JR東日本651系電車

651系電車（651けいでんしゃ）は、東日本旅客鉄道（JR東日本）の交直流特急形電車である。
概要.
常磐線の特急「ひたち」で使われていた485系電車の置き換えおよび競合する高速バスへの対抗策として、1988年（昭和63年）から7両編成・4両編成がそれぞれ9編成、計99両が川崎重工業で製造された。1989年（平成元年）3月11日のダイヤ改正から営業運転を開始した。
大きな特徴は最高速度の向上で、滑走再粘着装置の搭載で130 km/hからの制動距離を規定の600 m以内に抑えることにより、在来線特急列車としては初めて最高速度130 km/hでの営業運転を実現した（上野 - 日立間）。
速度面の向上に加え、従来の鉄道車両とは一線を画した内外装が高い評価を受け、第33回（1990年）鉄道友の会ブルーリボン賞を受賞した。JRグループの新設計車両でブルーリボン賞の受賞は本系列が最初である。
車両形式は国鉄時代の車両とは大きく異なる新機軸の車両となることから、未使用であった600番台の形式として「651系」と命名された。デザインは剣持デザイン研究所が担当した。
構造.
車体.
車体は高耐候性鋼板製で、屋根と床板の一部にステンレスを使用しており、大型の連続窓が並ぶ構造となっている。ドアはグリーン車を除き片側2か所に設けられている。シートピッチを確保して、さらに停車時分短縮を目的に2ドア構造とするため、車体全長は485系よりも600 mm長い21,100 mmとした（中間車基準）。このため、車体幅は2,900 mmとやや狭くなっている。
塗色は、ミルキーホワイトの地色に屋根部分をサンドグレー、車体裾部にオリーブグリーンの帯が入れられた。当時の特急型車両とは大きく異なるカラーリングから、登場時には「タキシードボディのすごいヤツ」というキャッチコピーが与えられた。
前頭部分は非貫通の高運転台で、正面には前照灯と一体化させたLED表示式のヘッドサインを鉄道車両では初めて採用した。ヘッドサインは列車愛称のほか、行先や発車時刻など自由な表示が可能であり、後部標識灯もヘッドサインと兼用している。LEDは3色式であるが、後年一部編成はフルカラーLED化されたものも登場した。
車内.
普通車は2＋2の配置でシートピッチは970 mm、グリーン車は2＋1の配置でシートピッチは1,160 mm。室内は落ち着いた空間とするために間接照明（落成時）であり、普通車・グリーン車とも読書灯が設けられている。普通車の荷棚は開放式だが、グリーン車はカバー付きのハットラック式とした。床面は普通車は通路部のみタイルカーペット敷きだが、グリーン車は全面タイルカーペット敷きである。グリーン車はオーディオと液晶モニターを設置し、衛星放送受信サービスが行われていたが、1997年（平成9年）の放送衛星の更新によりサービスが不可能となったため、屋上アンテナドームおよび座席液晶モニターは撤去された。
客室の各連結面寄り上部には、LED式車内案内表示器を設置している。車内自動放送装置はなく、車内放送チャイムも新造当初は485系などと同様の鉄道唱歌オルゴールだったが、1998年（平成10年）頃に現行の電子音チャイムに交換された。
中間車のモハ650-100には、在来線車両では初となる多目的室および車椅子対応座席が設置された。この部分は客用ドアが車椅子対応のため730 mm から1,000 mmに拡幅されているほか、隣接する洋式トイレも車椅子対応となっている。
普通車は2両に1か所とグリーン車の客室端には、スーツケースなどの大型荷物を収納する荷物置き場を備えている。ビジネス客需要のため、基本編成では3か所、付属編成では2か所にカード式公衆電話を設置している（後に撤去）。
空調装置はインバータによる容量可変式のAU711形集約分散式（出力 16.28 kW（14,000kcal/h））を各車に2台（1両あたり32.56 kW・28,000kcal/h）搭載している。
機器類.
