国鉄485系電車

485系電車は、日本国有鉄道が設計・製造した交流直流両用特急形電車である。

本項では、交流60Hz対応の481系電車・交流50Hz対応の483系電車ならびに交流50Hz/60Hz対応の485系電車を基本に信越線の協調運転にも対応した489系電車についても解説を行う。

1. 概要
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1950年代半ば以降、国鉄は地方線区の電化では地上設備の低廉性などから交流電化を推進し、各地に直流電化方式との接続点となるデッドセクションが生じた。さらに特急列車の運転区間が地方線区に拡大され、上述の異電源方式区間への直通運転要求に応えるために製造されたのが本系列である。

1964年から関西↔︎北陸・九州用に直流/交流60Hz対応の481系電車が、翌1965年から関東↔︎東北用に直流/交流50Hz対応の483系電車が製造された。1968年からは交流の周波数が50Hz・60Hz両対応となった485系電車が製造され、本系列の統一形式名となった。

1971年には派生系列として信越本線横川 - 軽井沢間でEF63との協調運転に対応した489系電車の製造も開始された。

本系列は1979年まで製造が行われ、四国を除く日本各地の特急列車に投入された。当初は主に東京・大阪・名古屋などの大都市圏と交流電化された東北・北陸・九州方面直通特急で、山陽・東北・上越の各新幹線開業後は、新幹線連絡特急などで運用された。北海道にも投入されたが、同地の冬期の極寒と乾燥度の高い雪による故障が頻発し、道内専用形式781系と交代する形で撤退した。

1987年の国鉄分割民営化時には、北海道旅客鉄道・東日本旅客鉄道・西日本旅客鉄道・九州旅客鉄道に継承され、1990年代以降はジョイフルトレインへの改造も施工された。しかし、2000年代に入ると後継車両への置き換えや老朽化に伴う廃車が進行し、2017年3月3日に全ての定期運用を終了。2022年12月11日に最後まで残っていた「リゾートやまどり」編成が退役し、同年12月28日付で廃車、これをもって485系電車は消滅した。

1.1. 登場の経緯
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国鉄初の特急型直流電車である151系は、1958年11月1日より東京 - 大阪・神戸間特急「こだま」として運転を開始した。151系とほぼ同時に急行型の153系も東京 - 名古屋・大垣間準急「東海」に投入された。

交直流電車では急行型の451系が、1962年10月1日より上野 - 仙台間急行「みやぎの」で運転を開始したが、特急型は当初151系電車交直流版の新製投入が検討されており、451系電車と同時に上野 - 仙台間特急として投入する予定であったが、東海道新幹線開業で余剰となる151系電車に交直流化改造を施工する計画があり、既存車両を活用する配慮から新製計画は凍結となった。しかし方針が新幹線開業を機に特急列車網整備へ再転換となり、151系電車交直流化改造は見送られ山陽本線や上越線に転用された。

この結果、一旦は見送られた交直流特急型電車新製計画が再開。1964年12月25日からは北陸本線系統で交流60Hz用の481系が、1965年10月1日からは東北本線系統で交流50Hz用の483系が営業運転を開始した。

2. 構造
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※本項では基本構造について解説を行う。詳細な設計変更は各項目を参照のこと。

2.1. 車体
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外観は151系の流れを踏襲しており、制御車先頭部は同様のボンネット型を採用した。ただし1972年以降製造の中期型では、ほぼ同時期に登場した183系と同様のデザインに変更されたため定員が8人増加した。

床下機器の寸法に合わせ床面の高さを近郊形・急行形の車両よりも10mm高い1230mmとし、屋根高さも151系に比べて120mm高くなった。運用路線のプラットホーム高さに合せるべく扉にはレール面970 mmの高さにステップを設置し、東北・北陸などの寒冷地区投入を考慮した耐雪耐寒構造で製造された。また、側扉は当初は普通鋼製であったが、1968年以降の製造車は内側が無塗装のステンレス製に変更された。

サービス面では側面行先表示に当初は従来通りサボを使用したが、481系・483系では電動自動巻取式方向幕搭載準備工事が国鉄車両としては初めて施工され、1968年以降製造された485系では新製時より搭載された。表示器は当初18コマ、中期型以降は40コマ対応となり後に後者へ統一された。

冷房装置は、初期型ではAU12形分散式冷房装置1基ないし2基をキノコ形ケースに収め先頭車は5基、中間車は6基を屋根上に搭載する。ただしモハ480形・モハ482形・モハ484形・モハ488形は、パンタグラフや交流機器などの艤装スペースとの関係からAU12形は3基搭載に制限され冷房能力が不足するため車内機器室に床置形のAU51形を3基搭載する。しかし中期型以降では大幅に変更された。

