普通旅客列车的最大编组辆数被限制为11辆，而电力动车组的最大编组辆数被限制为8辆，与当时其他地区的10～12辆编组特急列车相比，这大大影响了信越本线的旅客运输能力。1960年代，前往避暑胜地轻井泽的游客不断增加，而长野县也开发了不少滑雪度假地，因此来往首都圈和北陆地方的客流量不断增加，8辆编组的优等旅客列车已显然不足以应付需求。为了解决运量和运能之间的矛盾，日本国铁于1967年6月开始考虑在碓冰岭区段采取协调运转方式。1960年代末至1970年代初，先后研制了具有协调运转功能的169系、189系、489系电