JR西日本221系電車

221系電車（221けいでんしゃ）は、1989年（平成元年）に登場した西日本旅客鉄道（JR西日本）の直流近郊形電車。
1990年（第30回）鉄道友の会ローレル賞受賞車。
概要.
JR西日本が初めて設計・製造を行った形式である。1987年4月の国鉄分割民営化直後、北海道旅客鉄道（JR北海道）以外のJR各社が新設計の特急形車両を登場させる中、新生JR西日本を象徴する車両として、東海道・山陽本線（琵琶湖線・JR京都線・JR神戸線）や関西本線（大和路線）といった関西私鉄との競合が激しいアーバンネットワーク（京阪神エリア）に投入された。
形式名は、213系の続形式として「215系・217系」とすることも検討されていたが、新生JR西日本の意気込みを込めて、一の位を1とした「221系」とされた。電動車方式の違いは形式の奇数・偶数で区別することとした（後述）。
開発にあたっては、1988年に瀬戸大橋線用クロ212形の設計を担当した近畿車輛が、同車のエクステリアデザインを基本としつつ、同社の親会社である近畿日本鉄道（近鉄）向け5200系で採用した、3扉転換クロスシートや扉間の連窓構造などを盛り込んだ設計コンセプトを提案し、これを全面的に採用する形で実設計が行われた。製造は主に近畿車輛・川崎重工業・日立製作所が担当したが、一部は自社の鷹取工場と後藤車両所で組み立てられた。競合する私鉄に対抗するため、窓が大きく明るい車内など快適な居住性と高速走行性能を実現し、大量増備と集中投入が続けられ、新快速や大和路快速の主力車両となった。
新快速の運用車両には153系が「ブルーライナー」、117系が「シティライナー」と愛称があり、本形式にも「アメニティライナー」の愛称が付与された。
構造.
本節では登場当時の仕様を基本として記述する。
車体.
車体長は19,670/19,500mm（先頭車/中間車）、車体幅は2,950mm、20m級車体に片側3箇所の両開き扉（開き幅1,300mm）という、近郊形としてはオーソドックスな構成である。ただし、113系・115系と比較して両端の側出入口の位置を若干車端に寄せており、制御電動車・制御車の場合は運転台直後に乗降扉が配置される。
車体は相当数の増備が見込まれ、211系・213系での軽量ステンレス車体と比較して導入コストに大差が生じることや高さ1mもの大窓（後述）を使用したために構体の強度不足を懸念したことから普通鋼製であるが、既存の鋼製車体を工夫することで、どれだけ軽量化ができるか挑んだシステムとした。台枠は、側梁と横梁に一般構造用圧延鋼材 (SS400)、枕梁と中梁に溶接構造用耐候性熱間圧延鋼材 (SMA50B) および高耐候性圧延鋼材 (SPA) を使用した溶接組立構造である。外板には耐候性圧延鋼材 (SPA) を使用し、板厚は側腰板が2.3mm、幕板が1.6mmである。屋根板は、0.6mm厚のステンレス鋼 (SUS) 波板および1.6mm厚の SPA を使用し、ポリウレタン樹脂による塗り屋根としている。床には1.0mm厚のSUS波板を使用する。
床面高さはホームとの段差を小さくするために1,150mm（117系比75mm縮小）とし、屋根高さを46mm上昇、天井機器の小型化により客室高さを2,330mm（117系比160mm拡大）とした。
前頭部形状は展望・空気抵抗・見た目の良さなどを重視して、クロ212のデザインを継承した。このため、一般車としては破格の大型曲面ガラスを使用し、上半分に15度の後退角がついた流線形となっており、スピード感を強調している。また、運転台は若干低く、窓ガラスは側面以上に巨大なものとなった。また、地下区間の走行を考慮して中央に非常用貫通扉が設置され、デザインおよび隙間風防止の観点から外開き式プラグドアとし、膨張性シールゴムで気密性を保つ。
