国鉄ED76形電気機関車
製造の経緯
九州地方の電化延長に際し、従前より使用してきたED72形・ED73形の増備用として開発された。既存2形式が搭載する水銀整流器は運用や保守に特段の注意を要する難点があったことから、先にシリコン整流器を装備して開発されたED75形の基本設計を基に、九州の輸送事情を考慮した仕様変更がなされた車両である。1965年から製造を開始した。
1968年には北海道地区の電化開業用として500番台が開発された。使用環境の差異から、九州仕様とは内外構造の相違点が多い車両であったが、車軸配置と列車暖房方式が共通であることを理由としてED76形の一区分番台とされた。
九州用・北海道用あわせて139両が製造されている。2017年現在、JR貨物の電気機関車では唯一現役のD級車である。
構造
交流電気機関車の事実上の標準形式となったED75形の仕様を基に、列車暖房用の蒸気発生装置 (SG) を搭載するため車体長を延長し、重量増への対処と軸重軽減のために中間台車を設けた構成である。中間台車は動力をもたず、軸配置は " Bo - 2 - Bo "（UIC 式表記）と表される。
制御方式はED75形と同一のタップ間電圧連続制御（無電弧低圧タップ切換）を採用する。これは架線電圧を降圧する主変圧器の二次側から巻線比の異なる複数のタップを取り出し、このタップ間の電位差を利用して主電動機に加圧する電圧を変化させるものである。しかしタップ制御だけでは電圧の変動が大きく、衝動や空転の原因になるため磁気増幅器を利用してタップ間の電圧を連続制御している。こうして得られた電圧を主整流器と平滑リアクトルにより直流に近付け、MT52形主電動機に流している。主変圧器(TM11B)は2,350 kVAの容量を備える。主シリコン整流器はRS21A、低圧タップ切換器はLTC-3を使用し、ED75形300番台と同じ機器構成である。
動台車には仮想心皿方式を採用し、引張棒を介して牽引力を伝達する点もED75形と同じであるが速度計は中間台車の従輪より検出する方法が採られている。1エンド側にDT129C、2エンド側にDT129D、中間台車にTR103Aを装着する。SG使用時の水と燃料搭載、およびその消費による重量変動が及ぼす制動性能への影響に対してはブレーキ応荷重増圧を装備して対策を行っている。
九州仕様車は、製造途中の9号機から中間台車に軸重可変機能を装備する。中間台車の空気バネの空気圧力を調整することで動輪の軸重を14tから16.8tまで4段階に変化させ、軸重制限のあるローカル線でも走行できるようにしたものである。
集電装置として、空気上昇式の菱形パンタグラフ(PS100A)が2基搭載される。
北海道向け500番台についての性能および構造の詳細については後述する。
550番台
青函トンネルの旅客列車増発に充てるため、ED79形の増備として当時の余剰機の中から514号機を捻出・改造した機関車である。
種車のSGは撤去され電気暖房仕様となったが、採用した変圧器に電気暖房用の4次巻線がなかったため代わりに電気暖房用の補助変圧器を搭載した。制御方式もED79形基本番台の仕様を踏襲し、ED79形と同じく変圧器と低圧タップ切替器はそのまま使用し、サイリスタ整流器は従来の力行専用のものから、ED79形基本番台・50番台と同仕様の回生制動可能なものへ交換されている。その他仕様もED79形を踏襲し、界磁用変圧器、高速遮断機、力行・制動転換器などを搭載している。
保安装置は青函ATCを搭載するが、ED79形基本番台と異なり上り下りそれぞれの信号を自動判別するため、機関車のエンドが入れ替わっても青函トンネルを走行できる。外部塗色は車体下部全周を灰色とし、塗装境界部に白色の帯を配する。
当初は複数機の改造が計画されたが、機関車不足時には日本貨物鉄道（JR貨物）のED79形50番台を借りて対応するといった運用体制の変更によって改造は551号機の1両のみで終了した。1999年には函館本線電化30周年記念の特別列車牽引に使用するため赤2号の単色に復元され、2001年に廃車されている。
