小田急3000型電聯車 (初代)

概要

1948年從東京急行電鐵（大東急）分離出來單獨成立的小田急電鐵把未來的發展目標設定為進行「60分鐘連結起新宿和小田原」、輕量化、高性能列車的開發。正當那時，國鐵研究所正在進行將航空技術應用到鐵道超高速車輛的研究，注意到這一設想的小田急，開始著手與國鐵以共同開發的形式進行車輛的研發。
此次共同研發的成果——小田急3000型電聯車（SE車），於1957年首次亮相，並在東海道本線進行高速試驗，創造了當時窄軌鐵道的世界最高速度紀錄145km/h，為此後國鐵特快電車的開發提供了諸多數據。此外，本車前衛外觀的出現也促使鐵道友之會創立了藍絲帶獎制度，並在1958年為其授予了第1屆藍絲帶獎。
最初以8輛連接車的形制登場，而1968年以後為了使列車駛入御殿場線而將編組縮短為5輛連接車，也被稱為「Short Super Express」（短特快列車的意思，簡稱為「SSE」）。1991年20000型（RSE車）亮相併投入使用，到了1992年小田急3000型電聯車車輛全部退役。

小田急的目標

1948年6月1日，小田急從大東急分離獨立之際被任命為董事兼運輸負責人的山本利三郎，自學生時代得知連接車技術的存在以來就一直對其保持關注，當得知西班牙已經開發出TALGO連接車的技術後就曾考慮過「這在電車上不能完成嗎？」。山本在1935年於國鐵東京鐵道局任職時，以業務研究資料的形式提出題為「關於関節式新路面電車」的構想。其中有「引入関節車（連接車）技術使得噪音、車廂搖擺和乘坐感受的改善之外，車頭部採用流線形設計，驅動方式也由懸掛驅動方式進行改良以減少噪音使高速路面電車運行於東京和沼津之間」等內容。這個想法在當時的國鐵根本不能被接受，但山本此後依然繼續對連接車的引進抱持關注，也在1948年冬與當時的新入職社員生方良雄一道，考察了當時已經作為連接車所使用的西日本鐵道500型的構造和保養情況。
另一方面，拆分獨立後的小田急，正以「恢復和改善因戰爭而衰敗的交通設施」為主要目的而成立的改善交通委員會將未來的發展目標設定為「60分鐘連結新宿和小田原」。此目標值，在戰前為阪和電氣鐵道的45分鐘連結阪和天王寺和東和歌山之間的61.2km距離，這就要求圖定速度（運行時刻表制定速度）要達到81.6km/h，如果是以這樣的圖定速度的話，新宿與小田原之間的82.8千米（當時）被認為是能夠在60分鐘內運行完全程的。大阪出生的山本，平常總是以阪和電氣鐵道作為例子，而這個目標不單單以打破阪和電氣鐵道的紀錄為目標，它的目的還在於通過提高速度來增加列車客運的營業額並提高管理效率。
在當時「高速行駛需要使用大功率主馬達，而為了保證粘著性能車體也必須沉重堅實」的說法被普遍認可。然而，此時小田急電鐵的管理基礎仍然很薄弱，尚不能為了加速推進研發而對整體設施進行大量投資。另外，當時引進的1800型電聯車的乘坐舒適性很差，在護路部門中事實上對其還存在著「線路破壞型車輛」的嫌惡之詞。為此，一方面極力壓縮在軌道及變電所等設施方面的投資，一方面又樹立了「改善車輛的高速性能」的方針。按照這項方針，為了進一步進行輕量、高性能車輛的開發，而反覆進行研究和試驗。
1954年出廠的2100型電聯車成功實現了車體輕量化。關於驅動方式，同一年出廠的2200型電聯車成功實現萬向接頭驅動方式的實用化。該年的9月11日決定正式進行新型特急車輛的開發。

小田急與國鐵的共同研發

與此同時，國鐵也在繼續進行高速車輛的研究。1946年時，山本的友人島秀雄將日本海軍航空技術廠的三木忠直和松平精等召入研究所，並成立「高速轉向架振動研究會」進行研究工作。從航空技術廠轉入研究所的研究者們引入航空器技術來研究鐵道的高速化方案。而關於轉向架的振動問題，接著也根據松平的研究結果制定出了解決辦法。
相較於開發，此時的研究所內部有更多的研究部門在進行試驗活動，1949年9月大塚誠之出任所長，大塚鼓勵研究者自由的研究，並指示研究人員積極的進行研究成果的發表。此外，還要積極接收來自外部研究委託和設計工程。
響應這一政策，1953年9月三木忠直所發表的研究成果的內容正是「若以輕量低重心的流線形車體，在窄軌上允許運行速度平均為125km/h、最高為160km/h，東京和大阪之間全程運行只需4小時45分是有可能的」。然而當時所假定的是：「採用將突起物全部收藏進車體內部，完全徹底的空氣動力學設計情況下，以1200馬力的電力機車牽引7輛編組客車的形式（動力集中式）」，而非動力分散式的列車的構想。
這一構想受到國鐵本部「這是本部所應當考慮的事」的批評，而運輸省則轉而答覆「依據申請將下撥研究補助金費」。於是，國鐵為了日本鐵道車輛工業協會的研究委託而成立了「超高速車輛委員會」。經反覆研究後於1954年9月敲定設計目標為「全長100.9米的7輛連接車、自重113.3噸、8台功率為110千瓦的馬達、定員224名、最高速度150km/h」的車輛構想。
針對這份研究報告，1954年10月19日，山本對研究所提出了「作為特急車輛希望能夠拿出世界級的水平」，以及要求對新型特急車輛的規劃和設計進行全面技術指導。
小田急和國鐵在東京和小田原之間的旅客數上是為競爭對手關係，實際上當時小田急曾有對國鐵80系路面電車的運行表示反對的事件發生，這樣的委託看起來不合乎常理。不過，就在此時，島秀雄在櫻木町事故發生之後從國鐵離職，只能站在通過心腹部下來施加影響的處境。對於國鐵內部當時已經存在著的高速路面電車的研發計劃，作為大型機構的國鐵對此並沒有相當的了解。島秀雄則持「若成功引進私鐵參與的話，國鐵也能因引入高速路面電車而飛速發展」的意見。另外，研究所一方則有「藉由小田急的方案可能可以使高速鐵道研究成果得以確認」的考量。因此，研究所決定充分響應小田急的訴求，1954年10月25日起，研究所以受小田急的委託研究的形式開始新型特急車輛的共同開發。

