도쿄메트로 05계·N05계 전동차
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1. 설명
도쿄메트로(도입 당시에는 제도고속도교통영단)가 1988년 도자이선의 구형 차량인 5000계를 대체하기 위해 개발한 모델로, 처음 도입이 이루어진 '''1988년부터 2004년까지 무려 16년간 13차례에 걸쳐 도입'''된 차량이다. 05계와 N05계를 하나의 계통으로 본다면 단일 모델로써는 신칸센 0계 전동차나 웬만한 국철 시대의 구형 전동차와 맞먹는 도입 역사를 자랑하고 있다. 재적 당시 최대 운용 편성수는 43편성 430량이지만, 2011년 신형 전동차인 15000계의 도입이 이루어지면서 초도 도입분 13량과 맞트레이드(...)를 하는 바람에 조기폐차 크리를 당하게 되고, 운용에서 이탈한 편성들은 차량기지에서 썩고 있거나, 3량으로 칼질당해 치요다선의 아야세 지선으로 이적하고, 나머지는 폐차장의 이슬이 되려나 했더니 인도네시아 자카르타에서 이것들을 또 사갔다. 1991년에 제작된 일부 차량은 19년만에 조기폐차 크리... 그러나 치요다선 미개조 차량은 싹 다 인도네시아로 팔려나갔다.
여기까지만 보면 '''그냥 좀 오래 찍어낸 전동차겠구나''' 싶겠지만, 이 차가 유명해진 이유는 '''도입차수별로 스펙이 완전히 제각각이기 때문이다'''. 내부 설비나 내장재 등이 달라지는 것 정도는 서비스 품질의 향상 차원에서 이해가 가능하지만, 문제는 하드웨어적인 부분이다. 인버터 소자의 제조사도 다르고[5] 어떤 차에서는 도시바제의 바람소리 구동음이 나는 반면에, 어떤 차에서는 히타치제와 미쯔비시제의 날카로운 구동음이 난다. 그리고 제14편성은 요 근래에 리뉴얼을 하면서 16000계 처럼 PMSM 모터가 적용되었다.[6] 차량에 적용된 기술도 모두 다른 것은 기본이며, 차량의 제작 소재도 다르고 출입문 폭도 다르며 심지어 어떤 편성은 '''폐차된 전동차의 소재를 녹여서(!)''' 차량의 재료로 재활용한 차량도 있다. 게다가 도입 차수별로 MT비율도 다르고, 8차차 이후로는 아예 외관까지도 바뀔 뿐만 아니라, 어떤 편성은 기존 편성에 비해 기동가속도도 다르게 되어 있고 최후기형인 13차차쯤 가면 아예 제조공법마저도 바뀐다.(...) 이쯤 되면 완전히 다른 계통의 차량이라고 봐도 무방한 수준일 지경이지만 어째서인지 도쿄메트로는 이 차들의 계통을 분리하지 않고 싸그리 05계로 묶어서 부르고 있다. 특히 N05계라고 불리는 8차차 이후의 차량마저도 조성번호는 05xxx로 되어 있는데 이는 모양만 다르지 전부 다 05계라는 소리다.(...)
이해가 안 간다면, 코레일 311000호대 전동차, 그 중에서도 납작이라고 불리는 '''초기형'''과 동글이라고 불리는 '''중기형''', 그리고 오늘날 우리가 지겹도록 보고 다니는 '''후기형''' 정도의 관계라고 생각하면 된다. '''다만 뱀눈이 시리즈가 05계와 다른 점'''은, 후속 차량이 도입되어도 차량의 하드웨어적인 스펙 업그레이드는 거의 이루어지지 않았다는 점이다. 그 전신인 납작이 시절 부터 핵심기기는 거의 손도 안 대고 있고, 전장품은 C/I만 한 번 바뀐 것(MCK01C→COVO52-A0) 제외하면 TMK010C형 견인전동기는 1993년 납작이 등장 이래로 20년동안 계속 찍어내며, 대차 또한 등장 당시의 것을 아직도 쓰고 있으며, 차체구조도 납작이 시절부터 20년간 큰 변화가 없고, 팬터그래프 역시 한동안 계속 더블암만 사용하다 95편성부터 싱글암 팬터그래프를 적용했다.[7]
여러 모로 봤을 때 영단/도쿄메트로의 전동차의 기술상 정점에 있는 차량이라고 봐도 무방하다.[8] 추진제어장치로 쵸퍼제어를 사용한 초도도입분은 기술적으로 히비야선의 03계와의 형제기이자[9], 긴자선의 01계와는 먼 친척뻘이며, N05계의 경우 11차차를 전후한 차량은 한조몬선의 08계의 기술적인 베이스가 되어 구석구석 닮은 부분이 있는 것이 특징. 그리고 08계를 뒤이은 10000계는 13차차 차량에 기술적 기반을 두고 있으며, 이 연결고리는 다시 15000계로 이어진다. 요약하자면 01계에서 시작된 영단의 신형 전동차에 대한 갈망은 이후 03계와 05계로 이어져 08계에서 집대성되고 10000계에서 한단계 더 도약하여 15000계에서 궁극체를 이뤘다고 볼 수 있다.