側面窓は従来車に比べて天地方向に大幅に拡大され、高さ1mとなった。また、外の景色がどの席からも見られるように座席1つに対して1枚の幅狭窓が連続で配置され、腐食対策としては不利となる戸袋部にも窓が設けられた。そのため、窓配置は便所なしの運転台付きが「dD (1) 4 (1) D (1) 4 (1) D (1)1」（d：乗務員扉、D：客用扉、 (1) ：戸袋窓）、中間車は「1 (1) D (1) 4 (1) D (1) 4 (1) D (1)1」となる。なお、客用扉間の4連窓の内寄り2枚は非常時の換気などを考慮して下降式窓となっており、400mm下降する。後継系列の223系では側窓高さが 50 mm 縮小されて 950 mm となり、さらに2000番台以降は座席配置の変更で戸袋窓も廃止されたため、大窓が並ぶエクステリアは221系固有の特徴である。また、ガラス破損時に223系後期車と同等の緑色ガラスに交換された車両も出てきている。
「パノラマ通勤車」をコンセプトワードとし、カラープランは観光利用にも適するようにした。ピュアホワイトをベースに、新快速及び関西急電シンボルカラーのベージュ・茶色（ぶどう色2号）と、JR西日本コーポレートカラーの青を組み合わせた帯を車体下部に配する。塗装案として、485系「スーパー雷鳥」に準じた白をベースにブルーとピンクの帯を配したものや、117系をイメージして車体下半分にクリームとブラウンの細帯を配したものがあった。
なお、本系列は2009年より進められた鋼製一般型車両の単色塗装化の対象外である。
先頭車前面には、上部に幕式の種別表示器のみを設けた。側面表示器は、種別を幕式、行先と号車番号をLED式とした。これは運用線区が多岐に渡ることを想定して、列車種別の文字色で運用線区を表すというもので、表示内容の多様化に対する対応が容易なLEDと、色の自由度が高い回転式字幕を併用する方式を採用した。側面表示器のLEDは寿命保持のため走行中は消灯する。
この方式がJR西日本の標準となり、後に登場する近畿圏の近郊・通勤型車両および681系・281系などの特急形電車にも採用され、225系1次車および287系まで踏襲された。
また、側面の形式と車両番号は国鉄時代からの書体のものであるが、本系列が最後の採用となった。
車内.
新快速への投入と113系の置き換えを両立させた3扉車で、座席は2＋2列の転換クロスシートを基本に、扉間に6脚（シートピッチ910 mm、乗降ドア横は固定式）、車端部に4人掛けボックス席を配した。ボックス席のシートピッチも転換クロス部分を向かいあわせにした場合に近い寸法（約1,750mm）が確保されている。従来車端部に設けられていた配電盤や機器箱などは、運転配電箱や共通配電箱として極力床下に移設して妻厚を100mmとすることで中間車の座席定員を117系と同数の1両64席としている。先頭車は運転台直後に乗降扉を配し、座席定員を117系と比べトイレ設置車は6席、トイレ非設置車は4席の減少に抑えている。乗降扉は半自動対応のボタン式とされ、JR西日本の近郊・通勤型電車における標準仕様として他系列にも波及した。
座席モケットは当初ブラウンとベージュの組み合わせであったが、2011年6月より順次、225系0番台に準じたモケットに変更された。座席ヘッドカバーは白色とされたが、後に優先座席は識別のため緑色のものに交換されている。
車端部妻面には号車番号表示器およびデジタル時計を組み合わせた、LED式車内案内表示装置が設けられている。トイレは和式を編成中に1か所（クハ221形・クハ220形の2位側）設置されていたが、体質改善工事ですべて車椅子対応の洋式に改造された。
冷房装置はそれまで国鉄が採用していた集中式AU75 1基搭載とは異なり、集約分散式の WAU701（冷凍能力18,000kcal/h）2基を各車毎に搭載する方式が採用された。これにより冷房装置の重量が2分されるため、集中式1基搭載と比較して構体、特に冷房装置を支持する天井の梁や側柱の強度設計が容易になっている。冷房装置 WAU701 に加えて、横流送風機、マイコン式温度調節器、自動巻き取り式フィルタおよび電気暖房機をマイコン制御により全自動運転が可能である。また、車外放送向けに放送用スピーカーを内蔵している。
乗務員室.
