홋카이도 여객철도 721계 전동차
홋카이도 여객철도 721계 전동차()는 홋카이도 여객철도(JR홋카이도)가 1988년부터 도입한 교류 근교형 전동차이다.
홋카이도내의 전철화 구간, 특히 삿포로 근교에서는 수송 수요의 증가가 현저하고 새로운 역의 설치나 열차 증편 등의 대응이 도모되어 왔다. 해당 구간은 복선이긴 하지만 대피선을 갖춘 역이 적고, 특급 열차에서 회송 열차까지 다양한 종류의 열차가 동일한 선로를 왕래하고 있어 열차 운행 빈도를 향상시키기 위해서는 가속·감속 성능이 뛰어난 차량이 필요했다. 또한 버스·자가용 자동차 등 경쟁 교통 기관의 존재도 무시할수 없었으며, 고품질의 여객 서비스 제공도 과제로 대두되었다.
원래 해당 구간에서 사용해 온 711계 전동차나 50계(51형)객차는 이 조건에 대응할 수 없었기에 내외장의 사양을 혁신한 새 형식으로 개발된 차량이 본 계열이다. 1988년 11월 3일에 영업 운행을 개시했다.
당초 사이리스터 위상제어를 이용한 3량 편성을 기본으로 삿포로 역을 중심으로한 근교 구간에서 사용되었다. 1992년에는 공항 접근 수송(신치토세 공항 역 연계)에 대응하는 6량 고정 편성이 제작되면서 이듬해 1993년부터 VVVF 인버터 제어를 채용하는 등 지속적으로 사양의 변경이 실시되는 형태로 2003년까지 제작되었다.
제작은 가와사키 중공업·히타치 제작소·도큐 차량 제조에서 실시된 것 외에 나에보 공장에서 녹다운 생산(자기 지역에서의 생산)된 차량도 있다.
차체는 경량 스테인리스 제로 정면 창문 바로 상부에 설치한 등화를 보호 유리로 가린 전면 형상은 키하 183계 500번대와 유사하다. 승객용 출입문은 편측 미닫이식을 한쪽 3개소에 설치하고 홋카이도의 보통 열차용 차량으로는 처음 냉방 장치를 탑재하여 각 차량의 지붕 위에 집중식 냉방 장치 N-AU721형(23,000 kcal)을 1기 탑재한다. 측면 창은 대형의 고정창으로 8차 도입분 이외에는 냉방 고장시의 환기를 위해 일부 개폐할 수 있다. 차체의 띠 색은 일반 차량이 연둣빛(연두색), u시트 차량은 측면 창 하부만 농청+빨간 색이다.
운전대에는 플라즈마 디스플레이 단색 표시 모니터 장치를 탑재하고 JR 그룹의 차량으로서는 처음으로 원핸들 주간제어기를 채용했다.
제어계는 5차 도입분까지 주회로의 브리지(정류 회로)에 사이리스터와 다이오드로 구성된 사이리스터, 다이오드 혼합 브리지를 사용한 사이리스터 위상 제어에 의한 직류 전동기 구동(N-MT721.150kW, 기어비 4.82), 6차 도입분 이후에는 VVVF 인버터에 의한 교류 전동기 구동(N-MT785.215kW, 기어비 5.19)을 실시한다. 사양의 상세는 후에 서술한다.
대차는 211계 전동차 등의 DT50계 볼스터레스 대차를 기본으로 고속 주행시의 사행동을 막는 요댐퍼를 설치하고, 빙설 대책으로 기초 제동 장치를 주철 제륜자 방식으로 한 N-DT721형·N-TR721형으로 기초 용수철은 공기 용수철, 저널 박스 지지는 DT50계와 같은 원추 적층 고무를 이용한다. 1000번대(6.7차 도입분)에서는 지지 방식을 축량식으로 변경하여 대차 형식은 N-DT721A형·N-TR721A형으로 되었다.
실내는 보온 대책으로서 양미닫이식의 칸막이 문을 마련한 데크가 있으며, 객실은 전후 2개 실로 나뉜다. 좌석은 2+2 배열의 전환 크로스시트로 데크 인접부만은 1+1 배열이 된다. 지정석 'U시트'로 사용되는 차량에는 프리스톱식 리클라이닝 시트를 설치한다. 8차 도입분에서는 형광등 덮개 및 데크 칸막이 문을 폐지하고 출입문 인접부의 좌석을 2인 롱시트로 하고 있다.
출발시 가속레버에 경우 일반열차와다르게 보통일반열차에경우 P1 P2 P3 P4 또는 P1 P2 P3 P4 P5 단까지 가속레버가있는대신에
홋카이도 여객철도 721계 전동차  에경우 P1 P2 P3 P4 P5 P6 가속레버가 무려6단 레버까지있다
참고 721계는 제작년도별로 그룹이 나누어므로 제작 첫해인 1988년부터 1년마다 '~ 도입분'으로 불린다.
본항목에서는 제작 순서별 사양에 대해 기술한다. 편성의 상세한 내용은 "편성 운용"절에서 기술한다.
1988 - 1992년에 제작되었다. 사이리스터 위상제어로 주전동기는 직류 전동기의 N-MT721형(150kW)이다.
지붕 위에 발전제동용 저항기를 설치했다. 최고 속도는 120km/h로 다음의 3량 편성으로 사용한다.
제작년도마다 세부 사양이 달라 자세한 내용은 아래 표와 같다.
15 - 22는 2002년에 130km/h 대응 개조에 따라 차량 번호는 3000번대(3015-3022)로 변경되었다. 3015, 3017, 3019는 이전 '에어포트'용으로 반실 u시트를 갖춘 편성이며 자동 방송 장치를 탑재하고 있다.