여담으로 앞서 언급된 15000계도 원래는 '''05계로 도입될 예정'''이었다.
2. 분류
05계는 도입 시기에 따라 크게 두 가지로 나뉜다. 편성 번호를 보고도 구분할 수 있지만, 디자인 체인지가 이루어진 외형만으로도 쉽게 구분이 가능하다.
- 1988년부터 1994년까지 도입된 제1편성부터 제24편성까지를 05계
- 1999년부터 2004년까지 도입된 제25편성부터 제43편성까지를 N05계
- 05계
- 1988년 도입분: 1차차(제1~3편성) - 제 1, 3편성에 한해 B수선 공사(3량, 치요다선 지선용)
- 1989년 도입분: 2차차(제4~6편성) - 제 6편성에 한해 B수선 공사(3량, 치요다선 지선용)
- 1990년 도입분: 3차차(제7~9편성)
- 1991년 도입분: 4차차(제10~14편성) - 제 13, 14편성에 한해 B수선 공사(16000계 초기형 사양), 제 13편성은 치요다선 지선용
- 1992년 도입분: 5차차(제15~18편성) - B수선 공사(16000계 초기형 사양)
- 1993년 도입분: 6차차(제19~21편성) - B수선 공사(16000계 후기형, 13000계 사양)
- 1994년 도입분: 7차차(제22~24편성)
- N05계
- 1999년 도입분: 8차차(제25~27편성)
- 2000년 도입분: 9차차(제28~30편성)
- 2001년 도입분: 10차차(제31~33편성)
- 2002년 도입분: 11차차(제34~36편성)
- 2003년 도입분: 12차차(제37~39편성)
- 2004년 도입분: 13차차(제40~43편성), 최종 도입분
- 12차차와 13차차의 파생형으로 토요 고속철도 2000형 전동차가 있다.
- 11차차를 전후한 모델이 08계의 기술적인 베이스가 되었다.
2.1. 05계
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니시후나바시역에 정차중인 05계. 사진속의 차량은 2차차 제6편성.[10]
1988년 처음 제조되어 1994년 생산 중단될 때까지의 05계라고 하면 바로 이 오리지널 05계를 지칭한다. 1988년 등장 당시에만 해도 보기에 매우 갑갑해 보이던 도쿄메트로의 다른 전동차와는 달리 광창 구조의 운전석을 채용하는 등 꽤나 혁신적인 디자인이었지만, 등장한 지 26년이 된 현 시점에서 보기에는 보는 사람에 따라 지금봐도 손색없는 디자인으로 보일수도 있고, 매우 투박해 보이는 디자인일 수도 있다.
