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国鉄103系電車 構造
特記のない場合、0番台の量産車についての解説としている。
車体は101系をベースに片側両開き4扉、普通鋼が採用されたが変更点がある。製造が進むにつれ設計変更が盛り込まれており、初期製造車と最終増備車で相違が大きい。屋根コンタは肩部から順に250R・1,000R・2,500R・5,000R(1500番台を除く)。
車内の床は101系ではリノリウム（コルク材を使用）が貼られていたが、リノリウムを塗り固めた構造では修繕作業に手間がかかることから、103系では床面痛み対策として床鋼板の上に床仕上げ剤を装着した簡易な構造に変更された。遮音性・遮熱性は損なわれた一方で、101系とは異なりA基準を満たした構造となった。床の厚みが薄いことから台枠底面の高さが上昇したが、床面高さは101系と同じに揃えられたため、後年に登場した101系改造編入車などとの連結時は、車体裾の高さが不揃いとなった。
運転台窓は101系と同じく非貫通の3枚分割窓であるが、101系より幅が広くなり、高さが上下に小さくなっている。これは運転中の乗務員に対する軌道の流れによる圧迫感を防ぐための配慮である。夏季の通気性向上のため、運転台下部正面中央にも外気導入口が追加された。正面行先表示器の寸法も横方向に拡大された。
国鉄103系電車 構造
主電動機および電動発電機の冷却風取入口は電動車の車体外側幕板部に設置し、戸袋を利用して車体下部へ導く新方式が採用された。モーター付き車両の側面には主電動機などの回転機の冷却風の取込用として風取り入れ口を設けた。
側面の客用扉は、101系と同様の幅1,300 mmの両開き扉が片側に4箇所配置された。両開き式客用扉のドアエンジン機構が変更され、西武建設（→西武所沢車両工場）が西武鉄道451系電車向けに開発した両開き扉の連動開閉機構「ST式戸閉装置」が導入された。1基のドアエンジン（TK4形）とドア上鴨居に仕込まれた連動ベルトで構成され、低費用で簡略ながら作動の確実性も高い開閉機構となっている。
後期に増備された先頭車では、視認性向上のため従来の低運転台から高運転台に変更された。地下鉄直通用の1000番台・1200番台では、前面に非常用の貫通扉が設置された。1500番台では従来の103系と異なる車体となり、基本形態は201系に、前面スタイルは105系に準じたものとなった。
運転台の機器配置は、人間工学を取り入れたユニット式となった。メーター類は視認性を重視した配置となり、マスコン・ブレーキハンドル・運転士座席は操作性・疲労軽減性を考慮して手前に傾けられた。扱いやすさの観点から、多用するスイッチ類は制御卓に集約された。
国鉄103系電車 構造
主電動機は、1時間定格出力110 kWのMT55形である。MT比（電動車と付随車の比率）1:1で駅間距離の短い通勤線区で運用されることを前提に、主電動機を低回転数域トルク特性を重視して定格回転数を引き下げ、これに合わせて電機子の磁気容量を大きく取った新設計とした。原設計は日立製作所が担当。MT55は直径が大きいため、電動台車の車輪径は旧型電車並みの910 mmと大きくなっている。
高速域での使用も考慮したが、保守との兼ね合いから補償巻線を設けない範囲で最大限弱めることとし、弱め界磁率を35 %と高くとって高速性能をカバーした。正規運転時におけるRMS電流を1時間定格の80 %、回復余力を10 %と見込み、電気ブレーキの有効範囲なども比較検討した結果、主電動機出力は110 kWとした。定格速度は36.5 km/hとなり、定格回転数は1,350 rpmとなった。これは定格速度が低く、実際では弱め界磁運転が多くなるため、定格を85 %界磁上においてバランスをとっている。また最大許容端子電圧をMT54などの750 Vではなく900 Vまでにしたことで、電気ブレーキの有効範囲も広く取ることが可能となった。
国鉄103系電車 構造
製造年度により初期型のMT55、中期型でISOネジ採用のMT55A、冷却ファン構造が強化された後期型MT55Aの計3種類が存在しており、いずれも同一機能で完全互換性がある。後期型MT55AはMT55、前期型MT55Aと走行時の音が異なる。
台車はコスト低減のため、枕ばねにコイルばねが採用された。電動台車は主電動機のMT55形が大直径化したのに合わせ、車輪径は通常の860 mmより大きい910 mm、ホイールベースは通常の2100 mmより長い2300 mmとなった。
試作車では電動台車はDT26C形が、付随台車はTR62X形が搭載された。電動台車DT26C形はクモヤ791形用のDT26形の枕ばねをコイルばねに変更したもので、DT21形の派生形式である。付随台車のTR62X形は、クハ111形等で用いられるTR62形のブレーキシューを片押し式踏面ブレーキに変更したものである。
量産車では電動台車にDT33形が、付随台車にTR201形が搭載された。DT33形はDT26C形の、TR201形はTR62X形の量産化形式である。付随台車は量産の途中でTR201形のブレーキを再度ディスクブレーキ化したTR212形に変更された。
国鉄103系電車 構造
駆動方式は101系と同様の中空軸平行カルダン駆動方式である。歯車比は低速性能に重点を置くため、101系の15:84=5.60に対して103系では15:91=1:6.07とされた。860 mmの車輪径で換算すると、1:5.73に相当する。
ブレーキ装置は101系と同様、発電ブレーキを併用する電磁直通ブレーキのSELDが採用された。電動空気圧縮機は、従来の国鉄新性能電車の標準型だったMH80-C1000に代わり容量を拡大したMH113-C2000Mが採用され、搭載車両はM'車（クモハ102形・モハ102形）に集約された。
山手線の103系が40 km/hから50 km/hの間で電気ブレーキを掛けた場合に前後衝動が激しく、乗客にけが人が出ることもあった。そこで運転士が2段ブレーキを用いて対策を講じたが、ブレーキ距離などの問題があった。原因究明の結果、103系のMT55は電気ブレーキの立ち上がり時に急激に電流が流れることで大きなブレーキが発生していたことがわかった。対策後、ブレーキ時の衝動は少なくなった。
電動発電機は101系の主抵抗器冷却送風機兼用形から独立させ、車体側面の給気口から冷却風を散り入れる構造に変更された。地下形を除く初期非冷房車は、115系や165系でも用いられた容量20 kVAのMH97-DM61がM'車（モハ102形）に搭載された。
国鉄103系電車 構造
パンタグラフは、高圧引通線の短縮化などを目的にM車（クモハ103形・モハ103形）に搭載された。形式は101系後期車と同じPS16形である。
