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国鉄151系・161系・181系電車
20系→151系 > 製造年次別概略 > 1960年製造車

1960年6月1日のダイヤ改正で客車特急「つばめ」「はと」電車化に伴い増備された従来の展望客車に代わる特別座席車のクロ151形「パーラーカー」や国鉄電車では初の本格的全室食堂車となるサシ151形を含む36両が該当。本増備により12両編成6本が組成されたが、一部車両は方向転換も伴う大規模なものであったため事前に72両分の模型が作られ綿密な計画が練られた。
同年7月1日の3等級制から2等級制への移行により、従来の3等車が2等車に、従来の2等車が1等車となった。2等車として落成していたモロ・クロ・サロの車両は、等級改正後に等級表示「2」の上に「1」の表示板が被せられたほか、以下の変更を実施した。
クロ151形はボンネット側面空気取入グリルを片側1個から2個に増設、ボンネット上部の天蓋と運転台直後のユニットクーラーにベンチレーター用外気取入口を新設。屋根上は前灯左右へホイッスルを搭載し一体型カバーが設置されたほか、ウインカーランプは後方から点滅状態を確認出来る円筒形へ変更。
1958年製造のクハ151-1 -6を含み先頭部連結器を、非常用の簡易連結器から常設の並形自動連結器へ変更するなどの以下の設計変更を実施。
先頭部連結器は通常カバーを装着するが、サイズ大型化によるタイフォン用スリットへの干渉対策から、タイフォン取付位置を変更。
20系→151系 > 製造年次別概略 > 1961年製造車

1961年10月の白紙ダイヤ改正伴う増発用として製造されたグループ。クハ・モハシは3年ぶりの製造となり、サロを除く各形式が増備された。編成は従来の12両編成×6本から11両編成×11本と予備車7両の計128両となった。本増備車では以下の設計変更が行われた。
電動車は将来の交直流化ならびに耐寒耐雪対策改造に備えて台枠を強化する設計変更を実施するとともに主電動機は脈流対策を施したMT46B形へ変更。
前年の2等級制移行後の増備のため、1等車の表記は切り抜き文字が車体に直接取り付けられた。
3年ぶりの増備となったクハ151形はクロ151形での設計変更点も反映された。
モハシ150形のビュフェ部分に変更があったため、窓配置も一部変更した。
台車は強度と保守性の向上が行われ、空気ばねの取り付けがセルフシール式に、補助空気室が上下分割式から左右分割式に変更した上で車軸も従来の中空軸から中実軸に変更した DT23A形・TR58A形に変更。
20系→151系 > 製造年次別概略 > 1962年製造車

1962年6月の山陽本線広島電化に伴い「つばめ」1往復を延長運転することとなり川崎車輌で製造された11両編成×1本である。
本増備では、保守点検や編成変更の際に多大な手間が掛かった外幌を廃止したほか。クロ151-12は貴賓車予備を兼ねたことから、区分室側窓に防弾対応強化合わせガラスを装着した。
また電動車の台車は、台車枠を9 mmの一般構造用圧延鋼板に強化し、形式もDT23B形へ変更。
20系→151系 > 製造年次別概略 > 1963年製造車

東海道新幹線の開業の目処が立ち151系の転用が検討され始めた時期であったが、東海道本線の増大する輸送量は限界を迎えており再び12両編成化されることになり、11両編成×12本に2等車を増結するため川崎車輌ならびに近畿車輌で製造されたサハ150-13 - 24の12両が該当する。
これをもって151系の増備は終了し、形式番号と同じ151両が製造されたことになる。
20系→151系 > 20系→151系の改造工事

本系列の改造工事は性能向上や改良、編成変更による仕様変更を目的にしたものが主であり、車両番号変更を伴う形式改造は181系化を除くと脱線大破事故により廃車となったクロ151-7の代替となったサロ150-3→クロ150-3のみである。
20系→151系 > 20系→151系の改造工事 > 1958年製造車改良工事

新性能電車のフラッグシップ的存在であった本系列でもまだまだ改良の余地が多く、151系としても増備車が登場する度に微細なマイナーチェンジともいえる改良が加えられているため試作車の量産車化改造に近い部分もある。
改造工事は1959年の暫定12両化時、1960年の「つばめ」「はと」151系化時、1961年ダイヤ改正前の3回にわけて行われた。改造施工はいずれも大井工場。
20系→151系 > 20系→151系の改造工事 > サロ150形回送運転台取付工事

1961年10月1日のダイヤ改正ではサロ1両が減車されることになったが、同時に増発され編成も5本増備されることになったため余剰となったサロ150形を新編成に組み込むと同時に回送運転台を取付ける改造工事を施工。3位側に回送運転台と妻部に窓・前灯・尾灯等の新設し、後位寄りの貫通引戸を4位側に引くように変更などが施工された。なお1962年増備のサロ150-11は当初より回送運転台を設置する。
20系→151系 > 20系→151系の改造工事 > 外幌撤去

空気抵抗低減と編成美のために採用された外幌は、当初の1枚式からファスナー式とするなどの変更が加えられた。しかし曲線通過時や保守点検・組成変更時の不具合が大きく、1962年以降の増備車では外幌が省略されるとともに、以前の車両からも撤去された。同時に内幌を一般的なタイプへ変更した。
20系→151系 > 20系→151系の改造工事 > サロ151形トイレの和式化改造

サロ151形は洋式トイレ付で製造されたが、1961年10月の1等車1両減の11両編成化で和式トイレ付のサロ150形と共通運用されること、編成組成位置が洋式トイレ付のモロ150形次位であったことなどを理由に1962年6月から翌年3月にかけて大井工場で和式化改造が施工された。
20系→151系 > 20系→151系の改造工事 > ヒートポンプ式空調機試験

当時鉄道車両で使用されていた空調機器は冷房のみであったが、ヒートポンプ式では電熱による暖房回路が省略できることから車両設計の面で合理的な利点があり、東海道新幹線での採用が決定した。このため1962年7月にサロ151-6へ試作機となるAU54形を搭載し実用試験を行った。
20系→151系 > 20系→151系の改造工事 > 台車枠交換