2.2. 主要機器
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制御方式は、直流電化区間では架線電源をそのまま使用し、交流電化区間では変圧器で降圧後に整流器で直流にする401系・421系からの一貫した間接式の機器構成を踏襲したMM'ユニット方式による抵抗制御を採用。M車には山岳区間での使用も考慮して抑速ブレーキを搭載した自動ノッチ戻し機構付きのCS15系制御装置を、M'車には交流区間で直流電源を供給する主変圧器・主整流器などの機器を搭載するが、対応する商用周波数や製造時期などにより、若干の差異がある。

主電動機は定格出力120kWのMT54系直流直巻電動機を特急形電車としては初めて搭載した。歯車比22:77によりMT比1:1でも20‰程度の勾配を登坂可能で経済性が向上し最高運転速度は120km/hとされた。

台車は揺枕吊を廃止したインダイレクトマウント式空気ばね台車DT32A形を電動車に、TR69A形を付随車に装着。増備中に何度か改良型へのマイナーチェンジも実施した。

パンタグラフは設計段階でBT饋電方式の交直・交交セクション通過時トラブルを懸念して1基搭載案があったものの直流区間では離線対策から2基搭載使用となった。国鉄末期以降は、130km/h運転を実施していた湖西線を除いて架線の損耗減少対策から原則として第2パンタグラフの使用中止もしくは撤去した。ただしJR東日本の一部車両では架線霜取のため2基使用する。

編成全体のサービス電源用電動発電機ならびに空気圧縮機は、調理用電熱器による電力消費量確保のため食堂車サシ481形が自車給電用として定格容量70kVAのMGを床下搭載する以外は、151系の騒音発生源を客室からできるだけ遠ざけるという設計思想をそのまま反映しており、制御車に搭載する。容量ならびに搭載位置は製造年次で異なるほか、後の3MG・CP化により付随車にも搭載されたほか、1980年代半ば以降は短編成化によりMG・CP未搭載のクハ480形や廃車発生品を搭載する改造車番台区分も存在した。

詳細は各系列・改造車の項目を参照のこと。

3. 新造車
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横軽区間用協調機器を搭載する489系を除き、主変圧器の対応周波数に関係しない制御・付随車は481形が483系・485系でも引続き増備された。

3.1. 481系電車
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1963年4月より471系により運行を開始した北陸本線の電車急行列車は利用が好調であり、1964年度には大阪・名古屋と富山を結ぶ電車特急列車の新設が決定し、交流60Hz対応の交直流特急電車として1964年に481系が登場した。1964年8月の北陸本線金沢 - 富山操車場間交流電化完成により1964年10月1日のダイヤ改正で新設された「雷鳥」「しらさぎ」として製造され、同年12月25日より運用を開始した。

北陸特急用には1964年にモハ481形・モハ480形電動車ユニット11組22両と制御・付随車19両で11両編成x3本と予備車8両の計41両が新製された。翌1965年には151系電車で運転されていた九州特急「つばめ」「はと」の置換えで11両編成x5本と予備車1両の計56両が増備された。新製時には向日町運転所へ集中配置され、北陸特急と山陽・九州特急での広域運用が実施された。

151系は系列内に10種類の形式が用意されたが、481系では運用効率などの観点から制御車のクハ481形、電動車のモハ481形およびモハ480形、1等車のサロ481形、食堂車のサシ481形の5形式に集約された。運用開始時の編成は1等車2両と食堂車1両を組み込む11両編成で、計画時は1等車2両を編成端に連ねた編成とされたが、付随車が編成端に偏るため中間に1等車を組み込む編成に変更された。

制御車の前面形状は151系「こだま形」に準じたボンネットスタイルとなった。ボンネット内部は151系同様に機器室とされ、三相交流440V/60Hz/定格容量150kVAを出力するMH93-DM55A型電動発電機と容量2950L/minのMH92B-C3000A型空気圧縮機が搭載される。ボンネット側面下部には通風グリルが設けられた。グリルはクハ151形の2箇所から3箇所に増設された。後の483系・485系・489系を含めたボンネット先頭車は製造時期およびメーカーにより先頭車部・乗務員室側窓窓枠の形状、乗務員室側窓後部に見られる水切り落とし込み部の角度・寸法に若干の差異が存在する。