5차차까지는 제어방식으로 미츠비시제 쵸퍼제어를 이용하고 있지만, 제3편성과 제14편성에 한해서만 제어장치가 다르다. 제3편성에는 도시바제 쵸퍼제어를 사용하고 있으며[11] 제14편성에는 미츠비시제 GTO 소자 인버터[12]를 사용하고 있'''었'''다. 6차차부터 7차차까지는 도시바제 IGBT를 사용하고 있는데, 우리가 아는 그 도시바 특유의 바람소리 구동음이 아닌 뭔가 GTO스러운 둔탁한 구동음이 났다.[13]
이 외에도 같은 05계이면서도 추진제어방식의 차이로 인해 쵸퍼제어 차량은 팬터그래프를 5기, 인버터 차량은 4기를 장비하고 있으며, 출력과 기어비 역시 인버터를 장비한 차량이 상대적으로 중/고속주행에 적합하게 구성되어 있다. 이렇게 비율을 조정해도 제14편성의 경우 기동가속도가 무려 3.3km/h/s로, 쵸퍼제어에 비해 0.3km/h/s나 빠르다.[14] 이 외에도 당시에는 일반적이었던 투핸들 방식의 운전대를 채용했다. 차내 구조 역시 장기간 차량이 생산됨에 따라, 이후 타 노선에 투입하기 위해 개발, 생산된 전동차를 따라 구조가 변경되어 기존의 3-7-7-7-3 구조에서 4차차(2-6-6-6-2)와 6차차(4-6-7-6-4)대에 이르러 좌석 배열이 조금 바뀐다.[15]
그리고 일찍 도입된 차량이지만, 후에 등장할 인버터 차량을 대비한 일종의 프로토타입 성격이 강했던 제14편성은 지난 2012년에 원핸들 운전대를 채용하고, 내장재 및 추진장치를 교체하는 등[16] 어느 동네 뺨치는 개조를 받아 현재도 무리없이 현역으로 뛰고 있다. 재미를 꽤 보았는지, 도쿄메트로 측에서는 장기적인 사용을 목표로 2013년부터 5차차에 해당하는 제15~제18편성을 비슷한 방식으로 개조하는 것을 계획하고 있다.현재 14~18편성 모두 개조되었다.이외에도 05계 중기형(14~18편성)은 승하차 혼잡을 줄이기 위한 시도로 출입문의 폭이 1.8m로, 타 차량에 비해 넓다는 점이 있는데 이 구조는 N05계에서 05계 등장 당시의 폭으로 되돌아갔으나, 신형 차량인 15000계에서 다시금 광폭 출입문으로 바뀌게 된다. 결국 그 많고 많은 05계 중에서 직계 후계차로 선택받은 것은 구05계 광폭출입문 차인 것이다.
그리고 2019년 6월, 제21편성이 B수선을 하면서, 13000계에 쓰이는 PMSM이 적용되었으며, 도색을 재도색했으며, 팬터그래프는 교체되지 않았으며, 11월에는 제 20편성이, 20년 5월에는 19편성이 B수선 개조를 받았다.
자카르타에 수출된 차량은 2, 4, 5, 7~10, 12편성이며, 7편성은 자카르타에서 폐차되었으며, 11편성은 수출되지않고 폐차되었다.
2.1.1. 치요다선 지선용 개조
위의 14~18편성의 대규모 개량과 동시에 진행되어 치요다선 아야세지선용으로 개조된 3량 1편성 차량이다. 제 '''66'''편성.
5000계도 그랬듯이, 도자이선의 15000계 도입에 맞춰 좀 오래된 차량에 속하는 13편성을 먼저 빼와 사실상 신차 수준과 다름 없는 마개조를 거쳐 5000계는 물론, 6000계 하이픈차(6000-1 편성)까지 대차를 목적으로 치요다선 아야세지선으로 전속시켰고 현재 절찬리에 굴리는 중이다. 1, 3, 6편성도 동일한 방식으로 마개조되어 운행중이다.
주 개조내역은 도색을 16000계에 맞춘 컬러링으로 구성하였고, 행선판도 롤지에서 8색 LED로 변경, 구동방식은 기존의 초퍼제어에서 VVVF-SIC로 변경, 대차 또한 동력차의 비율을 맞추기 위해 전 차량을 폐차에서 유용한 동력대차로 갈았고, 실내에서는 LCD 개조, 원맨 대응을 위한 ATO 장비 설치 등 대규모 작업을 거친 후 2014년 4월 28일에 투입되었다. 도색같은 경우 상당히 호불호가 갈리고 있다.
키타아야세 지선 10량화 이후에도 해당 차량은 3량 기존대로 운행중이다.
2.2. N05계
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토요 고속선 히가시카이진역~하사마역(東海神~飯山満) 구간을 달리는 N05계. 사진속의 차량은 13차차 제40편성.