103系は国鉄の汎用的通勤形電車として設計されたため、主に比較的駅間が短く運転速度の低い線区で使用することを前提として設計されたが、週末などの臨時電車運転を考慮して主電動機の界磁を35 %まで弱めて高速特性を近郊形電車の111系並に設定している。設計当時多くの路線で最高速度が95 km/hであったこともあり、よほど特殊な線区以外では高速運転をする機会はなかったが、大量に製造されるうちに、駅間距離が長い路線やブレーキ初速度の高い路線などにも投入された結果、高速性能を求められるケースも増え、加速性能では分流抵抗による弱め界磁率の誤差などを修正する小改造を、高速域からの電気ブレーキ性能では過電圧対策などを施した車両も存在した。
なお、最初の投入先が山手線であったことから駅間距離が短い山手線専用形式と言われたこともあったが、当時の関係者によって完全に否定されている。最高速度は100 km/hとなっているが、MT比1:1では90 km/hを超えると加速余力は少なく95 km/h程度である。
国鉄103系電車 形式
本系列は電動車にMM'ユニット方式を採用しており、モハまたはクモハ103形と102形に主要機器を分散搭載して、電動車2両を1単位としている。形式解説順序は慣例に準じて記述する。車両の方向は東海道本線基準で奇数向きは東京寄り、偶数向きは神戸寄りを表す。
クモハ103形 (Mc)
モハ102形またはクモハ102形とユニットを組む制御電動車で、パンタグラフや主制御器などの主回路を構成する機器群を搭載する。奇数向き専用。新造は製造初期の1965年（昭和40年）から1968年（昭和43年）の3年間に限られた。3両〜5両を組成する場合にはこの形式が必要となる。
クモハ102形 (Mc')
モハ103形またはクモハ103形とユニットを組む制御電動車で、電動発電機(MG)MH97-DM61や空気圧縮機(CP)MH113-C2000Mなどの機器を搭載する。偶数向き専用。国鉄は車種が増えることを避けたために1970年から製造された1200番台5両以外に新造車はない。しかし、短編成化時の必要性からJR化後に一部のモハ102形から改造されたほか、3000番台の片側先頭車はこの形式となった。
国鉄103系電車 形式
モハ103形 (M)
クモハ102形またはモハ102形とユニットを組む電動車で、クモハ103形と同様にパンタグラフと主制御器を搭載する。
モハ102形 (M')
クモハ103形またはモハ103形とユニットを組む電動車で、クモハ102形と同様に電動発電機(MG)MH97-DM61と空気圧縮機(CP)MH113-C2000Mを搭載する。
クハ103形 (Tc)
制御車。75 - 91および線区の事情で方向転換した車両を除く0・900・1000・1500番台は、車番が奇数の車両は奇数向き、偶数の車両は偶数向きの先頭に連結される。クモハ103形と同時に製造された500番台は偶数向き専用で､101系ではクハ100形に相当する。
サハ103形 (T)
運転台のない付随車で量産化開始の1964年から製造された。
国鉄103系電車 新造車
103系の場合、通勤形車両として大量に生産されたことから、製造時期や使用目的などにより、様々な設計変更や、後述する番号の重複を避けるため、番台区分が行われた。そのため、車番により仕様の判別が可能である。
1963年3月に先行試作車として新造された車両で、山手線用に4両編成2本の8両が製造された。新製配置は池袋電車区である。量産車との相違点を以下に示す。
台車はコイルばね台車で、電動車がDT26C形、付随車がTR62X形を装着した。DT26C形はクモヤ791形のDT26形が、TR62X形は近郊型111系・修学旅行用155系用のTR62形がベースとなっている。
ブレーキは、高速域は電動車の発電ブレーキのみで、低速域は付随車の空気ブレーキも付加する方式が採用された。空気圧縮機は101系のC1000形を大容量化したC2000形が試用されることとなり、モハ102-1には歯車直結式のMH113-C2000M、モハ102-2には電動機直結式のMH114-C2000Nがそれぞれ搭載された。ジャンパ連結器はKE58形2基（19芯×2）となった。
車体塗装はウグイス色（黄緑6号）となり、車両番号はウグイス色の地に白文字とされた。
103系試作車は1963年3月25日に落成後、東北本線で公式試運転が行われた。続いて東海道本線や山手線でも試運転が行われ、1963年12月より営業運転に投入された。
国鉄103系電車 新造車
改良を加えた量産車が1964年に登場するのを前に、先行試作車は1からの番号を量産車に転用することとなり、1964年3月31日付で900番台に改番された。1967年には量産化改造が行われている。
試作車での試験結果を経て、ブレーキの改良や台車等の設計変更を行った量産車として、0番台が1964年5月に登場した。
1984年までに3184両が製造された、103系の基本形式である。長期にわたり大量に製造されたため、途中で様々な改良が加えられている。製造時期ごとに解説する。以下の分類は製造年による区分である。
1964年から1967年にかけて製造されたクモハ103-1 - 133・モハ103-1 - 159・モハ102-1 - 292・クハ103-1 - 114・501 - 616・サハ103-1 - 225の計1039両が該当する。山手線向けを皮切りに、首都圏各線区へ導入された。
国鉄103系電車 新造車
山手線に先行投入されていた試作車では4両編成2本の8両編成を組んでいたが、量産車では8両貫通編成とされたため、新形式のサハ103形が追加された。京浜東北線向けは下十条電車区の検修線が8両分しか確保できないため、7両 + 3両の10両編成を組むこととなり、1965年に103系初の制御電動車としてクモハ103形が投入された。クモハ103形は奇数向き専用であり、編成で対となるクハは偶数向きに固定されていたため、1966年より偶数向き専用としてクハ103形500番台が登場している。
車体は試作車とほぼ同様であるが、ウグイス色の地色に対する文字の表記が白から黒に変更された。引き通し線は試作車が101系と同じKE58形2本であったものを、量産車ではKE70形1本に変更された。
台車は試作車の実績を踏まえた改良が行われ、電動台車がDT33に、付随台車がTR201にそれぞれ変更された。ブレーキは試作車では発電ブレーキ優先の構造であったが、ブレーキ距離が長くなり空転も頻発したため、101系と同じく発電ブレーキ・空気ブレーキを併用する方式に変更された。空気圧縮機は試作車で試用された2種類のうち、歯車直結式のMH113-C2000Mに統一された。
国鉄103系電車 新造車
前照灯は、101系と同じく250 Wの白熱灯1灯が装備された。白熱灯は1970年（昭和45年）までに製造された先頭車（クハ103-1 - 179・500番台・900番台全車・クモハ103-1 - 155）に採用されている。
1967年10月以降に製造された「昭和42年度本予算車」から、客用ドアがステンレス製に変更されており、それ以前に製造された鋼製ドア車もステンレス製のものに交換されたが、改造工場・時期によって窓の支持にHゴムを使用したタイプと押え金具を使用したタイプがあり、併用車両も存在している。
