国鉄151系・161系・181系電車
1960年6月から充当された「つばめ」では、「こだま」と一目で判別可能が求められた観点から愛称名上下にグレーの帯を入れるデザインとした。
ただし、1961年以降新たに設定された列車では簡略化のため「こだま」と同タイプに戻された。
この「つばめ」用ヘッドマークは1965年の481系化後も引き続き使用されたが、列車本数増加により追加製造された物と向日町運転所のロールマーク幕にはグレーの帯を省略した。
このほか耐寒耐雪装備を備えているものの「とき」に使用されていたのは旧20系や旧151系に由来する経年車も多く、東海道・山陽時代に長距離の高速運転で酷使されたうえ、勾配線区かつ冬期間は豪雪となる上越線を120 km/hで走行する運用には相応の負担がかかり、経年劣化に加えて当時の労使関係複雑化から保守面でも完全には対応し切れない状況も相まってダメージが蓄積し、不良動揺・貫通扉のガタつき・厳寒時における扉前席への寒気侵入などの不具合や走行にまで影響を与える故障も続発した。対応策として青森運転所(現・盛岡車両センター青森派出所)の485系と金沢運転所(現・金沢総合車両所)の489系をそれぞれ借り受けて投入するも抜本的な改善には至らず、国会でも討論の対象となった。
国鉄動力車労働組合も120 km/hでの運転は危険だとして95 km/hへ減速する順法闘争を行った。
この事態を受け国鉄は車両運用上の観点から前面形状・冷房装置などを同時期の485系と同様に変更した本系列新製案を検討したが、故障が多発し老朽化も進んでいた初期車の経年問題と抜本的な改良のため、耐寒耐雪装備を大幅に強化した183系電車1000番台と189系を急遽開発し、置き換える方針を決定。1974年12月に「とき」充当用に12両編成x3本と予備のクハ183形2両の計38両を新潟運転所へ新製配置。同月28日から12両編成x2本を充当し「とき」13往復中3往復を置き換えた。この183系1000番台投入により、1975年3月11日付で余剰となったサシ181-1・8・10の3両が本系列初の老朽廃車となった。
1975年3月10日ダイヤ改正では「あさま」が2往復増発されたが、これらはすべて金沢運転所の489系による間合い運用によるものであり、長野運転所配置車は以下の運用に引き続き充当された。
「こだま」運転開始時の8両編成ではクハ26+モハ20+モハシ21+サロ25を向い合わせにして組成したことから、大阪方4両が東京方に、東京方4両が大阪方に乗降扉を設置する形となった。この思想は1959年(昭和34年)12月の暫定12両化時にもモロユニットは大阪方に、サハ150形は東京方に組込み、1960年(昭和35年)の「つばめ」本系列化時にはサシ151形を境に大阪方を1等車、東京方を2等車とする組成に継承されたほか、1960年(昭和35年)12月から運転開始された80系特急形気動車の編成組成にも踏襲された。
客室内は防音を図るため床はキーストンプレートの谷を利用し防振ゴムをはめ込んだ「浮床構造」を採用。電動車は電動機点検口を廃止した。
モハ20形とクハ26形の奇数番号車は防音効果比較のため従来の固定床となったほか、浮床構造の車両でもデッキやビュッフェの部分など客室以外の場所は固定床とした。
空気抵抗低減を目的に、連結面間には車体断面全周を覆う形でゴム製外幌が採用された。
塗色はクリーム4号を地色とした上で窓回り・裾・雨樋に赤2号の帯が巻かれ、後の「国鉄特急色」の原点となった。これは当時国際的に注目されていた欧州のT.E.E.列車に倣ったものである。下部のライトケースは逆に赤2号を地色とし、クリーム4号による細線を3本通した翼をイメージさせるものとした。窓回りとライトケース回りの帯端部は、運転台前部窓に対して60度の傾斜角度を持つ。当初は側面の赤帯を前面へ回すことも検討されたが不採用となった。
種車は鹿児島車両管理所(現・鹿児島車両センター)所属のサロ481-26 - 28。新製された1100番台車と同様に本系列より床面高さが高いため貫通路に桟板設置・車端ダンパ移設・サボ受け追設などの改造が施工された。
改造車2形式は上越新幹線開業後に廃車とする計画であったが、1982年11月の運用終了後にサロ180-1001・181-1051・1052はサロ110-301 - 303へ改造。1053のみが廃車となった。
