国鉄72系電車
国鉄72系電車（こくてつ72けいでんしゃ）は、日本国有鉄道（国鉄）が製造した直流式通勤形電車のグループの一つである。
72系とは、同一の設計思想により製造された電車を便宜的に総称したもので国鉄制式の系列呼称ではない。
書籍等によっては、これらグループの電車をクモハ73形を基幹形式とみなした73系と表記する場合や、63系とを総称して63・72・73系と呼称する場合もある。
72系と呼称する場合、狭義には63系電車の改良型として、1952年から1958年にかけて新製されたグループ（72系新製車）およびこれらの改造車を指す。
広義には、1944年から1950年にかけ製作された63系電車に1951年以降安全対策・体質改善工事を実施して改称したグループ、戦前製20m級2扉車（32系、42系）の4扉化改造車（制御車・付随車のみ）を含む。
ここでは主に狭義の72系電車（新製車）について記述することとし、63系改造編入車についても後段において記述することとするが、戦前型改造車については、それぞれの項で記すものとする。63系時代については国鉄63系電車を参照。
1945年8月の第二次世界大戦の終戦後、戦後復興にともなう急激な輸送量増大に伴い、国鉄は輸送力増強の対応を迫られた。そこで大都市の通勤輸送向けとしては、戦時設計で1944年に開発されていた63系電車（モハ63形、サハ78形）を標準型電車として緊急に大量生産し、1945年度下期から東京及び大阪の電車運転線区に投入することで、輸送力増強に一定の成果を挙げていた。1946年からは一部の大手私鉄にも割り当てられ、やはり輸送力増強の成果を挙げている。
しかし63系電車は、戦時中の資材不足のなかで基本的に各部の設計を極度（あるいは過度）に簡略化した戦時設計車であり、1951年には、その構造的欠陥から火災事故（国鉄戦後五大事故の一つである桜木町事故）を引き起こし、多数の死傷者を出す大惨事に至った。欠陥電車として糾弾された63系電車は、1951年から1953年にかけて徹底的な体質改善工事が実施され、モハ63形電装車はモハ73形（制御電動車）およびモハ72形（中間電動車）に、モハ63形未電装車（通称「モハ63」・「モハ63」）は、クハ79形（100番台）およびサハ78形（300番台）に改造・改番された。なお、詳細については後述する。
その後も大都市圏各線区の輸送量は増加するばかりで、車両のさらなる増備が望まれていた。これに対し、63系電車の基本設計を踏襲しながらも、1949年に登場した80系電車の設計思想も取入れて通勤形電車が再設計された。これが72系新製車である。
72系新製車では、80系電車で採用され、成功を収めた電車列車（列車を車両単位ではなく編成単位でとらえ、電動車を運転台のない中間電動車とし、先頭車はモーターのない制御車とする）の思想が採り入れられた。このため、このグループで新製されたのは、中間電動車のモハ72形 (72500 - ) 、制御車のクハ79形 (79300 - ) のみとされ、制御電動車のモハ73形、付随車のサハ78形は新製されなかった。
このグループは、台車や車体構造、特に先頭部形状などに改良を加えながら、1957年までにモハ72形234両（低屋根車の850番台15両を含む）、クハ79形179両の計413両が製造された。これらは半鋼製車であった。
72系新製車の半鋼製車グループは、基本的にモハ63形の基本設計を踏襲し、20m級切妻車体に幅1,000mmの片引扉を4箇所設けた構造を採用している。
窓も63系以来の3段窓が踏襲されたが、63系体質改善工事車と同様、中段も上昇できる構造となった。車体外板も戦前型並みの標準板厚に戻り、63形では省略されていた扉上部の補強帯（ヘッダー）が復活し、台枠部分にも外板が張られた。
モハ72形は完全な中間車となり、モハ63形では扉はすべて運転台のない後位側に引かれていたが、車体中央から2枚ずつ車端側に引かれる構造となった。屋根高は63形の3,720mmに対して3,650mmとされ、若干屋根が浅くなり、車端部の断面から受ける印象が変わった。
電動台車は、新型の軸ばね式鋳鋼台車であるDT17（のちの増備車での電動台車は、鋼板プレス溶接構造のDT20になる）に、また付随台車も同時期製造の80系や70系と共通の軸ばね式鋳鋼台車のTR48となり、主電動機は従来の63形と同等のMT40（端子電圧750V時定格出力142kW）である。
主制御器は自動加速のカム軸式ではあったが、63系の電空カム軸式（空気圧作動式）のCS5から、80系で採用されていた電動カム軸式のCS10に変更され、作動性や加速性能が向上した。
ブレーキは従前からのA動作弁によるAMA/ACA/ATA自動空気ブレーキを踏襲している。
本グループは1952年度からの5年間にわたって製造され、その間に数々の改良が実施されていったが、特にクハ79形の前面形状の変遷は、国鉄通勤形電車の前面形状の基本形態が形成される過程を探る意味で興味深いものがある。
"製造の詳細については、国鉄72系電車/番号新旧対照#72系電車製造年・製造所別一覧を参照されたい。"
1956年から1957年度にかけて増備された72系の最終グループである。1954年に実施されたジュラルミン電車を用いた試作全金属化改造（後述）の結果を受け、1956年度に量産先行試作として9両 (72920 - 72924, 79920 - 79923) が新製され、続いて1957年度に量産車68両 (72925 - 72963, 79924 - 79949, 79951, 79953, 79955) が新製された。なお、このロットでは72系新製車で初めて大阪地区（淀川電車区）にも新製配置された。
車体は、10系客車の設計思想を取り入れた軽量構造の全金属車体とされ、車体側面は従来車にあった窓上下の補強帯を外板の内側に隠し、雨樋を高い位置に置いて幕板に埋め込んだ、平滑な車体となった。内装についても木材の使用をやめて全金属化され、窓も従来の3段窓を廃してアルミサッシの2段窓とし、量産車では室内灯に蛍光灯が採用されている。クハ79形の前面には、全金属試作改造車に続いて、行先表示器が本格的に採用され、これにより、当時の国鉄通勤形電車前面形態の基本形が確立した。
