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主目次

新幹線Ｅ８型故障原因は？静止インバータ(SIV)耐力不足？
補助電源装置≒旧ＭＧ（電動発電機）→SIV：静止インバータ

　東北新幹線の相次ぐトラブルは困ったもので、新幹線開通61年にして未だに残る未解明点があるのか！と愕くが、今回の新型山形新幹線乗り入れ用E8系4本の同時故障については、原因範囲がかなり絞られて、補助電源装置自体の設計不良か、パワー半導体のロット不良か？それらに絡む特別の条件か？ということで、JR東日本の外にも原因がありそうな流れとなってきた。E8系G8〜G11編成の補助電源装置8基中6基が故障で、新車受領試運転中の2本が故障、川崎重工製、日立製が混在。7/9には更に1編成が同じ故障。 補助電源装置の型名は従前型のE3系と同じだとか。 原因確定に時間の掛かりそうなケースである。 特別の猛暑説も否定しがたいが、ほぼ同一条件で運行するE３系には発生せず、新型のE８系にのみ集中して発生しているから猛暑は主要因ではない。

　「補助電源装置」と一言にいうが、ルーツは直流用旧国電で言えば「電動発電機≡MG、回転式のインバータ」に相当する装置で、制御器や照明など室内電源を架線電圧から作って供給する装置である。 これは、初期の交流直流両用電車でも引き継がれている。 摩耗部であるブラシを持つ電動発電機では保守が大変であることから、まず回転機の「ブラシレス化」が図られ、さらに回転部のない「静止インバーター≡SIV」に変わっていった。
　事故車E8系の「補助電源装置」もこのSIVの一種であるが、山形・秋田新幹線車両の場合、架線電圧が新幹線25kVと在来線20kVの複電圧となり、その切替を主トランスを介してSIVが担っている模様である。 走行側もVVVFインバータ制御に任せて、電圧切り替えの特別の操作を無くしている様である。 それらは旧型E3系も同様だから、トラブルは新型車E8系に係るSIV機器関連のみに絞られる様だ。

【更新情報】

  • 故障編成はG8〜G11（2024配備のG1〜6は正常動作：7/11）
  • 5編成目G7が故障(7/9)
  • 補助電源装置の型名は秋田用E6と新型E8は同じ(7/17)
  • 補助電源装置の半導体はフルSi-Cを採用(7/13)
    （E3ではSi：同型名でもE8では素子が異なる）
  • 主変圧器３次巻線400V（〜320V）を整流し
    SIVでAC100V、DC100Vを生成
  • SIV出力AC100Vの並列運転機能を付加（←誤動作疑い？）
  • 特定の基板と半導体ロットの組合せで故障発生
  • SIVは総て東洋電機製。Si-C半導体は？？製

山形新幹線 最新型E8系故障 JR東日本 気温上昇に着目し調査

2025年6月25日 5時34分 NHK
https://www3.nhk.or.jp/news/html/20250625/k10014843911000.html

　山形新幹線の最新型車両E8系の列車4本で電力供給装置が同じ日に相次いで故障した問題で、JR東日本が当日の気温上昇に着目して原因の調査を行っていることがわかりました。気温の上昇に伴って装置が高温になるか確認しているということです。

破損したパワー・スイッチング素子


今月17日、栃木県や福島県で運転中の山形新幹線の最新型車両E8系の列車4本で車両に搭載された電力供給装置が相次いで故障し、自力走行できなくなったり一時停車したりしました。