上記に続いて1967年から1970年にかけて製造された量産車グループで、クモハ103-134 - 155・モハ103-160 - 278・モハ102-293 - 433・クハ103-115 - 177・617 - 638・サハ103-226 - 305の計447両が該当する。
1967年（昭和42年）の「昭和42年度本予算追加車」では高速運転を行う常磐線に初投入されており、高速域からのブレーキ対策として付随車の台車がディスクブレーキ装備のTR212形に変更されている。続く「昭和42年度第3次債務車」は阪和線に投入され、関西初の103系となった。
1967年11月にはバーニヤ制御の試作車として電動車ユニット3組6両が投入され、910番台に区分された。
国鉄103系電車 新造車
クモハ103形0番台とクハ103形500番台は、本グループで製造が打切られた。
1968年（昭和43年）に京王帝都電鉄（現在の京王電鉄）が初代5000系・5100系電車増備車に冷房を装備したのを皮切りに、私鉄において冷房を取付けたロングシート車両が登場したのに呼応し、私鉄とのサービス格差を改善する目的で試作冷房装置を搭載した10両編成1本が山手線に試験投入された。
113系では既存の非冷房車に試作の冷房装置が改造搭載されたが、103系の試作冷房車は113系と異なり新製車の投入となった。
冷房方式の比較・検討のために以下の仕様となった。
冷房装置の本体構造には次の大きな相違点がある。
後に東京芝浦電気（東芝）と日立も2ユニット構成のAU73X形およびAU74X形を試作したが、最終的にもっとも完成度が高かったAU75X形が標準機種として選定された。試験の結果、天井ダクト本数は大きく関係しないことから1本ダクト方式を採用、また扇風機を併用することが効果的であると結論づけられた。翌1971年以降、冷房装置と扇風機を併用したAU75系としてこれら3社の手で量産が開始された。
このグループはクハ103形最後の白熱灯式前照灯採用車であるが、冷房搭載のほかに以下の設計変更が行われた。
国鉄103系電車 新造車
当初は池袋電車区（現在の池袋運輸区）に配置されていたが、1978年（昭和53年）の冷房試験終了後に量産冷房車と同仕様に改造。その際に側面車端部への電動行先表示器の取り付けと前面の行先表示器の電動化も同時に施工された。1979年（昭和54年）以降は山手線のATC化に伴う転配により、各車が転属を繰り返すようになった。
2000年（平成12年）4月3日に習志野電車区（現在の習志野運輸区）配置の4両より廃車が始まり、2005年（平成17年）11月22日に京葉車両センター配置のサハ103-307をもって廃車となった。
保守の省力化を図る改良が加えられたグループで、1972年2月に登場した。モハ103-282 - 330・モハ102-437 - 486・クハ103-180 - 212・サハ103-308 - 323の計148両が該当する。モハ102形がモハ103形より1両多いのは、1970年5月の根岸線洋光台事故で廃車となったモハ102-169の補填としてモハ102-445が製造されたためである。
側窓は試作冷房車と同じユニット窓となり、前照灯は1000番台・1200番台と同じシールドビーム2灯となった。主制御器は限流継電器の無接点化など保守の省力化を図ったCS20D形に変更された。冷房を搭載しないので先頭車運転席下の通風口が復活している。
国鉄103系電車 新造車
発注時点で前述の試作冷房車が試験中であったことから非冷房車として製造されたが、これまでの運用で表面化した問題への対策が講じられ、随所に改良が行われたことから「1次改良車」とも呼ばれる。なお、これ以降の製造分が「○次改良車」と呼ばれることはない。
冷房化はグループ全車にAU75系冷房装置は搭載されず、分割民営化後に軽量な集約分散式WAU102形（JR西日本）やAU712形（JR東日本）を搭載した車両も存在する。冷房改造時にクハ103形の前面通風口は埋込まれており、現存車両はすべて後述の1973年（昭和48年）製造車と同一形状となった。
昭和46年度第3次債務車（モハ103-316以降、モハ102-472以降）では、103系1200番台の増備車とともに主電動機がISOネジ採用のMT55A形に変更された。
京阪神緩行線に編成単位で集中投入されたため、大部分の車両が明石電車区（現・網干総合車両所明石支所）に新製配置されており、クハ103形は188が松戸電車区（現・松戸車両センター）に新製配置された以外はすべて明石電車区の配置となった。
国鉄103系電車 新造車
前述の試作冷房車の試験結果を踏まえ、1次改良車を基本に当初から冷房装置を標準搭載して製造されたグループで、1973年に製造されたモハ103-331 - 413・モハ102-487 - 569・クハ103-213 - 268・サハ103-324 - 359の計258両が該当する。ただし、京浜東北線に配置されたモハ103-373 - 382・モハ102-529 - 538は、非冷房車編成に組み込まれることから非冷房車として製造された（後にAU75系冷房装置にて冷房改造）。
冷房装置はモハ103-410、モハ102-566、クハ103-266、サハ103-357まではAU75A形、以降はロールフィルター内蔵のAU75B形が採用された。
冷房用の電動発電機 (MG) は、試作冷房車と異なり制御・補助回路との兼用とした出力160 kVAのMH135-DM92がモハ102形に搭載され、自車を含め4両までの給電に対応した。これは本系列のMT比が最大でも1:1で、編成中4両に1両は必ずモハ102形が含まれることを考慮したものである。これにあわせて、車体2・4位側にも、電動発電機用冷却風取入口を設置した。
居住性の改善目的で、座席の奥行きが550 mmに拡大された。また、蛍光灯の出入口部への増設が実施された。
国鉄103系電車 新造車
後位側面に電動行先表示器が設置され、前面の行先表示器も電動式となった。前面幕は位置若干変更が実施され、側面幕下の側窓は下段上昇・上段下降式に変更された。クハ103形の前面通風口は冷房化により再び廃止された。
行先表示器指令器と冷房制御盤を設置したことにより、運転室背後の客室仕切中央の窓は廃止された。客室内3位側妻窓上部には配電盤を設置し、その下の妻窓上段が固定化された。
中央快速線の高尾駅など、終着駅での折返しによる長時間停車による冷暖房効果を損失させないため半閉回路を新設し、各車両の両端2か所の側引戸を閉、中央2か所を開とする事が可能となった。しかし、営業運転での実際の使用例はなかったとされる。
京浜東北線に投入された非冷房車は、MGも従来の20 kVAのものであり、側面の行先表示器も省略された。
当初、山手線・中央線快速（主に特別快速で運用された）および大阪環状線に投入されたが、後述のATC化と関連して関東配属の先頭車の多くは1974年（昭和49年）に新製の中間車と組んで京阪神緩行線（配属は高槻電車区）に転属した。「低運転台 + 新造時からシールドビーム」形態のクハ103形は関東地区では極めて少数派となった。中央線快速残存車は、後に中央・総武緩行線に転用されて津田沼電車区に転属。さらに一部の車両は後述のリニューアル工事を受け、仙石線（陸前原ノ町→宮城野電車区）に転属した。