また、台車も一体鋳造による軸ばね式台車のTR48（制御車・付随車）とプレス材溶接組み立て構造の上天秤式ウィングばね式台車であるDT20（電動車）を採用し、従来とは一線を画する乗り心地を実現している。
これらのスペックからもうかがえるように、本グループは従来車の設計を完全に一新した、国鉄旧性能電車の集大成ともいうべき車両であった。
「戦争に勝つまで保てばよい」として逼迫した情勢下で急造された63系電車は、その窮乏構造が大惨事の一因となった桜木町事故などによって「粗悪品」「ろくでもない代物」という世評を被ることになった。だが、その血統を継ぐ72系新製車は改良を重ねた結果、この最終形全金属車に至って完全に戦争の影を払拭し、当時の経済白書に記された一節「もはや戦後ではない」を体現した近代化車両となっていた。
だがこのように装いを改めたとはいえ、大正時代の木造電車以来連綿と搭載されてきたゼネラル・エレクトリック亜流のMC1主幹制御器、電気ブレーキなしの自動空気ブレーキ方式、直流式の電動発電機、そして磁気回路の容量が大きく重い低定格回転数・強トルク仕様の電動機とばね下重量の大きな吊り掛け式の動力伝達機構を組み合わせた駆動システムなど、1950年代後半にはすでに前時代的となったシステムを引きずっていたことも、72系と国鉄の現実であった。それは例えば1926年製の17m電車であるモハ11形・クハ16形とも併結できる互換性確保には役立ったが（実際、昭和30年代の東京都心などではそのような運用も見られた）、当時ますます逼迫の度を強めていた東京圏の通勤輸送対策には、むしろその互換性ある伝統的な仕様が足かせとなり始めていた。在来技術改良ではこれ以上の発展は見込めず、制御システムや駆動方式、ブレーキ機構の根本的革新を待たねばならなかった。
全金属車のうち1958年初めに製作されたグループをもって、国鉄旧性能電車の新製は終了し、以後の増備は101系などの新性能電車に引き継がれていくことになる。
太平洋戦争後の復興輸送のため、大量増備が行われた63系電車であったが、その構造的欠陥から1951年に火災事故（桜木町事故）を引き起こし、多数の死傷者を出すことになった。事態を重く見た国鉄は、63形電車の徹底的な体質改善を急遽実施することとした。
この事故により、粗悪品、欠陥電車のイメージが定着してしまったモハ63形は、そのイメージを払拭するため体質改善工事が実施され、中間電動車のモハ72形、制御電動車のモハ73形に改称された。同系の制御車クハ79形、付随車サハ78形についても同様の工事が実施されたが、この2形式については「63形」とは離れた番号ということもあってか、改称は行われなかった。
63形には、事故の教訓から1951年11月までに次のような応急的な改善工事が実施された。
次いで、80系で採用された中間電動車方式が63系にも導入されることとなり、次の内容で本格的な改造工事が実施された。
モハ63形の一部は運転台を撤去のうえ客室化して貫通路を設置し、中間電動車のモハ72形に改造され、運転台を存置したものはモハ73形に改称した。未電装で落成し、モハ63形（付随車代用）・モハ63形（制御車代用）として使用されていた96両は、全車中間付随車化してサハ78形 (78300 - ) とする予定であった（番号も順番に割り当て済みだった）がサモハ20両を改造した後計画が変更され、サモハの残り74両は運転台機器を整備し、既にクモハであった2両もそのまま改形式の形で制御車のクハ79形 (79100 - 79250、全車偶数向きかつ偶数番号) に編入された。そのため、サハ78形 (78300 - ) にかなりの欠番が生じた。
モハ73形については、種車の向きをそのまま生かして上り向きは奇数、下り向きは偶数が付番された。モハ72形は初期改造の168両については種車の向きのまま改造され、番号はそれに準じたが、後期改造の120両は種車の向きにかかわらず全て奇数設計に揃えて改造され、番号も72200 - と区分された。1951年から1953年までにモハ72形288両、モハ73形274両、クハ79形74両、サハ78形20両が改造で竣工した。ただし、63形改造車の新番号は落成順に付与されたため、63形時代の原番号との関連は全くない。
なお63系のうち、1950年製造の4両（モハ63855 - 63858）と、事故復旧の際に前述4両と同一仕様に改造されていた4両（モハ63630, 63848, クモハ63108, 63120）は、材質や安全対策の面で十分な装備をされていたため、改造工事を実施することなく番号のみを72系に書き換えた。またクハ79形・サハ78形のうち終戦前に製造された0番台は当初は改造対象外となっていた。これらは、他車の改造がすべて終了した後の1953年から1955年にかけて他車と同様に更新改造されている。モハ63形を改造したサハ78300 - 78395も改造当初は運転台と客室の仕切りを撤去し、乗務員室扉を締め切るだけの簡易な改造であったが、同じく1953年から1955年にかけて更新改造が実施され、同時に乗務員室扉が完全に撤去された。1947年に製造されたジュラルミン製車体のグループ（いわゆる「ジュラ電」）は、全金属車体化改造の試作用として存置され、1954年に改造された。
63形としては、63019のみが三鷹事件の証拠物として事件発生当時のままの状態で保存され、裁判終了後の1963年まで在籍した。
この整備改造による、新旧番号対照および施工工場については、国鉄72系電車/番号新旧対照#63系電車の体質改善改造にともなう改番を参照。
63系改造車は、性能面では一般に72系新製車に劣っていた。
接客設備についても、元来が戦時設計車を安全対策面重点に改装したのみの車両であり、新製車に比して居住性が劣るのはやむを得なかった。
太平洋戦争末期には輸送力増強のため、戦前に製造された一部の2扉セミクロスシート付随車・制御車に、扉の増設とロングシート化（座席撤去）改造、トイレの撤去を行い、4扉車とする改造が計画された。制御車は新形式のクハ85形、付随車は63系のサハ78形の続番に編入されたが、戦局の悪化により、改造は全車におよばなかった。終戦後の1949年に、クハ85形は新造される80系電車に形式を譲って、クハ79形に編入された。