この日は気温が上がり、日中の最高気温は宇都宮市で35度ちょうど、福島市で34.1度と今月に入ってから最も高くなっていました。

このためJR東日本が当日の気温上昇に着目して原因の調査を行っていることが関係者への取材でわかりました。

E8系の電力供給装置は従来のものから一部の部品が変更されていて、JRは従来の装置と比べ気温の上昇に伴って装置が高温になるか確認しているということです。

今回の問題を受けてJR東日本は詳しい原因が判明するまでE8系単独での運転は取りやめるとしています。


　さらに、SIVはE8系７両編成中に２基有って、相互に代替可能な設計なのに、２基ともダウンして立往生に至っているから深刻だ。
　E8系搭載SIVのパワー半導体のロット不良なのか？あるいはSIVの設計不良なのか？1パンタグラフ方式での不規則離線増によるパルス負荷に耐えられなかったのか？様々考えられるが、JR東日本の範囲だけでは結論を出しきれず、解決が長引きそうである。
　併結するフル規格新幹線車両は10両編成（〜東海道16両編成）で2基のパンタグラフを特別高圧母線で繋いで並列運転していて、離線の影響を激減させる構成だが、ミニ新幹線側は6〜7両編成を1基のパンタグラフで賄っており、分割摺板にバネを仕込む等の離線軽減対策はしているが、2パンタグラフ並列運転より離線条件は厳しい。ここに原因があると累積運行時間が長い編成に起こり易いが、今回は逆で新規納入車が壊れている。

　交流直流両用電気機関車EH500型の新幹線共用青函トンネル仕様車EH800型も新幹線/在来線の電圧切替操作は無い模様で、最大出力定格が、供給電圧比例（25：20）の値で定義されている。 この機関車はEH500型から補助電源装置SIVの故障を想定していて、8基搭載のVVVFインバータの1基をCVCFモードのSIVとして代替できる機能があり、SIVの故障に備えている。
　同様に、E8系7両編成も、電気系統としては2系統あり、それぞれにSIVがあって、片側故障時でも残った1台で運航可能な設計のはず。それが全く動けなくなって本線上に立往生するというのはSIVが2基とも故障した！ことを示す。 同時発生の他のE8系３編成を含めて8基中6基が損傷（＝2編成が全損）。
　なお、交流専用電車では主トランスの３次巻線から制御電源を得て、MGやSIVを使わない方式が源である。 しかし新在直通ミニ・新幹線で25kV←→20kV双方を走るので、その切替をトランスのタップ切替よりも、静止インバータ（SIV）の自動電圧制御に担わせているのだろう。

　半導体の思いも寄らぬ特性異常というのは時たま経験することで、今回のE8系SIVでも同様な状況は考え得る。 例えば私の経験でも、政策宣伝に車載拡声器を路地裏まで入って使う議員から「住宅街は小さな音量で宣伝したいが、音が酷く固く感じるんで見て欲しい」と言われたので、音を確かめ、動作チェックを始め、拡声器アンプをバラシて拡声器内の動作電圧をたどると、出力段のシリコン・トランシスターのベース-エミッター間電圧（Vbe）が異様に高い。 シリコン半導体のPN接合部の電圧は、準標準電圧にも流用されることがある概ね一定値で、問題のない拡声器セットでは0.7V前後なのが、問題のアンプは全く同じ回路で1.2V〜1.3Vもあって、瞬時電圧ゼロボルト付近に不感帯を生じ、時にスパイクを生じてノッチング歪となっていることが「固い音質」という音質異常の原因と判明。初めての経験で意外であった。
　拡声器メーカーの出荷検査は最大出力付近を見るから、小出力時の歪：音の硬さを見落としてしまったようである。 この時、車載拡声器を10〜20台点検したのだが、その内の、同時に購入した３台にだけ現れた現象だった。 対応策として、出力トランシスターのベースにバイアス電流を与える定電圧ダイオードに直列にシリコン・ダイオードを挿入してバイアス電流を増やして不感帯を無くすと「固い音」ではなくなった。 長期に丁寧な活動で、しかも耳のしっかりした議員さんだが、先の市議選にはお年もあり引退、不出馬だった。
　電源コンデンサーが音声電流の過電流で著しく劣化していたので、高リップル型2〜3本に交換、再生させる作業も同時に行った。 約50万円のアンプが選挙2回でアウト！拡声器メーカーの部品選択のエラーであるが、ニチコン製でのみ発生。 日本ケミコン製は耐えていたが、幕張エレショーで同社技術者から規格外の過電流を指摘される。 競合社のニチコン製を庇っているのである。 ここで高リップル型での数本の並列使用を勧告され推奨型名を聞いてきた。 競合製品蹴落としのチャンスに冷静妥当な回答で日ケミ技術陣への信頼感を高めたのだった。 かって戦後すぐ等ケミコンは消耗品で数年の寿命だったのが次第に改良されたのではあるが。
　基本、PN接合の順方向電圧だから、常識的には大きくは変わらない筈の値で、トランシスター素子のVbeの大きな違いなど全く予想外だった訳で、メーカーも出荷検査で見落したほどだったが、予期せぬ支障が生じたことは間違いない。 半導体素子の特性の異常が原因で、拡声器メーカーは異常を見落として出荷。他にプリント基板の半田漏れ不良なども数件発見されて、選挙特需製品の生産管理がまともでなかった時代の話。 製品がHi-Fiオーディオ・アンプであれば小電力領域の歪発生は計測した可能性があるが、大音量で宣伝する拡声器だから小出力領域の歪などチェックしなかったのだろう。
　半導体製品の思わぬ異常特性は、ドリフト型トランシスターでも経験があり、車載拡声器のマイク・アンプの増幅位相遅れが異様に大きくて入力レベル次第で超高周波発振を起こす製品ロットにも遭遇。 当該数台を超高域短絡カットで切り抜けた。街には宣伝カー自体を嫌う空気もあり、そこにレベル・メーターをピン！と振り切る異常発振の暴騒音『プギャ〜〜〜〜』だったから致命的にアウトである。製品開発時には起きなかった現象なのだろう。

