国鉄151系・161系・181系電車
1964年12月27日から運転開始が予定された年末年始臨時「とき」に本改造施工車の充当が決定していたことから、比較的工期が短く済む車両の施工を担当。17両中14両が同年10月23日 - 12月25日に落成、残りの3両も1965年1月14日付で落成した。大井施工車は、落成後も暫定的に151系のまま出場。履歴上181系への改番は1965年5月7日・11月1日・13日・25日・12月15日の5回に分けて実施された。また未改造車との区別のためボンネットには161系同様の赤帯が入り、車体側面のステンレス製車両番号を白く塗ったことから「白ナンバー」車と通称された。
1960年9月8日 - 9日に1ユニット不動時における主電動機温度上昇試験に以下の編成を組成し東京 - 大阪間で実施した。試験では1ユニット不動時に6時間30分の定時運転を行った場合には主電動機温度が限界を超えることが確認された。
モハ152・153-48 モハシ150・モハ151-5は死重
1972年12月 - 1973年3月に新潟運転所の10両編成を使用して1往復が運転された。 「あずさ銀嶺53」:新宿2359(9003M)0540白馬 「あずさ銀嶺52」:松本1733(9004M)2123新宿
下りは中央東線初の夜行特急で大糸線白馬までの運転。上りは松本始発で食堂車営業という変則運転を行った。
なお、前面の愛称表示は「あさま」「あずさ」のままで銀嶺は付与されていない。
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した。このため車体形状では乗務員室扉直後に客用扉がある構造になり、クハ181形とも後のクロ481形とも異なる独自のものとなった。
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。
元々が中間車でクロ化改造時は時間的制約から台枠延長が未施工だったため通常のクハ181形に比べて車体が60 cm短いことから、客室部分は窓柱とシートピッチを5 mmずつ短縮し定員56名を確保。さらに出入台・トイレ・洗面所も寸法を短縮し他のクハ181形と辻褄を合せた。
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。
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。
本系列から113・191・485・489の各系列への改造車がある。このうちサロ481形への改造履歴は#サロ181形1100番台を、サロ110形への改造履歴は#サロ180形1000番台・サロ181形1050番台を参照のこと。
定員72名の3等付随車。第2次増備で製造されたモハ150形を付随車化した構造のため偶数形式となった。
1959年製造車は1 - 6でモロユニットのような飛び番ではない。
7 - 11は1961年の増発、12は1962年の広島電化増発、13 - 24は1963年の再12両化に対応する形で製造された。
1960年(昭和35年)6月1日ダイヤ改正で実施された客車特急「つばめ」「はと」の電車化に伴い、以降に製造されたのが以下の形式である。
漢字表記上側に六角形をした雪の結晶を入れ込んだデザインが採用された。
1960年8月14日に特1編成を充当した際にはペンキ書き鋼板製を、1961年7月5日 - 9月24日に長期充当された際には前年使用されたペンキ書き鋼板製のほかに、「つばめ」同様グレーを上下に配するアクリル製新品も製造された。
1961年に151系電車と157系電車による上越線での勾配運転試験が実施された。157系の試運転に続いて、151系による試運転が6月21日・22日に新前橋 - 長岡間で行われた。
初日に行われた4M3T編成の試運転では連続勾配での電動機への過負荷による過大な温度上昇が見られ、土合で運転を打ち切った。2日目はサシ151-11を外した4M2Tで再度試運転を行ったが、長岡までの試運転区間は完走できたものの土合 - 湯檜曽間の20 ‰勾配区間では主電動機への過負荷による温度上昇は克服できず、設計陣は151系での上越線勾配区間の運転は不可能との判断を下した。
一方で1週間前に同時刻で試験を行った157系では走行結果が良好であったことから、上越特急には157系相当の性能が必要なことが確認された結果、1962年に151系の車体に157系の性能を持つ161系が投入され、上越線特急「とき」として運転を開始した。
国鉄電車初の全室食堂車で食堂定員は40名。客席側妻面に回送運転台を装備する。調理設備については完全電化されており、自車給電用70 kVA電動発電機を床下に搭載する。
客席側車端上部には内蔵された指標が時計じかけで移動する列車位置表示装置のほか、国鉄の食堂車では初めて調理室側車端に男子従業員用トイレが設置された。
1960年の「つばめ」「はと」151系時に1 - 6が、1961年の増発時に7 - 11が、1962年の山陽本線広島電化増発用に12が製造されたが、7以降は回送運転台脇に手すりを装備する設計変更を実施した。
全車とも新製配置は田町電車区であったが、1964年の東海道新幹線開業に伴い、6・8を除いて向日町運転所(→京都総合運転所→現・吹田総合車両所京都支所)に転出。181系改造後は最終的に全車新潟運転所(現・新潟車両センター)集中配置となった。
以下の2形式は20系時代に新造された形式であるが、増備は1961年・1962年に行われており、以下の設計変更を実施した。
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。
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。
1958年製造車は20系電車、1960 - 1963年製造車は151系として落成した。
運用1:新潟0950(2008M とき4)1348上野1438(2017M とき9)1832新潟
運用2:新潟0750(2004M とき2)1148上野1238(2013M とき7)1631新潟1750(2024M とき12)2149上野
