものが多く、またそれ以外の数を取る場合でも同一事業者・同一世代であればある程度の幅の中に収斂する。
吊掛式はモータ筐体の端に車軸受けが付くのでA+Bは否応なく固定されるのだが、カルダン駆動であっても歯車はギアボックス内に密封されるため、無闇矢鱈に異なるA+Bをベースとする歯数比を設定するのはギアボックスの種類を徒に増やすことになり望ましくないためである。

同じトルク量、回転数の条件で、

  • 歯車の比率が小さいと車輪の回転数が高くなり、回転数あたりのトルクは減少するが、定トルク領域を高い速度まで取ることができる。よって加速度は上げにくくなるものの代わりに落ちにくくなり、高速性能が確保し易くなる。
  • 逆に歯車の比率が大きいと回転数あたりのトルクが増大し、引っ張り力を強くすることができる反面、高速域ではトルクが急激に細くなってしまうため、最高速度が落ちる。
    • 在来線誘導モーターでは一時期最高回転数を上げることで小さめのモーターを使いながら高加速・高速性能を両立しようとした。しかし本州以南の在来線はほぼ全て自己通風型であるため高回転時の冷却ファンの騒音がひどくなることが判明し現在は比を少し下げ、モーターの出力でカバーしている。
前者が新幹線特急形電車などに適し、後者が一般形電車などに適する。
とはいえN700系のように大出力に物を言わせて加速性能が在来線の一般型電車とほとんど同じ車両すらある。

音程

小歯車の数により基本周波数と低音または磁励音の関係が変化し、走行音に影響する。歯車の音とモータ音による和音とみなすことができ、雰囲気が大きく変化する。
小歯車が大きくなるにつれて基本周波数の音が半音ずつ高くなる。また、歯数が増えていくと音程変化が小さくなっていく。
ここでは概ね小歯車14~17系統の音程を紹介する。
※代表例の追加は記事の冗長化を防ぐため、今後追加する際はなるべく個別記事があるものをお願いいたします。

下の法則に当てはまらない車両もある。主な原因は以下の通り。

  • 誘導電動機・同期電動機の固定子磁極数が4極よりも多く、回転数あたりのインバータ出力周波数が高い。よってモータの磁励音が高くなり、和音が変化する。

歯車比14:x

交流モーター(VVVFインバータ制御)車においては最も多く存在する音程。基音と低音の関係が短7度になる。VVVF車でははじめに基音と最高音が長6度関係となる。変調後、基音の短3度下の音が鳴る。

JR東日本E235系電車


国鉄・JR車両
(14:99=1:7.07)207系900番台JR四国7000系207系209系701系E127系、JR四国6000系、E231系キハE200形HB-E300系HB-E210系E235系GV-E400系H100形
(14:91=1:6.50)813系815系303系817系305系BEC819系EV-E801系821系YC1系
(14:85=1:6.07) 713系203系205系719系JR四国7200系
(14:78=1:5.57)383系283系
私鉄・地下鉄その他
(14:111=1:7.93)箱根登山鉄道3000形
(14:109=1:7.79)東京メトロ9000系06系07系03系:03-126編成以降05系:6〜10次車15000系16000系1000系05系:05-114〜118編成大規模修繕車13000系2000系東武70000系
(14:103=1:7.36)OsakaMetro20系新20系北大阪急行電鉄8000形9000形近鉄7000系・7020系大阪市交通局30系
(14:99=1:7.07)神戸電鉄1000系・1300系3000系5000系6000系・6500系小田急2000形3000形:1・2次車東急2000系2020系・6020系・3020系南海1000系阪神5500系東武30000系京王1000系(2代)都営6300形10-300形相鉄10000系北越急行HK100形、遠州鉄道2000形、静岡鉄道A3000形名鉄100系:5次車(増結車)・200系東京メトロ17000系
(14:87=1:6.21)東急3000系(2代)5000系(2代)6000系(2代)7000系(2代)、横浜高速鉄道Y000系・Y500系東京メトロ05系:11〜13次車08系10000系東武10080系:登場時20050系・20070系9050系西武30000系40000系001系西鉄9000形
(14:85=1:6.07)京阪7000系7200系9000系10000系3000系(2代)13000系南海2000系2300系8300系50000系京成3700形3000形(2代)3100形(2代)3600形:3668編成新京成80000形名鉄6000系6600系100系:1〜4次車1700系東急9000系7600系7700系1000系京急800形京王6000系:1次車8000系9000系5000系(2代)3000系阪急3100系能勢電鉄1500系
(14:83=1:5.93)京急1500形:1700番台600形2100形新1000形都営5500形
(14:81=1:5.77)阪神8000系
(14:79=1:5.64)京阪2600系6000系
(14:77=1:5.50)京急1000形(初代):東洋電機製造モータ
(14:74=1:5.29)京都市交通局50系、(14:71=1:5.07)京阪800系