国鉄103系電車 新造車
1974年から1981年にかけて増備されたモハ103-414 - 786・モハ102-570 - 899及び2001 - 2043・クハ103-269 - 499及び701 - 844・846・848・850・サハ103-360 - 503の計1268両が該当する。クハ103形は将来の山手線・京浜東北線のATC化に対応するとともに、運転環境向上のため高運転台が採用された。
増備の過程でクハ103形は車両番号が499に達したため、以降の増備車は500番台との重複を避けて701以降の飛び番が付与された。モハ102形も同様に車両番号が899に達したため、以降は1000番台・1200番台との重複を避けて2001以降の飛び番が付与された。飛び番に伴う番台区分はない。
踏切事故対策や視認性向上のため、運転台部分は300 mm高い高運転台構造に変更され、正面窓の位置も高くなった。正面窓下にはステンレスの飾り帯が設置され、デザイン上のアクセントとなった。窓下の面が間延びしないようにとの配慮も込められている。
国鉄103系電車 新造車
ATC化のための準備として、運転台後部にATC装置（ATC-6）を搭載する機器室が設置され、乗務員室が客室側に600 mm食い込む形となった。この機器室の設置に伴い、同部分の戸袋窓は廃止された。ブレーキ弁はME40A形からATC対応の非常抜き取り化されたME48形に変更された。昭和52年度本予算車より、ATC装置を本格搭載して落成した。
クハ103形は奇数向き車と偶数向き車で別仕様とされており、ATC運転時は奇数・偶数の向きを固定して使用された。これはATCの信号波が上下線で異なるためである。
北陸トンネル火災事故の教訓を受けて火災対策が強化され、A-A基準に準拠した。妻扉のガラスが網入りになり、消火器が増設された（1両につき2箇所に）。1977年後期製造車からは座席下の蹴込み板がステンレス製になるなど、車内の完全無塗装化が行われた。
1973年製造車で設置が開始された半閉回路は、使用時間帯の選定が困難とされたため、クハ103-317以降から廃止された。
後に中央快速線や福知山線などのATC非設置線区にも投入されることになり、対応するクハ103-797・799 - 808・810 - 815・817 - 844・846・848・850はATC関連非装備で製造され、ATC機器室の省略・戸袋窓を復活・ME40A形ブレーキ弁装備で落成した。
国鉄103系電車 新造車
本グループの途中から、主電動機MT55Aの自己冷却ファンの形状が変更されている。ただし、MT55とMT55Aのファンの相違による2種の計3種類とも完全互換性があり、全般検査の機会に台車の交換が行われた事から、製造年が古い車輌にMT55A後期型、新しい車輌にMT55が搭載されるなど多様な形態が見られた。なお、自己冷却ファンは外扇型である。
なお、サハ103形は本グループをもって製造終了となった。
103系の最終増備車であり、モハ103-787 - 793・モハ102-2044 - 2050の計14両が該当する。103系の後継車として201系の増備が開始されていたが、1984年の赤羽線の10両編成化と山手線の増発用として1983年 - 1984年に中間電動車ユニットのみが増備された。
屋根はゴム布張り屋根から塗屋根へ変更され、クーラー・パンタグラフの横のランボードは201系と同一形状に変更された。各窓支持Hゴムは、材質変更により白から黒に変更された。側扉開口部周囲は完全溶接化されている。冷房装置は部品にメーカー間の共通性を持たせた改良形のAU75E形に変更され、キセはステンレスとなった。
赤羽線の10連化および山手線輸送改善の件名で新製され、池袋電車区に配属された。
国鉄103系電車 新造車
その後、カナリア色の5ユニットはウグイス色に塗り替えられ、1985年（昭和60年）9月末の埼京線開業による受持区所の変更のため川越電車区（現在の川越車両センター）に転属し、そのまま埼京線で運用された。分割民営化時には全車JR東日本に承継されたが、2002年から2005年にかけて全車廃車され、特に1984年製造車は経年18年での廃車になった。
国鉄103系電車 新造車
1965年（昭和40年）に京浜東北線への本系列投入が開始されたが、当初は基本編成と付属編成の分離運転が考慮されていたことと、下十条電車区と蒲田電車区では検修線が10両分無かったことから3両と7両に編成を分割して使うこととなった。投入当時は京浜東北線の10両設備が未完成であったことから2両 + 6両の8両編成で使用された。2両と6両に分ける必要があるため奇数向きの先頭車としてクモハ103形が設計され、反対側はクハ103形0番台が連結された。しかし、クモハ103と対になるクハ103形は向きが偶数向きに固定されることから、両渡り式のクハ103形0番台では、ジャンパ栓納めや床下の配線が一部省略できること、両栓のジャンパ連結器を片栓の物にできることで費用を下げることが図れることから、1966年（昭和41年）4月以降の10両編成対応の製造分から、偶数向きの片渡り式にしたクハ103形500番台に設計変更された。クハ103形0番台との外見上の違いは、正面右下にあったジャンパ連結器納めがない点である。クハ103-617番以降の台車がディスクブレーキのTR212形に変更されている。また、陸前原ノ町区の車両の一部はジャンパ栓を片栓から両栓に改造している。
国鉄103系電車 新造車
1963年に登場した先行試作車は当初は-1を称していたが、量産車登場前の1964年（昭和39年）3月31日付けで900番台に区分変更・改番された。車両番号の文字色も量産車と同じ黒文字となった。
1967年（昭和42年）2月に量産車化改造が施工された後は量産車と混用されたが、最終配置はクハ103形が豊田電車区で青梅・五日市線、電動車ユニットが川越電車区で埼京線で、それぞれ老朽化により最後まで冷房化されることなく1992年（平成4年）までに全車廃車となった。
加減速時に発生する空転を防止する観点から、超多段バーニア式制御器を搭載した試作車として、1967年に910番台が登場した。制御器搭載のモハ103-911 - 913とユニット間の引通線を一部変更したモハ102-911 - 913の合計3ユニット6両が製造された。
主制御器はCS30形で、制御段数は力行55段・ブレーキ51段と大幅に増加している（従来のCS20Cでは力行29段）。品川電車区に配置され、山手線で試験が行われた結果、問題点の改善策を講じた量産型であるCS40形が後述の地下鉄乗り入れ用1000番台に採用された。精密なバーニア機構は製造費用が高く保守にも手間がかかることから、地下鉄直通用の1000番台・1200番台に採用されたに留まり、その他の増備車は従来型のCS20形のままで製造された。
国鉄103系電車 新造車