　こういう予想外の特性が半導体素子に現れた場合に、検査を抜けてくる可能性は大いにある。
【観念的試算】供給電力・電圧を推算
車載冷房機50000kcal/h（E235系の例）のヒートポンプ倍率を仮に3倍として
その消費電力Ｐc＝50000kcal/h×4.185[J/cal]/3.0/3600＝19.375[kW]：家庭用大型10台分。
これを100V供給なら電流は193.75[A]だが、初代ブルートレイン20系客車特急あさかぜの時代から電源車が400[V]供給だったし、家庭用大型エアコン2kW20Aの10倍が3〜4両編成から推して、E８型の冷房電源は3次巻線直の400｢V]の可能性はある。

そんな訳で実情不詳なのだが、100Vでの負荷を仮に300[A]×4両＝1200｢A]と仮定すると、SIVスイッチング素子の順方向電流損失は、
PN順電圧0.7V×1200｢A]＝840[W]損失：この排熱が必要。
素子異常1.3Vなら1.3V×1200｢A]＝1560[W]損失となり、
840Wに合わせた排熱能力では間に合わず蓄熱されて、Si-C半導体の耐熱温度200℃？を超えて破損に至るストーリーも十分考えられる。遮断電圧・スイッチング損等他の特性異常でも同様である。
仮にE8系搭載SIVの電力制御のIGBTでの順方向電圧降下が50%増しだったら、当初は動いても、順方向電流による発生熱量も50%増しとなって、冷却量が不足して徐々に過熱して環境が高温時に壊れるのはあり得ない事ではない。素子の電圧降下比例や阻止電圧の低下による過熱破損もあり得る。
　直近に製造の編成のみで当初は走れた上で直ぐに故障！だから、かなり微妙な条件が有りそうだ。Si-CやGa-As半導体のFETスイッチを使っていても同様のバラツキは考えられる。
　だが、会社を跨いでの原因確定はやっかいだ。 半導体メーカーから同一ロット製品の提供を受けて、そうした特別の異常が無かったかどうかを確かめられるのは、SIVの設計製作会社（東洋電機kk）だろうか？JR東日本だけでは結論の確定が困難な領域だろう。

　中国新幹線に持ち込まれたドイツ・フランス系車両に故障が著しく多く、日本からのE2系準拠が故障しにくい原因として、仏独欧州より暑い所も走る日本製の方が電子部品環境耐性に余裕をもたせて居るからではないか？という業界話がある。 E8系の設計で東北の寒冷地帯走行に合わせて、ゆとりを削り過ぎた結果なら、E8系のSIVは余裕のあるものに丸ごと交換となるだろう。故障が新製の特に最近製（G7〜G11）に偏ることからは半導体素子の特性異常の臭いが強まるが。