運用3:上野0838(2005M とき3)1230新潟1350(2016M とき8)1749上野
運用4:上野1038(2009M とき5)1435新潟1550(2020M とき10)1948上野
運用5:上野0938(2007M とき4)1330新潟1450(2018M とき9)1852上野1938(2025M とき13)2333新潟
臨時1:新潟1221(8026M とき52)1624上野1903(8025M とき51)2317新潟
1978年10月1日ダイヤ改正で「とき」は1往復増の14往復となったが、本系列も3MG・CP化ならびに初期車の淘汰を主体とした抜本的な体質改善と183系との編成統一を実施することになり、同年7月18日からモロ181+180ユニット・サハ180形・サシ181形を編成から除外し、210 kVA MGならびに2,100 L/min CPを床下搭載し新製したサロ181-1101 - 1106を6号車に限定し、7号車には鹿児島運転所所属のサロ481-26 - 28を種車に改造したサロ181-1051 - 1053ならびに長野運転所所属の保留車サロ180-101に改造を施工し車番を1001へ改番した4両のいずれかを組込む組成変更が順次開始された。
「こだま」は速達性のみならず当時の水準を超越した快適性を示したことから、1959年2月まで電気機関車が牽引する客車特急「つばめ」「はと」も1960年6月に本系列への置換えが決定したが、それに先立ち同年12月には年末年始における輸送力増強と置換え準備のため1960年5月末までの12両暫定編成を組成することになり先行落成されたモロ151・150形ユニットとサハ150形が該当する。
従来編成の神戸方4両ユニットにモロ2両、東京方4両ユニットにサハ2両が組み込まれた暫定12両編成化は第2次増備車が落成するまでの約半年間ではあるが、定員は2等車208名・3等車464名の計672名となり、1列車としては最も定員の多い編成である。増備車の車体構造は1次車と同様であるが、以下のような設計変更が行われた。
クハ151形を除く各車に設置する非常用下降窓は空気チューブからの空気漏れ等問題から固定窓となり、腰板部分に非常口が設置された。客室側にあるハンドルを回してロックを外し、非常口の下部を外に押し出すことで腰板部分が垂直に降下し、開口部が現れる構造で客室妻板下部にあるアルミ製梯子をかけて脱出する。
戸閉め装置は作動安定化の観点からシリンダー径を大型化したTK100A形に変更された。
外幌が従来の1枚タイプでは分割併合作業に支障があったため外幌1列・内幌2列のファスナー式幌を開発・変更。
車両番号表示を形式称号規定の改正により、ステンレス製切抜き文字を車体へ直接固定する方式に変更。
1960年製造のクロ151形で行われた改良や設計思想を採用しており、1961年製造の7 - 11と1962年製造の12ではさらなる改良を実施。
1970年シーズン :下り4本・上り3本 1971年シーズン :下り4本・上り3本 うち下り2本・上り1本は浦佐発着 1972年シーズン :下り7本・上り6本 浦佐発着分を小千谷まで運転区間延長 1973年シーズン :下り6本・上り5本 小千谷発着分1往復を長岡まで運転区間延長
1974年シーズンは、第1次オイルショックによる景気後退により、安価なスキーツアーバスが台頭してきたことを要因に運転区間を上野 - 石打に統一し、下り2本・上り1本に縮小。食堂車も営業休止となった上に折からの豪雪による本系列車両故障多発で、幕張電車区所属183系0番台を投入。以後は、本系列の充当はなく新潟運転所・田町電車区・幕張電車区所属の183系や新前橋電車区(現・高崎車両センター)所属の185系200番台で運転。列車そのものも分割民営化直前の1987年3月15日を最後に廃止された。
これを受けて、高速列車運転は日本の鉄道事情に合う動力分散方式の電車で行うとの方針に転換された。
当時は80系湘南電車による長距離電車運転も順次拡大していたが、国鉄内部では「電車は音が大きく乗り心地も悪く長距離に向かない」という認識も根強くあった。しかし、将来は電車特急が主流になるとの技術者の強い信念もあり、国鉄内部でも電車特急による運転方針が決定。1957年(昭和32年)9月には小田急電鉄よりロマンスカー3000形SE車を借り受けての高速度試験が東海道本線で行われ、狭軌では当時の世界最高速度である145 km/hを記録した。同年10月 - 11月には国鉄初の新性能電車90系による高速度試験が行われ、当時の国鉄最高速度となる135 km/hを記録するとともに浜松 - 米原間で長距離高速試験列車が運転された。この試験結果も合わせ、電車による長距離高速運転を行う準備が確立した。東京 - 大阪間を日帰り可能とする本構想は、出張などのビジネス形態に便利とのことからビジネス特急と呼ばれるようになった。
車両設計に大きく関わったのは島秀雄国鉄技師長と星晃主任技師である。車両デザインは高速運転を考慮した高運転台ならびに客室の騒音源となる機器類を遠ざけて収納するボンネットを持つスタイルが採用された。1958年(昭和33年)2月 - 3月には大阪大学の風洞で前面形状の5分の1スケール模型と実物大ユニットクーラーの空力試験が実施され、良好な結果が得られた。
座席は、3等車が2人掛け回転クロスシート、2等車が2人掛けリクライニングシートを採用。窓ガラスは2等車が座席1脚分で幅975 mm、3等車が座席2脚分で幅1,435 mmの大きさとなった。完全空調方式を採用したことから、側窓は乾燥空気を封入した二重ガラス複層固定窓が採用された。
冷房装置は分散式のAU11形で、各車の屋根上に中間車は6基、先頭車は5基搭載された。2基を1組(5基搭載車は1組が1基のみ)とした上で、「キノコ型」と呼ばれるカバーが設置されている。暖房装置は従来と同じく座席下に電熱ヒーターを搭載するが、架線から直流1,500 Vを直接通電する従来の方式をやめ先頭車搭載の電動発電機 (MG) から供給されるサービス用交流電源から給電へ変更した。
トイレ・洗面所を各車両に設置し、外国人客を考慮してサロ151形には洋式トイレを採用した。トイレ側窓は小さくして外部から人影が見えないように配慮し、臭気抜き窓は上部が内折式で7 cmだけ開く構造である。