1963年9月8日、上り「第1こだま」の東京での折り返し運転に伴う点検時にモロ151-8の台車側はりに亀裂が発見された。原因は6 mm厚の特殊鋼板を使用していた台車枠が運転の酷使により亀裂を生じたもので、151系全車を点検したところ大井工場で中空車軸の亀裂が発見された。中実車軸への交換を兼ねて、同年中に27両（電動車21両・付随車6両）から9 mm厚の普通鋼板を用いた改良型のDT23Z・TR58Z形への交換が開始され、浜松工場および鷹取工場で台車枠を新製し、大井工場で台車枠の取替が行われた。181系改造時にDT23B形以外の全車の台車をDT23Z・TR58Z形に交換している。
20系→151系 > 20系→151系の改造工事 > シンクロファックス取付

増加する外国人客に対して英語の車内放送を行うことになり、サロ150・151・モロ151の各形式乗客専務車掌室に磁気録音されたシートの再生装置シンクロファックス（商品名 : リコー シンクロプレーヤー）を取り付け、1963年6月10日より使用開始した。
20系→151系 > 20系→151系の改造工事 > 九州乗り入れ改造

1964年10月1日のダイヤ改正で120両が向日町運転所に転属したが、その運用の中には新大阪 - 博多間運転の「つばめ」「はと」も含まれており、電気機関車牽引で交流電化の九州島内へ乗入、サヤ420形電源車からサービス用電源供給を受けられるように6編成が改造された。
交流電化区間である鹿児島本線へ乗り入れるため、九州乗り入れ改造が決定するまでに次の4案が考慮された。
1案 - 151系を現行交直流電車と同様な方式の交流直流両用電車に改造
2案 - 交流区間での補機電源をサシ151形に搭載
3案 - 交流区間での全編成分の補機電源容量を持つ電源車を新製
4案 - 交流区間での全編成分の補機電源容量を持つ交直流電気機関車を新製
当初は第1案の交直流車化改造で検討が進められ、交流機器・パンタグラフをM'車に搭載するなどの改造案が作成された。しかし交直流車化改造は改造費が予想以上に高く、工期も少なくとも8か月必要であることから断念された。151系は将来の信越本線や中央本線といった直流電化線区への転用を前提として、暫定的な九州乗り入れが実施されることになった。
第4案の専用機関車案も、特殊な新形式車両を少数製造することになるため選外となった。第2案のサシ151形改造案も、工期・費用が予想外に大きいことから選に漏れた。
第3案の電源車方式は機関車+電源車+電車の3車種による編成となるが、準備が出来次第1964年10月より直ちに運転可能という大きな利点があることから、151系の九州乗入は本方式に決定された。サービス電源発生装置は最も手戻りの少ないことや運転上支障の少ないこと等を考慮して、将来はモハ420形への転用を前提に車体基本構造ならびに塗色は従来の421系と同一とし、サービス電源用MGを床下搭載するほか専用引通線などを装備したサヤ420形電源車が予備車を含み3両新製。電気機関車は本系列への補助回路とサヤ420形の非常パンタグラフ下げ回路を内包したジャンパ連結器を装着する対応改造を施工したEF30 2 - 8が下関 - 門司間を、ED73 15 - 22が門司 - 博多間を牽引した。
以下は本系列の改造内容である。
全車に補機駆動電源帰線引き通しの設置
クロ・クハ151形にブレーキ管・元空気溜管・サービス電源引き通し用KE3形ジャンパ連結器の増設とこれに伴うスカートへの切欠きを実施
クロ151-1・4・5・8・9・11/クハ151-1・4・5・7・9・11に施工
モロ151形とモハ151形は、パンタグラフが二重鎖錠のPS16E形に交換された。これは交流区間でパンタグラフが上がらないようにするためである。
モロ151-1・4・5・7・9・11/モハ151-1・4・5・11・14・15・17・18・22・23・26・28に施工
田町区所属の特1・4・5・7・9・11編成には、1964年4月から8月にかけて浜松工場で改造が行われ、改造車は側面ナンバーを赤く塗装して他の編成と区別した。このため九州乗入対応車は「赤ナンバー車」と通称された。
翌1965年に交直流電車の481系が「つばめ」「はと」用に増備され九州乗入は終了した。サヤ420形は計画通りにモハ420形へ転用、乗入対策車は181系化改造時と同時に復元された。その際に一部のクロ・クハ181形は、スカート警笛部の穴が完全に埋め込まれるなどの変形車が出現した。
20系→151系 > 20系→151系の改造工事 > サロ150-3→クロ150-3改造工事

1964年4月24日の特急「第1富士」脱線事故で廃車となったクロ151-7の代替として、事故車編成のサロ150-3が先頭車化改造を受け、クロ150-3となった。詳細は、こちらを参照のこと。
20系→151系 > 151系の事故廃車

20系として製造された24両、当初から151系として製造された127両で計151両中事故廃車となったのは後述するクロ151-7のみである。事故詳細については日本の鉄道事故 (1950年から1999年)#「第一富士」脱線事故を参照し、以下で車両面・運用面での解説を行う。
20系→151系 > 151系の事故廃車 > クロ151-7脱線大破事故