種車としては42系のクハ58形、32系のクハ47形、サロ45形、サロハ66形で、種車の相違や改造工場によって窓配置や扉幅には細い差異がある。72系の形式に編入されてはいるが、同様の改造を施された制御電動車モハ64形（→二代目モハ31形→クモハ31形・片運転台）、モハ42形（→二代目モハ32形→クモハ32形・両運転台）の仲間である。
※詳細は、国鉄42系電車#戦時改造参照。1947年に63系の試作車として登場したジュラルミン電車6両 (63900 - 902, 78200 - 202) は、車体の腐食が進行したため、全金属車体の試作車として1954年に車体更新工事を実施した。この6両は、量産車の仕様の比較検討用に車内の掴み棒の形状や位置、蛍光灯の配置や色彩など車内設備の仕様が1両ごとに変えられた。同時に車種の変更も行われ、それぞれ72900, 73901, 72901, 79900, 79902, 78900となった。車体は窓上下の補強帯が残るなどいささか旧来の仕様を踏襲する面も見られたが、側窓は開放的なアルミサッシとなり、運転台前面形状も各種のものが試作された。
1956～1957年には、事故休車を活用して全金属車体の追加試作が実施され、73174, 73400, 78144 が車体を載替えられ、73900（改造当初は73174のままで1957年3月に改番）, 73902, 79904となった。こちらは、前述の920番台新製全金属車に近い仕様で、車体は1956年施工の73900のみ窓上下の補強帯が残るものの、1957年施工の73902、79904は平滑である。前面窓は920番台新製全金属車より1枚あたりの幅が110mm広いガラスを使用し、ガラス間の柱が25mm幅（920番台では100mm幅）と非常に細く、10度の傾斜がつけられている為、101系に酷似した前面形状となった。また、73900では前照灯を半埋め込みとし、前面窓上中央に大型の方向幕を設置する試作が実施され、この方向幕配置は後の301系で活かされた。73902、79904の両車は920番台の先行量産試作車よりも後の落成で、920番台では側面乗務員扉が木製であったが、本グループは乗務員扉も鋼製となっており、よりスマートで近代化された形態となった。
1960年、本系列の設備改善を目的として、整備改造が実施された。この改造は3種のメニューで5両に対し、いずれも大井工場で施工されたが、それ以降の改造はなかった。施工車と工事メニューは次のとおりである。いずれのメニューも、側面の三段窓はそのままだが、戸袋窓はHゴム支持とされた。1960年に施工された体質改善工事で、東京地区のものが応急的な性格が強かったのに対し、大阪地区のものは全金属化をともなう本格的なものであった。5両がいずれも吹田工場で施工されている。施工車は72024, 72213, 73001, 73233, 73287である。クモハ73形の前照灯は幕板に埋め込まれ、73001と72024は交換されたアルミサッシの上下比が1:2 で、妻板上部に屋根布押えがある。
1960年以降、クモハ73形・モハ72形の一部は全金属化改造が施された。
1962年以降に施工されたものは、台枠・車体骨組のみを残して全解体、台枠上面には鋼板を張って補強し、内外装とも全金属製に改造。側窓は2段式のアルミサッシとなり、窓上下の補強帯もなくなった。さらにクモハ73形は高運転台構造となり、運転台正面中央窓が下に長くなっているなど、ほとんど新製に近い更新であった。第一次改造では行先表示器が装備されていなかったが、第二次改造では運転席窓上に装備された。これによって接客設備だけは当時最新鋭の101系電車並になったが、台車などは従来のものをそのまま使用したため、乗り心地などの面では新製全金属車の920番台に比べて見劣りは隠せなかった（#新製車との差も参照）。これら元63系の改造車は、全金属車体化による延命で最終的に30年 - 40年も使用されたものもあった。
これらの近代化改造車は、施工された工場や時期によって細部の仕様が異なっており、クモハ73形の前面形状（行先表示器の有無、運行番号表示窓の形状、パンタグラフ母線および空気配管の露出・隠蔽、通風器の形状）、両形式の側面窓サッシ隅部の処理（角型・丸型）などバリエーションが多かった。また、73359のように窓上下の補強帯を残したものや、72018のようにパンタグラフの位置と戸袋窓の方向が符合しない 異端車もあった。
この改造の対象となった車両と施工工場は、次のとおりである。上記の他に、1962年に発生した三河島事故の被災車2両 (72549, 72635) が、復旧の際に近代化改造を施工されている。これらは、新製72系に属するもので、例外的なものである。そのうち72549は電装解除され、サハ78形 (78500) に編入された。
また、1年前の1959年に形式称号改正が実施され、モハ73形はクモハ73形に形式変更された。
陳腐化した内装や窓サッシ等の更新工事で、1971年から実施された。全金属化（近代化）改造のような大掛かりなものではなく、内装は木製のままである。使用線区に応じて複数のメニューが用意された。短編成化にともない先頭車が不足したことから、1966年度にモハ72形0番台20両が運転台取付改造を受け、クモハ73形500番台に編入された。これらは、全車が上記の近代化改造を併施されている。また、パンタグラフは運転台の向きにかかわらず運転台側に取り付けられているが、改造施工工場により前面行先表示器の有無やパンタグラフ引込管の露出・埋込等細部に形態差がある。番号の新旧対照および施工工場は次のとおりである。
1967年、短編成化にともない不足する先頭車を補うため、モハ72形500番台を種車にして運転台を取り付けたクモハ73形600番台が30両製作された。本番台は、奇数番号車と偶数番号車で形態が異なり、奇数番号車は上り向き（第1エンド）に、偶数番号車は下り向き（第2エンド）に運転台を取り付けたため、奇数番号車は前部に、偶数番号車は後部にパンタグラフがある。さらに運転台増設にともなって支障する前位客用扉の戸袋が逆向きとされた。
新旧番号の対照および改造施工工場は次のとおりである（ローマ字は改造工場の略号）。
1968年（昭和43年）4月の御殿場線電化にともなって、サハ78形にトイレを設置したもので、4扉化改造車2両、100番台・300番台車8両に対し浜松工場で施工された。これらは、1968年11月14日付けの通達で400番台、450番台に改番された。番号の新旧対照は次のとおりである。