2025/07/04　23:55

　半導体と基板の相性！？E8系SIV一斉故障原因
「保護回路の誤動作で主素子破損」はミスでは?？ <1.2>

　山形新幹線E８系G7〜G11編成SIV故障原因の記者会見が行われて、

山形新幹線E８系G7〜G11編成SIV故障原因発表：7/23東京22面
「個々には良品の基板と主素子の組合せで発生」「昨夏以降納入品の駆動電流が大き目で、保護素子が働いて主素子が壊れた」、「当面の対策は、昨夏以前６編成は保護レベルを上げて8/1〜順次定期列車全復活」という主旨の説明が行われた。

　「保護素子が早めに働いて、主素子を壊した」というのなら、保護素子の意味がなく「設計に問題あり」が本質的評価ではないのか？家庭用の掃除機でも長時間使用で保護素子が働いて停止するのは良く起こるが破損はせず、冷めれば復活する。E8型のSIV中の保護素子が想定外に早めに働いて、主素子が壊れたという結論なら、（主動作ではない）保護機構の設計エラーだろう。
　論理型半導体はONとOFFの２状態のみと論理屋は考えがちだが、実際の動作をアナログ的にみると、状態が遷移する領域が存在して、そこで大きな電力損失≡発熱を生ずる。 C-MOS ICの様に半導体素子にONでもＯFFでもない中間状態が存在する場合、入力停止時にON-OFFどちらか一方に固定して置かないと大発熱で破損することは現実にはあり得ることだ。 その曖昧状態回避に不動作時の電位を「プルアップ抵抗」「プルダウン抵抗」等で安全側に固定することが必要だ。駆動回路だけ遮断したのでは主素子を壊してしまうことも十分あり得るのだ。 それが抜けていたら「設計ミス」評価は避けられない。回路と主素子特性を調べないと分からないが････。
　素子製造会社が標準回路例を示すことは有り、設計製造会社がそれをマル写しでSIVを設計してしまって何処が「設計ミス」の主体なのか？微妙とか、国鉄特有の「ミスと言ってはならない掟」が影響しているのだろうか？

　大昔で既に時効のエラーだが、某トンネル工事で両側から掘り進めて貫通時に1m近い誤差が出てしまった。 真の原因は工事開始前の基本測量周りの「仮基準点設置ミス」だった疑いが濃厚なのだが、現場の処罰・責任追及を最小化するシナリオで新規導入「自動測量装置の誤動作」と決めて、実質処分の及ばない4次下請け計測器会社の計測・演算に原因有り！として処理。
　しかし、工事中は従前通りの人力測量も並行して行ってそれを主データとして扱っていて自動測量と同じ結果で推移してきたから、真の原因はどちら側かの仮基準点設置ミスにほぼ間違いないのだが、事情も考えられないアホな国鉄事務系官僚が現場に機械的に厳罰を下しかねないリスク回避に、完全社外4次下請け製作の自動測量装置の誤動作にしてマルく収めたのだったが、冤罪を押し付けられた開発担当の4次下請けの計測器設計技術者の気持ちが収まらず、尻を捲って退職してしまった！
　東海道線鶴見事故1963/11：死者161他の第一原因ワラ1型貨車の軽荷重時の鋭い共振特性の存在と、就航前試験の省略でその欠陥を見落として、曲線出口緩和曲線部での左右線路の捻じれによる輪重減少に重なって脱線した事実は長期に伏せられて、曖昧な「競合脱線」で片づけられ福知山線尼崎事故2005/04大惨事後の元国鉄技術幹部の著書で「ワラ１型の就航試験は省略すべきではなかった」と事故後40年以上経って初めて明らかにされた。 国鉄系には往々にそういう裏が潜んでいたりして、今回の原因発表にも何らかの微妙な忖度工作が疑われてしまうのである。

　「昨夏以降納入品の駆動電流が大き目」というのは半導体製品に有りがちな特性のバラつきであり、設計側としては、バラツキを飲み込む工夫が求められる。 それが足らなくて、特性がバラついても電流の増減の少ない回路＆層選別した回路定数を選ぶ慎重さが足らなかったのか！というのが率直な評価だと思うが･････。
　先出の「音の硬い拡声器」でも、トランシスターは本来電流制御素子だが、入力トランス駆動のB級プッシュプル回路だから、巧まずして電圧制御型回路になっていてＶbeの異常高値を呑み込めなくて不感域を生じてスパイクやクロスオーバー歪を生じて、小出力域で固い音になったとも言える。 右対策回路図の赤色部分が調整・改善点である。
　特性に直接影響するパラメターを探し出して、飲み込める設計に改めるか、層別対応するとか、そういう思わぬエラー対応で技術改良蓄積となって次第に安定化するもの。 Si-CのIGBTは新素材だから思わぬ異常値はあり得て、その都度対応は止むを得ないことである。 しかし、保護素子が動作すると主素子が破損する構造は（主動作には無関係の補助回路ではあっても）設計エラーでしょうが?