歯車比15:x

国鉄通勤形車両およびJR西日本、JR東海のVVVF車などに多く存在する音程。基音と低音の関係が長7度になる。VVVF車でははじめに基音と最高音が完全5度となる。変調後、基音の長3度下の音が鳴る。

225系100番台


国鉄・JR車両
(15:98=1:6.53)223系373系313系125系JR四国5000系321系521系225系227系323系811系:大規模修繕車
(15:91=1:6.07)103系105系119系121系
(15:89=1:5.93)E721系
(15:84=1:5.60)101系123系201系419系715系107系811系
私鉄・地下鉄その他
(15:101=1:6.73)東京メトロ01系02系北神急行7000形新京成電鉄8800形8900形
(15:100=1:6.67)神戸市交通局6000形
(15:98=1:6.53)長野電鉄3500系・3600系東京メトロ6000系7000系東武50000系60000系10030系:機器更新車神戸市交通局1000形2000形3000形横浜市交通局3000形福岡市交通局2000系小田急30000形つくばエクスプレスTX-2000系TX-1000系・TX-3000系、南海8000系12000系愛知環状鉄道2000系、あおなみ線1000形一畑電車7000系
(15:93=1:6.20)近鉄6600系
(15:92=1:6.13)近鉄6020系6200系16000系・16010系、小田急2400形・2600形
(15:86=1:5.73)近鉄3200系:1次車5200系:5105〜5113編成5800系1420系1430系1230系他、西武101系新101系・301系4000系9000系10000系東京メトロ8000系03系:03-101〜125編成05系:1〜5次車(05-114編成除く)東急7200系仙台市交通局1000系
(15:84=1:5.60)名鉄6500系6800系京阪2200系2400系福岡市交通局1000系静岡鉄道1000形
(15:82=1:5.47)山陽電鉄2300系3000系5000系・5030系6000系京急1500形:1500番台近鉄1000系1010系2000系2680系・1470系・2480系、新京成電鉄800形
(15:74=1:4.93)名鉄7500系

歯車比16:x

近郊型電車などに多く存在する音程。基音と低音の関係が完全8度(オクターブ)になる。VVVF車でははじめに基音と最高音が増4度となる。変調後、基音の完全4度下の音が鳴る。

E233系


国鉄・JR車両
(16:97=1:6.06)255系E217系E501系M250系E531系E233系EV-E301系E129系
(16:89=1:5.56)JR四国8000系JR四国8600系
(16:83=1:5.19)211系213系221系311系215系721系:6〜8次車
私鉄・地下鉄その他
(16:103=1:6.44)名古屋市交通局5050形・2000形・N1000形
(16:101=1:6.31)近鉄3200系:2〜4次車5200系:5101〜5104編成1422系1220系6400系他・シリーズ2116400系・16600系西武6000系20000系西鉄6050形7000形・7050形・3000形小田急1000形5000形(2代)
(16:99=1:6.19)名古屋市交通局6000形3050形6050形N3000形神戸電鉄1100系・1150系・1500系2000系OsakaMetro10系30000系京都市交通局10系営団5000系横浜市交通局1000形
(16:98=1:6.13)阪急8200系・8000系:8040番台
(16:97=1:6.06)阪神9000系9300系1000系5550系5700系泉北高速鉄道5000系7000系7020系小田急3000形:3次車以降8000形:機器更新車都営5300形京成3500形相鉄11000系12000系20000系京成3500形上信電鉄7000形
(16:87=1:5.44)東武10000系10080系:機器更新後20000系9000系
(16:85=1:5.31)能勢電鉄1700系阪急3000系5000系5100系5200系2200系・6000系7000系8000系:8000〜8003編成近鉄900系8000系8400系8600系東武8000系6000系・6050系100系スペーシア東急8000系8500系8090系8590系小田急8000形:未更新車西武2000系3000系新2000系京王6000系:2次車以降7000系都営10-000形南海6000系6200系6300系7000系7100系9000系泉北高速鉄道3000系伊豆急行2100系
(16:84=1:5.25)阪急2300系3300系5300系6300系7300系8300系9300系京阪3000系(初代)1000系5000系8000系京成3400形3600形AE100形
(16:78=1:4.875)名鉄5000系(初代)・5200系5500系7000系パノラマカー7700系8800系5300系:金属ばね車

歯車比17:x

基音と低音の関係が短9度になる。この音程は数少なく、主に特急型車両名鉄車両に多く使われている。

速きこと、しまかぜの如し!