1970年（昭和45年）、呉線電化用にサハ78形100番台4両とクハ79形0番台・100番台・300番台6両に対し、幡生工場でトイレが設置された。こちらのグループは改番が行われず、原番号のまま使用された。しかし、1972年にクハ79形300番台を種車として増備された1両は500番台に改番されており、また1981年に御殿場線に転用されたサハ78形も、改番せずに廃車となっており、このあたりの扱いの差は不可解というほかない。この改造の対象車は、次のとおりである。本系列を仙石線で使用するにあたり、元来装備するグローブ形通風器では冬期に雪が吹き込むなどの問題があり、通風性能改善のため、これを押込形通風器に交換する改造が、1969年から1972年にかけて盛岡工場で実施された。この改造対象は、本系列45両（モハ72形7両、クモハ73形20両、クハ79形15両、サハ78形3両）およびクモハ54形6両、モハ70形4両、クハ68形4両である。本系列の施工車は次のとおりである。1969年、車両需給の関係から大井工場でモハ72形（0番台）の電装が解除され、前述の事故復旧車サハ78500の続番 (501 - 515) に編入された。こちらは、78500のような全金属化は行われていない。
さらに、翌1970年には浜松工場で500番台2両が電装解除され、78516, 78517となったが、取り外された電装品は、ほぼ同時期に入場していたサハ87形100番台の電動車（モハ80形850番台）化に転用されたといわれる。台車も、電動台車（DT17）から単に電動機を外しただけでなく、付随車専用のTR48に交換されている。
番号の新旧対照は、次のとおりである。
1972年5月に大井工場で開催された、出来栄え審査会で出品された3両 のうち1両で、吹田工場のアイデアによる座席改造車である。この車両には、通常のロングシートを昼間の閑散時には自動でクロスシートに転換できる機構が装備されている。クロスシート使用時には、中間の扉2枚を締め切り、ロングシート時の背面部からクッションを引き出して使用することもできた。この予備席については、手動である。
しかし、クロスシート時の背ずり高さがロングシート時のままで、座り心地がよくなかったため、営業運転では全く使用されることがなかった。
その後ロングシート・クロスシートの切り替え可能な座席（デュアルシート）は24年後の1996年に近畿日本鉄道が2610系を改造した「L/Cカー」として実用化された。その後、東日本旅客鉄道（JR東日本）仙石線205系3100番台の一部や東武鉄道50090系「TJライナー」などでも採用されている。これは車両の窓が固定または下降式でロングシートの場合でも窓操作に支障が出ない前提で背ずり高さを上げることにより実現したものである。
電車列車の普及による荷物車・郵便荷物合造車需要に応じ、1960年代より、一部の72系は、郵便荷物電車や荷物電車に改造された。
車齢や車体の状態から、主にモハ72形とクモハ73形の3段窓車が改造種車となった。一部の例外を除き、走行機器と台枠を流用して、車体部分は簡素な非貫通高運転台・切妻構造の軽量構体に作り替える、比較的低コストな改造手法が用いられている。また、当時旅客電車の主力となりつつあった新性能電車と併結できるよう、ブレーキや制御回路が特殊仕様となっていた。
後年まで多くの電車が残存したものの、1986年の国鉄郵便・荷物輸送廃止により、後述の通りクモニ83形4両が西日本旅客鉄道（JR西日本）に承継されたほかはすべて廃車されている。
東海道本線の80系電車が111系に置換えられたため従来使用されていたクモユニ81形の代替としてモハ72形を改造して登場した新性能電車併結対応の形式である。併結形式の違いにより、0番台・100番台・200番台の番台区分がある。
1962年 - 1965年に改造された74000 - 74014の15両。111・113系の新性能車とのみ併結可能な仕様で、74011までは大型前照灯を窓下両脇に装備する。74012 - 74014はシールドビーム化されているが取付高さ（153系クハ153形0番台と同じ）は変更がない。番号の新旧対照は、次のとおり（ローマ字は改造工場の略号）。
1964年 - 1965年に改造された74100 - 74107の8両。0番台に加え80系とも併結可能とした。このためブレーキの新旧読替機構を搭載している。中京地区に投入されたが、1968年に74100 - 74102が200番台へ再改造され、1972年には電化完成により房総地区へ転出した。
1964年 - 1965年に改造された74200 - 74207の8両。高崎線・東北本線向きで80系・115系と併結可能とした仕様である。100番台同様新旧読替機構のほか、主幹制御器が抑速ブレーキ対応の物を搭載する。74211 - 74213は1968年の100番台からの改造車である 。
クモユニ82形は、中央東線客車列車の電車化用にモハ72形・クモハ73形を改造して登場した車両である。
800番台（82800 - 82802。1966年 - 1967年改造）は、中央東線の小断面トンネルに対応するために屋根全体を低くした低屋根車。クモユニ74形に比して郵便室のスペースを大幅に広くし、大型区分棚も設置されている。0番台（82000 - 82005。1974年改造）は、篠ノ井線電化による増備車で、この時点で小断面トンネル対応のPS23形パンタグラフの開発により低屋根車とする必要がなくなったため、普通屋根車となっており、パンタグラフ搭載基数も1基となっている。800番台車と異なり荷物室主体としたため側面窓配置は大きく異なり、クモニ83形に準じた車体となった。郵便室も区分棚がなくなり護送便専用となっている。
50番台（82050, 82051。1974年改造）は、両毛線における郵便荷物車の特殊な運用に対応するため、引き通しを両わたりとした。当初パンタグラフは1基搭載で荷物室側は準備工事であったが、1976年に2基搭載にされた。0番台同様PS23形を搭載する。車体は0番台と同様である。クモハユ74形は、房総西線木更津駅 - 千倉駅間電化に際し、1969年にモハ72形の改造で3両製作された。