運転台は後方に監視窓を設置するものの、屋根への造形が若干異なる。車体高さが高くなった分を尾灯下の裾部寸法を切り詰めることで調整し、運転室上部高さは151系と同じ3,880 mmとされた。前灯横左右のマーカーライトが省略された。新造時にはバックミラーが取付けられていたが、破損が多く保守困難なため大半が後述の増備車も含み1970年代前半に撤去された。また、当初は後方防護用として編成最後部となる場合には下部前照灯に赤色フィルターを取付たほか、不時停車時用に交互点滅回路が搭載されたが、ATSの完備等により1966年10月に廃止された。

車体塗装は赤2号とクリーム4号のいわゆる「国鉄特急色」である。クハ481形のうち1964年新製車のクハ481-1 - 8は直流形の151系との区別のため運転台下部のスカートが赤に塗られたが、1965年増備車のクハ481-9 - 18はボンネットに「ひげ」が入れられ、東北特急用483系の登場により50Hz・60Hzを識別するためスカートが赤とクリーム帯の塗り分けとなった。後に1 - 8も同様の塗色に変更した。

座席は161系と同じで、1等車がリクライニングシートのR24形、2等車が回転クロスシートのT17系とされた。

サロ481形  は1等車で客室定員は48名。レイアウトは前位側から和式トイレ+洗面所・客室・出入台・専務車掌室・洋式トイレ+洗面所と151系電車とは異なる。

サシ481形  は食堂車。調理に使用する電熱機器類ならびに冷房装置対応用として定格容量70kVAの自車給電用MGを床下に搭載する。基本構造はサシ151形に準ずるが、回送運転台を調理室側妻面にも設置したほか、当初からFRP製椅子を採用するなどの相違点がある。旅客用の乗降扉はないが、物資積み込み用に外吊り式の引戸が設けられた。また、それまでの電車・気動車の食堂車に設置されていた列車位置表示器は本形式より廃止された。

本グループ97両は、山陽新幹線博多開業の1975年3月10日ダイヤ改正で全車九州の鹿児島運転所へ転出。クハ481形  は九州地区へ転出した後に赤アクセントが省略されたが、1985年の常磐線特急「ひたち」増発に伴う転用前後にスカート部がクリーム色へ変更され、「ひげ」も復元された。

電動車のモハ481形・モハ480形ユニット  は国鉄末期の1985年12月までに全車廃車となった。サシ481形・サロ481形も国鉄時代の1981年、1985年にそれぞれ全車廃車となったが、クハ481形は全車がJR東日本へ継承された。クハ481形は訓練車編成に組成された車両を除き1997年までに廃車、最後まで残存した17も2007年に廃車となった。



3.2. 483系
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1965年10月ダイヤ改正で東北本線盛岡電化完成に伴いキハ80系で運転されていた盛岡特急「やまびこ」仙台特急「ひばり」電車化用として、1965年 - 1966年の新製後に仙台運転所へ集中配置された電動車を交流50Hz用対応のモハ483形・482形とした計52両のグループである。

モハ483形・モハ482形はモハ481形・モハ480形との大きな差異は搭載する主変圧器で、基本構造は共通する。主変圧器は453系で採用されたTM9である。

クハ481形先頭部の塗り分けは481系に準じた「ひげ」が標記されたが、スカートは50Hz対応の識別のためクリーム色に塗られた。クハ481-26はボンネット下部の通風グリルが3箇所から2箇所に変更されている。クハ481-19・20・22・24は1982年の東北新幹線開業による九州地区転用後に赤ストライプを省略したが、1985年以降に常磐線「ひたち」再転用後に復元した。

分割民営化時にはクハ481形  の全車がJR東日本に承継され、営業用車は1999年までに、訓練車に転用された24・26の2両も2007年までに廃車になった。21・28はジョイフルトレイン「華」の先頭車に改造されて2022年まで運用されていた。

モハ483形・モハ482形  のうち12 - 15はJR東日本に承継され1990年に廃車された。サロ481形  は1968年の編成変更により全車クロ481形50番台へ改造された。サシ481形  は新製配置された仙台運転所から転属することなく1981年 - 1984年に廃車となった。



3.3. 485系電車
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電動車ユニットが交流50Hz・60Hz共用とし国鉄在来線すべての電化方式に対応する3電源形のモハ485・モハ484に変更されたグループで、1968年から1979年まで製造された。

3電源区間を直通する定期列車は大阪 - 青森の「白鳥」のみだったが、本来の目的は車両運用と全国的な広域転属の自由度にあった。製造期間は長期に及びその間に大きな設計変更や派生形式の製造などが行われたほか、TM14形主変圧器は冷却ならびに絶縁用に使用されていたPCB油の毒性が問題となったため新造車では1974年製の1500番台から絶縁油にシリコーン油を使用したTM20形に変更。それ以前の車両にも交換が施工された。