山手線で910番台は1編成に集約の上で運用されていたが、同線の205系化により他線区に転出させる際、特殊な制御器淘汰を名目に以下の転用改造が施工された。
1994年にモハ102-913が、1995年にモハ102-911が廃車となり区分番台消滅した。
地下鉄乗入用として、以下の車両が0番台と並行して製造された。乗入先各線はすべて保安設備が異なるため、投入路線ごとに仕様を変え、新たな番台が起こされているのが特徴である。
常磐線の複々線化に伴い、常磐緩行線と帝都高速度交通営団（営団、現・東京地下鉄）千代田線の直通運転が1971年に開始されることとなった。営団側では電機子チョッパ制御車の6000系が投入されたが、国鉄では地下線乗り入れ用に設計変更された103系が投入されることとなり、千代田線直通用として1970年（昭和45年）に登場したのが103系1000番台である。
10両編成16本160両が製造され、松戸電車区（現在の松戸車両センター）に配置された。
A-A基準に準拠して設計されたため、車体には不燃・難燃素材が使用された。クハ103形前面に非常用の貫通扉が設置され、前面窓ガラスは301系と同様の傾斜が付いたものとなった。乗入協定に従い、前照灯はシールドビーム2灯となった。千代田線用ATC-6機器を乗務員室直後の床上搭載としたため、乗務員扉後部の戸袋窓は廃止された。
国鉄103系電車 新造車
塗装は灰色8号地に窓の上下に青緑1号の帯となり、前面窓下へは警戒の意味で太帯が配置された。前面運行番号表示窓上方と側面幕板部には、青21号の国鉄マーク（JNRマーク）が掲出された。
主制御器は、910番台で試用されたCS30をベースとした改良型のバーニヤCS40形制御器が搭載された。トンネル内での騒音防止の観点から、主抵抗器冷却には送風機を使用しない自然通風式が採用された。主回路ヒューズ箱は屋上へ移設された。
地下鉄線内の33パーミルの急勾配で故障した際に別編成で救援可能な性能を確保するため、編成中両先頭車以外の全車を電動車化した8M2Tの編成となった。電動発電機は301系と同じく容量10 kVAのMH124-DM77が搭載された。
落成から千代田線乗入開始までの一時期は地上区間で運用された。千代田線開通以後は長らく千代田線直通専用に充てられたが、営団が新造した回生ブレーキが使用可能な電機子チョッパ制御車6000系より電力消費量が格段に多く、両者の車両使用料に格差が生じたことや、抵抗器からの排熱によってトンネル内温度が上昇する・オーバーヒートにより車内の床が焦げ、ホームや車内の乗客にも熱風が浴びせられるという問題が発生した。これは、千代田線の駅間距離が比較的長く地下区間で高速走行を行い、特に単線シールドトンネル内での空気流動が少なく抵抗器の冷却が充分にできなかったのが理由である。
国鉄103系電車 新造車
1984年から1986年（昭和61年）3月までに203系へ置き換えられ（詳細は常磐緩行線#複々線化の沿革と問題を参照）、捻出された本区分番台は以下の経過をたどった。
近畿・広島地区用105系への改造・転用
56両は105系に改造され、奈良線・桜井線・和歌山線・紀勢本線和歌山 - 和歌山市間の電化開業用および可部線の旧形電車置換用として、奈良電車区および広島運転所へ転属。1987年（昭和62年）の国鉄分割民営化時にはJR西日本に継承。
地上線（常磐快速線・成田線）への転用
松戸区残存の104両は地上線（常磐快速線と成田線の我孫子 - 成田間）に転用され、ATC機器を撤去。青緑1号一色に塗色変更された。
後に地上用0番台とも混結されるようになり、冷房装置も搭載された。
1989年（平成元年）には10両編成1本が営団東西線乗入用として三鷹電車区（現在の三鷹車両センター）に転属し、営団東西線用ATC-3（色灯式信号用ATC）・デッドマン装置付マスコンハンドル化・塗色変更を施工した。
廃車は2002年（平成14年）からで、松戸区の車両は常磐快速線・成田線へのE231系0番台の投入によって2004年（平成16年）3月までに、三鷹区の車両は東西線乗入運用へのE231系800番台の投入によって2003年（平成15年）5月30日に運用を終了し全車廃車となった。
国鉄103系電車 新造車
中央・総武緩行線・営団東西線直通運転用のグループで、301系の増備車にあたる。301系は製造費用が高く保守内容も異なるため、103系をベースに東西線直通用の増備車として製造されたのが103系1200番台である。1970年（昭和45年）に1本（7両）、1972年（昭和47年）・1978年（昭和53年）にそれぞれ2本（28両）の計5本（35両）が製造された。
台車・車体・主要機器等は103系1000番台と同様であるが、1200番台のATC機器は東西線のWS-ATC（国鉄名称：ATC-3型）対応機器が搭載された。地上信号バックアップ形で大型の機器室を必要としないため、乗務員室直後の戸袋窓が復活している。
301系と同じ7両 (6M1T) 編成を基本としたため、301系でクモハ300形に相当するクモハ102形 (Mc') が設定された。機器配置を301系に合わせたため、蓄電池の搭載車などが他番台と異なる。雨樋・窓枠・通風器形状や座席寸法は他の103系と共通とした。
塗装は1000番台を基調にライトグレー（灰色8号）に黄帯（黄5号）の塗装となった。ただし、駅の放送や案内板などでは営団5000系が銀色だったことから「銀色の電車」という案内が行われていた。黄帯は後に青帯に変更されている。
国鉄103系電車 新造車
地上型のマイナーチェンジに合わせ、1972年増備の第2編成以降は側窓にユニット窓が採用された。座席寸法も301系と同一に変更した。主電動機も第2編成以降はISOネジ採用のMT55Aを搭載した。また、1978年増備の第4・第5編成は、当時営団地下鉄線内での冷房使用が認められていなかったため、既に冷房装置の設置が標準装備となっていた時期にもかかわらず、非冷房車として製造された。
1987年（昭和62年）の国鉄分割民営化に際しては、35両全車がJR東日本に継承され、全車がAU712形集約分散式冷房装置により冷房改造を施工し、一部は常磐快速線に転用された。最後の1200番台となったK9編成が、2003年7月31日に大宮工場（現在の大宮総合車両センター）へ廃車回送された。これをもって本区分番台は消滅した。
唐津線・筑肥線・福岡市地下鉄1号線（現在の空港線）直通運転用として、1982年に6両編成 (4M2T) 9本54両が製造された。唐津電車区（現在の唐津車両センター）に配置され、編成番号は3両ずつに分かれている。
製造当時、既に常磐緩行線・営団千代田線直通用として電機子チョッパ制御の203系電車が製造されたが、筑肥線は筑前前原以西の駅間距離が長く輸送密度も低いため、ブレーキ頻度や回生負荷の面で電機子チョッパ制御車を導入しても省エネ効果や回生制動力が期待できないことから、費用の安い103系が一部設計変更のうえ導入された。
1500番台のみ、日立製作所でも製造された（川崎重工業と分担）。