本形式は、他のモハ72形改造荷物車・郵便荷物合造車と異なり、車体の載せ替えを行わず、旧構体をそのまま流用、両端に運転室を増設して両運転台化した。側面は、前位1/3を占める郵便室部分は車内に仕分け棚が設置されたため窓がすべて埋められているが、残りの部分は旧車体そのままの3段窓4ドアで種車の面影を残している。正面は貫通式高運転台で、前照灯は窓下にシールドビーム2灯だった。前が郵便室、後が客室という半分ずつの合造 だが、実際には客扱いはほとんど行われずに荷物車代用として用いられた。クモハユ74001のみは、当初クモハ74形で竣工し、座席の上に可動式区分棚を設置する構造で、郵便室部分の窓もそのまま残されていたが、再入場・改造のうえ改めてクモハユとして竣工している。房総地区では1978年まで使用され、全車大船電車区へ転出。事業車代用や東海道貨物線の訓練運転用に使用された後、1981年までに全車廃車となった。クモニ83形は、新性能電車との併結を目的とした荷物専用車で、クモハ73形・モハ72形を改造して登場した車両である。なお、クモニ83形にはこれ以外にもクモユニ81形改造の100番台車（こちらは新性能電車との併結不可）が存在するが、本項では省略する（80系電車の項参照）。
800番台（83800 - 83820。1966年 - 1973年改造）は、まず中央本線115系併結用として登場。その後、幹線の電化が進み荷物車の必要が生じたため、どの線区へも使用可能ということで800番台が追加改造され、一部は山陽本線にも配属された。大井工場改造の83800 - 83805は、雨樋が115系に合わせて他車より高い位置に設置されたほか、窓隅がカーブしている。83806以降の雨樋は普通形になっており、83813からはパンタグラフは1基搭載（2基搭載車ものちに一部1基撤去）、窓隅も角型に変わった。
0番台（83000 - 83029。1967年 - 1975年改造）は、1967年に上越線の電車置換え用として登場。クモユ141形とコンビを組んで使用されたほか、他の路線でも使用された。
パンタグラフは83000 - 83004が2基搭載、83005以降は貴重品室側には搭載せず、1基搭載（83000 - 83004についても、一部はのちに1基撤去）となった。1974年以降改造の83026 - 83029は、パンタグラフが狭小限界トンネルに対応したPS23形に変更されている。こちらは上越線と中央東線向けに投入されたグループで改造は国鉄工場となっているが、外部委託メーカーである富士重工業宇都宮製作所が製作を行ったことで、構造上当時製造中であった115系300番台に準拠している部分があった。富士重工業は国鉄向け電車の製造指定メーカーではない（客車と気動車と貨車のみ）ため、銘板には「富士重工」とは書かれていない。
旅客用車両としての72系アコモデーション改良の試みは、1950年代から1960年代の全金属化改造が先駆的なものであるが、1970年代初頭になると新性能電車と同等の車体を新製し、載せ替えた改造車が登場した。
このグループは車体が新性能電車と同等で、接客設備が新車並みであるのが特徴だったが、種車が古いこともあって走行機器の老朽化が進んでおり、新性能電車と比較して故障が多かった。また、検査周期も旧形のままで変わらないことから、検修面でのメリットが少ないこともあって、以降の追加改造は中止されるとともに、早々に長期使用は諦められた。
本車は、1972年（昭和47年）にモハ72587の改造により郡山工場で1両（モハ72970）が試験的に製作されたものである。
走行機器と台枠を流用し、車体を当時の103系中間車（ユニットサッシ車）と同じ両開き4扉としたものであった。制御電源等は直流電源のままで在来旧形車との併結を想定しており、室内照明等も旧形車と同じ直流蛍光灯、パンタグラフも103系とは異なりPS13を用い、前位に装備した。在来型の72系と混結されて鶴見線で運用されていたが、101系への置き換えにより1980年（昭和55年）に廃車となり、解体された。当初は仙石線用予備車の計画だったが、電動発電機の交流化が行われておらず、引き通し線を改造しなくてはならないため、中止された。なお、この車両は登場時、朱色（朱色1号）だったが、1974年（昭和49年）に茶色（ぶどう色2号）に塗り替えられた。
1974年（昭和49年）に、仙石線用のアコモデーション改良車として4両編成のモハ72形970番台・クハ79形600番台が、72系新製車グループの改造で製作された。
モハ72970同様に103系ほぼそのままの車体を与えられ、高運転台の前頭形状も当時の山手線用103系増備車そっくりであった。寒冷地向けのため、半自動ドア（停車中は手動で開閉し、発車時に自動でドアを閉める）が特徴である。そのためドアエンジンは115系同様、半自動扱い時に扱い方を容易にしたTK8形を使用している。クハ・モハ各10両の4両編成5本、合計20両が改造されている。本グループの改造は、郡山工場で施工されたことになっているが、実際には外部車両メーカー（富士重工業）に委託された（同社宇都宮工場最寄りの日光線鶴田駅での更新工事竣工直後の写真が残る）。
台枠の構造上103系車両と比較すると車体裾が若干長くなっている。一部で「旧台枠は流用せず、工期の関係で旧台枠同型の台枠を新規に製造した」とする説もあったが、国鉄車両設計事務所編著の「通勤形直流電車説明書クハ79601～、モハ72970～」によれば、UF132、UF134台枠を流用と明記し、出入り口部を補強、また鋼製根太の取り付けなど具体的な工事内容が記されている他、主電動機冷却風風道が、横梁部を貫通できないため、1-4位床上に風道が出っ張ることになったこと、さらに台車中心間距離が13600mmであり、パンタグラフ中心位置もそれに合わせて103系よりも内方に寄っていることが、旧台枠と台車を流用するためである等、旧台枠を利用しつつ新車体を構築する工事内容が記されており、台枠の全面的な新製は否定されている。
他にも、電動発電機 (MG) の換装による電源の交流化など在来車との混結を前提としない仕様になっており、前述のモハ72970とは異なる点が多く、72形に分類されながら他の72形車両とは混結できない。仙石線投入初期は山手線と同じ黄緑6号であったが、しばらくして視認性向上のため前面下部に黄5号の警戒帯が入れられ、その後首都圏より転用の103系初期車投入と前後して青22号一色へと変更された。