基本構想

自1954年11月至1955年1月之間，研究會前後進行了八次基本構想的制定。1955年1月25日，基本構想制定完成後，由於此時期小田急電鐵旗下列車最長的編組為17米車廂4輛編組，於是定下內容為總長70米的5連接車配置。1955年1月16日，日本車輛製造、川崎車輛（後來的川崎重工）、近畿車輛、東陽電機製造、東京芝浦電氣（後來的東芝）和三菱電機等以共同設計者身份參與計劃，並在研究所的指導之下投入到具體的設計任務中。小田急從創業最初起，所用電氣設備就普遍採用三菱電機制，而轉向架則一般都採用住友金屬工業的產品，特別是三菱集團作為主要投資銀行的關係，在選擇參與新型特急車輛設計計劃的生產廠家時，純粹是從技術方面進行的考慮的，只有在很難確定孰優孰劣的情況下，才會優先考慮小田急電鐵此前曾有過合作的廠家。
山本公開聲明道「就算能減輕1克的負載，也要採用更輕質的部件」，目標為每米長度平均重量為1噸，除了徹底追求為使輕型車輛能安全行駛的條件，在不考慮未來的降格使用的情況下，視作特快專用列車。另外，由於山本考慮到「特快列車在十年之後也將過時」、「長期使用同一型號車輛不利於鐵道車輛的進步」，認為使用壽命應該是在10年。
在確定頭部的形狀時，使用了東京大學航空研究所的風洞實驗裝置，這是日本鐵道車輛設計歴史上首次進行全面的風洞實驗。此外，還進行了盤式制軔器的測試。另外，為了防止隨著高速運輸而產生的平交道事故等所使用的補助警報器（特殊警笛）也在現有車型上進行了試驗。
另外，如上所述，依據山本抱持對連結車的強烈地興趣，新型特急車輛的連結結構遂採用連結車形式。三木雖然贊同連接車方案，但對於連接車在維護上的不便表示擔憂。可是，山本主張「小田急若將保養和整備的技術也考量進去話也不錯」，決定引進連接車技術。這時期的經堂工場，由於連可供17.5米車廂4節編組進入車庫的設施都尚且沒有，小田急公司內部對於連接車的維修保養的意見是「沒有把握可以在經堂工場做維護」。

開發計劃的暫停和重啟

於此平行的是，小田急電鐵爲了在設計上體現來自社內各部門意見的匯總，而在社內設置了車輛委員會。然而，由於設計思想遠遠地超越了小田急電鐵之前所營運使用的車輛，要總結和統一公司內部的意見是十分的困難的。由於駕駛席比較低，駕駛系統部門認為「在意外發生時，電車司機的危險很高」、「駕駛席的視野很差」。此外由於客艙地板較低，營業部門認為「座席上的乗客如果是可以被從月台上俯視的樣子的話（會帶來不舒服的感受），這將是一種乘運服務上的失職」。儘管面對持續拼命的遊說，抱持有「不能使用這樣越出常軌的車輛」觀點的運輸部門也的反彈也與日俱增。最後，在1955年秋，研究方案被暫時擱置。
然而，半年後的1956年3月，國鐵宣布從新宿經貨物線駛往小田原和伊豆方向的准快速列車「天城號」開始營運。因為這趟列車的運作，小田急旅遊運輸業務預計會受到很大的影響，公司內部一致意見為「加快劃時代新特急車的生產來與之抗衡」，SE車開發計劃於是被重啟。
1956年5月，列車的規格被確定，同年6月底起開始生產。最早時如上所述規格為全長70米的5輛連接車編組。由於1957年5月起小田急將開始全面使用全長105米6車廂編組運行，因此1956年5月7日規格為變更為全長108米的8輛連接車編組。在即使沒有太多相關的經驗和實際運用成果的情況下，仍然採用8輛連接車編組的方案，這在當時被評價為一個十分大膽的決定。另外還有將駕駛室設計為二層，上層設置觀光席，以及設置二等車廂的優等車輛等方案，在最後這些方案沒有被採納。
面臨車輛採購的時候，小田急、日本車輛製造、川崎車輛、住友信託銀行4家公司設立了叫做「車輛信託制度」的新制度。此為效仿美國叫做「費城計劃」的制度而來，SE車作為新型特急車輛是日本最早採用車輛信託制度的車輛。
於是，SE車作為「劃時代的輕量高性能新特急車」登場。

車輛概述

本節以出廠時的規格為基礎，在設備擴增途中的修改則單獨介紹。對於升級的變化，在沿革中詳述。
SE車以8輛連接的固定編組，先頭車為電力控制車，中間車全為電動車，形式都是デハ3000型。關於編組，請參見條目底部的編成表。另外，在淡季也可以作為5輛連接車編組使用，在這種情況下，1、2、3、7、8號車廂的5輛編組或1、2、6、7、8號車廂的5輛編組方案均可，5輛連接車編組的情況下，在第3節車廂的兩側使用未安裝馬達的附隨轉向架。不過，由於實際使用中幾乎沒有使用縮短編組的機會，為了簡化電路，1959年3月所生產的編組（3031×8）設定為永久8輛連接的迴路。在那之前，日本的連接車無論車廂數量為多少，每一組編成單位均採用唯一的車輛編號，SE車在車體外附有車輛編號。