運転台のマスター・コントローラー（マスコン）は、ブレーキとマスコンが別々の横軸ツインレバー型をJRグループで初めて採用した。他のJRグループでは1990年代以降JR四国を除いて左手ワンハンドル型の採用が相次いだが、JR西日本では221系以降、全ての在来線新造車両でこのマスコンを採用している。
車掌スイッチは個別開閉機能を設けた間接制御式（リレー式）を採用した。
主要機器.
編成や車種構成の都合からMM'ユニット方式と1M方式の2種の主回路構成を採る形式が混在する。機構的には国鉄分割民営化後に製造された205系1000番台（MM'ユニット方式）および213系（1M方式）を基にしており、加えて耐雪ブレーキなどの耐寒・耐雪装備を備える。基本的なシステムは日本国有鉄道（国鉄）時代に新製した211系・213系に準ずるが、加速度の統一を目的に編成内のMT比1:1が維持された。編成両数は偶数両を基本とし、登場当初は2・4・6両編成、のちに8両編成が登場したが、奇数両編成も組成できるようになっている。
機器艤装での大きな特徴を以下に示す。
主制御器は、205系で開発された CS57（MM'ユニット方式）と、213系で開発された CS59（1M方式）をそれぞれ基本とする、WCS57B・WCS59A が搭載されている。制御方式は界磁添加励磁制御であり回生ブレーキを常用する設計となっているため、211系などと同様に勾配線での抑速ブレーキも使用可能である。国鉄時代すでに207系900番台で採用実績のあったVVVFインバータ制御の採用は信頼性や費用対効果の観点を考慮し断念した。制御用引き通しとしてKE96ジャンパ連結器が各車両連結面の2 - 4位寄りに設置されている。
補機用の電源として、213系 (SC22) で実績のあるブースタ方式DC-DCコンバータと3相インバータで構成された静止形インバータ (SIV) WSC23 がクモハ220形・モハ221形・モハ220形に搭載される。集電装置からの直流1,500Vを電源として三相交流440V 60Hz（定格容量130kVA）および 単相交流600V 180Hz（定格容量30kVA）を出力し、三相交流440Vに関しては1 - 3位寄りに設置されたKE5Aジャンパ連結器を介して編成に引き通されており、後述する空気圧縮機や冷房装置、室内灯の電源となっている。単相交流600Vに関しては自車搭載の励磁装置の電源である。各車には単巻変圧器が搭載され、三相交流440Vを電源として単相交流100V 60Hzを出力する。これは、各車ヒーターなどの電源として用いられる。SIVが搭載されている車両には補助整流装置も搭載され、三相交流440Vを電源として直流100Vを出力する。モハ221形・クハ220形・サハ220形に搭載される鉛蓄電池 （AB40、容量40Ah） も直流100Vを出力する。
主電動機は713系用として開発された MT61 を基本とする WMT61S（端子電圧375V時定格出力 120 kW）および、213系用として開発された MT64 を基本とする WMT64S（端子電圧750V時定格出力 120 kW）の2種がそれぞれ採用されている。これらは端子電圧は異なるが、磁気回路の工夫などにより出力特性が極力同一となるように設計されている。
駆動システムは中空軸平行カルダンを採用した。歯車比は211系と同じ5.19である。
電動空気圧縮機は、SIV出力の三相交流440V 60Hzを電源とし、低騒音および保守簡易構造である水平対向・レシプロ式4気筒タイプを採用する。モハ221形に WMH3093-WTC2000A（吐出し量2,075L/min） が、サハ220形・クハ220形は WMH3094-WTC1000C（吐出し量1,120L/min） が搭載され、信頼性向上のため除湿装置を設ける。