番号の新旧対照は、次のとおりである。
なお、前述の説明書によれば、クハ79は当初500番台を付番する予定だったようで、訂正された表紙以外にはクハ79501～の記載が見られる。
本グループは、1980年に仙石線の在来型72系が103系に置換えられた後も残存し、103系と共通に運用されていた。その後、1984年（昭和59年）から翌1985年（昭和60年）3月14日のダイヤ改正までに103系に順次置き換えられ仙石線からは運用離脱し、同年の川越線電化に先立ち15両（クハ79形600番台全車とモハ72形970番台5両）が工場予備品の見直しで発生した103系の電装部品・台車を使用して、103系（3000番台。クモハ102形、モハ103形、クハ103形）に編入された。またクハ、サハの台車には101系の廃車発生品（DT21T）が再利用されていた。
保留車として残ったモハ72形5両も、翌1986年（昭和61年）に青梅線の増結用のサハ103形3000番台に改造され、番台消滅した。この改造による新旧番号の対照は次のとおりである。
その後の沿革については、国鉄103系電車#川越線・八高線を参照のこと。
1974年、身延線向けに3ドアセミクロスシート車としたアコモデーション改造車が鷹取工場 (TT) 、長野工場 (NN) 、郡山工場 (KY) で製作されている。
これらは制御車クハ66形と中間電動車モハ62形による4両編成3本12両で、車体の構造は、当時新製増備中だった115系300番台と酷似した貫通高運転台、1,300mm両開きドア、ユニットサッシを使用した、新性能近郊形電車とほとんど同形のものとなった上に、車体の塗り分けも、青15号にクリーム1号の横須賀線色113系と同じであった。ただし冷房装置および側面行先表示器の準備工事はなされていない。種車より流用した72系用の側面が垂直な台枠に、近郊形タイプの裾絞り幅広車体を架装したことで、台枠裾部の外板を折り曲げた独特の外観が特徴である。
身延線の狭小限界トンネルに対応するため、モハ62形はパンタグラフ部分の屋根を低くし、パンタグラフの折りたたみ高さを下げている。クハ66形には、改造時に500リットルの水タンクとトイレが設置されており、前面幌枠は、旧形車との併結運転を考慮して旧形国電用のものを装備している。寒冷地での運転を考慮して暖房を強化し、ドアエンジンは半自動対応とされ、115系同様扉に取っ手がある。
改造に際し、補助電源装置を113系電車の冷房改造で発生した交流20kVAのMGに換装し電源容量の強化と電源の交流化を図っており、室内は新性能車同様の交流蛍光灯とされている。補助電源装置の換装により、低圧補助電源が従来旧形車と異なる交流となったため、改造車である62系4両編成の前後には通常の旧形車を連結運用できるが、編成中間に混結はできなくなった。なお一部文献では、外板が標準より薄かったため短命に終わったとの説を挙げるものがあるが、実物作業用の工作図面では、標準もしくはそれより厚い2.3mm鋼板を使用していることが明記されている。
本グループの種車としては、72系新製車（モハ72形500番台・クハ79形300番台）のほか、63系編入車（クモハ73形0番台・クハ79形100番台）が含まれており、番台により区分されている。番号の新旧対照は次のとおりである。
本グループは、1981年の身延線新性能化（115系2000番台投入）による戦前形電車廃止後もしばらく用いられたが、1984年に運用から退き、1986年までに廃車されている。その後は佐久間レールパークの運転シミュレータとしてクハ66002の先頭部が利用されていた。
72系は車両数自体が多かったことやモーター出力に余裕があったことなどから、事業用車両改造の種車としてもしばしば用いられた。この節では、事業用車両に改造された車両について解説する。
1958年（昭和33年）2月および3月、仙山線の仙台 - 作並間の交流電化と作並 - 山寺間の直流電化を直通する試作交直流電車としてモハ73形2両 (73033, 73050) が大井工場および吹田工場で日本で最初の交流直流両用電車に改造された。電動車は屋根上のパンタグラフが撤去され、相棒の制御車は伊那電気鉄道からのクハ5900形 (5900, 5901) とし、A編成のモハ73033+クハ5901、B編成のモハ73050+クハ5900、で編成した。塗装は、モハ73形が茶色一色にクリーム色の帯が車体裾に引かれたもの、クハ5900形は幕板と腰板を小豆色、窓周りをクリーム色に塗り分けた。また、1959年6月の称号規程改正により、モハ73形の2両はクモヤ491形に、クハ5900形の2両はクヤ490形に改称され、モハ73033+クハ5901はクモヤ491-12+クヤ490-11となり、モハ73050+クハ5900はクモヤ491-11+クヤ490-1となった。
この電車は、クモヤ491が制御電動車でモハ73形で使用されていた142kwのMT40B形を改造した4個の主電動機を2つの台車に、制御装置と抵抗器を床下にそれぞれ搭載しており、クヤ490が制御車で屋根上に交直両用のパンタグラフ・空気遮断器・交直切替器を、床下に主変圧器・水銀整流器・交直転換器・直流リアクトルをそれぞれ搭載しており、交直の切替は車上切替方式を採用していた。クモヤ491をM車、クヤ490をD車（電源車）と呼称され2両でユニットを組んでおり、直流区間では、架線からの電源が、交流区間では、主変圧器・水銀整流器により降圧・整流された直流電源が制御車を介して制御電動車に入り、制御電動車の制御装置と主抵抗器を介して抵抗制御で電動機を制御する構成となっており、制御電動車とユニットを組む制御車から電源の供給を受ける方式であった、また、A編成とB編成では搭載されている主変圧器と水銀整流器が異なっており、主変圧器はA編成では外鉄形、B編成では内鉄形で、水銀整流器はA編成では三菱電機のイグナイトロン、B編成では日立製作所のエキサイトロンがそれぞれ搭載されていた。水銀整流器は水銀を入れた真空タンクを加熱させて発生させた水銀蒸気の作用で整流する方式であったため、温度制御の取扱いが極めて厄介であり、出庫時に水銀整流器の予熱などで数10分の時間がかかっていたが、その後に予熱が不要で耐電圧性や容積が優れたシリコン整流器が三菱電機・日立製作所・東芝の3社で製作され、1958年（昭和33年）11月に両編成に仮設で搭載され性能試験が行われた。この時のシリコン整流器の素子には日立製作所・東芝製がGE社製、三菱電機がウェスチングハウス社製の外国のメーカーのものが使用されていたが、翌年の1959年（昭和34年）にはこの素子の国産化ができるようになり、水銀整流器に代わる形で搭載されて長期の耐久試験が行われた。
