国鉄EF63形電気機関車
勾配区間の抑速ブレーキとして電機子転換方式発電ブレーキを搭載している。大容量抵抗器による発電ブレーキ強化のため、冷却用通風フィルターは通常より大型の物を採用している。
無動力での推進・牽引運転では新性能電車が最大8両、旧性能電車・気動車が最大7両、後に開発された協調運転可能の電車では最大12両までの編成組成制約を課した上で上り下り問わず勾配麓側に本形式2両を連結する形態を採用。 (軽井沢)電車+EF63+EF63(横川)
また編成両数以外にも電車側には以下の制約が課された。 前述した横軽対策施工車であること。 電車と協調運転時並びに推進・牽引運転時は制御の関係からマスコンオフとブレーキハンドルの抜き取りが義務付けられた。万が一電車側でマスコンを投入すると制御信号が交錯するため非常ブレーキが作動するほか、電車側での非常ブレーキ操作は運転席に増設された車掌弁のみとした。 気動車では本形式からブレーキ制御のみでの推進・牽引運転とし、ディーゼルエンジンはマスコンオフ即ちアイドリング状態とされた。 軽井沢に向う下り列車では押し上げ対象列車の電車運転士が信号機と安全の確認を行ない連絡を担当する。
協調・非協調を問わず座屈による浮き上がり脱線の予防から自重が大きい電動車ユニットを峠の下側にしたために新前橋電車区(現在は高崎車両センター)・長野運転所(長野第一運転区→北長野運転所→長野総合車両所→現在は長野総合車両センター)配置の165系・169系が他車両基地配置車と逆向きに編成が組成されていたほか、後に松本運転所(現在は松本車両センター)配置の115系1000番台・新前橋電車区配置の185系200番台も電動車ユニットが本来と逆向きに組成された。 詳細は#電車との連結運転用装備も参照。
上り勾配(下り列車)では主幹制御器の逆転機スイッチを後進力行位置にして、本形式と電車側各電動車ユニット主制御器を介して主電動機の制御を行う。また定格速度の違いから電車側では並列段を使わず189系・489系では直列制御3段目以降最終段まで常に70%までの、169系で直列最終段以降50%までの弱界磁制御を行い同調させる。 下り勾配(上り列車)では主幹制御器の逆転機スイッチを前進発電ブレーキ位置に切替えて抑速ブレーキノッチとして機能させることで、本形式主電動機による発電ブレーキと電車側各電動車ユニット主制御器を介して主電動機による抑速ブレーキの制御を行う。その際には、より高い安全性を要求される観点から電車側主電動機の抑速ブレーキ発生電流が100A以下もしくは故障した場合には空気ブレーキを併用するが、250A以上となり効果が充分な状態になると空気ブレーキは開放される。