相鉄・東急直通線の終点である日吉駅は、東京メトロ副都心線と相互直通運転を行っている東横線(渋谷方面)のほか、東京メトロ南北線・都営地下鉄三田線と相互直通運転を行っている目黒線(目黒方面)が乗り入れている。鉄道・運輸機構の事業概要でも運行区間は「海老名・湘南台~羽沢~日吉~渋谷方面・目黒方面」とされており、各方面への運行に対応している。
ただ、公表されている時間短縮効果の区間例は、二俣川~目黒間(54分→38分)、海老名~目黒間(69分→54分)、大和~新横浜間(42分→19分)、湘南台~新横浜間(49分→23分)で、前者の二つは目黒線への直通。後者の二つは相鉄・東急線内の新横浜駅までで、渋谷方面への短縮効果は示されていない。渋谷や新宿は、先に述べた相鉄線~埼京線のルートで行ける場所になるため、役割分担を図る意味でも相鉄線~目黒線~南北線・都営三田線の直通列車が中心になると思われる。また、目黒線の場合はほぼ全ての列車が日吉発着となっているため、運行区間をそのまま延長するだけで済む。
運行本数は、朝ラッシュ時が1時間に10~14本程度、それ以外の時間帯では1時間に4~6本程度とされている。目黒線の運行本数は、日中1時間あたり12本だから、おおむね半分か3分の1程度が相鉄線に乗り入れ、それ以外の列車は今まで通り日吉発着になると思われる。
新横浜駅は輸送障害発生時の折り返し点に
なお、相鉄・東急直通線に関しては車両の制約がある。東急線の車両は相鉄線やJR線の車両より幅が狭く、相鉄・東急直通線のトンネルの幅も新横浜駅を境に、相鉄側は広幅の相鉄・JR車にあわせた「相鉄・JR規格」、東急側は狭幅の東急車の寸法にあわせた「東急規格」で建設されている。つまり、東急線の車両が幅の広い相鉄線に乗り入れることはできても、現在の相鉄線の車両は幅の狭い東急線に乗り入れることができず、新横浜駅までしか運行することができないのだ。相鉄は東急線直通用の新車を導入することになるだろう。
ただ、相鉄線~JR線直通系統と相鉄線~東急線直通系統が合流するのは、横浜羽沢駅付近。「相鉄・JR規格」と「東急規格」の境界点は新横浜駅ではなく、横浜羽沢駅付近でもよかったはずだ。これは逆にいえば、現在の相鉄車やJR車が新横浜駅まで乗り入れる可能性があることを示している。実際、新横浜駅は三つの線路が二つのホームを挟み込む格好となっているほか、同駅の両側には上下線を移動するための渡り線の設置も計画されており、折り返し運転が可能な構造だ。
ただ、新横浜駅での折り返しは、どちらかといえば輸送障害発生時の対応を考慮したものだろう。たとえば、埼京線で輸送障害が発生して相鉄線~埼京線の直通運転を中止する場合、羽沢駅からそのまま相鉄・東急直通線に乗り入れて新横浜駅で折り返すようにすれば、横浜線への乗り換えによって迂回することができる。となると、通常時に新横浜駅を発着する列車の本数は、それほど多くないかもしれない。
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