国鉄101系電車
1953年(昭和28年)以降、大手私鉄では旧来の吊り掛け駆動方式から脱却して新世代のカルダン駆動方式を採用した高性能な通勤電車が開発され、1954年以降に各社ともに増備して通勤輸送の質的改善に成果を上げていた。しかし、短距離電車製造が中心の大手私鉄と違い、当時の国鉄では電車以外にも1953年度以降の気動車による無煙化、交流電化用車両の設計、貨物輸送増強用車両、軽量客車などの設計を平行して行っていることや、在来線の電車の将来構想や新旧混在の線区での不都合など、今後の方針が明確ではなかったことなどから、通勤用車両は昭和30年代に入っても72系などを継続生産していた。
大都市圏における通勤輸送の激増に対応するには困難な状況になっており、抜本的な対策を迫られ1955年末に新性能通勤電車の開発を始めることになる。当時は国鉄の蒸気機関車で使用している優良炭を産業界に転用することを目的として幹線電化を進めており、1956年11月には東海道線の全線電化も予定されていたことから新性能電車の設計は通勤輸送用の狭い範囲ではなく、将来的には長距離優等列車の電車化にも主電動機の歯数比を変更するだけで流用可能なようシステムの柔軟性が求められた。このような背景から前述のような形で設計が進められた。
国鉄当局がメーカーに対して試作車の構想として示した要求は下記のようになっている。これらの事項は軒並み実車に盛り込まれている。
全電動車編成で2両1単位の永久連結とする。
本来、中央線用として500両程度作ればよかった101系の製造が完全に打ち切られたのは、103系の製造開始から6年が経過した1969年(昭和44年)であった(電動車が1966年、付随車が1969年)。これは山手線から総武緩行線に101系を転用する際に編成両数の違いから中間に制御車2両を組み込む必要が生じたことと、大阪環状線など一部の増備に際して形式統一の見地から新造車が必要となったためである(大阪環状線への103系投入は1969年の暮れ以降)。また、一部には151系の181系化改造によって余剰となったMT46A形主電動機が流用された。その結果、製造両数は1,535両に及び、国鉄電車としては103系、0系、113系、115系に継ぐ第5位の大量生産車であるが、1,000両近くが101系の性能に適さない路線で使用された。また、6M4Tでの運転自体も性能ギリギリだったことから冷房化改造も満足にできないなどの弊害があり、103系の設計の間に101系を投入せざるを得なかった総武線は冷房化率を上げることが困難であった。
201系は1981年に量産車が登場しており、三鷹電車区は同年10月に、豊田電車区は1983年3月改正で中央線快速用編成が201系に統一された。101系は武蔵小金井電車区に残存したが、103系はこの改正で101系よりも先に中央線快速から撤退している。
1982年からは武蔵小金井電車区にも201系の投入が開始され、残る101系の置き換えが開始された。置き換えられた101系は大半が廃車になったが、1982年8月の台風10号により関西本線王寺駅の留置線で冠水した101系の廃車代替として101系54両が関西地区に転用されており、そのうち16両が元中央線快速用であった。
1983年9月25日をもって、101系低屋根車で運転されていた高尾 - 相模湖間の休日臨時列車の運転を終了した。翌1984年5月6日には相模湖湖畔で行われたコンサートの観客輸送として高尾 - 相模湖間で101系10両編成の臨時列車が運転されており、101系が高尾以西へ乗り入れる最後の運転となった。
1983年10月1日からは101系の分割運用の一部が201系に置き換えられ、1984年2月1日のダイヤ改正で分割運用が全て201系になった。これにより101系は青梅・五日市線の乗り入れを終了し、201系の分割を行わない10両編成と共通運用となった。中央線快速用101系の定期運用は1985年3月13日をもって終了し、中央線快速は1985年3月のダイヤ改正で201系に統一された。
1985年4月29日には中央線快速101系のさよなら運転が行われ、新宿 - 高尾間1往復での「さよなら電車」の運転をもって中央線快速用101系の運用は終了した。
101系では、電気ブレーキとして発電ブレーキが搭載されたことによる主抵抗器の発熱量の増大が予想されたため、従来の自然通風式を改めて強制通風式の主抵抗器を採用した。主抵抗器はM,Mc車の電動発電機の両側に2群に分けた薄鋼板製のケーシングに収められ、2群の中央に置かれた冷却用送風機により送風を行う。この送風機は電動発電機も兼ねており、電動発電機の電機子軸を両側に延長してその延長部分に送風用ファンを付けた形となっている。第1群側には減流抵抗器が1個余分に納められている。
この表示版・ヘッドマークには「特」と「快」の文字が大きく書かれていたため、特別快速を「特快」と略す呼称が定着した。
中央本線の支線で国分寺 - 東京競馬場前間を結ぶ下河原線では、日中の閑散時間帯には旧性能車のクモハ40形が使用されていたが、朝夕のラッシュ時や東京競馬場での競馬開催時には101系が運用された。