東海道新幹線開業直前の1964年4月24日、東海道本線草薙 - 静岡間を運転中の下り「第1富士」が踏切を横断中のダンプカーと衝突し、以下の車両が被災した。
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| 号車 | 車番 | 本来の組込 | 被災状況 | 修復見込 | 処遇 |
| 1 | クロ151-7 | 特7 | 脱線大破 | 約5ヶ月 | 1964年9月8日 廃車 |
| 2 | モロ151-12 | 予備 | 脱線中破 | 約1ヶ月半 | 1964年5月23日 出場 |
| 3 | モロ150-12 | 予備 | 脱線小破 | 約10日 | 1964年5月23日 出場 |
| 4 | サロ150-3 | 特9 | 脱線小破 | 約10日 | 1964年6月27日 クロ150-3へ改造 |
| 5 | サシ151-4 | 特4 | 脱線小破 | 約10日 | 1964年5月4日 出場 |
| 6 | モハシ150-7 | 特7 | 脱線小破 | 約10日 | 1964年5月8日 出場 |
復旧に際し行われた検討でクロ151-7は以下の2点から、国鉄新性能電車の第1号廃車となった。
事故復旧作業に際して運転席の天井や冷房装置を切り取るなどしたこともあり、修復完了時期が7月からの夏期繁忙期はおろか、10月からの転属にすら間に合わない。
直後に迫った山陽本線転用に際し、高価なパーラーカーを復旧または代車を新製することへの懸念。
当時の田町区は12両編成12本と中間車7両が配置されていたが、使用11本でパーラーカーの予備は1両しかなく、その予備車も既に事故直前から東海道新幹線開業後の九州乗入れ改造が開始されていたこともあり、予備車が確保できず予備編成なしの深刻な車両不足状態となった。
20系→151系 > 151系の事故廃車 > クロ151-7脱線大破事故 > 運用面での対応

事故当日の下り「第1富士」の大阪 - 宇野の区間運転と折り返しとなる上り「うずしお」の代走には高槻電車区所属の80系電車7両編成が投入された。
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← 宇野大阪 → 
| クハ86 | モハ80 | サハ87 | モハ80 | サロ85 | モハ80 | クハ86 |
直後にゴールデンウィークを控えていたこともあり、翌日から次のような運用で運転が確保された。
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← 大阪東京 → 
| クハ153 | モハ152 | モハ153 | サロ152 | サロ152 | サハシ153 | モハ152 | モハ153 | モハ152 | モハ153 | クハ153 |  |
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
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← 大阪東京 → 
| クモハ157 | モハ157 | クモハ157 | モハ156 | サロ157 | サロ157 | サハ157 | モハ156 | クモハ157 |  |
| クモハ157 | モハ156 | サロ157 | サロ157 | サハ157 | モハ156 | クモハ157 | モハ156 | クモハ157 |  |
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← 大阪東京 → 
| クハ161 -3 | モロ151 -8 | モロ150 -8 | サロ150 -2 | サシ151 -8 | モハシ150 -9 | モハ151 -21 | サハ150 -20 | サハ150 -8 | モハ150 -8 | モハ151 -20 | クハ151 -8 |
20系→151系 > 151系の事故廃車 > クロ151-7脱線大破事故 > 代替改造車クロ150-3

クロ151-7は廃車となったが、代車として営業上および体面上の理由から7月以降の夏期繁忙期に間に合う1等先頭車が必要とされた。このため本事故で被災し脱線小破したサロ150-3を種車に急遽選定し、修理復旧と以下に示す先頭車化改造を浜松工場で同時施工した。
客室の回送運転台側12名分の区画を台枠を残して撤去し、新たにクロ151形・クハ151形と同様の運転台区画ならびに内部にMG・CPを搭載したボンネット部を設置。クーラーもそのまま使用した。
時間的制約から台枠の延長工事を実施しなかったため、クハ151形よりも車体が短い。
車体撤去部にあった客用扉は、新たに乗務員室扉直後に設置。この構造はクハ181形はもちろん、後のクロ481形とも異なる独自のものとなった。
車内設備はサロ時代のまま。客室定員は40名に減少。
落成は事故から約2ヶ月後の1964年6月27日付となり、同年7月1日より運用に投入されたが、わずか3ヵ月後には東海道新幹線開業と181系化改造のために運用から離脱。再度浜松工場に入場し運転室部分を残し新製した2等客室部分と接合する再改造が施工されクハ181-53となった。クロ150-3としての実働は3か月。さらに落成から廃形式まではわずか8か月強で、国鉄新性能電車としても最初にして最短の廃形式でもある。
クハ181-53への改造時にも台枠延長が施行されなかったため、この車両は通常のクハ181形はおろか、クロ151形からの改造車に比べても車体が短かい。しかし運用上定員56名の確保が必要だったため、次のような寸法上の辻褄合わせを行った。
客室部分は窓柱とシートピッチを5 mmずつ短縮。
出入台・トイレ・洗面所も寸法を短縮。
上述2回の改造によりサロ150-3時代の車両構体は全く残っておらず、新車時から変更されていない部分は台枠とクーラーなど一部機器のみとなった。クハ181-53は田町電車区→新潟運転所で「あずさ」「とき」に充当されたが、1975年に「とき」への183系1000番台置換えで余剰となり廃車解体された。
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| サロ150-3 | クロ150-3 | クハ181-53 | 転属 | 廃車 |
| 1960.04.25 近畿車輛 新製 | 1964.06.27 浜松工場 改造 | 1965.03.10 浜松工場 改造 | 1969.07.01 田町→新潟 | 1975.11.10 |
161系

| 国鉄161系電車> 基本情報 |
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製造年:  1962年
製造数:  15両
運用開始:  1962年6月10日
消滅:  1965年
主要諸元
主電動機:  MT46A形直流直巻電動機
主電動機出力:  100 kW
歯車比:  1:4.21 (19:80)
制御装置:  CS12C形
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1962年に新設された上野 - 新潟間の特急「とき」用として、151系の車体に157系の機器類を組み合わせた特急型電車である。勾配区間に対応した抑速ブレーキを搭載するほか、寒冷地に対応した耐寒耐雪構造が採用された。
161系 > 161系開発の経緯

