国鉄63系電車
国鉄63系電車(こくてつ63けいでんしゃ)は、1944年から1951年にかけて導入された運輸通信省鉄道総局・運輸省および日本国有鉄道(国鉄)の直流用通勤形電車である。なお、この呼称は同一の設計思想に基づいて製造された電車を便宜的に総称したもので、国鉄制式のものではなく、また、モハ63形とサハ78形のみを指す場合と、ほぼ同一の構造を持つ鋼体化改造車および他形式からの改造車からなるクハ79形を含む場合とがある。
本形式は、第二次世界大戦中、戦時体制下で増加していた通勤輸送に対し、混雑の緩和を目的に導入され、さらに、終戦直後の混乱を背景とした輸送需要の増加および損耗した輸送力の補充を目的として大量に導入されて戦後の交通混乱時代に大きな役割を果たした。21世紀に至るまで都市圏のJRや多くの大手私鉄で用いられている、通勤輸送向けの「全長20 m、片側4扉」の車体を採用して量産された最初の電車である。
一方で、本形式は第二次世界大戦中の日本国内の状況に対応するため、資材の節約と製造工程の削減を目的とした戦時設計に依るものとなっている(下記に詳述)。本形式が設計された当時、鉄道省動力車課長の島秀雄の下で戦時設計に基いた電気機関車と電車の設計を担当した矢山康夫は、1976年に戦時設計について次のように回想している。 戦時設計の骨子は、基本的な性能はこれを十分に確保するが、寿命は短くても戦争中の使用に耐えればよいという覚悟で、設計安全率を許される最小値まで引き下げる、鉄や銅など重要資材を思い切り節約する、加工と艤装の工程と工数を減らすと同時に、徴用工や動員学徒のような素人工でも組立できるように作り易くする、さらに取り扱い・保守修繕・細部機能などの点でも、決戦体制下で許されるぎりぎりの限界まで切り詰めて我慢するなどであった。
本形式は製造後間もなく補強・改造の必要が生じ、高圧・低圧回路の電線の引替および電線管の設置、台枠の心皿取付部の補強、省略されていた機器類の取付等の改造工事が行われていた。しかし、その後1951年4月24日の桜木町事故においてさらなる問題点が明らかになったため、事故対策を主な内容とした更新修繕を実施して72系となり、その後長く使用されたほか、その他の戦前形電車にも同様の内容の通称「更新改造II」を実施している。
1937年の日中戦争開始に伴い鉄道動員体制となったことと、開戦に伴う旅客・貨物の輸送量増加に対応するため、1938年度に「輸送力拡充4ヵ年計画」(1941年度まで)を策定し、総額96.6百万円の予算のうち、車両増備にその55%を当して輸送力の増強を図ったが、資材不足により次第に計画達成率が低下していた。その後、1942年度から10か年の「交通施設長期整備計画」を策定し、当初の5年間は毎年220百万円の予算のうち22%を車両増備に充てることとしていた。
しかし、太平洋戦争の進展に伴う、産炭地からの石炭輸送を中心とした内航運輸の輸送力不足に対応するため、1942年10月6日に閣議決定された「戦時陸運の非常体制確立に関する件」および「戦時陸運非常体制確立方策要綱」によって戦時陸運の非常体制を確立し、石炭や鉄鉱石などの重要物資の海上輸送を陸上輸送に移して余剰の船舶を満洲・中国大陸方面や南方方面からの輸送に充てるための5項目からなる要綱が定められ、その要綱の下に9項目からなる措置が定められた。この計画を念頭に、1943年2月以降ダイヤ改正を繰り返し、旅客列車を削減して余剰となった機関車を貨物列車に回してこれを増発するとともに、列車運行の効率化などを行うなど経営資源を戦時陸運非常体制確立に振り向けており、その一環として1943年7月20日の閣議決定により「鉄道車輌の計画増産確保に関する件」が以下の通り定められた。
車両製造および修繕能力を最大限に発揮するため、鉄道省の技術・労務・資材・施設・経験等を活用して鉄道省の工場・機関区・検車区と民営工場とを一体的に総合運営する
