国鉄20系客車
1976 - 1978年にカニ21形を改造した電源車。本系列の急行列車への格下げにより、本系列と機関車間に一般形荷物車・郵便車(旧来のAV式自動空気ブレーキを搭載)を連結する事象が発生した。しかし、本系列の増圧圧縮空気は元空気ダメ管によって機関車から供給されていたが、一般形荷物車・郵便車には元空気ダメ管の引き通しがないため供給に支障が生じること、またP形改造未施工の機関車(主にEF58形)での牽引が想定されたことから、電源車の荷物室へ同時期に廃車となったクハ181形のC3000形空気圧縮機 (CP) を搭載する改造が18両に施工された。この改造により形式表記が「カニ」から職用車を示す「カヤ」に変更されたが、車両番号は原番号を承継する。荷物室はCP搭載によって不要となったことから側面の巻き上げシャッター部分を閉塞する改造が一部で行われた一方、マニ50形・スユニ50形といった荷物車を連結する必要があった急行「だいせん」運用に入るものには荷物車への電源供給用として車内に変圧器、後位側の妻面にジャンパ栓を増設する(スカートの切り欠きも同時に施工)改造も実施された。1998年に形式消滅。
カニ21 2・4・5・7 - 13・15 - 17・19 - 21・122・123→カヤ21同番号
急行「十和田」および「だいせん」が20系化される際に座席車が必要になったため、1977 - 79年に大宮・高砂の両工場でナロネ21形16両を改造した普通座席車。以下の改造が施工された。
中央通路式であった開放式A寝台の寝台部分と上段部分にあった小窓を撤去。
客用扉上部にあった等級表示灯(表示窓)を撤去。
下段寝台を固定し4人がけボックスシートとし、喫煙室の反対側に1ボックスを増やしたため定員は64名とした。
座席上部に荷棚を新設した。
トイレは洋式トイレ1箇所のみとした。
通路の絨毯を撤去。
高天井かつシートピッチが広いなど種車が寝台車ならではの特徴がある(実質的な乗り得車両であった)。全車とも1987年までに廃車となり形式消滅した。
ナロネ21 110・112・115・119・120・122・123・124・128・105・108・113・129・134・136・144 → ナハ21 1 - 16
1000・2000番台改造車
1970年代後半の夜行急行列車では、座席車主体編成の列車も多いことや車内環境改善の見地も含めて座席車は12系客車への置換えが開始された。
1972年に発生した北陸トンネル火災事故後にとられた出火対策および汚物処理装置装備によって重量増となり、実態がナ級からオ級(換算両数3.0→3.5)となっていたことが判明した。1978年10月 - 12月にカニ21形・カニ22形・カヤ21形を除く全車へ特例として、形式の重量記号変更は行わず、車体の車両番号表記に白三角を追加し、運転実務上必要な換算両数表記のみを修正することで対応した。
1958年(昭和33年)に製造された定員64名の2等座席車。回転式クロスシートを装備しているが、当初は車両基地などでの転換を想定したもので、構造上車端から順番に回転させる必要があり、乗客が任意に回転させることは不可能であった(後に改良)。
座席部分の床はナロ20形と同じ理由で100 mm高い。
客室の固定窓化で立売りの駅弁などが利用しにくくなった乗客への対策と、食堂車を補助する観点から、国鉄としては初の売店設置車両となり、弁当・土産・新聞などを販売した。構造的にはショーケースカウンターとその向かいに電気式ジュースクーラーならびに物置を配置した。また、ホームから物品搬入の便を図るため、側面には業務用扉が設置された。
なお、ナハ20形の売店部分のデザインは日本車輌製造車両と日立製作所製造車両とで多少異なっている。
1・51・52の3両が製造されたに留まり、「あさかぜ」の後には1964年(昭和39年)運転開始の「はくつる」に連結された。運用移管により1966年(昭和41年)に尾久客車区に転出、その後1968年(昭和43年)に青森運転所に再転出し「ゆうづる」で運用されたが、東北方面においても昼行特急列車網の整備などによって座席車を利用する旅客が減少したことから、1970年(昭和45年)8月に運用を終了した。なお、東北方面への転出後は売店は使用されず、ワゴンによる車内販売となった。
1971年(昭和46年)にナハネ20 510 - 512に改造され、形式消滅した。
ナハフ20・21形に施工。車体はそのまま流用し、車内を寝台化する改造を行いナハネフ20・21形となった。