集電装置は、投影面積を小さくできるメリットを持つ下枠交差式パンタグラフ WPS27 をクモハ221形、クモハ220形およびモハ220形後位寄りに1基搭載する。ばね上昇空気下降式であり、微動すり板を採用することで離線の減少を図っている。これは以後207系・223系の各系列にも継承されている。
台車には円錐積層ゴムによる軸箱支持機構を備えるボルスタレス台車である DT50・TR235 を基本とする WDT50H（動台車）・WTR235H（付随台車）が採用される。台車枠はプレス鋼板製の側梁にシームレスパイプを用いた横梁で構成されたH形形状である。横梁内部は空気ばねの補助空気室としている。車体支持装置は、牽引梁を2本の連結器で支持したZリンク式とし、波打一体圧延車輪および両つば式密封円筒ころ軸受を採用することでばね下重量の軽減を図っている。高速走行時の安定性向上を睨んだヨーダンパ設置準備工事を当初よりされていたが、これは1998年以降、順次追加取り付けが実施され、電動車は各台車の左右に、制御車と付随車は各台車の片側面にそれぞれ取り付けられた。
基礎ブレーキ装置は、WDT50Hが踏面片押しブレーキ、WTR235Hが踏面片押しブレーキと1車軸あたり1枚のディスクブレーキを備える。
細かな差異としては、先頭車両に装着される台車の一部（クモハ221形・クモハ220形の前位側台車およびクハ221形・クハ220形後位側台車）に排障器が取り付けられているほか、モハ220形前位およびサハ220形後位側に装着される台車は側バリ端面が鉛直となっており、排障器の取り付けが可能な設計がされている。
ブレーキは制御応答性に優れる電力回生併用電気指令式空気ブレーキ方式を採用する。常用ブレーキ、非常ブレーキ、抑速ブレーキ、耐雪ブレーキおよび直通予備ブレーキの5種類を備えるが、非常ブレーキに関しては最高速度が110km/hから120km/hへ引き上げられたため、増圧機構を有している。抑速ブレーキは回生ブレーキを使用するが、制動力が不足する場合は空気ブレーキによる補足が入る。回生ブレーキは20km/h前後で失効する。
各車にブレーキ関係の機器（ブレーキ受量器〈クモハ221形・クモハ220形・モハ220形〉、電空変換弁〈電動車〉/多段式中継弁〈付随車〉、増圧電磁弁、応荷重弁など）を一体箱化したブレーキ制御装置を搭載する。電動車では、MM'ユニット方式の場合はクモハ221形に搭載されたブレーキ受量器でユニットを組むモハ221形も含めた2両分を、1M方式の場合はクモハ220形およびモハ220形に搭載され、自車のみの1両分を制御する。ブレーキ受量器で所要ブレーキ力と回生ブレーキ力を演算し、不足するブレーキ力は空気ブレーキで補足するが、ブレーキ受量器からの電気指令を電空変換弁を介して空気指令に変換し、供給空気ダメからブレーキシリンダーに加圧する。付随車では多段式中継弁で運転台からの電気指令を空気指令に変換し、供給空気ダメからブレーキシリンダーに加圧する。
連結器は1編成を1車両として運用する考え方を基本としたため、中間連結部は半永久連結器を使用する。先頭車運転台寄りの連結器は117系に倣い、増解結作業の容易化のために、電気連結器・自動解結装置付き密着連結器を採用する。
保安装置は、新製当初はATS-SWのみを搭載していたが、1998年から2001年にかけてATS-P取り付け工事が鷹取工場と網干総合車両所（以下網干と略称）で行われている。また、2006年から2011年にかけてEB・TE装置の取り付けが網干および吹田工場（以下吹田と略称）で行われている。
EB・TE装置の取り付けに合わせて、連結面間への旅客の転落を防ぐために中間車連結面への転落防止幌の取り付けが網干と吹田で行われた。2011年からは、運転台に映像音声記録装置（ドライブレコーダー）の取り付けが網干・吹田と下関総合車両所で行われている。
警笛は、AW-2およびAW-5が先頭車両床下に搭載されている。補助警笛（ミュージックホーンや電笛など）は装備されていない。
形式.