またサロ181形は、オリジナル車が1976年に全車廃車され一旦廃形式となっているため、2回廃形式になっている。
2等制御車。基本的にクハ151形の構造を踏襲するが、スノープラウなど耐寒耐雪設備を搭載する。
サービス電源発生装置は最も手戻りの少ないことや運転上支障の少ないこと等を考慮して、将来はモハ420形への転用を前提に車体基本構造ならびに塗色は従来の421系と同一とし、サービス電源用MGを床下搭載するほか専用引通線などを装備したサヤ420形電源車が予備車を含み3両新製。電気機関車は本系列への補助回路とサヤ420形の非常パンタグラフ下げ回路を内包したジャンパ連結器を装着する対応改造を施工したEF30 2 - 8が下関 - 門司間を、ED73 15 - 22が門司 - 博多間を牽引した。
以下は本系列の改造内容である。
全車に補機駆動電源帰線引き通しの設置
クロ・クハ151形にブレーキ管・元空気溜管・サービス電源引き通し用KE3形ジャンパ連結器の増設とこれに伴うスカートへの切欠きを実施 クロ151-1・4・5・8・9・11/クハ151-1・4・5・7・9・11に施工
モロ151形とモハ151形は、パンタグラフが二重鎖錠のPS16E形に交換された。これは交流区間でパンタグラフが上がらないようにするためである。 モロ151-1・4・5・7・9・11/モハ151-1・4・5・11・14・15・17・18・22・23・26・28に施工
田町区所属の特1・4・5・7・9・11編成には、1964年4月から8月にかけて浜松工場で改造が行われ、改造車は側面ナンバーを赤く塗装して他の編成と区別した。このため九州乗入対応車は「赤ナンバー車」と通称された。
翌1965年に交直流電車の481系が「つばめ」「はと」用に増備され九州乗入は終了した。サヤ420形は計画通りにモハ420形へ転用、乗入対策車は181系化改造時と同時に復元された。その際に一部のクロ・クハ181形は、スカート警笛部の穴が完全に埋め込まれるなどの変形車が出現した。
以下の2両が保存されている。
1959年6月1日付の車両称号規程改正により、20系の各形式は151系に改称改番された。
当初から151系として製造されたのは、1959年12月に実施された「こだま」暫定12両編成化で増備された以下の3形式からである。
1958年(昭和33年)5月には列車愛称と先頭部シンボルマークの一般公募が行われた。各駅にポスターが掲示されるとともに同月4日の新聞夕刊紙上に発表された。
愛称名は既に他の列車で使用中もしくは将来使用予定のある「富士」を避けるなどの条件が付けられた上で、電車特急の軽快さと東京 - 大阪間日帰りのイメージに合うとして374票の投票があった「こだま」に決定した。
シンボルマークは新設特急以外での将来の使用を配慮し、列車愛称を含まないとした上で円形内に図案を描いた既存のヘッドマークとは異なるスピードを象徴するデザインを求めたが、現実にはこれらの条件を無視したヘッドマークを描いた案が約半数だったほか、小中学生によると思われるクレヨン・オイルパステルなどを使用して安易に描かれた作品も多数存在した中、応募総数5,537点から約800点の候補を選出し、6月末の最終選考で三重県上野市(現・伊賀市)在住の男性による逆三角形の図案が採用された。
同時に先頭車の側面を飾る「国鉄」のロゴタイプも選ばれ、シンボルマーク公募佳作の中からスピード感を持たせたJNRマークが採用された。 20系電車は同年9月に落成し、同年11月1日より国鉄初の電車特急「こだま」として運転を開始した。
1969年の増備車。100番台唯一のサロで新製配置は長野運転所。
1960年代後半、好景気と所得倍増計画などにより以前にも増してレジャーの多様化が進んだ。また国際的避暑地である軽井沢のみならず、新たに開発された首都圏周辺のリゾート地やスキー場も脚光を浴びてきたこともあり、当時の国鉄は旅客輸送での増収を図ろうと臨時特急列車を多数設定し、本系列も投入された。
本系列の改造工事は性能向上や改良、編成変更による仕様変更を目的にしたものが主であり、車両番号変更を伴う形式改造は181系化を除くと脱線大破事故により廃車となったクロ151-7の代替となったサロ150-3→クロ150-3のみである。