運用の変遷・現況
北海道の500番台・550番台は既に全車が廃車され、2016年現在、九州地区にJR貨物所属の基本番台と1000番台が残るのみである。
JR北海道
500番台を空知運転所（旧・岩見沢第二機関区）に配置し、函館本線の電化区間で急行「大雪」をはじめとする客車列車や貨物列車の牽引に使用された。
JR発足直後より旅客列車は721系電車の投入により電車化が推進されたことで本区分の運用範囲は漸次縮小した。貨物列車などはDD51形やDF200形等のディーゼル機関車を電化区間へも直通させる運用方針が既に採られており、貨物機への転用もなされなかった。末期は5両が残存し小樽 - 岩見沢間の運用に充てられていた。1994年に全車が廃車となり、同時に所属していた空知運転所も閉鎖された。
1991年に改造された551号機は青函運転所に転属し、津軽海峡線で快速「海峡」をはじめとする客車列車の牽引にあたった。ED79形よりも車体長が長く駅構内での停止位置が異なるために運用上特段の注意を要し、場合によっては旅客での客車が多い際に青森駅に入構出来ない件も発生したため「トワイライトエクスプレス」など特定の列車に集中して使用されたが、1両のみの存在ということもあって2001年3月31日付に廃車となった。
JR九州
基本番台を大分鉄道事業部大分車両センターに配備し、ブルートレインや他社から乗り入れてくる臨時列車の牽引に使用されていたが、客車列車の減少に伴い、所要数は漸次減少していった。最後まで残存した定期運用は寝台特急「富士・はやぶさ」であったが、2009年3月14日のダイヤ改正で同列車が廃止され、定期運用が消滅した。
その後はブルートレインのリバイバルトレインなどを牽引していたが、2012年11月中に最後まで所属していた3両が廃車され、JR九州から電気機関車が消滅した。
外部塗色は一般的な赤2号であるが、車体側面に貼付された白い縁取りのある赤色の"JR"マークがJR九州所属機の特徴である。所属の全機にエアコン追設がなされ、機械室内に室外機の設置がなされている。78号機はジョイフルトレイン「パノラマライナーサザンクロス」の専用機とされてカラーリングも変更されたが、1994年に廃車となっている。
JR貨物
2019年3月現在では基本番台2両 (81, 83) と1000番台8両 (1015, 1016, 1017, 1018, 1019, 1020, 1021, 1022) の計10両を門司機関区に配置し、九州一円で主力機として運用する。一部廃車が発生したものの、後にJR九州より2両 (81・83) を購入している。SGは使わないことから撤去され、代わりに死重と運転席用エアコンが取り付けられた。外部塗色は赤2号であり、車体側面の"JR"マークは一般的な白文字のものが使用されている。1987年から37・1011の2両がJR貨物の試験塗色に塗り替えられたことがあるが、1992年以降は赤2号に戻されている。
経年老朽化の進行に対しては1995年より更新工事が施行されている。対象は真空遮断器を装備した後期車で、主要機器の交換やオーバーホール・配線配管類の取替・車体外板や構体の徹底補修と再塗装等を集中的に行うもので、主電動機を車軸側の軸受をコロ軸受化した MT52C 形へ交換したものや、乗務員室扉をステンレス製に取り替えたものもある。更新工事施行機は側面に白帯を入れ識別している。当初は側面白帯の位置や塗り分けに多くのバリエーションが存在したが、1995年更新施工の1013号機を除き、側面製造銘板横に白帯が入る塗り分けに統一された。
経年の進行した本形式の取替えを目的とし、新形式の開発を行うことが発表されている。発表から10年あまり経過しているが、具体的な開発状況は不明である。その一方、2014年から2016年にかけて、ATS改造工事を受け、ATS-SF形にATS-DF形を追加更新している。
また、富山機関区のEF510形に置き換えの影響から、門司機関区ではEF81形の転入が順次なされている。当該のEF81が交流区間のみで運行されているために運行縮小されることが懸念される。