17(현 3017)은 본 계열에서 유일하게 나에보 공장에서 녹다운 생산된 편성이다.
2010년 이후 일부 편성에는 제어의 갱신이 주가 된 대규모 개조가 이루어졌다. 자세한 것은 후에 서술한다.
6량 고정편성 차량으로 신치토세 공항 접근의 쾌속 '에어포트'용으로 1992년에 제작되었다.
기본 사양은 4차 차량과 동일한 새로운 중간차 모하 720형·사하 721형이 제작되었다. 모하 720형은 해당 도입분에만 존재하는 형식으로 4량만 제작되었다. 4호차로된 사하 721형으로 화장실과 차장실을 설치한다.
번호는 100.200번대를 부여하여 구별하지만 4차 도입분의 F-22편성에 포함된 중간차 3량(모하 720-23+모하 721-23+사하 721-22)만은 기존차량의 연속 번호로 부여되었다.
2002년에 전체 차량이 130km/h 대응 개조에 따라 차량 번호는 3000번대(원 번호+3000)로 변경되었다.
2010년 이후 일부 편성에는 제어의 갱신을 주가 된 대규모 개조가 이루어졌다. 자세한 내용은 후에 서술한다.1993년부터 생산되었다. 785계 전동차의 제어 시스템을 채택하고 제어 장치는 GTO 소자를 이용한 VVVF 인버터, 주전동기는 농형 3상 유도전동기 N-MT785형(215kW)이다. 주전동기의 출력 증대에 의해 전동차는 편성중 1량만 포함된 1M 방식이다. 이 때문에 쿠모하 721형의 설정은 없다. 번호는 1000번대로 구분되었다.
차체의 기본 구조는 5차 도입분과 동일하지만 객실 창이 열선 흡수 유리로 변경되어 두께는 기존보다 1mm 얇은 4mm가 되었다.
상기의 3량 편성을 기본 단위로 한다. 최고속도는 130km/h이다.
1001-1008은 2003년의 편성 변경으로 8차 차량을 혼합 조성하고 6량 고정 편성이 되었다. 자세한 사항은 '편성 운용'절을 참조한다.
1994년 제작의 모하 721-1009를 포함한 F-1009편성은 차기 근교형 차량(→ 731계 전동차)의 시스템 시험에 제공되고 VVVF 인버터의 반도체 소자를 IGBT로 변경했으며 억속 제동을 발전 제동에서 전력 회생 제동으로 변경하고, 지붕위의 제동용 저항기는 폐지되었다. 2003년의 편성 조합을 받지 않고 1000번대로 유일하게 잔존하는 편성이다.쾌속 '에어포트'편성 변경을 위해 2003년에 생산된 차량이다. 731계의 제어 시스템을 채택하고, IGBT 소자를 이용한 VVVF 인버터로 주전동기 N-MT731형(230kW)을 제어한다. 억속제동은 전력 회생제동을 탑재하고 지붕위에 제동용 저항기는 설치하지 않는다. 최고속도는 130km/h이다. 모하 721형의 팬터그래프는 당초부터 싱글암식을 탑재했다.
제작은 모하 721형·사하 721형의 중간차뿐이며 선두차는 1000번대 편성(6.7차 도입분)을 새롭게 조합해 충당했다. 편성에 조성하는 전동차의 사양으로 차량 번호를 구별하고 1000번대의 전동차를 조성한 편성은 4000번대(제동 지연 제어 없음), 본 구분의 전동차를 조성한 편성은 5000번대(제동 지연 제어 부가)를 번호 부여한다.
도어 포켓창의 비상 개폐가 폐지되어 기존차와 창문 배치가 바뀌고 있다. 측면 창은 당초부터 폴리카보네이트 재질이다. 눈사태 막음 및 빙괴 추락 사고 방지를 위해 바닥밑에는 789계 전동차 등과 같이 전체를 덮을 기기 커버를 설치한다.
일반 객차의 실내는 데크 칸막이 문을 폐지하고 출입문 인근 좌석을 롱시트로 변경하여 대형 가림 칸막이를 마련했다. 좌석의 배색은 파랑을 기조로 한다. 출입문 주변의 배치나 배색은 731계와 유사하여 승객용 출입문 위와 옆에서 온풍을 보내 냉기를 차단하는 에어커튼, 원적외선 난방 장치, 버튼 개폐식 반자동출입문을 탑재한다. 냉방 장치는 용량을 증대한 N-AU722형(30,000kcal)으로 변경되었다.
화장실은 휠체어 대응 때문에 대형화하고 3호차화된 사하 721형(일반 객차)에 설치한다. u시트차 사하 721형은 데크 문을 편미닫이 자동문으로 하고 좌석 등의 내장도 대폭 변경되었다.
모하 721-5001의 1량만은 편성 조성에서 잉여 선두차와 조성하며 3량 편성을 위해 제어 장치나 전동기 및 객실 좌석은 다른 8차 차량과 동일하나 편미닫이식 데크 칸막이 문이 설치되어 승객용 출입문 반자동 기능은 탑재하지 않고 8차 도입분의 부수차가 포함되지 않아 제동 지연 제어는 하지 않는다. 그 때문에 다른 8차 도입분 전동차가 (M1)차인데 비해 (M2)차와 구별되고 있다.
전 135량이 삿포로 운전소에 배치되어 아래의 열차로 운용된다.5차 도입분까지는 사이리스터 제어, 6차 도입분 이후에는 VVVF 인버터 제어이며 편성 번호는 중간 전동차의 번호 식별 기호 'F'를 부가한 번호에서 3량 단위로 부여된다. 6량 고정 편성은 전후의 3량이 각각 다른 편성 번호이다.
2012년 6월 1일부터는 삿쇼 선(가쿠엔도시 선) 운행을 개시하는이 재적한다.