2025/07/24　23:55

NET回線の電話セールスは危険
言いたい放題で、債権回収屋に丸投げ 　　　<2>

　通信会社の「代理店」（の個人）による電話セールスに乗ってしまって大失敗！の話。９年余の長期に訳の分からない債権回収業者に追われてたたられている。ご用心！
当サイトは先ずADSL回線を契約して、geocities上のサイトとして開設していた。 そこに光回線開通の電話セールスが繰り返された。 当方、動画は扱わないサイトなので光回線に切り替えるメリットはなく、サイトの引っ越しも手間が掛かり面倒なだけだったので断り続けていたのだが、従前どおりのgeocitiesを有料で残したまま光切替が出来るという勧誘で、光回線に切り替えた。
　ところが自分のサイトを置くためにはToppaとかいう有料契約が必要だと、ADSL回線切断後に言われて、セットで契約させられた。以降、暫くGeocitiesと、全く使わないToppaの両方の料金を支払い続ける羽目になった。光回線の有効利用でインターネットTVに切替えてユーチューブを漁るようにはなったのだが･････。
　Geocitiesが廃止となり、ホームページの退避先としてNinjaを選び、これを有料契約としたが、高速光回線の電話勧誘があって、それに切り替えたところ、契約を切って貰ったはずのToppaから未払い請求が届いて、「光回線とは別契約だから支払え！」という。「光回線と一緒だから払ってもらう」と言われて、渋々使わない機能の料金を払ってきたのに、契約解除時は逆に「別契約で続いているから払え！」との実に勝手な言い分。
　非常に腹が立ったが、定型応答しかしないコールセンター相手に交渉を続けても埒が明かず、Toppa側の主張する「未払い分」を払って解約清算したのだった。
　ところが、不当な請求は終わらずにさらに続き「支払い遅延分料金を払え！」というのである。使わないToppaの料金を長期に払わされた上、回線解約通告を無視してToppaの契約は続いていたと、その解約後の料金を取った上、「遅延料金を払え」ときてさすがにブチ切れて「解約清算済み！支払い拒否」を通告した。
　すると、その遅延料金差額金額はすぐに「債権回収業者」に回されて、執拗に「法的措置をとる」「裁判に掛ける」との請求書≒脅迫状が送られるようになった。
　そんな不当なものは払えないので無視していると、債権回収業者名義を変えて総額転換することで、実質複利計算扱いにして、請求を続けて、当初請求額の数倍の請求額に膨らまして「裁判を起こす」と繰り返してくる。 請求者名義はおそらくダミーで、実質同じところ。Toppaの外注「債権回収事務所」である。
　こちらも腹が立って、裁判を起こすのなら起こせ！と断固放置を決めた。遅延金支払い拒否通告で事情は分かっていての嫌がらせ請求である。
　通信会社は先の解約拒否・無期限請求：番長清原は収容中に携帯電話を解約できるか？など無茶苦茶なところが多いようだ。当人が強制収容で解約できず、国選弁護人からは「業務ではない」と手続きを断られての代理人による解約申入れを「当人以外の申請は認めない」と無期限に解約を拒否し料金只取りを続けた。クレジット会社は引落とし停止要求には応じない。 アパート撤収で通帳と印鑑を発見し、銀行側から引き落とし停止を掛けて支払いを止めて、それ以降の未払い請求は回収を断念させたが、解約申入れを拒否して勝手に引き落とした分の返金は拒否された。 通信屋と云うのは無茶苦茶である。 国選弁護人も「憲法規定の裁判進行駒」だけで、被告を守る意思などほとんどない商売人弁護士が居ることも分かった事件だった。弁護士法が理念として掲げる「社会正義の追求」など糞くらえの法匪商売であった。

2025/07/20　23:55
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