1962年6月の信越本線長岡 - 新潟間電化完成により、東京 - 新潟間を上越線経由で結ぶ特急電車を運転する計画が立案された。東海道本線と同じ151系であれば共通運用による運用効率向上を見込めるが、本来平坦線区用の151系が20 ‰の勾配が続く上越国境の山岳区間での運用に適するかが問題となった。
1961年に151系と157系による性能試験が上越線で行われたが、151系は勾配区間で主電動機が過熱し、試験運転は打ち切りとなった。一方で157系は試験結果が良好であったため性能は157系が適していると判断されたが、冷房装置搭載・耐寒耐雪対応・食堂車設定の課題から157系をそのまま上越線特急に使用することには問題があった。
加えて地元新潟でも「こだま形」スタイルへの要望が強かったこともあり、上越特急の電車は151系の車体に157系の走行機器を組み合わせ耐寒耐雪構造を採用した電車を投入することになり、形式は修学旅行用電車の159系に次ぐ161系が付与された。
1962年に1編成9両編成×1本と予備車6両の15両が製造された。配置は全車とも田町電車区である。
1964年の東海道新幹線開業に伴い全廃となった東海道本線昼行特急に充当されていた151系のうち余剰となった28両を上越線運用に転用することになり、性能を向上した181系に編入改造を施工。また同年に発注したクハ161形2両とサシ161形1両は製造途中で181系40番台に変更され1965年に落成。161系として製造された15両も車両運用の効率化の観点から1965年5月 - 6月に181系40番台に改造され、国鉄新性能電車初の系列消滅となった。
161系 > 161系の構造

編成は上越線の勾配区間や輸送需要を考慮してMT比を151系の1:1から2:1とした6M3Tの9両編成となり、パーラーカーやビュッフェ車は製造されず全室食堂車が組込まれた。また歯車比も151系よりも低速寄りとした157系と同じ4.21の設定とした。実際に営業運転でも性能が同等の157系との併結運転が行われた。
東海道新幹線開業後の151系転用も考慮された結果、車体は151系の構造が踏襲された。塗装は151系と同様であるが、降雪時の遠方視認性向上および車両基地で151系と識別のためボンネット先端に赤帯が入れられた。耐寒耐雪構造によりスノープラウ（排雪器）を取付け、前面スカートをショートタイプにするなどの差異がある。ドアレールヒーターなど耐寒装備も強化しており、寒冷な山岳地帯での運転に対応した。
主抵抗器は耐雪面で有利な強制通風式のMR22A形とし、主制御器も勾配対策として抑速ブレーキを装備したCS12C形を搭載するが、ノッチ戻し機構はない。
台車は枠板を9 mm厚に強化し、空気ばね自動高さ調整弁に耐雪カバーを取り付けたDT23C形とTR58B形を搭載し、車軸は中実軸に変更された。
モロ161形・モロ160形ではシートラジオ・列車電話も使用線区の電波事情を考慮して廃止されたが、雪に閉じ込められた場合などを考慮し、ラジオ放送を車掌室で受信し必要に応じて放送装置を通じて全車に放送できる構造とした。
クハ161形は主幹制御器が異なるために抑速ブレーキの使用は不可能となるものの151系との混結使用が可能であり、1964年のクロ151-7脱線転覆大破事故により営業運転に投入された実績がある。
161系 > 161系の形式

| 製造年次 | 製造メーカー | モロ161 + モロ160 | モハ161 + モハ160 | クハ161 | サシ161 |
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| 1962年 | 汽車 | 1 | 1・2 | 1・2 | 1 |
| 1962年 | 近車 | 2 | 3 | 3 | 2 |
181系

| 国鉄181系電車 |
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 クハ181-1（復元前） 2008年1月18日 川崎重工業兵庫工場
基本情報
導入年:  1965年 - 1978年
運用終了:  1982年11月14日
主要諸元
主電動機:  MT54系直流直巻電動機
主電動機出力:  120 kW
歯車比:  1:3.50 (22:77)
制御装置:  CS15B形
テンプレートを表示
151系・161系の2系列を1964年以降に仕様統一した系列で、151系からの改造車150両、161系からの改造車15両、製造途中で161系から変更され181系として落成した3両、新製車59両、485系電車からの改造車3両の総計230両のグループである。
上越新幹線開業に伴う1982年11月15日ダイヤ改正で「とき」運用が廃止されたことにより定期運用を終了。経年劣化ならびに余剰による廃車を除いた一部車両は保留車とされたが、最後まで残存していたモハ181-113・114・モハ180-113 - 115・サロ181-1053の計6両が1986年3月31日付で廃車となり廃系列となった。このためJRグループへの継承車は他系列へ改造された車種以外存在しない。
181系 > 181系開発の経緯

1964年10月の東海道新幹線開業により、151系は山陽・九州方面と上越線方面の特急に転用されることとなったが、151系では山陽本線瀬野八区間での補助機関車連結、161系では上越特急のスピードアップが課題とされ、勾配区間でのスムーズな運転が困難な状況にあった。また将来には山岳路線への投入も予想されたため151系と161系の出力を増強し、両系列を統一させ1964年11月に落成した系列が181系である。
従来の国鉄新性能車標準主電動機であった出力100 kWのMT46形直巻整流子電動機は東海道本線最大勾配区間である10 ‰をMT比1:1で運転可能な性能が維持されていたが、1960年代以降に電化された山岳線区となる信越本線・中央本線に介在する最大25 ‰連続勾配区間でもMT比1:1で運転可能な大出力電動機が要望された。これに対応するため1963年3月には153系を山岳線区での運転も含み強化した165系で出力を120 kWに向上したMT54形主電動機を開発し初投入。引き続き交直流両用では453・473系・481系、近郊型では113系・115系・403系・423系などにも搭載し実績を積み、新たな標準主電動機になるとともに各地に運用範囲が拡大した。
1959年6月改正の国鉄新性能電車形式称号規定では、10の位は1 - 4が近距離形、5 - 8が長距離形、9が試作相当と区分されていたが、1964年7月に10の位は8が特急型と再改定されたことから、系列名は181系と決定した。当初は山陽向け改造車は近郊形電車の113系に、上越向け改造車は115系に相当する改造が計画されており、山陽向けは183系、上越向けは185系と仮称された。このうち山陽向け車は抑速ブレーキは装備せず151系から搭載する自然通風式主抵抗器を引き続き使用する計画であったが、将来の転用を考慮し抑速ブレーキ装備ならびに強制通風式主抵抗器を搭載する上越向け車と統合し、系列も181系とされた。
181系 > 151系・161系からの変更点