車體

關於車體，主要由日本車輛旗下的川崎車輛負責，研究所側的主要負責人是三木忠直。在那之前的特快列車因需要考慮降格使用，所以車體的強度設計會以額定載員的250%作為載荷來計算。但SE車在未來並不考慮降格使用，所以在引入飛機製造技術的前提下以額定載員的130%的載荷來計算，以求在各個部分普及徹底的輕量化設計。
先頭車的車體長為15750mm、全長15950mm，中間車的車體長為12300mm、全長12700mm，車體寬為2800mm。車體構造為了強度構件的輕量化而採用單殼車身設計，車身外板採用比以往車輛厚近一半的1.2mm耐腐蝕鋼板，為防止產生皺摺在構造上每間隔125mm就置入有肋板。這些耐腐蝕鋼板委託日本鋼管有限公司來開發，鋼板材料中添加有銅和磷。最初的計劃中車體原定使用輕質合金，因車輛製造方尚無輕質合金車體的製造經驗，以及價格過高的緣故而使用了鋼板。
車體橫斷面下半部以半徑為4000mm的平緩弧線收束，側面的上部則以4度的內傾角設計，目的是確保防側風穩定性，降低風壓的影響。由於低重心化設計，轉向架之間車廂中段部分的地板較低，軌道頂部到地板之間的尺寸，轉向架上方地板為1000mm而車廂中部地板則為875mm。車體框架底部運用飛機主翼構造技術，捨棄了在此之前存在於鐵路車輛中的中梁，除了以波紋板來承擔縱向方向的抗壓強度以外，橫向方向的樑柱同航空器一樣通過打重量減輕孔來謀求輕量化。地板結構也運用了航空器領域的技術，採用了蜂窩狀結構。
作為這些努力的結果，車體重量由傳統車型的每米均重500千克，輕量化至SE車的每米均重370千克，相對於2300型全長70米的4節車廂編組135噸（每米均重1.93噸），SE車全長108米的8節連接車編組下尚不足147噸（每米均重1.36噸），從而實現了大幅的輕量化。
另外，在SE車研發製造的當時，儘管在此之前的鐵道車輛並沒有多少曾進行過，但SE車還是進行了負載試驗，針對車體的175個部位進行了扭曲和抗壓等施力的測定。對於負載試驗，島秀雄評價道「有助於國鐵車輛的車體構造設計」，此後不論國鐵還是私鐵，新設計製造的車輛都必須進行負載試驗。

車頭部

車頭部的形狀為流線形，以模型反覆進行風洞試驗，接著在以此為基礎製作出全尺寸模型（實物大小的模型）上進行詳細的研究。其結果是，對應國鐵80系路面電車的形狀抵抗係數為0.64、SE車則減少至0.25。原本若車頭頂部再縮進一點的話能進一步的減少空氣阻力，當時日本的石英生產技術尚無法生產出圓錐面的玻璃，於是設計為以柱面玻璃為前提下的形狀。
前照燈是日本鐵道車輛上首次使用的密封光束燈，由於當時尚未開發出專門為鐵道車輛所使用的密封光束燈，所以使用汽車用24V型號。前照燈位置被設置在抵消空氣阻力的流線形車鼻頂點處，出於若將車燈分置於車頭的左右側「當一盞燈故障時，無法準確辨別列車的位置」的原因，兩盞車燈被安裝在車頭正面的中央。另外，夜間會車時因為燈光對對向司機而言實在是太過耀眼，所以在駕駛席設有腳踏式前照燈調光器開關。先頭部還收藏有異常時所使用的收入式簡易連結器。
另外，爲了保證車頭底部不會因空氣力影響而向上浮起，設置有兼做排障器的保險槓。3031×8正面的保險槓的開口部由楕圓形變成正圓形，這個是外觀上的識別點。

其他車身結構

關於車廂側面客用門，在每節中間車廂都安裝有一扇與車體截面相配合高1770mm、寬800mm的手動式內開門。門的內開式門扇設計是為了使車體儘可能的平滑，由於當時還未構思出內崁式門，而若採用飛機同樣構造的門反而會增加車身重量，所以最終採用這種結構。側窗為單塊700mm見方的上推式窗，窗戶之間間隔寬度被設計為300mm。乗務員室門高為1400mm，寬為600mm。為使車內視界良好，車輛間的貫通路被拓寬，且沒有設計任何隔斷門。
車廂頂部的風機進氣口設計為雙重構造，先頭車的最前部還內置有補助警報器用的揚聲器。
關於車體的烤漆設計，曾有「與之前的車輛採用同樣的顏色」的意見，但最後仍決定「因為是全新的電車，應當用新的顏色」。因曾做過小田急宣傳海報的緣故，由二紀會的宮永岳彥負責色彩設計，以朱紅色為基調加入白色和灰色的帶子，以鮮艷的顏色作為警戒色。這一設計，後來被NSE車和LSE車所繼承，而朱紅色的色彩則被VSE車和MSE車所繼承。