これに伴い、民間の車両メーカーも国家総動員法に基づく鉄道大臣の管理下に入れて官民一体で車両製造・修繕にあたることとなり、各民間工場に監理官が配置されて指揮監督または指導斡旋を行ったほか、1939年に車両の生産および配分の調整のための鉄道車両協議会および材料配給と部品規格統一を目的とする車両技術協会が設立され、1941年12月22日には重要産業団体令に基づき、車両および信号保安装置の製造販売を統制する車両統制会が発足している。
一方、開戦により車両用の資材が不足する状況となったため1930年代後半には資材の使用量削減のための設計変更がされるようになり、さらに、一層の資材の節約を図るため、1943年1月4日付の「戦時規格委員会規程」に基づき鉄道省に設置された戦時規格委員会において戦時陸運非常体制下における車両の生産増強のため以下の5項目について戦時規格等を制定し、これを実施することとなった。
工程・艤装の簡易化
参考として、1937年から1945年の間の輸送量の変化は以下の通りであった。
電車においては1939年製造の40系および51系より資材の節約と製造の簡易化が開始され、車体は全溶接・張上げ屋根として軽量化(資材節約)を図るとともに、室内の化粧板の簡略化、乗降扉や座席枠組の木製化、竹製吊手の採用などが実施されているほか、主制御器などの電装品の確保できず、同年竣工のモハ60形の一部は無電装であった。翌1940年に製造された両系では工程簡易化のため、車体は従来の形状で全溶接、木製屋根・雨樋のものとなり、室内は化粧板を省略しているほか、ほとんどの制御電動車が無電装となり、制御車の中にも付随車として竣工した車両があった。
その後、貨物輸送のための機関車および貨車が専ら生産されるようになり、旅客車はほとんど生産できなかったこと(客車に関しては優等車は1941年度・普通車は1942年度に中止された以降の新製は禁止されており、戦後1946年になるまで全く製造されなかった)ことから、電車に関しては極力限られた車両で輸送力を確保するため、座席撤去等の改造が行われることとなって横須賀線以外の路線は1943年から、横須賀線は1944年から実施されているほか、横須賀線以外の電車列車への2等車の連結中止と2等車の3等車への変更が実施されている(横須賀線でも実施されたが、軍部高官や皇族の輸送に支障するため中止)。また、主制御器の弱界磁段使用停止、運転速度の低下なども実施されているほか、資材供出等のため1943年から室内天井のベンチレーターカバー・手摺類・網棚ブラケット・方向板などが金属製から代用材に変更されたほか、1944年には連結部の渡り板・座席下の蹴込板・側面窓カーテンのカバー・制御車の機器類・車内表示用の地図枠・代用材を含む手摺類などが撤去されている。
さらに、1943年には輸送力増強のため片側2扉の32系の制御車/付随車および42系の4扉化と、モハ32形の3扉化が計画され、まず試作として同年8月にモハ43形およびクハ58形の計2両が改造後、順次改造が進められた。この改造は資材と人工の不足により計画通りには進捗しなかったものの、この実績をもとに木造車の鋼体化においても全長20 m片側4扉車への改造が構想されることとなった。
一方、戦時設計の車両は、1943年5月10日にD51形を対象に「戦時設計要網」およびその施行細則が定められ、これを基づいた「D51形蒸気機関車戦時設計詳表」をもとにD51形戦時型が製造されたのをはじめとして、その後、C11形、D52形蒸気機関車やEF13形電気機関車、トキ900形貨車などが製造されていたが、電車に関しても戦時設計に基いた車両が導入されることとなり、モハ63形、サハ78形が設計されているほか、全長20 m片側4扉車とすることとなった木造電車の鋼体化に際してこれらと同様の形態のクハ79形が導入されることとなった。
