小田急3000形電車 (初代)
車体が軽量構造であることから屋根上への冷房搭載工事は車体や車軸の補強工事を伴うなど大改造となるため、床置き式の冷房装置を搭載することになり、1962年2月から設置工事が行われた。搭載する冷房装置は冷凍能力9,000kcal/hのCBU-381形が採用され、1両に2台ずつ搭載し、冷房の設置箇所の側面にはよろい戸状の外気取入口が設けられた。設置に際しては各車両とも2脚ずつ座席が撤去された が、この時に撤去する座席はトイレ前や売店前・出入り口脇など、乗客に好まれない座席を優先した。この改造に伴い、各車両とも定員が4名減少し、編成定員は316名となった。冷房装置の新設に伴い、3号車と6号車に出力60kVAのCLG-326形電動発電機(MG)が増設された。
なお、1961年にはシュリーレン台車を2400形(HE車)に振り替え、SE車には住友金属工業で新しく新造した空気バネ台車を装着するという案もあり、実際に試験も行われている が、実現には至っていない。
1963年には集電装置の摺り板がカーボンからブロイメットに変更された。また、1966年には列車無線が新設された。
1963年には、時代に合わせて室内のデラックス化と冷房化を図る、全面展望を一層進化させるためイタリア国鉄の特急「セッテベッロ」のような構造にするという構想によってNSE車が登場し、その後1967年に箱根特急が全てNSE車で運用できるようになる と、SE車は江ノ島線の特急「えのしま」や、1966年6月に新設された途中駅停車の特急「さがみ」に運用されるようになった。
主電動機と駆動装置は既に中空軸平行カルダン駆動方式で実績のある東洋電機製造が、制御装置は電機メーカー各社の設計入札を行った結果 超多段制御方式では最軽量となった東京芝浦電気(東芝)が、制動装置(ブレーキ)は小田急において採用実績のある三菱電機が、それぞれ担当した。
主電動機は出力100kW(端子電圧375V・定格回転数1,800rpm・最弱界磁率50%)の直流直巻補極付電動機である 東洋電機製造のTDK806/1-A形で、定格速度が高く、高速域からの発電制動を十分に作用させることが可能な特徴を有する。箱根登山線での上り勾配低速運転に対応するため、冷却方式は強制通風式となっている。駆動装置は中空軸平行カルダン駆動方式の東洋電機製造製DND143-SH9921形である。歯数比は78:21=3.71とした。主電動機の最大回転数は4,320rpmで、東洋電機製造では「理論上は4,300rpmで180km/hの速度が可能である」と述べている。
主制御器は、発電制動付電動カム軸式抵抗制御装置であるMM-50A形で、2・5・7号車に搭載された。特急車両であることから起動回数が少なく、起動時の損失以上に回路の簡略化が図れる ことから、直並列制御は行わずに抵抗制御及び界磁制御を行う仕様で、1台で4つの主電動機の制御を行い(1C4M)、主回路接続は4つの電動機を全て直列に接続する方式(永久4S)である。
同年7月6日から箱根特急においてSE車の営業運行が開始されたが、そのすぐ後に夏休みを迎えたこともあり、前評判を聞いた利用者が殺到し、連日満席となる好成績となった。箱根湯本駅前には「祝 超特急車運転開始」という歓迎アーチが立てられた。
ただ、狭い経堂工場には8両連接車のSE車が全て同時に入場することはできなかった。連接車は車体を持ち上げないと連結部を切り離しできない ため、経堂工場の構内留置線にリフティングジャッキが設置された。さらに、通常のボギー車であれば車内床に設置された点検蓋を開くことで台車と車体を結ぶ配線の接続や分離を行うことが可能である が、SE車では配線の切り離しにも、その前に床下に潜り込んでの作業を強いられた。低床構造のため床下が狭く、床下作業は困難で、主電動機の送風ダクトに至っては手探りでボルトを脱着する有様であった。ようやく分解された編成は、経堂工場の構内に分散して留め置かれていたという。隣接する経堂検車区でも、SE車の検査のためにピット線を延長することとなった が、延長された部分は庫外である上に曲線にかかっていた。また、制御装置の点検も車両側面から行うことは出来ず、床下に潜り込まなければ目視点検さえ出来なかった。
一方、小田急に残ったSE車も既に車齢25年を超えており、継続使用に反対する社内意見もあり、LSE車によって「あさぎり」に運用されているSE車を置き換える案もあった。しかし、これも当時の国鉄側の現場の反応などを考慮して、仕方なく継続使用することになった。
このため、1984年から3011×5を除く4編成に対して車体修理が行われた。外観上の変化は、側面窓を高さ650mm×幅680mmの固定窓に変更し、連接部の外幌をLSE車と同様のウレタン芯形とした点である。また、屋根上のクーラーキセを強化プラスチック(FRP)製に変更した。室内については、一部の車両について座席表地をLSE車に準じたオレンジとイエローのツートーンとした ほか、化粧板は木目調から皮絞り模様に、天井板は白系のクロス模様に変更された。また、客用扉に電動ロック装置が設置された。
この時に車体修理対象から外れた3011×5については、他の4編成の更新が終了した後は後は運用には入らずに経堂検車区に留置された後、1987年3月27日付で廃車された。この編成は狭軌世界最高速度記録を樹立した車両であったこと から、廃車後もしばらくは海老名検車区で保管されていた が、車両増備に伴う留置線不足などの理由により1989年5月に大野工場で解体され、保存には至らなかった。
残った4編成については、その後「あさぎり」を中心に使用されていたが、1987年に導入されたHiSE車が増備されたため、1989年7月15日からはSE車の定期運用は「あさぎり」だけとなった。
小田急においては、世界最高速度記録がマスコミで大きく取り上げられたこともあり、特急ロマンスカーの利用者数は急増することになった。
また、鉄道友の会ではSE車の世界最高速度記録を契機として、1958年より優秀な車両を表彰する制度としてブルーリボン賞を創設した が、当時の鉄道友の会理事会がSE車を高く評価していたため、SE車に対しては会員投票によることなく、理事会の決定において第1回ブルーリボン賞が授与された。