內部裝修

據車體一節的描述，車體中部採用低地板式設計，因此轉向架與車輛中央部地板之間所形成的高低差採用客艙兩端通道進行傾斜設計來解決。關於座席，採用旋轉式交叉席位，座位間距被設置為1000mm。該座席設計參考自DC-4型客機的座席設計，特別通過在像削減螺絲頭等細節方面來減輕重量。因設計時優先考量車體輕量化，而引入自動調節機構，於此，相較於同類型的座席重量的60kg輕量化至33kg。座席的旋轉方法是踩下座位下的踏板使其旋轉。但是，車端部的座席因空間不足而無法旋轉。因地板存在高差，地勢較高處的座椅從地板到椅面為340mm，除此以外的座椅從地板到椅面為400mm，儘可能保持座位位置的整齊。窗戶下每個座位處設有可以拉出使用的摺疊桌。
車廂內的配色，天花板為白色，牆面鑲嵌色彩鮮艷的合成樹脂板，窗簾上方鑲邊嵌入紅色帶。座椅採用了深藍色的面料材質。
3號車新宿方向靠海一邊上下客門旁以及6號車小田原方向方向靠海一邊上下客門旁設有咖啡廳櫃檯（小賣部）。2號車新宿方向靠海一邊上下客門旁以及7號車小田原方向靠海一邊上下客門旁設有男女通用和式廁所/化妝間。咖啡廳櫃檯和廁所隔著通道的另一側是正常座位。
分隔駕駛艙和乘客艙之間的門採用雙鉸鏈式設計，不論從左右側均能開啟。這是由於有來自司機方面關於緊急時刻逃生的意見，當列車司機使用時從駕駛室側看是左側鉸鏈，列車長使用時從駕駛室側看則是右側鉸鏈來開關門。

主要機器

地板下的裝置，由於考慮到重心降低的緣故，與以往車輛上的設備配置大不相同。

轉向架

因多轉彎的小田急線軌道條件，以「可以很容易地通過轉彎」、「沒有懸伸之後可以提高乘坐質量」、「縮短車體支撐間隔來確保車體剛性」、「以轉向架配置的平均化來減輕軌道負擔」等設計特點為考量，採用各節車廂之間的連結部正下方安裝帶有可旋轉支架的中心板的連接構造。基於這個原因，轉向架數每1編組8輛車體採用9台轉向架、5輛車體採用6台轉向架。
一般的轉向架車在車體側設置有被叫做「接線盒（日語：つなぎ箱）」的裝置來安放連結轉向架和車體配線的接線端子，SE車的「接線盒」則設置在轉向架側，這種「接線盒」並不用來放置轉向架與車體間的配線的接線端子，而是用於放置車廂與車廂之間的引線端子。在此之後，NSE車、LSE車、HiSE車和VSE車等均採用連接構造，這是小田急特急車輛的一大特點。
轉向架本身，由振動特性的研究成果松平精建議使用圓筒案內式（施利倫）轉向架。為此，以減輕重量為目的，而採用這種方法，由與原開發商瑞士車輛與升降機製造（SWS）公司技術合作進行施利倫轉向架的設計製造的近畿車輛負責設計製造。
近畿車輛的施利倫轉向架，在本型號設計的當時為1954年近畿日本鐵道大阪線的WN驅動試驗車的モ1450型モ1451用KD6、モ1452用KD7，再加上同名古屋線的直角萬向接頭試驗車的モニ6211用KD8這3種作試驗之後，同樣是1954年所生產的西日本鐵道的萬向驅動試驗車100型モ103、モ106用KD9，以及奈良電氣鐵道的特快列車デハボ1200型用KD10開始，包括母公司的近畿日本鐵道株式會社，近畿車輛開始向私鐵各公司交付車輛。
本形式所採用的轉向架有：KD17（電動轉向架，軸距2200mm）和KD18（附隨轉向架，軸距2000mm）兩種，車輪徑均為840mm，枕簧為線圈彈簧的金屬彈簧轉向架。由此各轉向架的重量設計目標最終為3噸。施利倫轉向架的特點在於磨耗部分較少易於維護，通過將焊接鋼板分成六塊組裝成箱型等別出心裁的設計將KD17和KD18的重量分別控制在3.8噸和3.6噸。由於SE車的負荷計算方式為定員的130%，因此彈簧的參數可以被設定的比較低，各處的彈簧可以較為柔性一點。此外，各轉向架的負荷為使中心板和左右側各承擔50%而採用三點支撐方式。另外，附隨轉向架KD18被安裝在編組的三個連接部處。
然而，由於KD17和KD18為搖枕懸掛式懸架連杆（スイングハンガー）較短使得左右方向的剛性較硬，另外，由於擺動周期較短，在高速行駛時也有左右擺動特性方面的難題。這一時期近畿車輛所製造的施利倫轉向架被稱作短連杆式，為了允許搖枕的橫向運動將懸架連杆改為連杆較長的短通用連杆（自由懸架連杆）的結構曾被1956年設計的近畿日本鐵道800系用KD12所採用，本型號所安裝的KD17、KD18也是符合了這一點。然而該項設計在1958年所設計的名古屋線用特急車近畿日本鐵道6431系所安裝的KD28、KD28A之上更重視水平運動將懸架連杆延長而成的長連杆式實用化，由於枕簧開始採用伸縮護罩式空氣彈簧，使得搖動特性實現飛躍性的改善，在很短的期間內結果變得異常的過時。

空調裝置

空調裝置直到實體車完成時依然存在有未能解決的問題。
當時已經有其他鐵路營運商的有搭載有空調裝置的車輛，但由於若在SE車上安裝真正使用冷凍機的空調的話會有重量上的難題，因此研究所方面建議採用冰式空調設備。這種設計需要在車輛上裝載大量的冰，使房間中的空氣通過冰塊以熱交換來實現降溫，但由於營運方確認要在小田原儲備大量的冰是很困難的事，此項設計議案並未繼續完善。另外，還研究過由車輛側面的管道將外部新鮮空氣引入車內的方案，由於管道過分靠近車體表面的話會使相對的速度下降，若伸出管道的話則會碰觸到車輛限界，因此最終也沒能實現。
參與開發的山村秀幸（原小田急電鐵副社長）直到最後仍執著於空調設備的安裝，最終判斷由於重量方面的問題，如果不削減座位數量的話將無法實現空調設備的安裝，也有部分原因是因為運行時間過短，分別在先頭車安裝6台、中間車安裝5台直徑16英寸的風扇。