最初に木造電車を鋼体化改造した「クハ79形」制御車が竣工し、続いて「モハ63形」制御電動車および「サハ78形」付随車が製造されたが、終戦の頃までに竣工した車両は、クハ79形8両、モハ63形14両、サハ78形8両であり、モハ63形は電装品が確保できず、全車が付随車として竣工している。
戦後、国鉄における通勤通学の輸送人員は増加を続け、1947年度は1936年度の3.27倍、1951年度は同じく3.66倍となっており、特に大都市附近においては、復興・復員によって人口の流入があった一方で、都市中心部の戦災被害に伴う近郊部への疎開・転居等によって遠距離通勤が増加し、通勤通学列車の混雑度が増していた。一方で、国鉄電車における戦災車両数は全焼・大破358両、半焼・中破39両・小破166両の計563両であり、これは全電車の26%にあたり、このうち361両が廃車となっている。これに加えて、保守の低下に伴い、1947年における電車の稼動率は戦前の50%程度となり、都心の路線で使用する車両を確保するため、1945年6月から横須賀線、1946年2月から阪和線、同年8月からは中央線で機関車牽引の列車が運行されている。
この状況の改善のため、戦時設計の63系を大量生産用設計に手直し、かつ改良を加えた上で1945年度から1948年度にかけて導入している。1945年9月11、12日の全国工作課長会議において蒸気機関車287両、電気機関車95両、電車600両、客車1380両を1946年9月までに補充することを計画し、1945年9月14日にその発注が実施され、電車に関しては1945年度300両、1946年度310両の製造予定であったが、資材、特に電装品を中心とする資材不足により計画通り進捗せず、1946年10月に制御電動車460両、付随車60両の計画に修正されている。戦後製の63系はまず1945年度末までに41両が製造(車体竣工ベース)されたが、その後は1946年10月制定の臨時物資需給調整法に基づく指定生産資材割当規則により製造に必要な資材の配給統制が行われたことにより大幅に増産されており、1950年までに688両が導入されて戦後復興の一翼を担った。こういった63系の増備に加え、車両の保守に関しても戦前のレベルまで復旧させた結果、通勤通学列車の輸送力は1951年度には1936年度の2.95倍に増強されている。
しかし、終戦後すぐの時期に製造された車両は電装部品不足により、運転台付きの電動車として計画されながら主電動機や主制御器などの電装品がない状態のまま制御車代用となった車両も多く、さらに、運転台に装備する主幹制御器やブレーキ弁などの機器も省略して付随車代用となった車両も少なからずあった。なお、これらの車両の識別のため、1948年4月8日付の形式称号の特別措置により、「モハ」の記号を使用する電動車のうち、電動機を装備しない車両に対し「クモハ」(制御車代用)、電動機と主幹制御器を装備しない車両に対し「サモハ」(付随車代用)の記号を使用し、「クハ」の記号を使用する制御車のうち、主幹制御器を装備しない車両に対し「サクハ」の記号を使用することとなった。
1937年から1952年までの国鉄における年度別の電車の運用状況および導入状況は下表の通り。
戦時設計は「戦争に勝つまでの間、数年保てば良い」という思想のもとに資材を可能な限り切り詰め、かつ極限まで輸送効率を追求したと形容されるものであるが、本形式の設計は資材の節約よりも製造工程簡易化を主眼としたものと見られており、また、一部車両の台車や主電動機などに戦災車のものが使用されている。しかし、戦争による産業の疲弊に由来する資材不足によって、戦後も戦時設計に若干の改良の加えたのみの設計で製造され、1946年度製の車両までは床下配線には電線管を用いず棚配線としたことと、電線被覆の不良などの絶縁物不良・不足等の絶縁関係の脆弱さによる事故が発生している。特にPS11および本形式が使用したPS13集電装置における絶縁対策の不足は後に桜木町事故の要因となるなど、問題の多いものであった。