1994년에 생산이 중단된 05계의 후속모델로, 1999년에 8차차 제25편성을 시작으로 2004년 13차차 제43편성까지 생산된 모델. 동호인에 따라 05N계, 신05계, N05계 등으로 제각각 다르게 불리기도 하지만, 도쿄메트로 측에서 쓰는 정식 명칭은 여전히 '''05계'''이다.(...) 투박한 박스카 형태의 외형에서 벗어나 유선형 디자인을 채용한 차량이며, 기존의 05계에 비해 엄청난 변화가 일어난 차량이기 때문에 사실상 다른 차량으로 봐도 무방할 정도다. N05계의 등장 시점이 철도 차량에 사용하는 기술이 획기적으로 발달하기 시작한 20세기 말(1999년)과 21세기 초입(2004년)에 걸쳐 있기 때문에 N05계 내부에서도 초기에 등장한 차량과 후기에 등장한 차량 간의 차이가 있다.
쵸퍼제어와 GTO, 초기형 IGBT 등 온갖 잡탕 제어장치가 섞여있는 05계와는 달리, 이때부터는 본격적으로 2레벨 IGBT만을 사용하기 시작해 제어장치의 기본적인 형식 통일화가 이루어졌다. 허나 최종 생산분인 13차차 제43편성에 이르기까지 여전히 도입 차수별로 도시바제와 미츠비시제, 히타치제[17]를 혼용하고 있어 구동음이 제각각이다.
또한 8차차부터 10차차까지는 능형(더블암) 팬터그래프와 등장 당시에는 일반적인 제조공법이지만 상대적으로 충격에 약한 싱글 스킨 차체를 채용하고 있었으나, 11차차부터는 예전에는 기술적인 문제로 인해 지하 구간에 입선하는 것이 어렵다고 판단되었던 싱글암 팬터그래프가 채용되었고[18], 세미 더블암 스킨을 채용하여 차체 구조를 보강하고 HID식의 헤드라이트를 사용하는 등 급격히 발전하기 시작한 이 시기의 철도차량 기술과 같이 N05계 내에서도 상당히 변화된 모습을 보이게 된다. 그리고 13차차에 이르러서는 출입문 일부 개폐를 가능하게 하는 도어컷, 차체 구조를 강화시키는 풀 더블암 스킨, 차체 및 기기의 모듈화 공법('''히타치의 A-Train 기술공법 적용'''), 그리고 '''대구 지하철 참사[19]'''의 교훈으로써 내화 기준을 대폭 상승시킨 내장재, 즉 불연재를 채용하는 것 이외에도 등장 당시의 각종 최신 기술들을 많이 적용하였고, 이러한 시도는 매우 성공적이어서 이후 등장하는 10000계, 도자이선에서 한솥밥 먹고 사는 토요 고속철도 2000형 전동차의 기술적 기반이 된다.
2020년 기준, 36~39편성은 외부 행선기는 풀컬러 LED로 교체, 내부 안내기는 기존 스크롤식 LED를, 31~35, 40~43편성은 외부 행선기는 풀컬러 LED, 내부 안내기는 LCD로 외내부 모두 교체, 25~30편성은 외부 행선기는 기존 3색 LED, 내부 안내기는 LCD로 교체되였다. 사실 N05계와 08계에 쓰이는 일부 내부 LCD는 1000계가 3화면 LCD로 변경될 때 철거된 것을 재활용한 것이다.
2.3. 토요 고속철도 2000계 전동차
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토요 고속철도가 2004년부터 도입을 시작한 차량이다. 토요 고속철도는 기존에 도쿄메트로가 쓰다 버린 5000계 전동차를 가져다 1000계 전동차라는 새 이름을 지어주고 굴려먹고 있었다. 토요고속철도 1000계 전동차 링크 허나 차가 보통 오래된 게 아닌 탓에 아무래도 좀 문제가 많을 수밖에 없었고, 끝내 토요 고속철도는 두 가지 선택 중 하나를 골라야 할 상황에 처하게 되었다.
- 기존 차량을 개수할 것이냐
- 신차를 살 것이냐(...)
