国鉄31系電車
1958年(昭和33年)度にモハ11形200番台を種車に9両の追加改造が行なわれた。これらは、大井工場の入換用および広島鉄道管理局管内の電化ローカル線(可部線、宇部線・小野田線)の閑散時単行運転用に改造されたものである。番号の新旧対照は次のとおりである。
11254 → 12019 OY
11217 → 12020 HB
11257 → 12021 HB
11215 → 12022 HB
11237 → 12023 HB
11239 → 12024 HB
11241 → 12025 HB
11247 → 12026 HB
11253 → 12027 HB
上記のうち12019は大井工場内の入換専用で、増設側運転台には仕切りがなく、乗務員室扉も設けられていないが、誘導用の足掛けと手すりが設けられている。12020と12021は可部線用、12022 - 12027は宇部・小野田線用である。このうち、可部線用の2両は増設側運転台の乗務員室扉の高さが低く、ウィンドウヘッダーまでしかない。これらは、1950年度改造車の増設側運転台貫通扉が開き戸であるのに対し、引戸のまま残されている。
1959年には鶴見線の単行運転用として6両がクモハ12形に改造された。こちらは、増設側運転台が片隅式のボックス式で、直後に幅580 mmの1人掛けシートが設けられていた。こちらも増設側の貫通扉は引戸のままである。番号の新旧対照は次のとおり。
11200 → 12050 OY
11201 → 12051 OY
11210 → 12052 OY
11256 → 12053 OY
11246 → 12054 OY
11260 → 12055 OY
1960年(昭和35年)4月に豊川分工場で改造製作された、新幹線貨物電車計画の実験用車両である。種車となったのはクモハ11208, 11221の2両で、改造後はクモヤ22形(22000, 22001)となった。台枠以外の旧車体はすべて撤去され、荷重18 tに対応した強化が行なわれた。車体は中央部分を無蓋、両端を有蓋構造とし、両側に運転台を設けたものが新製され、前位運転台の直後には事務室を設けて、屋根上にパンタグラフを載せている。車端部は切妻で、幕板に前照灯が埋め込まれている。無蓋部分には、5 t積コンテナ(10 ft)3個を載せられるよう、コンテナ貨車と同様の緊締装置が設けられた。外板塗色は従来どおりの茶色(ぶどう色2号)であるが、前面は黄色と茶色のV字形の縞模様とされていた。
大井工場の試験線で試験走行が行われたとみられており、またクモヤ22001は大井工場で催されたアジア向け展示会に出品された。
翌1961年(昭和36年)4月には試験が終了し、特徴的な縞模様も消されて一般的な茶色一色に変更された。22000は大船電車区に配置されて大船工場の入換用、22001は高槻電車区に配置されて無蓋部分にあおり戸を設置し、形式変更はせず配給車として使用された。しかし22000は1972年3月に、あろうことか牽引車のクモヤ22100と間違えて廃車された。もう一方の22001は1981年(昭和56年)に廃車された。
1967年から、クモハ11形を種車として、クモエ21形救援車への改造が行なわれた。改造は後位にも運転台を設置し、車体中央部にホイストと大型の引戸を設けている。側面窓や扉の埋め込み、前面への荷物扉の設置など、細部の仕様は各車で異なっている。21008は中央西線中津川-塩尻間電化に伴い、パンタグラフを後位に移設の上、取付け部分の低屋根化が行なわれた。番号の新旧対照および改造年、改造所は次のとおりである。
クモハ11226 → クモエ21004 HB 1967年
クモハ11203 → クモエ21006 KY 1968年
クモハ11218 → クモエ21007 OF 1969年
クモハ11231 → クモエ21008 HM 1969年 → クモエ21800 NN 1975年
クモハ11235 → クモエ21009 NN 1970年
1959年5月に、支線区での交流電化(50 Hz / 20 kV)の実用化のための試験車として、モハ11形2両(11250, 11255)が日本初の交流用電車に改造された。簡易式の交流専用電車であるため、駆動方式は現在の気動車の駆動方式である液体式であり、ディーゼルエンジンを単相交流電動機に置き換えた以外はほぼ同じであった。また、抑速ブレーキには、回生ブレーキを使用している。この2両の他、単相交流整流子電動機を駆動するモヤ94000(後のクモヤ791-1、60 Hz / 20 kV)が新製され、比較が行なわれた。
11250は、車体は大井工場、電装品は日立製作所で製作しており、駆動方式は、交流電源を主変圧器で400 Vに降圧した後に車体床下に設置された出力130 kWの交流電動機を定速回転させて、液体変速機で速度制御された後にシャフトと台車に装備された逆転機を介して1軸を駆動させるトルコン式である。起動停止は気動車で使用されていたクラッチを使用せず、液体変速機のトルクコンバーターの油を出し入れすることで行う。車体は、後位に運転台を新設して両運転台とするとともに、各扉にはステップが取りつけられた。前面は大幅に形状が変更され、正面はHゴム支持の3枚連続窓とし、前面窓部分のコーナー部は面取りした上でその部分に縦長の小判形の小窓を設けた特徴的な形状となった。屋根は完全に張り替えられ、妻部は完全な切妻となり、前照灯は幕板部に埋め込まれた。
1969年(昭和44年)度 クモハ11形 : 11219、11233(広ウヘ) クモハ12形 : 12012(岡フチ) サハ17形 : 17200、17201、17205、17209、17210、17213(西ナハ)、17204、17206、17208、17217(南テシ)
1970年(昭和45年)度 クモハ12形 : 12014(岡フチ) クハ16形 : 16302(岡フチ) サハ17形 : 17203、17207、17211、17214、17215、17216、17220(西ナハ)
1971年(昭和46年)度 クモハ12形 : 12019(南シナ)、12023、12024、12025(広ウヘ)、12050(西トタ) クハ16形 : 16001、16013、16015(西トタ) クモヤ22形 : 22000(南フナ)
1972年(昭和47年)度 クモハ11形 : 11209(岡オカ)
1973年(昭和48年)度 クモハ11形 : 11207、11249(南テシ) クモハ12形 : 12015(岡オカ)、12020、12022(広ヒロ)、12022、12028(広ウヘ)
1974年(昭和49年)度 クモハ11形 : 11268(南テシ) クハ16形 : 16002、16006(西ナハ)、16300(南テシ)