交流直流両用電車であるが、交流は50 Hz区間のみの対応である。集電装置は交流直流両用のPS26形パンタグラフである。仙台駅まで運用されるため耐寒構造ではあるものの、降雪量が少ない地域であることから耐雪構造ではなく、常磐線での使用に特化した車両となっている。
台車は205系で実績のあるボルスタレス式DT50系列を基本としているが、高速性能向上のため、ヨーダンパ追設等のマイナーチェンジを図ったロールゴム軸箱支持方式のDT56形・TR241形を装着する。基礎ブレーキは片押し式踏面ブレーキ、付随台車のみ踏面ブレーキに加えて1軸1枚のディスクブレーキを併用する。先頭台車のみスノープラウを装着する（1次車のみ、後に撤去）。
車内照明の供給電源は、従来系列と同様に電動発電機（ブラシレスMG・定格出力120 kVA）からであり、このためデッドセクション通過時は、架線電源の供給が絶たれた際に蓄電池により点灯する予備灯兼用の照明を除いて消灯する。なお、交直切り替えは運転士のスイッチ操作で行われる。
運転席は高運転台構造で、横軸式マスコンと縦軸式ブレーキ操作器の配置など、205系に準じたものとなっている。速度計は新幹線100系電車と同様のLEDランプが横に向かって点灯するバーグラフ式の主速度計と、LEDランプによるデジタル表示の補助速度計を採用している（デジタルメーター）。速度80 km/h以上で有効な定速制御機能、ブレーキ装置には速度60 km/h以上で有効な抑速ブレーキ機能を備えている。運転台の窓ガラスは、左側のみ車外に向かって開く。
主回路制御には205系や211系で使用されている界磁添加励磁制御を採用しており、基本的には抵抗制御でありながら電力回生ブレーキが可能となることで、省エネルギー化を図っている。直流側のシステムは211系と同様であるが、交流側の回路の整流装置に、サイリスタによる位相制御を採用したことで、交流区間でも電力回生ブレーキが可能となり、交流直流両用車としては日本初の回生ブレーキ装備車となっている。主電動機はMT61形、歯車比は783系と同一の3.95である。その後登場した交流直流両用電車はVVVFインバータ制御に移行したため、界磁添加励磁制御の採用例は本系列が唯一である。
MON3形モニタ装置.
本系列ではJRグループの車両で本格的なモニタリングシステム（乗務員支援モニタ・MON3形モニタ装置）を採用した。従来は故障時の警告・故障データの記録が主点であったモニタ装置を、乗務員支援、検修員支援、乗客へのサービス向上に機能を大幅に拡張したものである。同様のモニタ装置は、すでに営団日比谷線用の03系において、車両制御情報管理装置（TIS）として実用化されている。同系列においては力行・ブレーキ指令の制御伝送機能、機器の動作監視と故障時のデータ記録、試運転時の情報収集機能、車上試験機能の装備と、本系列と重なる機能もある。
乗務員用の乗務行路表は紙製から「仕業カード」と呼ばれるICカード化を図り、カードをホルダーに挿し込むことで、モニター画面上に乗務行路や時刻表を表示させることで、ペーパーレス化を実現した。また、乗客へのサービス機器（空調装置、放送装置、室内灯、行先表示器、車内案内表示装置など）の制御機能、搭載機器の動作監視、機器故障時の警告・記録および応急マニュアルの表示機能、試運転時の情報収集機能、車上検査機能などを備えている。
システムは両先頭車にMON3A形モニタ装置（中央局）、中間車にMON3C形またはMON3B形モニタ装置（端末局）を搭載し、これらをモニタ伝送線で結んだものである。車両間の伝送速度は9.6 kbpsとなっている。乗務員室（先頭車運転台）およびグリーン車の車掌室にはCRT（ブラウン管）モニター表示器を配置し、タッチパネル入力を採用することで、マンマシンインタフェースの向上が図られている。なお、CRTモニターの劣化に伴い、後年に液晶モニターに交換した。
このシステムに制御指令（力行・ブレーキ動作指令）を付加したのが、209系で採用した制御伝送装置（MON8形）であり、さらに発展させたのがE231系で採用した列車情報管理装置TIMSである。
番台別概説.
0番台2次車.
1989年度に投入された2次車（下記編成表のK106編成、K204編成以降）では、1次車の使用状況を踏まえて仕様が変更された。
車内更新工事.
2000年（平成12年）より、座席の改造やオーディオユニットの撤去、間接照明から直接照明への変更、荷棚の改造（ハットラック式から開放式へ）、アームレスト革部分のカット、バックシェルからモケット張りへの変更、ヘッドレストのカットなど内装面を中心とする更新工事が施工されたが、外観については、雨樋の追設や衛星アンテナの撤去、連結器カバー装着以外に目立った変更はない。
1000番台.