151系・161系と最大の相違点は出力向上した主電動機にあり、主電動機を100 kWのMT46系から120 kWのMT54系に換装し、歯車比3.50・弱め界磁率40 %に統一された。この出力増強によって10 ‰勾配における均衡速度は481系と同等の120 km/h（速度種別A20）となったため山陽特急運用では広島 - 八本松間のいわゆる瀬野八越えで補助機関車連結が不要となった。
捻出されたMT46系主電動機は101系および421系の増備車に転用された。
制御装置は勾配対策でノッチ戻し制御が可能で抑速ブレーキを搭載したCS15B形に、主抵抗器は強制通風式のMR78形としたほか、制御車の主幹制御器も対応したタイプへ変更。
151・161系からの改造車の台車はDT23B・C形・TR58B形を除き強度を増した改良型のDT23Z形・TR58Z形に交換。
山陽向け車は、上越向け車に施工された耐寒耐雪装備を省略して落成しており、後の関東地区再転出時に施工されたが、対策は十分でなく長年の高速走行による各部の疲労も相まって後年の豪雪時に故障が多発した。
信越本線充当車は、1966年以降に碓氷峠通過のため横軽対策を追加施工した。
最初期に改造された車両は田町電車区所属で山陽特急転用から除外され上越線運用に充当となる特6・特8編成に組成されていた12両×2本と予備車6両のうち余剰となるサロ151-6・150-2を除いた28両で、大井工場ならびに浜松工場で施工された。
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| 施工 工場 | 編成 番号 | クロ151・150 | モロ151 | モロ150 | サロ151・150 | サシ151 | モハシ150 | モハ151 | サハ150 | サハ150 | モハ150 | モハ151 | クハ151 |
| 大井 工場 | 特6 |  | 6 | 6 |  | 6 |  |  | 18 |  | 6 | 16 | 6 |
| 大井 工場 | 特8 |  | 8 | 8 |  | 8 |  |  | 20 | 8 | 8 | 20 | 8 |
| 大井 工場 | 予備車 |  |  |  |  |  |  |  |  |  | 12 | 27 |  |
| 浜松 工場 | 特6 | クロ151-6→ クハ181-56 |  |  |  |  | 6→ モハ180-56 | 6 |  | 6 |  |  |  |
| 浜松 工場 | 特8 | クロ150-3→ クハ181-53 |  |  |  |  | 9→ モハ180-59 | 21 |  |  |  |  |  |
| 浜松 工場 | 予備車 |  | 12 | 12 |  |  | 8→ モハ180-58 | 19 |  |  |  |  |  |
| 保留車 | 特6 |  |  |  | 151-6 |  |  |  |  |  |  |  |  |
| 保留車 | 特8 |  |  |  | 150-2 |  |  |  |  |  |  |  |  |
以後は1966年までに保留車2両を除き向日町運転所所属の151系ならびに田町電車区所属の161系も改造施工され181系として出場。1966年の中央本線特急「あずさ」と信越本線特急「あさま」の運転開始に合わせて新造車である100番台も投入。1969年にも増備されたほか、保留車2両も1968年と1969年に本系列化工事を終了した。
181系 > 181系の形式（編入車・新造車）

本項では、151系・161系からの編入車と新造車の番台区分による形式解説を行うものとする。
181系 > 181系の形式（編入車・新造車） > 0・40番台

151系・161系から改造されたグループ。151系からの改造車は0番台（元番号）、161系からの改造車は40番台（元番号+40）に編入された。施工は向日町配置車が吹田工場、田町配置車が161系は全車大井工場、151系はこちらの表を参照のこと。
なお1964年に161系として発注された3両は、製造途中で181系に変更されて1965年1月20日付で落成しているが、40番台に区分された。
| 製造年次 | 製造メーカー | クハ181 | サシ181 | 新製配置 |
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| 1965年 | 汽車 | 44・45 | 43 | 田町電車区 |
クハ181-44・45は、前頭部の赤帯を従来車との区別のために太く塗装して落成した。
車体・車内設備は151・161系の設備を踏襲し、新製された3両についても同様な構造で新製車の台車は当初よりTR58Z形を装着する。モロ150形の乗務員室はモロ160形と同様の乗客専務車掌室に変更され、151系時代に装備していたシートラジオ・列車電話・食堂車の列車位置表示装置は改造時に撤去された。
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| 181系 形式 | 車両番号 | 旧・車両番号 |
| モロ181・180 | 1 - 13 | モロ151・150-1 - 13 |
| モロ181・180 | 41・42 | モロ161・160-1・2 |
| モハ181 | 1 - 6・11 - 30 | モハ151-1 - 6・11 - 30 |
| モハ181 | 41 - 43 | モハ161-1 - 3 |
| モハ180 | 1 - 13 | モハ150-1 - 13 |
| モハ180 | 41 - 43 | モハ160-1 - 3 |
| モハシ180 | 1 - 5・7・10 - 13 | モハシ150-1 - 5・7・10 - 13 |
| クロ181 | 1 - 5・8 - 12 | クロ151-1 - 5・8 - 12 |
| クハ181 | 1 - 12 | クハ151-1 - 12 |
| クハ181 | 41 - 43 | クハ161-1 - 3 |
| クハ181 | 44・45 | 新造車 |
| サロ181 | 2 - 4・6 | サロ151-2 - 4・6 |
| サロ180 | 1・2・4 - 6・11 | サロ150-1・2・4 - 6・11 |
| サハ180 | 1 - 24 | サハ150-1 - 24 |
| サシ181 | 1 - 12 | サシ151-1 - 12 |
| サシ181 | 41・42 | サシ161-1・2 |
| サシ181 | 43 | 新造車 |
181系 > 181系の形式（編入車・新造車） > 100番台