車体構造や内装は本番台と同時期に製造されていた201系を基本としている。A-A基準準拠のため、先頭車両は105系・119系に近似した貫通扉を有する前面デザインが採用された。窓周りの額縁部は105系では黒色ジンカートであったが、103系1500番台ではFRPとなった。側窓は上段下降・下段上昇のユニット窓となり、戸袋窓は103系で唯一新造時より省略されている。
冷房装置はAU75Gが搭載された。内装天井部の冷風吹出口はラインフロー式であるが、横流ファンや首振扇風機のような補助送風機は併設されていない。
車体塗装は、玄界灘をイメージしたスカイブルー（青22号）にクリーム色（クリーム1号）の帯が採用された。窓まわりの配色はクリーム色となっている。クハ103形の正面には国鉄車を示すJNRマークが掲出された。同時期に登場した119系は類似したカラーリングだった。
機器配置は他の地下鉄乗入車に準じているが、主制御器は0番台で広く使用されているCS20D形を基本に自然通風式主抵抗器を使用するために手直ししたCS20D-G3形が搭載された。電動発電機は、費用削減のため153系の廃車発生品を流用した出力110 kVAのMH128D-DM85Dが搭載された。
折返時などの長時間停車での車内保温のため、4ドアのうち3ドアを締切るドアカット機能が搭載された。
1987年（昭和62年）の国鉄分割民営化で全車がJR九州に継承されたが、同社に継承された本系列は本グループのみである。分割民営化後、4本が先頭車化改造により3両編成化されたため、2010年（平成22年）時点で13本54両となった。3両編成は限定運用、6両編成は303系代走運用も担当した。なお、クハ103-1504は1998年（平成10年）3月に今宿駅付近で強風により脱線したが、復旧している。
乗り入れ先の地下鉄線はATO路線であり、市営地下鉄の車両ではこの機能を利用したワンマン運転を行っているが、当グループにはATO装置が搭載されておらず、地下鉄線内はATCを利用して運転を行っていた。また同線内のホームドアとの連動もできないため、地下鉄線内では車掌が乗務し、ドア開閉は車掌スイッチとともにホームドア開閉スイッチを操作していた。
2015年（平成27年）2月5日より後継となる305系（6両編成6本）に順次置き換えられ、地下鉄乗り入れ運用から離脱。6両編成5本と3両編成2本が廃車となり、JR九州小倉総合車両センターにて解体された。現在では残った3両編成が筑前前原〜西唐津間のワンマン列車として運行されている。
共通点
国鉄103系電車 改造車
103系は長期間にわたり使用されているため、国鉄時代から様々な改造工事が行われている。車両自体の用途を変更するための改造工事では、他系列から103系化されたもの、103系から他系列に改造したもの、中間車の先頭車改造、中間車の電装解除などが行われている。
他形式から103系化されたもの
101系サハ101形のサハ103形750番台化（国鉄）
101系クハ101形のクハ103形2050番台化（国鉄）
101系クハ100形のクハ103形2000番台化（国鉄）
72系の103系3000番台化（国鉄）
中間車の先頭車改造
モハ103形1500番台のクモハ103形1500番台化（JR九州）
モハ102形1500番台のクモハ102形1500番台化（JR九州）
モハ103形のクハ103形2550番台化（JR西日本）
モハ102形のクハ103形2500番台化（JR西日本）
モハ103形のクモハ103形5000番台化（JR西日本）
モハ102形のクモハ102形3500番台化（JR西日本）
モハ103形のクモハ103形3550番台化（JR西日本）
モハ102形のクモハ102形3550番台化（JR西日本）
中間車の電装解除など
国鉄103系電車 改造車
モハ103形0番台・910番台のサハ103形800番台化（JR東日本）
モハ102形0番台・910番台のサハ103形800番台化（JR東日本）
モハ103形のサハ103形2500番台化（JR西日本）
モハ102形0番台・2000番台のモハ102形5000番台化（JR西日本）
サハ103形のサハ102形5000番台化（JR西日本）
モハ103形のモハ103形3500番台化（JR東日本）
モハ102形2000番台のモハ102形3500番台化（JR東日本）
先頭車の改造
クモハ103形0番台のクモハ103形5000番台化（JR西日本）
クモハ103形5000番台のクモハ103形2500番台化（JR西日本）
クモハ103形5000番台のクモハ103形3500番台化（JR西日本）
クハ103形0番台のクハ103形3500番台化（JR東日本）
103系と車体構造の違いが少ない101系のうち、103系が量産を開始した後も総武線10両化用として製造された101系付随車や制御車は、経年が浅いため103系に編入された。また、仙石線用の72系アコモ車は旧形車の下回りに車体を103系ベースで製造して組み合わせたもので、車体自体の経年が浅かったことから下回りを103系に合わせて改造編入した。
国鉄103系電車 改造車
1964年（昭和39年）度から赤字経営となった国鉄では、合理化と経費の削減が求められた。新製費用の抑制等のため、101系付随車のサハ101形を103系に編入する改造が行われ、サハ103形750番台が登場した。1973年から1986年にかけて、751 - 780の30両が改造された。
共通の改造内容として、ジャンパ連結器のKE-57からKE-70への交換、貫通幌の交換が行われている。サハ100形も同様工事を施工して700番台とする計画も存在したが実施されなかった。サハ101形の裾高さがサハ103形よりやや低く、台車もDT21T形もしくはTR64形という若干の差異がある。
下記の30両が国鉄時代に改造されているが経年の浅い101系の車両を選んでいる。改造時期・種車形態・改造内容により以下の5種に細分できる。
分割民営化時にはJR東日本とJR西日本に継承された。一部は延命工事が施工されたが、早期に廃車対象となり、JR西日本のサハ103-765が2002年10月25日付で廃車となったのを最後に全廃となった。
1986年（昭和61年）の関西本線（大和路線）と阪和線の編成短縮・編成数増加政策に伴い先頭車が不足したため、余剰となった101系の先頭車が改造・編入された。種車によって以下の番台区分とされた。
クハ103形2000番台
国鉄103系電車 改造車
非冷房のクハ100形から改造された車両。奈良電車区に配属され、主に関西本線で運用。
クハ100-92・35・31・60→クハ103-2001 - 2004
クハ103形2050番台
非冷房のクハ101形から改造された車両。日根野電車区に配属され、主に阪和線で運用。
クハ101-78・83→クハ103-2051・2052
前述のサハ103形750番台同様、車体には手が加えられていないが、101系と本系列では前面の窓形状が異なっているため、差異が目立っている。冷房装置・側面行先表示器の搭載は未施工のままであった。分割民営化時には2000番台・2050番台の全車がJR西日本に継承された。