当初からJR西日本の直流電化区域全域での運行を視野に入れ、常にMT比（編成内の電動車と付随車の比率）が1:1となる設計としたことから、電動車2両でユニットを組む221形グループと電動車1両と付随車1両の2両でペアを組む220形グループが並行して製造された。この結果、桜井線・和歌山線の2両編成から東海道・山陽本線の最大12両編成まで需要に応じた編成を自由に組成でき、また6両編成時の113系のように電動車比率が必要以上に高くなることもなくなった。
次車別概説.
1・2次車.
網干電車区（現在の網干総合車両所本所）には、1989年2月から3月にかけて1次車として6両編成5本（M1 - M5）と4両編成6本（E1 - E6）の54両、7月には2次車として6両編成7本（M6 - M12）と4両編成1本（E7）の46両、計100両が配置された。編成記号は、6両編成がM、4両編成がEとされた。4両編成は、2編成連結の上で快速運用として同年3月6日から、6両編成は新快速用として4月1日から運用を開始した。
奈良電車区（現在の吹田総合車両所奈良支所）には、1989年2月から7月にかけて、1・2次車として4両編成12本、2両編成12本の計72両が配置された。同年4月10日から関西本線（大和路線）・大阪環状線で大和路快速を中心に運用を開始した。
これらのグループは当初扉間に吊り革を設けておらず、3次車以降の登場に合わせて増設した。このため、客用扉付近と扉間で吊り革の引き通し棒が分離している。また、半自動ドアボタンが車内・車外ともに後のグループより高い位置に取り付けられている。
3・4次車.
1990年度に導入されたグループ。網干電車区向けの3次車は6両編成14本（M13 - M26）とモハ220+サハ220のユニット7組14両の合計98両が導入され、4次車は6両編成16本（M34 - M49）96両が導入され、両者合わせて194両（6両編成30本、モハ220+サハ220の7組14両）が導入された。モハ+サハユニットは、4両編成の6両増結用に充てられ、E編成はM27 - M33となった。この増備によって、同年3月10日ダイヤ改正ではデータイムの新快速の221系化および一部区間での120km/h運転が実現するとともに、湖西線での運用を開始した。また、8月5日付運用修正で網干区から4両編成が一時消滅し、6両編成49本のみが所属することとなった。
奈良電車区向けには4両3編成の6両化用としてモハ+サハのユニットが3組6両導入され、この時点で奈良電車区には 6両編成3本・4両編成9本・2両編成12本の 計78両が配置された。
このグループから、車内の吊り革とその引き通し棒が全体に渡って設けられるようになり、半自動ドアボタンの取り付け位置が低くなった。4次車では乗務員室扉の雨樋が標準装備となった。
5次車.
1991年には網干電車区に6両編成11本（M50 - M60）が新たに配置された。3・4次車からの変更点はない。
また、同年11月21日付の運用修正で4両編成が復活するとともに、初の8両編成が誕生した。これは、6両編成新快速の輸送力増強によるものである。8両編成の登場に合わせて6両・4両編成共々編成記号が変更され、8両編成が A、6両編成が B、4両編成が Cとなった。同年3月16日改正では本格的に120km/h運転を開始し、草津線での運用を開始した。同年9月14日ダイヤ改正では北陸本線長浜までの直流電化が完成したことから、運用が長浜まで拡大された。
6次車.