当初から181系として新製されたグループ。新形式となったクハ180形は0番台とされたが、他形式は100番台に区分した上で製造された。1966年に「とき」増発と新たに設定された「あさま」「あずさ」用として田町電車区へ45両が、1969年に「あさま」増発用として長野運転所へ8両が配置された。
台車はDT32系の枕はりの高さを低くしたDT32C・TR69Cを装着。また中央東線の狭小トンネル対策である通称「山用対策」を全車に、また1966年製造車のうち「あさま」充当車ならびに1969年製造車には碓氷峠通過のため横軽対策を新造時から施工済。
| 製造 年次 | 製造メーカー | モロ181 + モロ180 | モハ181 + モハ180 | モハ180 （単独製造） | クハ181 | クハ180 | サロ180 | サシ181 | 新製 配置 |
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| 1966年 | 近車 | 101・102 | 107-109 |  | 103-106 |  |  |  | 田町電車区 |
| 1966年 | 川車 |  | 101-106 |  | 101・102 |  |  | 101-103 | 田町電車区 |
| 1966年 | 汽車 | 103 | 110-112 |  | 107・108 | 1-4 |  |  | 田町電車区 |
| 1969年 | 川車 |  | 113-114 | 115 | 109 |  | 101 |  | 長野運転所 |
| 1969年 | 汽車 |  |  |  |  | 5 |  |  | 長野運転所 |
中折れシャッター式タイフォンカバーを装着
ボンネット側面外気取入グリルをクハ481-30以降と同型の縦型スリットに変更
補機連結で常時使用されることから前位自動連結器カバーを省略のほかスカート部分に解放テコ・KE64形ジャンパ連結器・ブレーキ管を装備する。
床下機器はクハ181形を逆転配置したものである。
181系 > 181系の形式（編入車・新造車） > サロ181形1100番台

1978年の「とき」の編成変更では、183系1000番台以降に確立された電車特急編成のMG搭載車を3両とする3MG化が推進され本系列でも同様な抜本的体質改善の観点から、日本車輌が6両製造したMG・CPを床下に搭載するグリーン車である。
本番台区分は、1976年から製造されたサロ481形1000番台の基本設計を踏襲しており、上越新幹線開業後にサロ481形への転用改造が考慮され、485系同様の高い床面や車体断面に差異があり、本系列新造車では唯一となる側面方向幕ならびにAU13EN形分散式冷房装置を搭載する。
181系としての運用が終了した1982年 - 1983年に、当初の予定通りサロ481形1500番台へ改造された。
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| 車両番号 | 落成日 | 製造所 | 改造 | 改造 | 改造 | 改造 | 廃車日 |
| サロ181-1101 | 1978.06.13 | 日車 | サロ481-1501 1983.01.14 盛岡 | クハ481-1104 1990.01.20 郡山 | クロハ481-1501 1993.11.10 郡山 |  | 2013.01.17 |
| サロ181-1102 | 1978.06.13 | 日車 | サロ481-1502 1982.10.04 盛岡 | クハ481-1105 1990.02.03 郡山 | クロ485-5 2001.03.21 大宮 | クハ485-703 2011.2.10 東急車輛 | 2022.12.28 |
| サロ181-1103 | 1978.06.13 | 日車 | サロ481-1503 1982.11.11 盛岡 | クハ481-1106 1990.03.08 郡山 |  |  | 2000.04.01 |
| サロ181-1104 | 1978.06.13 | 日車 | サロ481-1504 1982.12.16 盛岡 | クハ481-1107 1991.02.07 郡山 | クロ484-7 2001.03.21 大宮 | クハ484-703 2011.2.10 東急車輛 | 2022.12.28 |
| サロ181-1105 | 1978.06.27 | 日車 | サロ481-1505 1982.12.21 郡山 | クハ481-1108 1991.02.15 郡山 |  |  | 1999.12.03 |
| サロ181-1106 | 1978.06.27 | 日車 | サロ481-1506 1982.12.17 土崎 | クロ484-5 1997.12.20 大宮 |  |  | 2016.04.26 |
181系 > 181系の形式間改造

151・161系→181系と同時もしくは後に車種間改造されたグループ。
181系 > 181系の形式間改造 > モハ180形50番台

モハシ150形・180形→モハ180形の改造車。車両番号はモハシ150形・180形+50に区分された。改造内容は種車の客室部を流用の上、ビュフェ設備および中央出入台・前位側トイレ・物置を撤去し、後位側出入台・トイレ・洗面所の新設などが行われているが、出入台寸法などが従来のモハ180形と異なるほか、屋根上クーラーはモハシ時代の配置をそのまま流用している。長野配置となった51・52・55・57・62は横軽対策を施工した。また改造施工時期の違いで以下のグループに分類される。
1964年の東海道本線運用終了後に田町配置のまま上越線特急へ転用されたグループ。1965年3月10日付で181系化改造と同時にモハ化を浜松工場で施工。1969年に新潟へ転出。
1968年に特1・2編成の山陽特急→関東地区転用に際し浜松工場で改造されたグループ。転用後は田町→新潟→長野配置となった。
山陽特急でのビュフェ利用率低下を受け営業廃止後となった1970年10月から1971年3月にかけて吹田工場で改造されたグループ。1972年から1973年にかけて関東地区転用により向日町から53・54・60・63が新潟へ、55・57・62が長野へ転出。
モハシ180-11はモハ化改造の対象から外れ1970年10月に休車となった後、1973年に小倉工場で191系事業用車化工事を施工されクモヤ190-1へ改造され、サハ180-5が種車のクモヤ191-1とユニットを組成して田町電車区へ配置。これによりモハシ180形は廃形式となった。
長野配置車は1975年中に189系へ、新潟配置車は59・63を除き183系1000番台へ置換えで1976年までに廃車となった。また残存した59・63も1978年の「とき」3MG化による編成組成変更により運用離脱となり、63の1979年2月20日付廃車で廃区分番台となった。
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| モハシ150 車両番号 | モハシ180化改造 （吹田工場施工） | モハ180 車両番号 | 改造日 | 施工 工場 | 最終配置 廃車日 |
| 1 | 1966.05.19 | 51 | 1968.12.17 | 浜松 | 長野 1975.12.01 |
| 2 | 1965.12.24 | 52 | 1968.09.27 | 浜松 | 長野 1975.10.31 |
| 3 | 1966.02.01 | 53 | 1971.02.26 | 吹田 | 新潟 1975.05.13 |
| 4 | 1965.09.16 | 54 | 1970.10.08 | 吹田 | 新潟 1976.05.12 |
| 5 | 1965.06.16 | 55 | 1970.12.10 | 吹田 | 長野 1975.06.12 |
| 6 | 181系化時にモハ化 | 56 | 1965.03.10 | 浜松 | 新潟 1975.11.25 |
| 7 | 1966.08.18 | 57 | 1971.03.26 | 吹田 | 長野 1975.10.31 |
| 8 | 181系化時にモハ化 | 58 | 1965.03.10 | 浜松 | 新潟 1976.01.17 |
| 9 | 181系化時にモハ化 | 59 | 1965.03.10 | 浜松 | 新潟 1978.06.14 |
| 10 | 1965.07.17 | 60 | 1970.12.24 | 吹田 | 新潟 1975.08.27 |
| 11 | 1965.11.10 | クモヤ190-1 | 1973.05.23 | 小倉 | 田町 1983.02.28 |
| 12 | 1966.07.08 | 62 | 1971.03.31 | 吹田 | 長野 1975.12.01 |
| 13 | 1966.04.19 | 63 | 1971.03.31 | 吹田 | 新潟 1979.02.20 |
181系 > 181系の形式間改造 > クロハ181形