2014年3月15日のダイヤ改正から新たに185系の置き換え用として、高崎線系統の特急「スワローあかぎ」・「あかぎ」・「草津」に投入することが発表された。勝田車両センターに配属されていた0番台の一部編成を大宮総合車両センターと郡山総合車両センターにおいて改造、形式変更せず651系1000番台に区分され、基本7両編成（MT比4M3T）6本と付属4両編成（MT比2M2T）3本の計54両が、大宮総合車両センターに配置された。さらに2018年5月2日付で基本7両編成が1本追加改造され、大宮総合車両センターに転属した。
改造内容は、直流区間での走行となるため電動車の直流化改造が実施され、交流避雷器などの屋根上の交流機器の一部が撤去されたが、車両の重量バランスなどを考慮して多くの交流機器は回路の分離のみ実施され残存されている。その他には、モハ650形の屋根上に搭載されているパンタグラフをPS26形からシングルアーム型のPS33D形に交換、側窓下にオレンジ色の帯を追加、OM201・OM202編成を除くクハ651形とクハ650形の先頭にスノープラウの取付け、空調装置のインバータの更新が行われた。
2023年3月のダイヤ改正により「あかぎ」「スワローあかぎ」「草津」の運用から撤退した。
2016年7月より小田原 - 伊豆急下田間で運行を開始した観光列車「伊豆クレイル」用として、付属編成側の旧OM301編成を大宮総合車両センターで改造し、2016年4月に出場した。IR01編成に改められ、該当の4両は2016年4月13日付で国府津車両センターに転属している。
「伊豆クレイル」は2020年（令和2年）6月28日の静岡デスティネーションキャンペーンアフターキャンペーンのクロージング列車をもって運行を終了する予定であったが、新型コロナウイルスの感染拡大の影響によりこれらのキャンペーン関連の運行が中止されたため、通常の臨時列車としての最終設定である同年3月29日が事実上の最終運行となった。その後、同年10月9日に、所属先の国府津車両センターから長野総合車両センターに回送され、同年10月10日付で廃車された。
形式・編成表.
0番台.
座席配置は2列＋1列で登場時は定員33名。喫煙席と禁煙席との間に仕切が設けられていたが、2002年12月2日ダイヤ改正からのグリーン車全席禁煙化に伴い、仕切は撤去の上、空きスペースを上野方に移動。2004年（平成16年）夏に、この空きスペースに座席を設置し定員が36名になった。
編成表.
以下に製造時の編成を記す。
1000番台.
万座・鹿沢口、前橋方の制御車
上野方の制御車
運用.
常磐線.
1988年度に47両、1989年度に41両、計88両の投入を計画した。本系列は新技術を採用したことから、不具合が発生した場合に2次車は新製当初より反映し、1次車は改造で済ませる計画としたため、一括発注とはせず2回に分けて投入した。1次車は7両編成5本、4両編成3本の計8本を投入したが、これは営業運転開始後に予想に反して乗客が増加せず輸送力が過剰となった場合に、2次車で中間車をそれぞれ2両、5両と増結して9両編成8本とすれば、全体の編成本数が余剰とならないよう配慮したためである。ただし、実際は本系列投入後乗客が大幅に増加し、この計画は実現しなかった。
登場時から特急「スーパーひたち」にのみ使用されていたが、2002年（平成14年）12月1日のダイヤ改正で勝田駅始発・終着の「スーパーひたち」は「フレッシュひたち」に変更された。その後E653系から651系へ「フレッシュひたち」の運用を替えた列車も多数登場した。以前は7両・4両（4両編成での運行は勝田駅 - いわき駅間の一部のみ）での運転する列車が設定されていた。2011年3月11日に東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）が発生するまでは、いわき駅 - 原ノ町駅・仙台駅間では4両編成（原ノ町駅夜間留置列車は7両編成、日によって11両編成）で運行されていた。基本編成+基本編成（14両）と付属編成+付属編成（8両）での運転は定期列車では行われなかった。
2010年（平成22年）12月、JR東日本はE657系を2012年（平成24年）春に導入し、同年秋に651系をすべて置き換える計画を明らかにした。置き換え後の651系の処遇については他線区の臨時列車への転用が示唆されており、一部は波動用車両に転用された。
2013年（平成25年）3月15日に「スーパーひたち」「フレッシュひたち」の全運用がE657系となったが、E657系の改造工事のため同年10月1日から2015年（平成27年）3月13日まで「フレッシュひたち」1往復に運用されることとなった。なお、この運用ではLED表示式のヘッドサインは使用されていない。E657系は2014年（平成26年）11月に10両編成1本が追加投入されたが、本系列による運転はダイヤ改正前日まで実施された。
2017年（平成29年）7月22日より、4両編成がいわき - 竜田間（同年10月21日からはいわき - 富岡間）の普通列車2往復に充当されていたが、2020年（令和2年）3月14日のダイヤ改正でE531系に統一されたため、運用を終了した。
高崎線系統.
1000番台が以下の定期運用に使用されていた。
全列車が7両編成での運転。2015年3月13日までは、「あかぎ」「スワローあかぎ」は11両編成の列車があった。2015年3月14日以降、付属編成は定期運用がなくなり、廃車または伊豆クレイル用に改造された。
2023年3月18日のダイヤ改正でE257系2500番台・5500番台に置き換えられ、定期運用を終了した。
臨時列車.
臨時列車および団体臨時列車にも使用されている。臨時列車は以下を参照。 団体臨時列車では日光線日光駅まで入線したことがある。
2013年1月に廃車された485系（K60・K40編成）に代わり、臨時列車や団体列車など波動用に使用されていたE653系が「いなほ」・「しらゆき」へ転用が進められることになった。それに伴い、2014年11月以降、E653系K70編成転属まで常磐線や水戸線における波動用としても運用されていた。臨時列車としては下記の列車に使用されている。