一方、戦後になって国鉄は1947年以降、電車に関する新技術の開発に取組んだが、当時生産されていた国鉄電車は本系列のみであったため、新技術の試験にも利用された。
戦時設計に拠るモハ63形、サハ78形の車体設計における特徴は以下の通り。
輸送力増強のため、乗降扉を片側4箇所とし、扉幅はそれまでの標準の1100 mmから1000 mmとしたが扉開時の引残りを縮小して950 mmの有効幅を確保。また、車体長の延長および乗務員室の短縮により客室面積を増大し、一方で、側面窓を、中段を固定、上段および下段をそれぞれ上昇式とした3段窓として立席客に対する換気を図ったほか、妻面にもベンチレーターを設置して換気量を確保。1944年度製の車両については、吊手を片側2列配置とした。その後の車両は荷物棚前に手すりを新設した。
鋼材種別の集約のため、台枠の中梁、側梁、横梁および端梁を180 × 75 × 7 mmの溝形鋼に統一したほか、鋼体に使用する山形鋼についても不等辺のものを使用せず、100 mm、75 mmおよび65 mmの等辺のもの3 種に集約し、鋼板は6 mm、3.2 mmおよび1.6 mmの3種とした。
資材使用量低減のため、車体の外板は従来の2.3 mm厚の鋼板のほか1.6 mm厚のものも使用可能としたほか、銅合金を使用したねじ類を廃止、車体の断熱材をフェルトから断熱塗料に変更(一部の車両はそれも省略)、天井の中央部分以外のベニア板製天井板を省略。
工程の簡易化のため、車体妻の形状を切妻とし、運転室側の貫通扉を省略したほか、構体の柱や垂木類のプレス加工材を山形鋼(圧延材)に変更、柱キセ(カバー)の形状および取付方法を簡易化、乗降扉上部の型帯を省略、錆止塗装工程を一部省略。
また、電気機器類の設計における特徴は以下の通り。
CS5主制御器は戦時設計に対応するための設計変更が困難であったため、以下の変更を実施したに留まる。
主電動機の直並列切替用接触器(K1からK4までの4個)のうち、2個直列で配置されていたK1、K2のうち1個を省略。
制御回路のうち、運転台でのスイッチ操作によりラッシュ時等に一時的に限流値を上げて加速力を確保するために設けられたRL25A限流継電器の加速コイルおよびその直列抵抗を省略。
カム接触器駆動用空気シリンダを引抜鋼管のものから鋳鉄製のものに変更。
主回路ヒューズおよび母線回路ヒューズを省略。
母線回路用断路器を省略。
CS9弱界磁接触器を省略。
一方、国鉄電車の台車と車輪は1943年から戦時設計のものとなっているが、モハ63形、サハ78形にもこの台車・車輪が使用されたと推測されており、その主な内容は以下の通り。
動台車のTR25(後のDT12)の揺枕下梁、揺枕ピン、車軸受金に代用材を使用。
車輪のタイヤの止め輪を省略。
車両長は従来車と同じく20 mとされたが、連結器長を縮めて車体長を19.5 mに延長して収容力を増加させた。また、幅1000 mmの片開き扉を片側4か所に設置した。満員のラッシュ時の換気に配慮して、屋根には太い煙突状の筒に覆いを被せた形の大容量のグローブベンチレーターを装備し、妻面幕板部にもヨロイ戸式ベンチレーターを設けた。また立席客への換気促進およびガラスの節約を目的として、側面窓は中段は固定、下段と上段がそれぞれ上方に開けられる3段式となり、ガラスの節約のため窓の桟を増やした車両もあった。
台枠はモハ63形はUF117、サハ78形はUF118、鋼体化改造車のクハ79形はUF118Aを使用している。戦前形の車両は中梁に250 × 90 × 9 mm、側梁に150 × 75 × 6.5 mmの溝形鋼を使用し、端梁・横梁等にプレス鋼を使用していたが、UF117およびUF118では資材節約と工程簡略化のため中梁・側梁・端梁・横梁を全て180 × 75 × 7 mmの溝形鋼に統一し、全て溶接にて組立てているほか、枕梁も中梁・側梁と180 × 75 × 7 mmの溝形鋼、6 mm厚鋼板、100 mmの山形鋼を組立てたものとしている。一方、UF119Aは木製電車用のUF13(電動車用)・UF14(付随車用)を使用して改造する予定であったが、図面が残存しておらず詳細構造は不明であるほか、実際に木製電車用台枠を流用して製造されたのは3両のみとの記録がある。