1992年3月ダイヤ改正対応を名目とし、網干電車区に4両編成9本（C19 - C27）が新製配置された。5次車と仕様は同一である。この増備により朝ラッシュ時を除く大半の新快速運用を221系で行うようになるとともに、データイムの新快速の8両編成化を行った。この時点で網干所には396両（8両編成18本・6両編成24本・4両編成27本）が配置された。
改造.
体質改善工事.
初期車の製造から25年程度が経過し、車体腐食や電子機器劣化などが進行し、後継車である223系や225系と比較すると品質面やサービス面が低下する傾向があった。そこで、接客設備の改善および安全性向上を目的に、2012年度から2019年度にかけて、221系全474両を対象に体質改善工事を行った。体質改善第1号は吹田総合車両所京都支所所属のK12編成となり、2012年12月27日に出場試運転を行い、2013年1月11日に営業運転に復帰した。2017年度までに奈良車・京都車が、網干車も2020年3月に完了した。
221系を含めた車両の体質改善（リノベーション）に対してグッドデザイン賞が授与されており、一部車両に記念プレートが掲示されている。
先頭車間転落防止幌の取り付け.
2010年12月に舞子駅で発生した乗客転落死亡事故を受けて、2編成併結での運用が多い本系列に先頭車間転落防止幌が奈良支所の6両編成、8両編成以外に順次設置された。
側面行先表示器フルカラーLED化.
2017年4月より奈良支所のNB805編成およびNC608編成を皮切りに京都支所と奈良支所の車両は側面行先表示器のフルカラーLED化が行われ、2019年12月に完了した。 また2020年より網干総合車両所所属車にも施工され、完了した。
その他.
2002年以降、運転台前面の上下に保護棒を取り付ける工事が行われている。また、2004年より前面排障器が大型のものに交換されている。
吹田総合車両所京都支所所属の車両は、2009年にはクモハ221の前位寄りにも霜取り用パンタグラフを搭載した編成が登場している。増設されたパンタグラフの使用は2010年12月1日から開始された。
運用.
和歌山県を除く近畿地方の各県で運用され、2022年10月1日時点を基準にした車両配置と、2018年10月28日現在の運用線区を記す。
網干総合車両所.
本所.
網干総合車両所本所には、6両編成（B編成）11本の66両が配置される。
主に東海道・山陽本線の快速（普通）として運用され、単独の6両編成のほか、各編成を2本連結した12両編成でも運転されている。また、後述にもある通り、奈良、京都への転属が継続しており、網干本所からは全編成撤退する見込みである。そのため、一部が転属した際、223系6両が本系列と性能を合わせた6000番台化され、共通運用に就いている。かつては8両編成（A編成）、4両編成（C編成）も存在し、各編成を2本繋げた8+4両の12両編成、6+4両の10両編成、4+4両の8両編成でも運転されていた。また、かつて存在した4両編成は、本系列に性能を合わせた223系6000番台4両編成と共通運用されていた。米原駅 - 京都駅間、姫路駅 - 播州赤穂駅・上郡駅間の区間運転では4両編成の単独運転もあった。2004年10月16日のダイヤ改正から大垣駅までの乗り入れが開始されたが、2016年3月25日をもって終了している。北陸本線では長浜行き最終列車でB編成が使用されるが、これらの返却・送り込みは回送列車である。ただし、以前定期運用のあった草津線では網干車の運用はなくなり、代わりに京都車が運用を受け持っている。同じく以前は、平日朝にA編成が湖西線近江舞子発京都行き1本にも運用されていたが、225系3次車の増備により網干車の運用は無くなっている。
播但線では定期列車では朝の1往復（姫路駅の始発とその折り返し）に6両編成が運用されているのみであるが、103系が不足する際は稀に4両編成が代走を行っていたが、現在は6両編成がその役割を担っている。