輔助警報裝置

關於輔助警報裝置，為了達到既達到運輸省「滿足作為警報設備的條件」的要求，又要達到警視廳「減少噪音污染」的強烈要求，在諮詢過住在小田急沿線的音樂家黛敏郎後，最終得到獲得音響心理研究所指導的以電顫琴為基調的音效，音量可達附近兩公里的地方。輔助警報音的發聲設備，由裝設在乗務員室內的播放裝置播放循環錄音的磁帶，以及被設置在車頂上的高方向性揚聲器來播放聲音所共同組成。然而，實際營運中由於循環磁帶延長後時常會磨斷，自NSE車之後變更為電晶體振盪器。
這種輔助警報音，就是SE車「八音盒路面電車」暱稱的由來。此後，直到RSE車為止警笛都是安裝其他的輔助報警裝置。之後的VSE車上將音樂喇叭和警笛共同安裝使用。

其他設備

駕駛室前後長2450mm，從儀錶盤到乘員室之間相隔1570mm。在前面的儀錶盤上面，為了在事故中當前側玻璃破裂時來保護司機而設置了防彈玻璃。另外，還有通過風道從車頭前部下方排障器的開口將外界空氣引入駕駛室這樣的結構。
關於集電弓（導電架），依此前經驗有「只要沉重堅固，彈簧就可以充分與高架線壓接」這樣的想法，依照研究所「集電弓不可以過輕。軟化彈簧以提高跟蹤性能。」的意見以求減輕重量。由於集電弓的額外電阻增加了20％，邊界層變厚且靠近列車中部，在2號車車頂上新宿方向一側以及7號車車頂上小田原方向一側，各安裝一具東洋電機製造的PT42-K菱形導電架以提升高速運行時的跟蹤性能。
關於輔助電源裝置，採用二相交流電6kVA、直流電35kW雙向電流制的CLG-314型電動發電機（MG）以及三相交流電18kVA的CLG-315型MG兩台電機，每組列車的兩台先頭車各安裝有1台。
電動空氣壓縮機（CP）對應車廂的低地板設計而採用M-20-D型，安裝於1、3、6、8號車。

運用開始

1957年5月20日，由日本車輛製造所制的3001×8入線運行，同年6月上旬，同樣由日本車輛製造所制的3021×8也入線運行。這一年6月起開始在小田急線內進行試運行，在小田急線內創造的127km/h的速度紀錄，因小田急線的軌道條件有較多的彎道曲線，確認此記錄已為極限。為此，小田急和研究所均一致認為「除了在軌道條件更加優越的國鐵路線上之外，沒有其他辦法可以確認比此紀錄更佳的高速性能」。需要指出的是，由於盤式制軔器的負載能力不足，確認到盤面會發生熱裂解，自此，對盤式制軔器的最大壓力採取了限制措施。
另外，在SE車完成後，西班牙計劃將TALGO售往日本，也拜訪了小田急公司。此時，小田急方面的銷售負責人則乘坐SE車前往迎接西班牙方面的考察人員。最後商談並未成立，在6月26日、27日舉行的展示會上，時任研究所長篠原武司講道「參與TALGO開發的何塞·路易斯·奧里奧爾曾有『實際運行中是可以安全達到150km/h的速度』的感想」。另外，當時的雜誌也對應的將SE車稱作「日本製TALGO」。
在人們都認為「電聯車就是個方盒子」這樣一個時代，SE車不僅是對鐵道迷，更是吸引了一般用戶的注意力。同年7月6日起SE車在箱根特急線開始營業運行，此後不久，由於暑假的來臨，之前聽到對SE車讚譽的人們蜂擁而至，取得了連日滿座的好成績。箱根湯本站前立有寫著「祝 超特急車運転開始」的歡迎拱門。
然而，由於經堂工場比較狹窄，無法接納8輛連接車編組的SE車同時全部進場。因為連接車車體無法被舉起，連結部也無法斷開，而在經堂工場場內留置線設置了起重千斤頂。此外，若是普通的轉向架車的話，可以通過打開被設置在車內地板上的檢查蓋，進行轉向架與車體間接續配線的連接和分離操作，而即使是要斷開SE車的布線，在此之前也要被迫鑽進地板下面進行作業。因低地板設計使得地板下空間狹小，在地板下操作很困難，需要探身摸索著卸下螺絲以到達主馬達的送風管道。最終只得將編組分解，在經堂工場廠區內分散進行操作。鄰接的經堂驗車區也為了便於對SE車進行檢查，將坑道線延長，檢車路線被延長的部分一直延伸到車庫外的曲線道上。另外，車輛制軔裝置的檢查也可以從車體的側面進行，不用進入車體地板下，而只要通過目視檢查就可以進行。