車端部の形状は工作の簡易化のため単純な切妻構造とされた。さらに1947年製の車両までは、雨樋はが扉上部に水切り状のものを取り付けたのみとされた。また、同じく1947年製までの車両は、鋼材の節約のため外板は在来の電車の2.3 mmより薄い1.6 mm厚とすることも可能とされ、施工に手間がかかる上にカーバイドや酸素を消費する歪み取り措置も省略された。また、車体下部の台枠部分の外板の下半部が省略されて台枠側面が露出している(ただし汽車会社製の1946年10月製造車には、台枠下端まで外板を張った車両がある)。車端貫通路の渡り板も省略された。
内装では、天井板が省略されて木製の屋根板と鋼製の骨組みが露出しており、照明はカバーのない裸電球8個であった。1944年製の車両の座席はドア脇の床に置かれるドアエンジンを覆う部分8箇所のみに通常の長さの半分の1750 mmのものが設置され、また、クハ79形の79025はドアエンジンを鴨居部に設置して座席を4箇所とした。量産車のモハ63形でも、主として1946年製の車両までは座席の座面のクッションを省略して板張りとし、背摺も省略して車体内装板が露出し、資材の入手状況によっては塗装や合板の質を低下させていた。こういった本形式の内装の状態に対し、鉄道研究家の沢柳健一は最初に運行を開始したクハ79形に関し、 食パン形の妻面と屋根上の通風器の形態にまず一驚し、車内に入って二度びっくり、単車時代をほうふつさせる肋骨(垂木)のむき出し天井には鶏小屋か何かに入ったようで、乗った人は次の駅で乗りかえたというエピソードまである。と評しており、同じく鉄道研究家の長谷川明は 室内は天井内張りの全廃による「肋骨天井」に裸の白熱電球、背ずりなしの板腰掛はドアエンジン部のみ、釣手は2列のダブル配列の車輌もあり、その材料は動力伝導材料の古ベルトや竹材、木棒、ワイヤーロープなどという、貨車と見まがうアコモデーションは、まさに「史上最低」と言って良いものだった。と評している。
終戦後、資材不足が収まるにつれて、天井板や座席が整備され、1948年から座席の座面に布(モケット)を張り、照明はグローブ付きに、扉は鋼製もしくは軽合金製となった。1950年にモハ63形として最後に製造された4両(63855 - 63858)は、 川崎車輌の見込み生産分の購入と伝えられている車両であり、三段窓であるものの、内装、座席など、接客設備面について、戦後の標準的な水準となっている。
1946年に川崎車輛(現・川崎車両)で製造された6両(モハ63900 - 63902・サハ78200 - 78202)は、航空機用材料のジュラルミンを使用して試験的に製造されたもので、骨組みは普通鋼、床板と荷物棚は木製、座席は布張りで、外板および室内の吹寄、乗務員室仕切、腰羽目板、天井、窓枠、扉類、吊手棒受、荷物棚受などをジュラルミン製として製造された。これは終戦により余剰となった航空機用ジュラルミンを活用したもので、事実上日本で初めて車体の主要部分に軽合金を用いた電車である。
外板は1.6 mm厚のジュラルミン板を鋼製の構体骨組に6 mm径のリベット留めしたもので、クリアーのアクリル塗料を塗った銀色に細い緑色(製造中は赤色)の帯が入るものであったが、その後、クリア塗装での再塗装には手間がかかるため1948年にフタル酸樹脂エナメル塗料によって鋼製車と類似の塗装が施された。内装は同じくジュラルミン板を木製の内部構体に木ねじ留めとして外板と同じくクリアラッカーで仕上げたもので、照明に蛍光灯を試験的に採用したため車内も明るく、「ジュラ電」と呼ばれて注目を集めた。