이른바 '''운수정책심의회 답신 제18호'''라고 불리는 정책에 따라 도쿄메트로는 도자이선의 수송력 증강을 위해 2004년에 기존의 신호등식 WS-ATC에서 신호등 없이 지상자만으로 ATC 제어가 이루어지는 CS-ATC로 교체하는 것을 결정했다.[20] 따라서 토요 고속철도 역시 상호직통운전을 하고 있는 입장에서 이에 맞추기 위해 신차를 뽑을 것인지, 아니면 기존의 차량을 계속 개조해서 사용할 것인지를 놓고 꽤나 고민했지만, 사실 그들이 굴리고 있던 5000계는 이미 낡을 대로 낡아빠진 도태된 차량인지라 도쿄메트로에서는 이미 정기 운용에서 하나둘씩 이탈하기 시작한 차량이었고, 따라서 장기적인 관점에서는 유지비가 더 많이 들 수밖에 없는 차량이었다.
이에 신차를 뽑게 되었고, 회사 규모가 작은 토요 고속철도 입장에서는 상호직통운전 관련 규정으로 인해 도쿄메트로에 차량의 설계를 위탁하게 되었고, 도쿄메트로 측에서는 얼씨구야 하고 N05계 최후기형(12차차)의 형태를 베이스로 제시하게 되는데, 그래서 등장한 것이 토요 고속철도 2000형 전동차이다. 허나 이런 호갱질 덕분에 이후의 05계 13차차 차량의 공동 개발에 참여할 수 있었고, 그 결과로 토요 고속철도가 얻어낸 것도 많았다.
제작사가 히타치였기 때문에, 히타치의 A-Train 공법을 통한 차체 및 부품의 모듈화 방식 적용, 폐차시 재활용이 가능하게끔 한 재질, 대량 주문 등 토요 고속철도의 '''전동차 단가 절감을 위한 눈물나는 노력'''에 더해서 도쿄메트로가 초기에 제시한 '''N05계 12차차의 베이스에 13차차의 사양, 토요 고속철도측의 실정에 맞는 요구를 짬뽕시켜 놓은 것이 특징'''이며 외관은 12차차의 것을 하고 있지만 내장재 및 외부기기, 실내 형태는 모두 13차차의 사양을 따라가고 있다. 이런 뼈를 깎는 노력 덕분에 가격은 15%정도 더 싸게 구입할 수 있었다고 한다.
운행 구간은 '''토요 고속선의 토요카츠타다이역부터 도쿄메트로 도자이선의 나카노역'''까지이며, JR선에 대응할 수 있는 ATS-P가 탑재되어 있지 않아 '''JR 히가시니혼과는 직통하지 않는다.''' 단, 행선판 및 안내방송 시스템은 N05계의 것을 그대로 가져온지라 나카노역 이서까지 포함해 전 구간 행선표시 및 안내가 가능하기 때문에, 다이어그램이 꼬이면 미타카행으로 운행하다가 나카노에서 난데없이 나카노 당역 종착이라는 의도치 않은 행선지 낚시가 벌어진다고 하는 듯하다.
여담으로 일드 리갈 하이 1화에 아주 잠시잠깐 잠깐 등장한다. 남주 코미카도 켄스케와 여주 마유즈미 마치코가 전철 안에서 노인에게 자리를 왜 비켜줘야 하느냐에 대해 논쟁하는 부분.
현재, 모든 차량의 외부행선기가 풀컬러 LED로 교체되었다.
승차 촉진 안내방송이 영단 시대의 것이다. 영단 민영화 이후 방송이 바뀌었는데도, 승차 촉진 안내방송의 파일을 교체하지 않았던 것이다.
3. 여담
- 7차차 제24편성은 폐차된 전동차에서 알루미늄 외장재를 뜯어와 재활용한 차량이라는 패찰이 한때 차내에 붙어다닌 적이 있었다.