在國鐵路線上的試驗

就在此時，研究所在該年的5月30日以紀念研究所創立50周年而召開了叫做「3小時，從東京到大阪的可能性」的演講會，這次演講會引起了很大的反響，報紙和雜誌爭相報導。國鐵已經有開始發動以之後的新幹線等高速電動列車為方向的開發計劃。另外，在本次講演會上，三木所發表的內容，關於車體方面的觀點與SE車幾乎是相同的。
山本在該年的7月2日，面對以國鐵技師長身份復職的島秀雄，以小田急和國鐵雙方共享在試驗中收集到的數據作為條件，說道「難道不能把東海道本線借出來嗎」希望以SE車在國鐵線上進行高速試驗。對此，島秀雄表示「希望能按照國鐵方面的要求進行試驗」，而很爽快地應允了SE車在國鐵線上的高速試驗。這項研究的最初目的是收集基本數據，島秀雄認為「只要是能牽扯到高速路面電車列車的開發，什麼機會都可以去利用」。島秀雄提名副技師長石原米彥作為國鐵一方的負責人，石原以「絕對不做出超過145km/h的事來」為條件接受了提名。
對此決定，在國鐵內部引起了「國鐵借用私鐵的車輛來做高速試驗這算是怎麼回事」，「拿競爭對手路線上的私鐵電車在國鐵線上試驗這是純屬扯淡」等的反對意見。當時在國鐵內部，對「客車應以火車頭牽引的機車列車方式（動力集中方式）」的思維方式根深蒂固，而分散動力方式的支持者也有「國鐵很失面子」等很多的反對意見。最終以「沒法等到國鐵製造出試驗車輛來」而被迫同意決議。
另一方面，SE車作為日本首列信託研製車輛，由於在沒還清貸款之前其所有權是歸屬銀行所有，如「若像80系路面電車那樣在試驗過程中燃燒起來的話該怎麼辦？」這樣的反對的聲音也有所上升。另外，還有當在國鐵線內發生事故的情況下的責任分配等的問題。為了解決這些問題，1957年9月小田急社長安藤楢六和國鐵總裁十河信二之間，就SE車的借貸事宜進行了磋商並定下了合同，決定高速試驗本身由投保保險來擔保。
像這樣私鐵的車輛在國鐵線上進行高速試驗，在日本鐵道史上尚屬首次國鐵與私鐵聯合進行試驗。作為試驗接口負責人，山本親自帶頭指揮。

打破紀錄

試驗對輪重、車輪側向力、振動、行駛阻力、集電極離線、制軔距離、風壓、盤式制軔器的溫度和耗電量等進行了測量，測量儀器採用國鐵正在使用中的最新設備。為進行風壓分布的測驗，在SE車的正面開了數十個直徑1mm的孔，從這裡用橡皮管連結測壓計。而對於記錄車體表面的風壓則採用在車頂裝設節型皮托管的方式。另外，為了監視架線的狀態而在國鐵的運行試驗中首次引入工業用監視器技術。試驗路段使用當時為了測試鐵道養路相關新技術而已經修建作為「示範線」的藤澤至平塚段下行線。辻堂站站區內原先設有道岔轉轍器，考慮到缺少車輪載荷的風險而在試驗開始前就被拆除。在當時，為了防備無法在沼津安全停車的情況，而將直到下一站原站的線路騰空，為避免在沼津停車時車輛搖擺幅度過大碰觸到月台而撤去了部分路緣石，但最終都被證實是多慮了。
川崎車輛生產的3011×8於同年8月8日駛入小田急線的月台，當時並未立即投入運行。1957年9月19日列車從小田原出發行駛進入東海道本線，9月20日起開始進行試驗。首日在藤澤至平塚段進行日間試驗，9月21日起在大船至平塚段進行深夜速度試驗。在測試中，最初行駛時為95km/h，然後開始以5km/h的速度逐漸提高。9月24日深夜超過在小田急線內電車的最高速度紀錄，達到了130km/h。此外，在9月26日凌晨3時34分30秒，記錄到了當時的鐵道窄軌世界最高速度143km/h。由於當時新聞媒體也同時乘坐在電車上，朝日新聞和每日新聞於9月26日的晚間以《連結東京與大阪的特快電車計劃初見成型》的標題作了報道。
然而，SE車的設計最高時速是145km/h，試驗有關人員認為「至少要進行一次最高速度的試驗」。出於這個原因，第二天的9月27日起，試驗路段轉至在有著較長的直線路線、路面起伏平緩的函南至沼津段，在白天進行試驗。這一天從上午11點左右開始，在同區間經過兩個往返試運行後，開始進行最大速度測試。下午1時50分在函南發車的SE車以100km/h的速度通過三島後持續加速，下午1時57分達到145km/h。此時的速度超過了9月26日的紀錄，在窄軌鐵道上創造了世界最高速度紀錄。
另外，由於在分析過直到9月26日所進行過的行駛測試數據後最終得出「達到150km/h的程度沒有問題」的結論，試驗團隊中也有建議將速度提升到150km/h進行試驗，但石原基於「這是一個關乎日本的動力分散化技術成敗的問題，如果發生什麼事故的話就麻煩了。而如果僅進行到目前為止的話就已經足夠成功了」的考量，不再繼續進行150km/h的行駛測試而是結束試驗。

新幹線的開發

在這次高速測試中獲得的數據，從旁支持了此前研究數據的正確性。相對於以往車輛達4噸的車輪橫壓，此次測試最大僅獲得2.5噸的數據，為了確保較小的脫軌係數，其實留有相當大的速度提升空間。作為日本首次所採用盤式制軔器，自145km/h至停止所需要的制軔里程超過1000米，據報告可能會以縮短編組來提升制軔器壓力。另一方面，關於集電裝置的高弓網離線率也成為了今後的一個研究課題。這些數據，有助於今後車輛、軌道和架線等的設計與維護。
通過SE車的試驗，證明了三木的研究成果「東京與大阪之間4個半小時可抵達」的可能性，為「東海道本線若是寬軌或者標準軌的話可以達到最高速度250km/h」做出了保障。島秀雄在數年後對於此次試驗表示「對國鐵內部是一種宣傳」，國鐵側的負責人石原也對此次測試表示「」，也承認這樣的高速試驗是為新幹線計劃而預做的部署。此外，曾參與車體設計的三木，後來表示「先設計了SE車，然後才是新幹線的設計」，確認了SE車是為新幹線的前身。
通過國鐵內部所設立的「路面電車化調査委員會」，依據SE車的速度試驗，以及翌月進行的90系路面電車（之後的101系路面電車）速度試驗的結果，匯總出「使用輕量列車的話，可以實現迄今為止由機車牽引的特快列車很難達到的高速服務」的研究結果。為此，1957年11月12日決定在東京和大阪之間的高速列車。為了此種特快路面電車而開始了20系路面電車（之後的151系→181系路面電車）的設計，1959年完成了使用151系電車為新幹線開發而進行的速度試驗和數據採集，該次速度試驗打破了SE車所創造的紀錄，將速度紀錄更新至163km/h。
隨後，新幹線的開發正式化，於1963年在新幹線示範線路段確立了256km/h的速度新紀錄。三木對於在此示範路線段的紀錄曾講道「正如基於SE車試驗的計算」。
在這樣的情況下，SE車也可以說是「新幹線鼻祖」和「超高速鐵道先驅」。