しかし、ジュラルミンは腐食しやすかったことに加え、骨材と外板との間に浸入した水により局部電池が形成されることで電蝕が進行し、本車両においても7年程度使った時点でジュラルミンの腐食が見られる状況であった。抜本的対策として1954年に試作を兼ねて6両とも全金属製車体(外板は普通鋼、内装はアルミ)に改造された。
63系の標準的な台車は当初、戦災車から転用したものであったので、戦前からの鉄道省標準型である鋳鋼製軸箱部と型鋼による側枠を組み合わせたペンシルバニア形軸ばね式台車のDT12(TR25)であった。
第二次世界大戦後、国内の軍需のなくなったベアリング工業を民需に転換して存続させるため、車軸の軸受にはころ軸受の使用を拡大することとなり、DT12の平軸受をころ軸受に変更したDT13(TR25A、のちTR35)が開発され、以後このタイプが63系の標準台車となった。これには起動抵抗や軸受の発熱を減少させ、メンテナンス性を改善できるメリットがあった。
また、1948年以降のモハ63形の一部には扶桑金属工業(現・日本製鉄)製で鋳鋼製台車枠を持つ台車が用いられた。ウイングバネ式のDT14と軸バネ式のDT15があり、両者は多くの部品を共用している。DT15は、80系電車に用いられた高速型台車であるDT16の原型となった。
当初、戦前の標準型であるMT30(端子電圧675V時定格出力128 kW/780 rpm(全界磁))を搭載したが、1948年頃から改良型のMT40を搭載し、その後、一部の車両はMT40A(いずれも端子電圧750V時定格出力142 kW、定格回転数870 rpm(全界磁))を搭載したと推測されている。MT40系は端子電圧差を考慮するとMT30と性能上の差はないとされるが、電機子軸受にころ軸受を採用し、独立した冷却ダクトを持ち、本体の冷却風道も改良されているMT40系の方が優れていたと考えられている。そのためか主電動機をMT30からMT40に交換した車両があり、これによって捻出されたMT30を戦前型国電に搭載して出力増強をした事例もあったとされる。実際に70系投入後の横須賀線において、戦前型のモハ43形をモハ53形やクモハ50形に改造した例、阪和線にてモハ52形の主電動機がMT16からMT30に一部交換されていた例等が見られるものの、主電動機は車両の外観からは観察しにくいため、それらの動きを明示した文献は、今のところ見出されておらず、はっきりしないのが実情である。
パンタグラフは、戦前の標準型のトラス構造を用いたPS11は用いられず、戦時中に新たに開発されたPS13が搭載された。トラス構造を横控に変更したラーメン構造で、下半分の部材には通常の鋼管を使わず、鋼板を折り曲げて部材を構成していた。
主軸のベアリングは従来通りころ軸受であったが、それ以外の部分は平軸受とするなど全体に構造を極端に簡素化したものであった。そのため当初は強度不足による歪みも頻発し、のちに補強を余儀なくされるものも存在した。しかし、架線への追随性能に大きな問題はなく、広範に用いられ、101系電車の初期製造グループまでこのパンタグラフを搭載していた。
モハ63形は、戦前からの標準型であった電空カム軸制御器のCS5(直列5段・並列4段・並列弱め界磁1段。弱め界磁率60%)を搭載していた。
運転台の主幹制御器は戦前以来長らく標準的に採用されてきたMC1Aを搭載する。
戦前製の形式と同じく、長編成に対応した電磁自動空気ブレーキの「AE電磁空気ブレーキ」を装備している。床下のA動作弁および電磁吐出弁(Electro-pneumatic valve)と運転台のME23ブレーキ弁で構成される元空管ダメ式自動空気ブレーキとなっており、モハ63形が搭載するものはMAE空気制動装置、クハ79形のものはCAE空気制動装置、サハ78形のものはTAE空気制動装置と称されている。
1943年計画(1944年製)の車両には防空法および灯火管制規則に基づく灯火管制のための灯火管制装置が装備されていた。この装置は床下に設置されて室内灯および予備灯、前照灯を警報の段階(空襲警報甲および空襲警報乙)に応じて一括して減光をするもので、運転室のスイッチ操作により動作するものであった。