試験終了後は試験を行っていた仙山線で営業運転を行うこととなり、1960年10月に営業用に改造された。クモヤ491形は総括制御装置が設置されたほか、車体後方に機械室・トイレを設置し、中間の2か所の扉は締め切られてその部分にも座席および吊り革が設置された。また、両端部の扉は半自動化され、扉の下には自動ステップが取り付けられた。車体の塗装も、小豆色（赤13号）とクリーム4号の交直流電車標準塗装となった。これにより、クモヤ491形はクモハ491形に、クヤ490形はクハ490形に形式を改めた。仙山線では、同年11月から臨時列車で使用されたが、1966年2月に廃車となった。
クモヤ92形は、1958年に教習制御電動車として大井工場でモハ73055から改造された。改造当初はモヤ4600形と称したが、1959年6月の称号規程改正により、クモヤ92形 (92000) と改称された。
教習用として改造され、室内床上に遮断器、主制御器、界磁接触器、電動発電機、空気圧縮機が設置されており、走行中の動作を観察できるようになっていた。また床にはガラス窓部分が有り、床上に設置できない制動装置等の動作を観察できるようになっていた。車体は前面非貫通で、妻面上部に前照灯が埋め込まれている。側扉は中央の2か所が埋められ、4か所から2か所に減らされている。
改造後は1983年の廃車まで中央鉄道学園で使用されていた。
クモヤ90形は、1960年代以降、余剰となっていたモハ72形をベースとして製作された。車両基地内での入換や、回送時の牽引車・控車などに充当されたもので、国鉄工場での改造により36両が製作された。番号の新旧対照は次のとおり。
牽引用などの用途で、国鉄分割民営化後は東日本旅客鉄道（JR東日本）に800番台3両、東海旅客鉄道（JR東海）に0番台1両・50番台1両、100番台1両、西日本旅客鉄道（JR西日本）に0番台2両・100番台3両・200番台2両が承継されたが、2002年までに廃車となり形式消滅している。
JR東海に所属していたクモヤ90005は、廃車後もJR東海浜松工場で静態保存されていたが、2011年3月14日開館のリニア・鉄道館での展示対象に選ばれ、原型であるモハ63638に復元された上で展示されている。
クモヤ91形は、クモヤ90形をベースに直流電化区間では制御電動車、交流電化区間では制御車として使用できるようにしたもので、屋根に静電アンテナを設置しているのが特徴である。モハ72形を種車として、1968年に4両 (91000 - 91003) が製作された。番号の新旧対照は次のとおりである。国鉄分割民営化に際しては、JR西日本に2両（クモヤ91001・クモヤ91002）が承継されたが、1999年に廃車となった。
交流電化区間が増えてきたため、1969年3月および翌1970年4月に製作された交流20,000V専用の牽引車で、暖地向け0番台2両、寒地向け50番台3両の計5両が、郡山工場でモハ72形から改造された。
1969年製の4両は、当初クモヤ792形を称していたが、1970年4月に現形式に改称された。なお、1970年に製作されたクモヤ740-53は、クモヤ792形を経ずに直接クモヤ740形となっている。番号の新旧対照は次のとおりである。外観はクモヤ90801と似ているが、塗装は赤2号で前部にはクリーム4号の帯が入れられたので、印象が異なる。また交直対応の機器を設置したために、一部の窓を塞いでのルーバー取付、中2つの扉の固定化、機器室部分の屋根を開閉可能とするなど独自の装備もある。なお交流専用となっているが、直流区間でも制御車として走行することができる。また高速走行時も制御車として使用される。暖地向けは南福岡区へ、寒冷地向け50番台は青森所へと配属されたが後述のクモヤ441形の配属により-53は南福岡区へ転属した。
1, 51は国鉄民営化前に廃車。2, 53は九州旅客鉄道（JR九州）に、52はJR東日本にそれぞれ承継された。東日本の52は2001年に廃車。九州では53は2005年に廃車、最後まで残った2も2008年12月24日付で廃車され、形式消滅した。
1970年に50/60Hz両用の交流直流両用牽引車として、モハ72形を改造して2両が製作された。先に登場したクモヤ740形と異なり、種車の時点で車体が老朽化していたため車体は新製され、種車からの流用は直流機器や下回りのみとなっている。室内は中央部に機器室が設置され、クモヤ740形と比べると交直流切り替え機器が増設されており、この部分の屋根は開閉可能となっている。クモヤ740形同様、交流区間での低速域では制御電動車、高速域では制御車として機能するが、直流区間では種車のモハ72形並の性能で自力走行可能である。塗色はクモヤ740とは異なり（塗りわけ自体は同じ）、車体全体に交直流標準色である赤13号、前面の腰部に警戒色をかねたクリーム4号が塗装されている。
当初は勝田電車区に配属されていたが、後に九州に転属となった。民営化後は2両ともJR九州に承継されたが、1990年と2002年に廃車となり、形式消滅した。
番号の新旧対照は次のとおりである。
1976年から1978年にかけて、モハ72形850番台 (1 - 5) 、920番台 (6, 7) を改造して7両製作された交流直流両用牽引車である。クモヤ440形同様車体は新製され、種車からの流用は直流機器や下回りのみとなっている。外観は103系1200番台を模した貫通形高運転台で、前面強化構造となっている。屋根は全体が低屋根となっているが、中央本線・身延線への入線は不可能である。室内には保守の省力化と耐雪構造という面から、特高圧機器と床下機器の一部が機器室内に収納されている。クモヤ440形と異なり、すべての交流直流両用電車と協調運転が可能で、無動力車を2両以上牽引する場合には重連運転も可能となっていた。塗色と塗り分けはクモヤ440形と同じ赤13号とクリーム4号である。