1989年8月27日、阪和線で6両編成の和歌山発天王寺行き快速列車での運用中にクハ103-2051のブレーキが効かなくなり、天王寺駅の車止めに衝突した。2051は日根野電車区で修復されたものの、営業運転に復帰することなく1991年9月30日付で廃車となった。2052は1991年（平成3年）に阪和線のATS-P形化に際し対応工事を施工されないまま京阪神緩行線に転用され、その後明石電車区の訓練車となったが、1992年11月30日付けで廃車となった。
国鉄103系電車 改造車
関西線の2000番台も運用期間は短く、1991年度中に営業運転から撤退した。1992年（平成4年）までに全車廃車され、101系から改造のクハ103形は区分消滅した。
1985年に川越線の電化が完成し、大宮 - 川越 - 高麗川間の区間運転用電車が必要となった。これに対応するための改造車として登場したのが3000番台である。
種車は1974年（昭和49年）に仙石線用72系4両編成5本計20両の車体を同時期製造の103系と同等の車体に更新したアコモデーション改良車のモハ72形970番台・クハ79形600番台で、1985年 - 1986年に大井工場・大船工場・大宮工場・新津車両所にて103系への編入改造を施工した。
モハ72形970番台・クハ79形600番台は、1980年までに103系投入による仙石線の未更新旧形車両が置換え後も運用されていたが、1985年の103系への統一により運用を離脱した。しかし、車体更新からの経年が浅く状態も良かったため、旧性能電車の新性能化により103系への改造が行われ、国鉄としては稀な改造工事となった。
国鉄103系電車 改造車
編成は72系時代の4両編成5本から3両編成5本へ組み替えられ、クモハ102形 + モハ103形 + クハ103形の3両編成となった。モハ72形5両は休車となったが、1985年 - 1986年にかけてサハ103形に改造され、青梅・五日市線3両編成の4両編成化に使用された。
なお、形式ごとの種車には以下の関連がある。
車体は種車とほぼ同様であるが、仙石線時代はタブレット閉塞が使用されていたため運転室扉直後の戸袋窓がなく、タブレット衝突保護板が設置されていた。一部は保護板を撤去し埋め込まれた。仙石線時代の検査担当であった郡山工場へ機関車牽引で配給回送される際に用いられた外吊式の標識灯掛けフックは、後に一部車両からは撤去された。冷房化改造・側面行先表示器の搭載は、経費の都合で見送られた。
種車の台枠は72系オリジナル車からの流用であり、若干裾が長くなっている。このため、先頭車は若干面長な顔つきとなっている。
川越線も仙石線同様に冬期寒冷となるため、72系時代からのTK8形半自動扉が継続使用された。半自動用の取手には小型埋込式、大型外付式の2種類の形状が存在し、両方を装備する車両も存在した。
台車は1985年の集中台検の廃止、および工場の予備品見直しにより捻出したDT33形台車を電動車に搭載し、クハ103形には101系廃車発生品のDT21T形が搭載された。
国鉄103系電車 改造車
モハ103形のパンタグラフは種車と搭載位置は変わらず、ユニット外側（クハ側）に搭載された。床下機器類の配置も0番台と逆位置となる。制御器をはじめとする機器は新品としたが、機器・部品の有効活用が行われた。
主電動機は103系標準品のMT55（1編成のみMT55A）である。電動発電機 (MG) は、モハ72形のMH97A-DM61Aをクモハ102形に流用した。冷却風は主電動機・MGともフィルタ箱を設けて直接採風する方式が採用されたため、モハ72形時代からの車体側面の風道・取入口はモハ103形への改造時に1両を除いて埋め込まれた。
編成は以下の通り。
1986年（昭和61年）11月のダイヤ改正で青梅・五日市線の増結用3両編成が4両編成化されることになり、休車となっていたモハ72形がサハ103形3000番台に改造された。側面の空気取入口は埋め込まれている。電動車であったことから、屋根上にパンタグラフ台が残るなどの特徴のほか、機器類も流用品である。オレンジバーミリオン（朱色1号）に塗装され豊田電車区配置となり、3両編成に組み込まれて4両編成化された。
分割民営化では全車がJR東日本に継承され、その後AU712形冷房装置とSC24形インバータを搭載して冷房化、同時に側面行先表示器（先頭車のみ）も搭載する改造が施工された。
国鉄103系電車 改造車
1996年（平成8年）には、八高線八王子 - 高麗川間の電化完成に伴い同線でも運用開始されるとともに、輸送力増強と新たに投入された本系列3500番台改造車、209系3000番台と編成を合わせることから、サハ103形3000番台を川越線用3000番台編成に組み込み4両編成となった。これにより3000番台は川越電車区配置となり、以下の編成が組成された。
老朽化により205系3000番台・209系3100番台への置換えで廃車が進行し、2005年（平成17年）10月2日の「川越線電化20周年記念号」をもって運用を終了。その後もハエ53編成が予備車扱いで残存したが、11月中旬までに全車廃車・解体され区分消滅した。車端部装着の製造銘版には昭和28年（1953年）や昭和29年（1954年）など改造種車の製造年が記載され、通算で製造から50年以上も現役で活躍した。
CS30形超多段バーニア式制御器搭載試作車の910番台ユニットは一般車とは混結運用ができないことから、山手線から転用する際には以下の2グループに分かれた。
国鉄103系電車 改造車
サハ103形化改造
CS30形制御器搭載のモハ103-911 - 913・モハ102-912・上述のユニット解除されたモハ102形2両の計6両は以下の改造を施工されサハ103形800番台となり、松戸電車区配置で常磐快速線に投入された。
電装関係機器の撤去
モハ103形はパンタグラフの撤去とベンチレータの設置
台車をTR201形へ交換
モハ103-912・911・913・モハ102-912・172・62→サハ103-801 - 806
全車が冷房改造を受けており、国鉄時代改造の802・803が集中式AU75形、サハ化後改造の残り4両が集約分散式AU712形を搭載（後者は側面方向幕設置未施工）。国鉄時代に特別保全工事を受けた802・803・805・806が1993年（平成5年）に、JR化後に車両更新工事を受けた801・804が2003年（平成15年）に廃車。
1991年に同社では、乗務員を対象に定期的に行う異常時の取扱いや応急処置等の教育訓練のため保留車を整備することになった。一般営業用車両を現車訓練に用いることが難しくなったことも一因である。
国鉄103系電車 改造車
本系列の訓練車は非冷房車3両3編成が整備され、豊田電車区・浦和電車区・松戸電車区に配置した。一般車両との識別のため、これらの編成の車体には2本の白帯と「訓練車」の文字が書き込まれた。浦和・豊田配置のモハ102形は、一部のドアの締め切りや荷物棚の撤去、機材置場の設置などを行ったため事業用車両に変更となり、新形式のモヤ102形となった（モハ102-138・140→モヤ102-1・2）。