山陽特急転用後のパーラーカーは利用客が少なく、1965年10月にパーラーカー特別座席料金が東海道時代の1,650円から500円に大幅値下げされてからも利用率が低い状態が続いた。このため、クロ181形の開放室を2等室（現・普通車）とする改造が行われることとなり、1等・2等合造車のクロハ181形となった。クロ181形10両のうち貴賓予備として残された11・12を除く8両が対象となり、吹田工場で施工された。
外観はサハ181形とは異なり窓の配置は変更されず、等級表記文字の取付位置を区分室寄りに変更した以外は種車と同一である。開放室割付の関係から2等客室のシートピッチは在来車よりも広い980 mmとなり、荷物棚は強度の関係で吊り下げ型のパイプ式に変更された。
1973年までに全車クハ181形60番台及びクハ180形50番台に再改造され形式消滅した。
181系 > 181系の形式間改造 > クハ181形50・60番台・クハ180形50番台

クロ150-3→クハ181-53を除き、クロ151形・クロ181形・クロハ181形を種車としてクハ181形・クハ180形へ改造したグループの区分番台。
運転台部分はそのままに、客室部は新たに製造した構体を接合する改造方法を採用したことから、特徴あるパーラーカー車体は姿を消したほか、オリジナルのクハ181形・クハ180形との比較では車体長が500 mm短いにもかかわらず定員を同一の56名に合わせたため出入台部・トイレ・洗面所の寸法を短縮。このため当該部分側窓は種車の窓ガラスが流用されたため小窓であるほか、窓間柱も狭くシートピッチが5 mm短縮された。車両番号は1965年に151系から直接クハ181形へ改造されたクロ150-3・クロ151-6ならびに1968年にクロ181-11から改造された3両は、車両番号を種車+50としており、後の改正施工予定でも古い文献によっては50番台とする表記もあるが、1972年以降に改造されたグループは62 - 65の続番で落成した。
クハ180形は信越特急「あさま」「そよかぜ」増発用に信越本線横川 - 軽井沢間でEF63形電気機関車との連結に対応する改造を含めて施工された区分。0番台車は床下機器を種車ならびにクハ181形と逆転配置としたが、本区分番台は種車のままとした。車両番号はクハ181形改造車と異なり種車の車両番号とは関係なく改造落成順に51から付番されており、51のみ1969年に郡山工場（現・郡山総合車両センター）で、52 - 55は1972年 - 1973年の山陽特急から転用時に長野工場（現・長野総合車両センター）で改造施工された。長野運転所配置となったが1975年の189系置換え時に全車廃車となった。
またクハ181形前頭部は、1965年改造車がボンネット部に赤帯を入れた以外はロングスカートならびに屋根上前灯を装備したままとされ、1966年の「あずさ」充当に伴い山用改造を施工。61 - 64はクハ化時に山用改造を同時施工した上でショートスカートへ換装。65は帯無かつロングスカートで落成し、後に赤帯を追加したなど若干の差異がある。なおクハ180形改造車は全車赤帯追加ならびに専用スカートへ交換された。
181系 > 181系の形式間改造 > クハ181形70番台

山陽特急には、1965年以降481系・581系が投入され余剰となった181系は関東地区への転出を開始するが、両地区では編成が異なるため先頭車のクハ181形が関東地区で不足することは確実であった。そのため1968年に関東地区転出となった特1編成に組成されていたサハ180-1・13を浜松工場で改造した区分番台である。
改造内容は、種車前位寄りに100番台に準じた前頭部を追設。連結面間長さなどの諸元は台枠を延長し従来のクハ181形と同様としたが、1次車 (1 - 6) やクロ150-3→クハ181-53と同様に運転台直後ユニットクーラーに外気取入口や運転台屋根上の前照灯・空気笛・ウィンカーランプも100番台同様に当初から未装着なほか、車両番号表示が1次車と同じステンレス切抜き文字を貼り付けた鋼板で取付るなどの特徴がある。
落成後は田町電車区へ配置されたが、1969年7月の運用移管で新潟運転所へ転出。183系1000番台への置換えにより1975年中に廃車となり区分消滅。
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| 151系 車両番号 | サハ180化改造 | 施工 工場 | クハ化後 車両番号 | 改造日 | 施工 工場 | 廃車日 |
| サハ150-1 | 1966.05.13 | 吹田 | クハ181-71 | 1968.12.17 | 浜松 | 1975.08.27 |
| サハ150-13 | 1966.05.19 | 吹田 | クハ181-72 | 1968.12.17 | 浜松 | 1975.11.10 |
181系 > 181系の形式間改造 > サハ181形