国鉄・JR車両
(17:96=1:5.65)281系E653系285系E257系E751系E259系287系E657系E353系271系E261系HC85系
(17:88=1:5.18)JR四国8000系:試作車E351系
(17:82=1:4.82)401系421系111系113系115系403系423系117系185系415系711系417系721系:1〜5次車251系253系
私鉄・地下鉄その他
(17:98=1:5.76)OsakaMetro66系
(17:96=1:5.65)名鉄3500系3700系3100系300系3300系(3代)3150系2000系2200系4000系9500系名古屋市交通局7000形小田急4000形
(17:90=1:5.29)小田急5000形(初代)・5200形
(17:84=1:4.94)近鉄3000系21020系22600系50000系80000系南海30000系京急700形(2代):東洋電機製造モータ
(17:82=1:4.82)名鉄5700系1000系・1200系・1030系・1230系・1800系・1850系1380系5000系(2代)

小歯車が18以上の車両

(18:97=1:5.39)小田急9000形
(18:96=1:5.33)阪急8000系:8004・8030編成以降9000系1000系1300系
(18:95=1:5.28)東武250系500系
(18:94=1:5.22)681系683系
(18:89=1:4.94)E655系
(18:87=1:4.83)883系885系
(18:85=1:4.72)近鉄1400系・1200系・2050系8810系・9000系・9200系
(18:83=1:4.61)近鉄2400系・2410系・2430系2600系2610系2800系西鉄700形5000形8000形6000形南海10000系
(18:81=1:4.50)名鉄5300系:空気ばね改造車
(18:79=1:4.39)山陽電鉄2000系3200系

(19:118=1:6.21)東急5050系:5177・5178編成7000系(2代):7108編成以降
(19:93=1:4.89)731系735系733系京成AE形(2代)
(19:88=1:4.63)京急1000形(初代):三菱電機モータ
(19:82=1:4.32)近鉄22000系23000系京急700形(2代):三菱電機モータ
(19:80=1:4.21)165系169系455系475系457系381系781系413系717系785系371系小田急3000形(初代):編成短縮後・7000形・10000形20000形京急2000形
(19:79=1:4.16)小田急50000形60000形
(19:75=1:3.95)小田急3100形
(19:69=1:3.63)E1系新幹線

(20:79=1:3.95)783系651系
(20:75=1:3.75)東武1720系200系

(21:93=1:4.43)789系1000番台
(21:80=1:3.81)近鉄12200系12400系・12410系・12600系21000系26000系20000系18200系18400系
(21:78=1:3.71)小田急3000形(初代):登場時

(22:77=1:3.50)181系485系583系183系787系

(23:96=1:4.17)小田急70000形
(23:91=1:3.96)789系基本番台
(23:68=1:2.96)300系新幹線700系新幹線:C編成

(26:94=1:3.615)E4系新幹線
(27:73=1:2.70)400系新幹線
(27:65=1:2.41)100系新幹線:X・G編成
(28:85=1:3.04)E2系新幹線E3系新幹線E7系・W7系新幹線
(28:78=1:2.79)500系新幹線700系新幹線:B・E編成800系新幹線
(29:81=1:2.79)N700系新幹線
(29:63=1:2.17)0系新幹線200系新幹線100系新幹線:V・K・P編成
(31:82=1:2.645)E5系新幹線E6系新幹線H5系新幹線

平行カルダン以外

直角カルダン

(6:41=1:6.83)阪神5101形・5201形
(9:52=1:5.78)東急5000系(初代)・5200系
(10:45=1:4.50)相鉄7000系
(10:49=1:4.90)相鉄7050系8000系
(9:49=1:5.44)相鉄9000系

吊り掛け駆動(電車のみ)

(23:66=1:2.87)京阪600系(2代)
(22:67=1:3.045)京阪600系(2代):631〜640号車、京阪700系(2代)
(26:53=1:2.04)近鉄18000系
(27:56=1:2.07)近鉄1000系:登場時
(17:63=1:3.71)名鉄6750系
(19:61=1:3.21)名鉄3300系(2代)

その他

小歯車が13以下の車両

(12:83=1:6.92)南海21001系・2200系・2230系、和歌山電鐵2270系
(13:85=1:6.54)東急7000系(初代)
(13:74=1:5.69)阪神5001形(2代)・5131形・5331形2000系・3000系・7861形・7961形ほか多数

機関車

(16:71=1.4.44)EF63ED75ED76EF67、EF210:901号機(量産化改造前)
(18:69=1:3.83)EF64EF65EF81ED79
(20:71=1:3.55)EF66
(16:82=1:5.13)EF210EH500EF510EH200EH800
(16:75=1:4.69)EF200
(15:64=1:4.27)DF200HD300
(19:81=1:4.26)DD200

関連項目

鉄道車両 電車 カルダン駆動 WN駆動 VVVF

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鉄道車両 てつどうしゃりょう

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