その後、改造種車が非冷房だったこと、ATC・ATS-S・ATS-Pが未搭載で本線運転に制約があったことから、1995年に冷房車の4両3編成と交代となった。豊田・浦和配置編成は、モヤ102形に改造された（モハ102-508・519→モヤ102-3・4）。
これにより本系列の訓練車編成は消滅した。
1996年（平成8年）3月の八高線八王子 - 高麗川間の電化では、川越線用3000番台が同線でも運用されるようになったが、運用区間の延長で既存の車両では必要編成数が不足した。そのため、209系3000番台4本が新製されたほか、本系列の0番台4両編成1本が寒冷地走行用に半自動扉機能設置の改造を施工され川越電車区に投入された。
国鉄103系電車 改造車
本改造施工車は新たに3500番台に区分された。半自動扉は3000番台の手動開閉方式に対し、押ボタン開閉方式とされた。なお、3500番台はJR西日本に播但線用区分車が存在するが、関連ならびに重複車番はない。
3000番台と共通運用されたが、2005年（平成17年）4月に廃車・解体された。
1988年3月13日のダイヤ改正で、JR西日本の関西本線電化区間に「大和路線」の愛称が付与された。このダイヤ改正に伴って6両編成1本を4両編成2本として編成数が増加される際、不足した先頭車を中間電動車の電装解除・先頭車化改造で補うこととなった。
モハ102形を種車とするクハ103形2500番台は4両が改造され、方向転換を行い偶数向き専用となった。モハ103形が種車のクハ103形2550番台は3両が改造され、奇数向き専用となっている。2500番台が1両多いのは、羽衣線に転用されたクハ103-194の補充のためである。
新設された運転台は高運転台型ではなく、1次改良型と同様の低運転台・シールドビームタイプとなった。改造時は非冷房であったが、窓下の吸気口は設けられていない。台車は種車のDT33形から主電動機や駆動装置を撤去し、WDT33T形としたものを使用している。
国鉄103系電車 改造車
2550番台ではパンタグラフの撤去が行われたが、パンタグラフ台が存置された。一部車両では側面の主電動機・電動発電機冷却風取入口も存置されている。2551・2552はパンタグラフ撤去跡に通風器が増設された。
改造車の新旧番号対照は以下の通り。
クハ103形2500番台
モハ102-387・388・397・398→クハ103-2501 - 2504
クハ103形2550番台
モハ103-233・242・243→クハ103-2551 - 2553
1990年度にWAU102形による冷房化と延命N工事が施工された。しかし種車の車齢が高く、冷房能力も劣ることから早期に廃車対象となり、2500番台は播但線用3500番台へ運転台部品供出で1997年4月8日に、2550番台は状態のよい余剰車に置換えられて2006年3月1日に全廃された。
1989年（平成元年）3月11日に片町線（学研都市線）の長尾 - 木津間が電化されたのに際し、電化時に開設された松井山手駅で京橋寄りの4両を切り離し、以東の各駅には輸送需要の関係から木津寄りの3両が入線する分割併合運用が実施されることとなった。分割併合対象の編成は Tc-M-M'-T' + Mc-M'-Tc の組成となり、T'車とMc車に分割併合用の電気連結器を設ける改造が行われ、5000番台が登場した。
国鉄103系電車 改造車
その後、松井山手以東が3両編成では輸送力不足となり、翌1990年には Tc-M-M' + Mc-M'-T'-Tc として4両編成が木津に乗り入れるよう組成変更が行われた。
分割併合部分にあたるモハ103形は、電気連結器と電気空気開閉器を搭載したクモハ103形5000番台に改造された。木津への乗り入れ編成は増結編成より3編成多く必要となり、羽衣支線のクモハ103-48を含む3両編成と大阪環状線の6両が転入し、改造時に冷房化（WAU102形）と側面方向幕設置が施工された。
クモハ103形5000番台の運転台は、クハ103形2500・2550番台と同様に1次改良型タイプだが、クモハ103形から改造の5001を含めて奥行きが広くなり、改造時に運転台直後の戸袋窓が閉鎖されている。
松井山手駅に残される4両編成側の連結部の先頭車化改造は行わず、サハに電気連結器を設置する等の改造が行われた。サハ103形に電気連結器などを装備すると、既存の床下機器（低圧ツナギ箱）と干渉するため、方向転換を行っての電気連結器の設置によりサハ102形5000番台に改造された。分割併合側の幌には蓋が設けられ、妻面には標識灯掛が設置された。
クモハ103形5000番台
国鉄103系電車 改造車
5001はクモハ103形が種車、他はモハ103形に運転台が設置された。新番号は5004を除いて古い順に振り直された。
クモハ103-48・モハ103-248・249・241・295・304・427・435・480・485・499・727・729・770・772・780→クモハ103-5001 - 5016
サハ102形5000番台
クモハ103形5000番台の分割・併合相手として、サハ103形0番台から13両が改造された。5001を除いて新番号は古い順に振り直されている。
サハ103-385・277・280・281・286・290・320・323・366・383・386・390・416→サハ102-5001 - 5013
1990年3月の編成構成の変更により、サハ102形5000番台は1年足らずで自動解結装置が撤去され、サハ102形0番台となった。サハ102形は再びの方向転換は行われず、側面方向幕の設置位置が逆側になるなど、サハ103形との外観差異はその後も残った。電気連結器はモハ102形に移設され、改造車はモハ102形5000番台となった。
モハ102形5000番台
国鉄103系電車 改造車
編成組成の変更に伴い、新たにクモハ103形5000番台の分割・併合相手としてモハ102形0番台から改造された。改造内容はサハ102形5000番台に準じているが、方向転換はされていない。
モハ102-395・450・459・590・635・638・640・654・882・884・2026・2028・2041 → モハ102-5001 - 5013
サハ102形0番台
編成組成の変更に伴い、サハ102形5000番台から改造された付随車。自動解結装置の撤去後も方向の再転換は行われず、引き続きサハ102形に区分された。
サハ102-5001 - 5013 → サハ102-1 - 13
当初4両編成に組成されていたサハ102形を木津直通編成に転用されたが、車両不足が生じた。2両は一般のサハ103形が転用されたが、残りの1両はユニット相手のモハ102-387がクハ103形2500番台に改造され余剰となったモハ103-232を種車として、サハ103-2501に改造された。同時にWAU102形による冷房改造および延命N工事が施工された。
サハ103形2500番台
編成組成の変更に伴いモハ103形0番台から改造された付随車で、クハ103形2550番台から運転台設置を省いた形態である。
モハ103-232 → サハ103-2501