影響

小田急在世界最高速度紀錄的大規模宣傳下被廣泛報導，使得浪漫特快的乘客數量迅速增加。
另外，鐵道友之會以SE車破世界最高速度紀錄為契機，1958年起設立優秀車輛的表彰制度藍絲帶獎，當時的鐵道友之會理事會因對SE車表示高度讚賞，對SE車沒有採取會員投票，而是依據理事會決定直接授予其第1屆藍絲帶獎。

NSE車登場前後

速度試驗在9月28日結束，3011×8編組返回小田急線內，10月1日起投入箱根特急的營運中。因此，1700型被改造為普通車。
1958年7月19日，3021×8編組在運行過程中發生デハ3026車廂的盤式制軔器從轉向架上脫落的事故，在此之後直至8月7日編組均縮短為3021×5進行運行。同年8月對所有編組的付隨車車軸上所設置的盤式制軔器進行雙碟式改造，同時也被換上與轉向架匹配的彈簧。
1959年2月12日，3031×8編組作為補充車輛進站入線，同年2月28日開始運行。由於3031×8編組的引入，箱根特急全部都使用SE車，這使得使箱根特急得以進行提速。出於這個原因，2300形不得不被降級為準特急列車。另外，SE車這一年起，除了投入夏季運行的江之島線的特快路線運行之外，特別快車「納涼啤酒電車（納涼ビール電車）」也使用SE車。在這一時期，3031×8編組中座椅的面料變更為棕色方格式樣，1962年又回到了同其他編組類似的淺藍色面料。此外，在這個時候還進行了椅背形狀等的翻修。
另一方面，由於1958年以後，其他的鐵路公司都開始生產帶有冷器設備的特快電車，1961年小田急開始計劃在SE車上安裝冷氣設備。由於車體的輕量化設計構造，若要在車頂安裝冷氣設備的話需要進行大量的改造工程，因此安裝落地式製冷裝置，1962年2月開始進行安裝作業。所安裝的製冷裝置採用製冷能力為9000kcal/h的CBU-381型，每節車廂安裝兩台，在製冷設備安裝位置的側面設有百葉窗狀進氣口。安裝好後，每節車廂要被撤去兩組座席，此時優先撤去的是位於廁所前、小賣部前和上下車門旁等乘客不太喜歡的位置的座位。此次改造，每節車廂的額定載員減少量4名，編組的額定載員量變為316名。隨著製冷裝置的新增，3號車和6號車加裝功率為60kVA的CLG-326型電動發電機（MG）。
1961年曾有將SE車安裝住友金屬工業新設計製造的轉向架，原有的施利倫轉向架則汰換給2400型（HE車）的方案，實際僅進行至實驗階段，並未達到實現的程度。
1963年，集電裝置的摺板由碳纖維變更為Broimet材料制。另外，1966年在車上加裝了列車無線通訊系統。
1963年NSE車出廠，之後的1967年箱根特急全線改行駛NSE車，SE車也在江之島線的特快「江之島號」以及1966年6月新開設的中途站停車的特快「相模號」等路線上運行。

編成短縮

1968年隨著御殿場線電氣化建設，自1955年起在御殿場線直通營運的特別準急キハ5000型進行氣動車替換為電車。也有計劃生產新型電車，就是將SE車改造後使用為御殿場線直通列車。SE車是以使用壽命為10年所設計製造的車輛，到1968年的時候因為已經超過10年期，小田急公司內有不少反對的聲音，而當時國鐵正處在勞資爭議最激烈的時期，也聽到「若引進NSE車的話就反對」傳聞，由於國鐵方面在此事上已變得較為敏感，於是轉而以改造原有車輛來解決狀況。然而，由於若是給包含「江之島號」和「相模號」的御殿場線直通列車使用的話，4編組方案的編組數量不夠，考慮到運力適應性，決定改為5輛連接車×6編組的改造方案。
改造的具體內容，大致為原先的8輛連接車編組上取下3輛，剩下5輛連接車組成4節編組，取下的中間車經改造後以5輛連接車組成2節編組。不足的4輛先頭車是由中間車加裝相同的形式的駕駛台而來。轉向架總數仍為電動轉向架24台、附隨轉向架12台沒有變化，因編組中央的3號車廂變成兩端均為的附隨轉向架的車廂，於是成為了新式樣車廂サハ3000型。為了對應御殿場線連續坡道路段，齒輪傳動比變更為80:19=4.21，為了補足由此被降低的高速性能弱勵磁級數由3級變為4級，最弱勵磁率由50%變為40%。另外，全部的轉向架的車輪徑由840mm變更為860mm。而對於車頭外觀，暱稱表示器變更為與NSE車相同的形狀，前照燈被移動至暱稱標示器的兩側。此外，連接器的安裝因需要符合SE車入線國鐵線的條件，前部的連接器變為扣緊的電氣連結器，遮蓋安裝可裝卸式連接器。相對應的廁所和化妝室移至2號車廂。對於安全設備，則安裝國鐵的ATS-S型，先頭部新安裝信號發射管。製冷裝置改為安裝在車頂，分別為先頭車安裝6台、中間車安裝5台製冷能力為4000kcal/h的CU-11型聚合分散型製冷裝置。關於外部塗裝設計，比照NSE車的塗裝改成灰色部分較多的樣子以示區分。
這項改造工程在日本車輛製造的蕨工場進行，在此次編組變更中32節車中有22節車的編號做了改動，改造過後剩餘的兩節車廂被廢棄處理。
以這種方式，1968年7月1日起SE車作為連絡準急行（1968年10月以後為連絡急行）「朝霧號」來進行營運，由於編組縮短而被稱作「Short Super Express」（簡稱「SSE車」）。在這一年車上還安裝了OM-ATS裝置。另外，1972年安裝安全制軔設備，1973年進行了列車無線裝置的更新。
在那之後，SE車主要在「相模號」「江之島號」「朝霧號」等路線運行。在NSE車進行定期檢查時也曾投入箱根特急進行運輸作業，另外，在客流高峰時期以兩節編組相接進行「重聯運轉」。在兩節編組重聯的場合下由於1號車至5號車分別有兩組，編組全體分別被叫做「A號車」和「B號車」。1980年至1977年之間室內裝飾曾進行過更新。
然而，步入20世紀70年代，因原本以10年為使用壽命所研製的SE車正在不斷的持續老化，1976年起開始了作為SE車後繼車型的新型特急車輛的研製，1980年LSE車出廠投入使用。因LSE車的投入營運，消除了NSE車進廠檢車期間SE車在箱根特急進行運輸作業時的運力短缺。