福知山線では2008年6月27日まではC編成が宮原総合運転所を拠点として日中の丹波路快速や朝夕の快速を中心にとして福知山駅までの全線にわたって運用されていたが、翌28日からは同所に追加配置された223系6000番台に置き換えられた。そのあとも、A・B編成での運用が残っていたが、2012年3月17日に225系6000番台に置き換えられ、福知山線での運用が終了した。
2020年度から2023年度にかけて網干に在籍する車両は225系3次車の導入によって所属全車両が奈良に転属し、同所の201系を全廃する予定となっている。2021年4月1日時点では、8両編成（A編成）5本、6両編成（B編成）14本、4両編成（C編成）3本の合計136両が所属していたが、2021年5月にA・C編成がすべて吹田総合車両所奈良支所へ転属し、2021年9月にはB17・B18・B19編成も同様に転出した。
なお、221系のうち、網干総合車両所本所所属車の全車の転属により、山陽本線および兵庫県からは221系は撤退する予定となっているが、東海道本線については、湖西線と草津線直通列車および回送列車運用として、琵琶湖線区間の野洲 - 草津 - 山科 - 京都間およびJR京都線区間の京都 - 向日町間に限り、吹田総合車両所京都支所の221系が引き続き運用されることとなっている（ただし、野洲 - 草津間と京都 - 向日町間は回送列車のみの運用）。
吹田総合車両所.
京都支所.
吹田総合車両所京都支所には、4両編成（K編成）21本、6両編成（F編成）2本の96両が配置される。なお、京都支所は、2012年6月1日付の組織改正で京都総合運転所本所から改組されたもの。
2008年2月18日から嵯峨野線内にて運用を開始し、113系・117系京都車による運用の一部を置き換えている。また朝夕の一部列車で福知山電車区の223系5500番台を併結した6両編成で運転を行っている。データイムは京都 - 園部間での運用が主体であり、園部 - 胡麻間での運用は朝夕のみとなっている。
湖西線・草津線では網干車による運用が存在したが、223系増備に伴い一時的になくなっていた。その後、京都車による担当で再設定され、前者が2008年3月15日ダイヤ改正、後者が2013年3月16日ダイヤ改正から運用されている。
2021年4月1日時点では、4両編成（K編成）24本の計96両が所属していたが、奈良支所への転属や。2022年5月に行われた奈良支所からの転入・組み換えにより、6両編成が新たに誕生した。
奈良支所.
奈良支所には、8両編成（NB編成）8本、6両編成（NC編成）22本、4両編成（NA編成）29本の312両が配置されている。
関西本線・大阪環状線・奈良線の快速列車や普通列車で運用されている。最大8両編成を組み、4両編成2本を併結しての運転もみられる。桜井線（万葉まほろば線）へは通常朝ラッシュ時のみ乗り入れる。
2000年（平成12年）3月11日改正からは、阪和線でも快速列車を中心に運用されるようになり、4両編成または4両2本併結の8両編成で使用され、一部は紀勢本線（きのくに線）紀伊田辺駅まで4両編成で乗り入れていたほか、送り込みとして和歌山線全線で運用されていたが、2010年12月1日の日根野電車区（現・吹田総合車両所日根野支所）225系5000番台営業運転開始に伴い撤退した。なお、これ以前に一部指定席の臨時列車として、白浜駅までの急行（のちに快速に格下げ）や箕島駅・和歌山駅から嵯峨野線・湖西線まで乗り入れるホリデー号に使用された実績がある（後述）。
2021年4月1日時点では、8両編成（NB編成）9本、6両編成（NC編成）9本、4両編成（NA編成）29本の242両が配置されていた。2021年5月には網干・京都よりNC編成6連10本（60両）が転入し、同年9月には同様にNC編成3本が網干より転入した。また、2022年3月12日より201系に代わりおおさか東線で普通列車での運用を開始した。2023年3月18日からはおおさか東線・大和路線の直通快速にも運用されている。。2022年5月にはNB802編成が京都支所に転出している。
臨時列車としての運用.