青梅線では戦後の1949年より中央線との直通運転が行われており、101系も旧性能電車の置き換えで1960年代より氷川・御嶽方面への直通運転列車に使用されていた。1970年4月20日のダイヤ改正で春から秋の行楽シーズン休日に運転される臨時特別快速が設定され、翌1971年より新宿 - 氷川間が「おくたま」、新宿 - 御嶽間が「みたけ」の列車名となった。
1971年2月1日には青梅線の氷川駅が奥多摩駅へ改称されるとともに、奥多摩 - 東京間の直通列車と五日市線の武蔵五日市 - 東京間の直通列車がそれぞれ運転を開始した。1971年10月1日のダイヤ改正では「みたけ」1往復が武蔵五日市発着編成と拝島駅で分割併合を行うとともに、翌1972年より五日市線直通列車に「あきかわ」の愛称が付くようになった。同年7月以降は「おくたま」「みたけ」全列車が「あきかわ」と併結するようになった。当初は濁らない「あきかわ」表記であったが、後に濁る表記の「あきがわ」に変更されている。
1972年10月のダイヤ改正では平日にも中央線と青梅・五日市線を直通する快速電車が増発され、拝島駅で分割併合が行われたほか、併結列車の五日市線乗り入れや五日市線内運用も設定された。
国鉄101系電車(こくてつ101けいでんしゃ)は、1957年(昭和32年)に登場した日本国有鉄道(国鉄)の直流通勤形電車。国鉄で初めての新性能電車である。
登場当時はモハ90系電車と称していたが、1959年の称号改正に伴い、101系と改称された。
翌1958年(昭和33年)3月に量産車が同じく全電動車10両で同線に投入されたが、試作車の投入時と状況は変わっておらず性能を十分に発揮できなかった。
10M・100 %乗車時の起動加速度は約2.2 km/h/sであり、旧形電車の6M4T・100 %乗車時の起動加速度は約2.0 km/h/sである。
当時は車両を作っても増発分で手いっぱいで老朽車の置き換えが滞っていた。編成全車が製造費用の高い動力車でありながら性能を殺して運転するのは非効率であることから、1958年11月より全電動車編成をやめ、中間に2両の付随車を入れた。付随車を入れた編成は限流値を350 A固定まで引き上げたが、動力車が減ったため起動加速度は全電動車時代と大きく変わっていない。このとき製造された付随車は将来的に電気設備などが増強された際に容易に電装改造ができるような構造としていたが、全電動車編成による高加減速高速性能という当初の思想は後退することになった。
台車は、電動車が新開発のDT21形である。付随車については、初期車は電動車化が計画されていたため、モーター取り付け準備が施されたDT21T形としたが、その後通常の付随台車のTR64形に変更されている。鋼板プレス部材を溶接組立したウイングばね形のボルスター式ペデスタル台車で、気動車用のDT22形(ただし枕ばねの吊り方は若干異なる)と主要部分を共通仕様としている。
開発時点では、金属ばねより格段に乗り心地が優れるなど長所の多い空気ばね台車がすでに技術的に確立されつつあり、本形式も使用可能であった(空気ばね台車を試験的に装備しての試運転も行われた)が、国鉄では製造コスト低減のため、通勤電車用台車の枕ばねにはコイルばねを採用した。
軸ばねがすでに国鉄で実績のあるペデスタル支持のウイングばねとなったことも、コスト面やライセンスの問題を背景としている。DT21の平凡な設計はペデスタルのメンテナンスが必要という課題はあるものの、構造が単純で特許の縛りもなく、どの車両メーカーでも製造でき、基本的に低コストで作れるメリットがあった。
DT21系はその後、本形式以外の通勤・近郊形電車にも広く採用され、国鉄電車用の廉価な台車として四半世紀に渡って製造され続けた。廃車になった車両の台車の一部は、103系3000番台や121系などに流用された。
国鉄初の新性能電車として、1957年6月に全電動車10両が試作された。形式はモハ90形の1形式のみであるが、先頭車と中間車、パンタグラフの有無により4つの形態が存在した。90500番台が先頭車、90000番台が中間電動車であり、それぞれ偶数番号車がパンタグラフ付き、奇数番号車がパンタグラフなしの車両である。
車体は軽量鋼製車体で両開き扉を採用し、雨樋を車体に埋め込むことで見栄えの向上が図られた。側引戸の窓と戸袋窓はアルミ合金製窓枠で支持する方式となった。主電動機は出力100 kWのMT46形、主制御器はCS12形である。屋根上の通風器は押し込み式で、パンタグラフは旧性能電車用のPS13C形が搭載された。台車は72系のDT20A形より全長を330 mm短くしたDT21形で、量産車登場後にDT21X形に改称されている。
1959年の車両称号規定改正に伴い、試作車は以下のように形式・番号が変更された。
モハ90000・90002・90004→モハ100-901 - 903
モハ90001・90003・90005→モハ101-901 - 903
モハ90500・90502→クモハ100-901・902
モハ90501・90503→クモハ101-901・902