種車のサロ151形から専務車掌室・ビジネスデスク・回送運転台・前灯・標識灯を撤去し普通車化した改造。1・5は181系化改造と同時に施工されているが、4は一旦サロ181形に改造後の再改造で落成。また車両番号は引続きそのままの状態である。
窓幅・窓配置も全面的に変更しており定員もサハ180形と同一の72名であるが、サロ時代の名残でトイレ・洗面所を前位側に設置し、出入台妻面に回送運転台窓が残存するほか、車端部屋根上排気送風機取付位置が後位側などの相違点がある。
改造後は、田町→新潟配置となり「とき」「あずさ」で運用されたが、1・4は1973年の「あずさ」運用移管に伴い長野運転所へ転出。横軽対策も施工され「あさま」「そよかぜ」にも充当された。183系1000番台ならびに189系への置換えにより、3両とも1975年中に廃車となった。
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| 車両番号 | サロ181化改造 | 施工 | サハ181化改造 | 施工 | 配置 | 廃車日 |
| 1 |   |   | 1966.07.09 | 大井 | 田町→新潟→長野 | 1975.05.14 |
| 4 | 1965.08.17 | 吹田 | 1966.09.10 | 大井 | 田町→新潟→長野 | 1975.05.14 |
| 5 |   |   | 1966.08.19 | 大井 | 田町→新潟 | 1975.08.27 |
181系 > 181系の形式間改造 > サロ180形1000番台・サロ181形1050番台

1978年の「とき」編成変更ではモロ181・180形ユニット・サハ180形・サシ181形が編成から除外されたが、グリーン車は新たにサロ2両組込に対応して10両が必要になった。これに対しMG・CPを搭載するサロ181-1101 - 1106の6両が新製されたが、残り4両は逼迫する国鉄財政を顧みて余剰車両を有効活用させる観点から改造で落成したグループである。
種車は「あさま」「あずさ」の運用終了後も長野運転所で休車のままとなっていたサロ180-101であり、1978年6月の新津車両管理所で整備改造と改番を行った上で新潟運転所へ転入した。
種車は鹿児島車両管理所（現・鹿児島車両センター）所属のサロ481-26 - 28。新製された1100番台車と同様に本系列より床面高さが高いため貫通路に桟板設置・車端ダンパ移設・サボ受け追設などの改造が施工された。
改造車2形式は上越新幹線開業後に廃車とする計画であったが、1982年11月の運用終了後にサロ180-1001・181-1051・1052はサロ110-301 - 303へ改造。1053のみが廃車となった。
またサロ181形は、オリジナル車が1976年に全車廃車され一旦廃形式となっているため、2回廃形式になっている。
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| 車両番号 | 改造種車 | 落成日 | 施工 | 改造 | 改造 | 改造 | 廃車日 |
| サロ180-1001 | サロ180-101 1969.07.01 川重 | 1978.06.13 | 新津 | サロ110-301 1983.04.13 新津 | サロ110-301 1983.04.13 新津 | サロ110-301 1983.04.13 新津 | 1990.12.26 |
| サロ181-1051 | サロ481-26 1969.07.05 近車 | 1978.07.25 | 新津 | サロ110-302 1983.03.28 新津 | サロ110-302 1983.03.28 新津 | サロ110-302 1983.03.28 新津 | 1990.12.26 |
| サロ181-1052 | サロ481-27 1969.07.05 近車 | 1978.07.20 | 新津 | サロ110-303 1983.04.29 大船 | サロ110-303 1983.04.29 大船 | サロ110-303 1983.04.29 大船 | 1991.01.28 |
| サロ181-1053 | サロ481-28 1969.08.21 東急 | 1978.07.16 | 新津 |  |  |  | 1986.03.31 |
181系 > 181系の形式間改造 > モハ181・180形200番台

1978年10月2日の白紙ダイヤ改正で「とき」は183系電車1000番台と編成を統一することになり、余剰となるモロ181・180形は車齢の若い100番台が新津車両管理所（現・総合車両製作所新津事業所）で普通車のモハ181・180形に格下げ改造され誕生した区分番台である。
上越新幹線開業時に廃車が予想されていたため改造は最小限に留められ、グリーン車特有の小窓のままでありシートピッチと窓配置が一致しない。改造時にモロ180形はトイレを洋式から和式に変更し、モハ181形は乗務員室を客室化したため定員は従来の同形式より4名多い72名となった。
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| 車両番号 | 改造種車 | 落成日 | 施工 | 廃車 |
| モハ181-201 + モハ180-201 | モロ181-101 + モロ180-101 | 1978.12.25 | 新津車両管理所 | 1982.12.27 |
| モハ181-202 + モハ180-202 | モロ181-102 + モロ180-102 | 1978.11.08 | 新津車両管理所 | 1979.02.20（モハ181-202） 1982.12.27（モハ180-202） |
| モハ181-203 + モハ180-203 | モロ181-103 + モロ180-103 | 1979.02.28 | 新津車両管理所 | 1982.12.04 |
181系 > 181系の改造工事

151系・161系→181系への改造のほか、クロ・クロハ181形→クハ180・181形やモハシ180形→モハ180形以外にも数々の改造工事が施工された。ここでは、上述した車両番号変更を伴う改造工事を除いた車両性能の変更や車体構造に関係する工事について解説を行う。
181系 > 181系の改造工事 > 山用改造

1966年12月に中央東線新宿 - 松本間で「あずさ」の運転を開始したが、高尾以西の狭小トンネル対策として田町電車区所属の0・40番台車に施工された以下の改造である。
クハ181形は運転台屋根上の前灯・補助警笛・マーカーランプを撤去し、151系からの改造車はスカートをミニタイプへ交換。
モロ・モハ181形のパンタグラフ折りたたみ高さを40 mm低下。
100番台車では製造時から施工されているが、向日町運転所所属車が関東地区へ転出の際にも施工された。また161系時代も含み田町配置の181系に施されたボンネット部赤帯は施工編成識別を示すことにもなり、向日町から転入したクハ181形も同様に赤帯追加とミニスカートへの交換を実施したが、1972年以降に転入した車両の一部はこれらを省略して施工された。
181系 > 181系の改造工事 > 横軽対策

信越特急「あさま」「そよかぜ」充当車は、横川 - 軽井沢間でEF63形による推進・牽引運転となるためにジャンパ連結器などを装備するクハ180形が製造されたほか、以下の装備が100番台では新製時から、その他の車両は改造で装備された。
空気ばねパンク装置の設置
非常ブレーキ吐出弁絞り追加
台枠ならびに連結器を強化した上で緩衝装置容量を増大