番号の新旧対照は次のとおりである。
全7両がJRへ承継されたが（JR東日本に6両、JR西日本に1両）、最後まで残っていた秋田車両センター所属の1と青森車両センター所属の4が2006年に廃車となって形式消滅した。
1987年3月にクモニ83805の改造により製作された、鉄道総合技術研究所（鉄道総研）所有のすべり粘着試験車である。車籍は、JR東日本に編入された。詳細は、鉄道総研クヤ497形電車を参照。
クモハ84形は、クモニ83形のうち保留車としてJR西日本が引き継いだ3両 を、1988年に幡生車両所で旅客車仕様に改造した車両である。これは国鉄旧形電車の系譜における最後の新形式であり、吊り掛け式駆動機構の電車としてはJR移行後唯一の新形式でもある。
荷物車時代の鋼体を最大限生かすため、荷物車時代に扉があった2か所に両開き扉を設け、扉の間には上段下降・下段上昇窓を設けた。車体塗装は薄黄色地（黄6号）に213系に準じた青色（青23号）・スカイブルー（青26号）の帯に改められた。車内はオールロングシートで、定員は136名（座席58名）とされた。冷房装置は設置されなかった。
主として本四備讃線（瀬戸大橋線）開業後、支線的になっていた宇野線茶屋町駅 - 宇野駅間の折り返し、ならびに瀬戸大橋線茶屋町駅 - 児島駅間の折り返しの運用で用いられたが、入出庫をかねて宇野線岡山駅 - 茶屋町駅間でも使用された。また宇野線では快速にも運用されており、JRでは定期列車として通過運転を行う最後の旧形電車となった。
同線での高速運転による過負荷 とも相まって、機器類の老朽化による故障が多発し、1995年7月11日をもって定期運転から引退し同年7月23日にさよなら運転を実施、1996年に廃車となった。番号の新旧対照は次のとおり。72系は4扉車体による圧倒的な輸送力・客扱能力を活かし、山手線・京浜東北線や中央線（中央快速線）、城東線・西成線（現：大阪環状線の前身）、片町線（現：学研都市線）、京阪神緩行線など、首都圏・関西圏の通勤路線で1950年代から1970年代初頭まで広く用いられた。またクモハ73形を使用することで最短2両編成でも走行でき、運用上小回りが効いたので、首都圏近郊の電化支線区では2 - 3両編成でも運用された。
だが1957年以降の高度経済成長期に入ると、72系はまず列車密度の高い中央線や、駅間距離の短い山手線等から撤退していく。
輸送力の逼迫した過密路線では、高い加速力と強力なブレーキ力を兼ね備えた高加減速車両を使うことで、列車の運転密度を上げる必要があった。中央線や山手線、大阪環状線のような路線に、72系の走行性能は早期に不適となっていたのである。
72系が新性能車両に比して最も劣る点は、ブレーキであった。新性能電車に搭載された電磁直通ブレーキに比べ、72系の旧式な自動空気ブレーキは反応が遅く操作も難しい。また、モーターを発電機として作動させることでブレーキ力を得る発電ブレーキも装備されておらず、総合的なブレーキ力は新性能車両に比べて相当に劣っていた。
また、吊り掛け駆動方式も不利に働いた。101系以降の新性能電車（カルダン式駆動車）は、高回転モーターと超多段制御器を使うことで低速域から高い加速力を得ていたが、72系の制御器は旧形電車としては段数が多いものの、定格回転が1,000rpmに満たない低回転大出力モーターとの組み合わせでは、高い加速力を得ることは困難であった。しかし、高速走行では142kWの大出力のゆとりを活かす余地もあり、駅間距離の比較的長い京阪神緩行線などでは、限界一杯の100km/h走行を行うこともあった。
主要幹線で遅い時期まで運用された例は、首都圏では1972年の常磐線、京阪神地域では1977年の阪和線や片町線とされる。首都圏の通勤路線で最後まで72系が運用されたのは、1980年の鶴見線であった。72系に限らず、旧形国電の1970年代中期以降における急激な退潮は、車両の老朽化による故障多発と、旧形電車の検査周期が新性能電車に比して3分の1と短く、高コストであることが原因であった。
大都市での用途を失った72系は、1960年代後半以降、新たに電化された御殿場線や房総地区、呉線等に、また17m旧形国電置き換え用として仙石線や可部線に転用された例もあった。この際、一部のクハ79形・サハ78形にはトイレを取り付けた。特異な運用例としては1971年 - 1975年の年末年始に臨時荷物列車 として村上駅 - 大垣駅（東京経由）間という長距離運行を行なったことがある。
1980年以降の末期は、可部線・富山港線（現：富山ライトレール）の運用が残存したほか、仙石線でアコモデーション改良車が運用されていたが、可部線では1984年、仙石線・富山港線は1985年に撤退し、一般営業から退いた。
「房総夏ダイヤ」の一環として1964年に80系6両編成による下り中野・上り新宿 - 館山間の臨時準急「白浜」が運転された。本列車は稲毛 - 館山間でDD13形ディーゼル機関車重連+電源車クハ16形の牽引による運転となった。
基本的に80系6両編成での運転であったが、1964年8月12日 - 14日にかけて、編成中のモハ80形1両に不具合が生じた為、代走としてモハ72形1両を組み込んだ珍しい混成編成で運転された。料金を徴収する優等列車に本系列が充当された唯一の例と推察される。
クモハ73001が廃車後保管されていたが後に解体された。広島市佐伯区の西広島バイパス付近にクモハ73383の前頭部が個人の手で残されていた。この保存車は有志（クモハ73を直す会）に引き取られて2013年10月より修復が行われ、柵原ふれあい鉱山公園に移設され修復が進められている。
同じ63系を原型とする車両としては、JR東海浜松工場に保存されていたクモヤ90005がモハ63638に復元した上でリニア・鉄道館に展示されている（クモヤ90形の項にて前述）。その他に個人所有のクモヤ90055が台車を外された上で倉庫として利用されている。部分保存としては鉄道博物館にクモヤ90801の客室の一角が展示されている。
車体更新車ではクモニ83006が東芝府中事業所に保管されており、技術的な試験に用いられている。自走も可能である。