被覆電線の腐食による事故が発生し始めたため、モハ63形について配線引替工事を1949-50年に140両、その後さらに123両に実施しており、その内容は、補助回路の引通し線を12芯ケーブルとして電線管に納める、制御回路をジャンパケーブルに変更し電線棚に配置する、高圧補助回路を電線管に納める、低圧補助回路をゴム管配線とする、主回路配線を引替える、というものであった。
電車の低圧引通用の電気連結器は、東京鉄道局配置の電車は大正初期には7芯のKE50が2基、その後1927年以降は戸閉回路用にKE50を1基増設して計3基が設置されていた一方で、1933年2月から大阪鉄道局に配置された電車には12芯のKE52が2組設置され、東京地区と大阪地区で電気連結器が異なっており、この区分は63系においても同様であった。その後、低圧引通用電気連結器は12芯の電気連結器2基に統一されることとなり、東京鉄道局配置の電車について、1946-49年度に63系を含む計1294両が改造されている。
電車の主電動機容量の増大と運転数の増加に伴う使用電力量の増大に伴い、変電所やそこで使用される変成器も容量の大きいものとなっていったことにより、変電所における運転電流と事故電流との判別が困難となり、事故時に変電所での事故電流の遮断ができない可能性が高くなったため、車載の断流器の遮断能力の強化を図ることとなった。戦前の電車の多くや63系が搭載していたCS5主制御器は高速度減流器もしくは高速度遮断器は装備せず、主制御器本体内に設置されたRL5過電流継電器およびSR5断流器によって事故電流を遮断する方式であったが、1946年5月に電気機関車用のSR105断流器を電車用に変更したSR106断流器が日立製作所で開発され、これの試験結果から遮断容量が大幅に増加し、事故電流の遮断不能事故を防止可能とされたため、1948年度の改造工事ではこのSR106断流器もしくは、断流器内に過電流継電器を内蔵せずにCS5内蔵のRL5過電流継電器を使用するSR106Aをモハ63形200両に搭載している。なお、これと同時に母線断路器および母線ヒューズの未設置の車両にはこれを搭載したほか、旧形の高圧ツナギ箱を新設計のものに改良している。
1948年からモハ63形約20両に、構造が簡素で軽量となった試作電動カム軸制御器を搭載して約3年間実用試験を実施した。この試験結果を受けて電動カム軸式制御器のCS10(直列7段・並列6段、並列弱め界磁1段。弱め界磁率60%、弱め界磁/起動減流抵抗による減流起動機能付き)が制式化され、1951年製作の80系や70系などに搭載、さらに翌1952年以降は弱め界磁率を60%と75%の2段構成に改良したCS10Aが、それらの各系列と本系列の改良型である72系にも搭載された。このCS10では直並列切り替え時に牽引力の低下がほぼ発生しない「橋絡わたり」接続が国鉄電車用制式制御器では初めて採用され、主回路制御段数の多段化と共に加速時の衝動を低減した。
サハ78形には川崎車輌製のOK1や三菱三原車両製のMD1を装着して試験が行われた。
1946年2月にモハ63028に蛍光灯を設置して横浜線で試用し、その後1947年に製造されたジュラルミン車体のモハ63900 - 63902およびサハ78200 - 78201にも蛍光灯が採用されたが1948年に白熱電球に交換されている。その後、1948年には東京芝浦電気(現東芝)および小糸製作所製で100 V/17 Wの直流蛍光灯を蒲田電車区のモハ63形22両に各車10 - 15灯を何種かのパターンで設置し、9月から約3ヶ月間京浜東北線で試用しているが、これらの車両も試験後に白熱電球に戻されている。
CS10主制御器に使用されていたCB7断流器に代わる三菱電機製の高速度減流器であるHB414を1950年1月にモユニ81006およびモハ63524に搭載して試用している。