3.3.1. 初期型
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従来は商用周波数の違いにより主変圧器が異なり、車両形式も50Hz用と60Hz用で別々に起こされていたが、交流電化区間が拡大すると全国規模の広域転属や3電源区間の直通運転が要望されるようになった。1968年には全国で使用可能な50・60Hz両用の主変圧器が開発され、1968年10月の「ヨンサントオ」改正向けに投入する特急形電車に搭載されることになり、481系・483系を統合した3電源対応版として485系が1968年7月に登場した。

485系の形式となったのは電動車のモハ485・484形のみで、制御車や付随車は引き続き481系と共通になったが、以後の増備車両は485系と総称されるようになった。電動車以外では東北特急「やまばと」「あいづ」用にクロ481形が登場している。1970年には東北特急「ひばり」「やまびこ」12両化用としてサハ481形が登場した。

車体は耐候性に優れる高張力鋼が採用され、車内の天井板はメラミン化粧板が使用された。客用側扉はステンレス化され、戸袋部にレールヒーターが設置された。481系・483系で準備工事であった行先表示器は583系とともに本使用が開始されたほか、車側表示灯が食堂車を除いて車体端から車体中央寄りに移動された。サシ481形  は客室窓のカーテンがベネシャンブラインド内蔵の二重窓に変更された。クハ・クロ481形のスカートは483系と同じくクリーム色とされた。

主変圧器は50/60Hz両用のTM14とされた。直流区間を含めて3電源対応となったことから「走る変電所」とも通称された。主電動機はMT54B、主制御器はCS15E、パンタグラフはPS16H形2基となり、いずれも耐寒耐雪性能の向上が図られている。

ヨンサントオ改正では電車特急の120 km/h運転が実施されるため、ブレーキ率の向上が図られた。ブレーキ弁は直通ブレーキのシリンダ圧を向上したME38AE2、ブレーキ制御装置は電動車がC1AE、付随車がC2AEとなった。また、東北特急は所要時間短縮のために交直地上切換方式の駅である黒磯駅を停車せずに通過可能なよう、制御車に交直車上切換用選別子が設置された。

ヨンサントオ改正での奥羽本線特急「やまばと」・磐越西線特急「あいづ」電車化にあたり、板谷峠急勾配区間でのMT比確保と磐越西線でのホーム有効長問題から食堂車と1等車を同時連結の上で6M3Tの9両編成とすることになり、クロ481形  が日本車輌製造で製造された。定員は36名で、車掌室・トイレ・洗面所・出入口を客室後位側に設置し、冷房装置はAU12形を4基搭載する。また、既配置のサロ481形→クロ481形50番台改造工事も施工されたが、新造車も改造車に合わせた設計となったため全長はクハ481形0番台よりも短い21,100mmとなった。

クハ・クロ481形のうち1969年の増備車からはボンネット下部の通風グリルのスリットが横型から縦型に変更された。また、後方防護用赤色フィルターや不時停車時用交互点滅回路は新造時から未装備である。新幹線博多開業後の1975年以降に九州へ転出した車両は「ひげ」が省略されたが、1985年3月改正で常磐線へ転用された車両は「ひげ」が復活している。

1971年にはボンネット車のマイナーチェンジ車としてクロ481・クハ481形100番台が登場した。MGを583系で用いた容量210kVAのMH129-DM88形として床下へ移設、先頭車内部の搭載機器はCPのみとした。前照灯を白熱灯からシールドビームに変更、ボンネットの冷却用外気取入口にダクト状のカバーを装着した。クハ481・クロ481とも1972年増備の102以降はタイフォンの設置位置がスカート部からボンネットに変更された。クハ481-109は1972年5月に60Hz用赤スカート塗装で落成し、東北特急で運用後に同年9月に青森から向日町へ転出した。

1972年製造車は台車の枕ばねをベローズ式からダイヤフラム式へ変更したDT32E・TR69E形となった。

クロ481形0番台  は1・2が1975年に九州へ転出、3 - 5は1983年にクハ481形600番台へ改造されて九州へ転出し、全車とも分割民営化時にはJR九州に承継された。クハ481-602は1988年にクロ481-4に復元されたが、各車とも1995年までに全車廃車となった。クロ481形100番台  は1982年に全車が九州へ転出、JR九州に承継され1996年までに全廃となった。

クハ481形0番台 (29 - 40）（2004年4月1日以降は青森車両センター
2016年3月26日以降は盛岡車両センター青森派出所）（19M
ひばり4）（女性専用車両
）（9043M
ポートピア）