- 도쿄메트로 15000계 전동차는 원래 05계 14차차로 만들어질 예정이었다.[21]
4. 관련 문서
[1] 단, 치요다선 차량은 초록색이다.[2] 치요다선 지선용 차량에만 해당[3] 미타카역까지 각역정차 등급으로 직통운전. 평일 출퇴근시간 한정으로 도자이선 기종점인 니시후나바시역에서 소부선 츠다누마역까지 연장 직통운전.[4] 아야세 지선은 2014년부터[5] 7차차의 IGBT는 초기음이 GTO와 같이 우렁찬 소리가 나는 초기형 IGBT인데 비해 프로토타입인 제14편성은 미쓰비시제 GTO를 쓰고 있고, '''8차차 이후의 N05계는 도입 차수마다 구동음이 모두 제각각이다!'''[6] 도자이선 뿐만 아니라 에이단 시절에는 타 노선의 차량에서도 비슷한 운영방식을 저질렀다.[7] 일본이 그랬던 것처럼 아직도 지하철에 사용되는 강체가선 구간에 싱글암 팬터그래프를 사용하는 것에 거부감을 느끼는것 같기도 했다. 실제로 223계 전동차에 더블암 팬터그래프를 채용한 이유가 지하구간인 도자이선의 강체가선에 대비하기 위해 장비한 것이기 때문이다. 이와같은 추측들이 있었지만 311x95편성이후 도입전동차(371000호대 등 타 계열 포함)에서 싱글암팬터그래프를 전격도입하게되었다. 그러나 이는 코레일에 한정된 이야기로, 신분당선을 제외한 나머지 회사들은 모두 더블암이다. 고속 성능을 요구하는 노선들이 별로 없는 것도 이유인 듯.[8] 게다가 이 차량의 활동 무대인 도자이선마저도 심심하면 각종 시험이다 뭐다 해서 제어장치 시험에 동원되었고, 여기에서 기술적 성과를 낸 제어장치들이 다른 노선에 채용되었다.[9] 03계는 사실상 05계를 18M로 축소한 차량으로 개발이 진행되었다. 당초에는 1990년 등장을 목표로 3000계 전동차를 대체하는 목적으로 검토했으나, 워낙 히비야선이 미어터지는 바람에 개발 착수가 앞당겨지고 1988년에 증편 목적으로 조기 투입을 목적으로 등장 까지도 워낙 앞당겨지는 바람에, 개발이 단시간에 이루어져서 오히려 먼저 개발이 진행중이던 베이스모델인 05계 보다 4개월 이상 먼저 등장했다(...)[10] 현재 6편성은 3량으로 짤려 치요다 지선에서 운행중이다.[11] 단, 구동음은 별로 차이가 없다.[12] 서울 지하철 4호선 차량 중 현대산의 늘어질 듯 말 듯한 GTO 구동음을 내는 그것 맞다. 다만 늘어질 듯한 저음 영역에서 고음 영역으로 넘어가는 타이밍이 조금 빠르다.[13] 현재는 인버터 장치가 교체되었다.[14] 비슷한 예로 무사시노 선에 입선하는 205계 전동차의 IGBT 개조차가 있다. 원래는 6M2T라는 무지막지한 MT비를 자랑했으나, 기존의 쵸퍼제어 차량과 스펙을 맞추기 위해 IGBT 개조를 실시하면서 4M4T로 비율이 조정된 사례가 있다.[15] 다만 이 구조는 N05계 11차차부터 기존의 3-7-7-7-3 구조로 되돌아가고 만다.[16] 이때 늘어질듯한 구동음을 내는 미츠비시제 GTO 대신 도시바의 2레벨 IGBT로 교체되었다. 그리고 주전동기도 16000계와 동일한 영구자석동기전동기로 교체되었다 [17] 한때 제35편성에 도요전기제 인버터를 시험 운용하기도 했으나 2011년에 미츠비시제로 교체되었다.[18] 이것 때문에 오사카의 도자이선 입선을 고려하고 있던 223계 전동차가 더블암 팬터그래프를 채용하게 되었다.[19] 이 사고는 한국 뿐만 아니라 일본에도 상당한 영향을 끼쳤다. 한일 양국을 통틀어 웬만한 전동차들의 내장재를 불연재로 사용하도록 아예 못을 박은 것이 본격화된 시기가 이 사고 이후이다. 다만 일본은 이 사고 이전에도 터널 안에서 객차 홀라당 태워먹는 등의 사건이 몇 건이 있었기 때문에 내화 기준이 한국에 비해서 엄격한 편을 넘어 세계적으로도 가장 엄격한 편이었다.[20] 단, 실제 교체는 2007년에 완료됨[21] 415계 항목에도 나와있듯이 원래 415계는 115계의 직교겸용차였으나, 211계의 형상을 한 직교겸용차를 415계 1500번대로 부여받으면서 이름만 같고 외/내부는 달라진 사례다.