東武ED610形電気機関車
その牽引用機関車としては、同時期に国鉄で新型電気機関車(ED42形)の集中投入によって余剰となっていたアブト式のED40形ED406・ED4010の2両がラックピニオン駆動機構や第三軌条用集電装置などを撤去し、さらに屋根上前後にトロリーポールを搭載するなどの改造工事を実施の上で東武鉄道へ貸し出され、就役した。
これら2両は第二次世界大戦後の1947年に正式に東武鉄道へ払い下げとなり、ED4000形ED4001・ED4002と付番され、以後も引き続き日光軌道線での貨物輸送に充てられた。だが、このED4000形は全負荷時定格速度15km/h、最大でも25km/hという低速機で、元々信越本線横川 - 軽井沢間(碓氷峠)の急勾配線で使用されていたことから登坂能力には不足はなかったものの、戦後、新造ボギー車や連接車の投入が行われ日光の観光開発が進む中で、その低速は日光軌道線の旅客輸送能力向上・所要時間短縮における最大の障害と目されるようになった。また、1920年・1921年製の老朽機であったことからそのメンテナンスにも問題が生じるようになってきたことや、片運転台で推進運転を実施する必要があり、保安上問題となっていたことなどもあって、より高速で貨車を牽引可能で、なおかつ両運転台を備え、取り扱いの容易な代替機の投入が求められた。
そこで1955年にこれらを代替する新型電気機関車1両の新造が決定され、東洋工機を主契約社とする本形式、すなわちED610形ED611が製造された。
ブレーキは自車のみに作用する直通ブレーキ(単弁)と編成全体に作用する自動空気ブレーキ(自弁)を併設したブレーキ制御弁で個別指令する、ウェスティングハウス・エアブレーキ(WABCO)製あるいはその模倣による日本製のEL-14ブレーキ弁を搭載し、車体の床下台車間に設置されたブレーキシリンダーから連動てこで各台車のブレーキシューを動作させる。
また、前述の通り制御器にも発電ブレーキ機能が搭載されているが、空気ブレーキ系統と発電ブレーキは連動しない。