新快速の原則223系への統一後も、神戸ルミナリエやなにわ淀川花火大会に合わせて運転される臨時新快速には本系列が充当されたことがある。また、春秋の行楽期の日曜・祝日に、野洲発大阪行きの定期回送列車（8両編成、大阪から福知山線快速）の京都駅 → 大阪駅間を、臨時新快速として客扱いしていたことがある。「ひまわり号」などの団体列車にも使用される。
かつて、瀬戸大橋線の快速「マリンライナー」の臨時列車として、瀬戸大橋をわたって四国へ乗り入れたことがある。繁忙期に岡山電車区の115系運用（赤穂線や山陽本線経由で三原駅まで）を代走し、間合いで伯備線備中高梁駅まで入線したほか、117系とともに姫路駅 - 福山駅間（山陽本線経由）の臨時快速「チボリ号」や、その間合いで岡山駅 - 福山駅間で運行されていた快速「サンライナー」にも使用されていた。そのほか、下関総合車両所に入出場する際には網干車・奈良車・京都車とも山陽本線の下関駅まで入線した実績がある。
1990年代、夏季には「マリン白浜221」「マリン城崎221」、冬季には「きのさき」「味めぐり城崎カニスキ」などの臨時急行にも充当された。その際は中央の扉を締め切り、車内にゴミ箱を設置するなどの配慮がなされた。また、指定席車両を連結した行楽臨時列車（ホリデー号、後に指定席車両を廃止した「レジャー号」に移行）にも使用され、「○○ホリデー221」のヘッドマークや、「ホリデー」「レジャー」の種別幕が用意された。臨時快速「レインボー」（後に「天橋立ホリデー」に改称）として北近畿タンゴ鉄道経由で天橋立駅まで、「伊吹ホリデー221」や花博の臨時列車として、岐阜駅まで運行されたこともある。
車両配置と運用線区の変遷.
この項では新製配置完了後に発生した車両配置と運用線区の変化を記す。
高速走行試験.
国鉄時代、381系による在来線における160km/h速度向上試験が二度にわたり実施された湖西線において、高速化（160km/h程度）の実現や新形式の設計に必要なデータ収集のため、1990年5月から6月にかけて、本形列を用いた160km/h高速走行試験が行われた。
当時網干電車区所属の6両編成（M21編成、東海道本線基準で東京寄りからクモハ221-33+モハ221-33+サハ221-33+モハ220-14+サハ220-14+クハ221-33）を使用した。
試験を行うに当たり、以下の改造を施工した。
試験区間は湖西線（安曇川 - 永原間）とし、GG信号現示のための信号機仮設が行われた。測定項目は、輪重や横圧、分岐器性能、乗り心地、駆動装置性能、主電動機整流性能、ブレーキ性能、架線・パンタグラフ性能、構造物の応力評価、地上騒音、高速信号視認性などである。
走行試験の結果、輪重や横圧は異常がなく、限界値以下であった。乗り心地に関しても、左右加速度は想定通りであった。分岐器性能や集電性能、騒音や振動に関しても160km/h走行に耐えうる性能を示した。
その他.
京都鉄道博物館には、車掌体験用として本形式の先頭部モックアップが展示されている。これはかつて交通科学博物館（2014年4月6日閉館）において運転シミュレータとして使用されていたものに客室部分を追加改造したものである。追加改造部分は字幕式の方向幕、側扉はステンレスの無塗装のものがそれぞれ設置され、実車とは異なっている。
車体ラッピング.
2023年3月17日より吹田総合車両所奈良支所のNC604編成を車両外装及び内装を「お茶の京都」デザインで統一したラッピング列車として運転を開始した。この取り組みは223系森の京都QRトレイン〜Quality and Relaxing Train〜の「森の京都」ラッピングに続くもので､期間は約3年程度の予定。