轉讓至大井川鐵道

後來，因越來越多的LSE車開始投入使用，1983年3月，3001×5編組車輛被廢車。被廢棄的3001×5以動態保存車輛的形式被轉讓給大井川鐵道（當時）。
1983年4月15日以大井川鐵道的車輛被改裝完成，除了將車廂編號的抬頭由「デハ」改為「モハ」之外其他幾乎是保持原狀態不變，1983年8月起作為浪漫特快「大井川（おおいがわ）」開始運行。車內也提供綠茶供應服務，這使得作為蒸汽機車牽引列車的SL急行等無法吸引客戶。1987年7月的時刻表修正之後，由於不合使用狀況而被迫休車，此後就再也沒有被繼續使用。1992年3月再次被廢車，1993年4月車輛被解體。

服役終止

另一方面，小田急剩餘的SE車也已經有超過25年的車齡了，公司內部也有意見反對繼續使用，也有以LSE車在「朝霧號」線上代替SE車進行營運的提案。然而，當時國鐵方面考慮到營運使用現場的反應等諸多因素，決定忍痛繼續使用。
出於這個原因，1984年起對除3011×5編組以外的其他4種編組進行車體維修。此次維修帶來的外觀上的變化有，側面窗戶更換為高650mm、寬680mm的固定窗，連結部的外罩同LSE車一樣的以聚氨酯為芯材。此外，車頂上的空調機組蓋改為纖維增強複合材料（FRP）制。關於室內裝潢，對於部分車輛，除了座椅的面料參照LSE車變為橘色和黃色雙色調之外，化妝板從原先的木紋風格轉變為類似皮膚的風格，天花板變更為白色格子的式樣。另外，在乘客上下門上安裝了電動鎖裝置。
此時在維修對象之外的3011×5編組，在其他4中編組完成翻新作業後，因不再需要投入使用而滯留在經堂檢車區，1987年3月27日被廢車。因該編組曾是樹立了窄軌鐵路世界最高速度紀錄的車輛，廢車後被暫時保管在海老名檢車區，後隨著車輛的增加，因滯留線不足等緣故，於1989年5月在大野工場解體，沒有被保存下來。
剩餘的4種編組，後來主要用於「朝霧號」線，由於1987年所投入使用的HiSE車大量增加，1989年7月15日起SE車僅用於「朝霧號」線的定期運行班次。
稍早一點的1988年7月，小田急要求東海旅客鐵道（JR東海）更換車齡超過30年的SE列車。以此為開端，在兩公司之間進行有關相互直通運行的協議。這其中，兩公司在分別引進新型車輛的基礎上逐漸變為相互直通運行，自此逐漸可以看出SE車被替代的趨勢。
1990年年末，RSE車入線運行，進入1991年以後開始使用「告別運行」字樣的暱稱板來替代普通的暱稱板。由於在小田急，這次是首次出現正式的特快列車最終做降格營運以外的處理，可以看到有許多的鐵道迷在沿線進行拍攝。定期運行最後一天的1991年3月15日，「朝霧8號」採用重聯運行。為了見證最後一次作為定期運行班次的SE車「朝霧8號」的到來，在新宿站聚集了大量的鐵道迷。
離開定期營運後不久就被留給短期運輸使用，1992年3月在進行告別運行後所有車輛全線廢車。SE車進行告別運行的3月8日當天，意外的也是新幹線首次大規模產品更新的300系的一個試乘活動，新舊里程碑被同時報導。
最初以10年作為設計壽命的車輛，與山本的意願相反使用了近35年。

保存車輛

最初並沒有車輛的保存計劃，因考慮到其作為在日本的電車發展史上的一大劃時代產品，在工業考古學上也是十分重要的，具有足夠的保存價值，董事會決定將一列編組永久保存。
被保存下來的編組是3021×5，新宿一側車頭部被復原成原出廠時的形態，車廂デハ3021和デハ3022也將塗裝變更為出廠初期的樣式。1993年3月完成復原，同年3月16日運送至海老名檢車區，同年3月20日收容至保存用的車庫。該存儲用車庫，由於廠區內有沒有敷設軌道的閒置空地，所以想要利用起來的話，要新增1億日元預算。收容時從臨時待避線連結到暫設路線上，由相關的工作人員通過人力將SE車收容安置。
展示車輛平時並不公開，只在「Family鐵道展」等活動中展出。2007年10月的Family鐵道展是自車輛被保存以來第一次舉行戶外展覽。
另外，1992年11月10日在大野工場建築內設置了SE車的紀念碑。