新幹線400系電車
これは、IS式では軸箱前後に配置されていた支持板により軸箱を支持していたのを、台車中央側からの2枚の支持板により軸箱を支持することで、軸箱支持のコンパクト化を図ったもので、軸箱上部と台車枠の間には、軸ダンパを装備している。引張力・加減速特性などは200系とほぼ同一だが、新幹線区間の高速直進安定性と在来線区間の急曲線の双方に対応できるよう、車輪の踏面形状が従来の新幹線の車輪の踏面形状と比べて、踏面から車輪の内側にあるフランジにかけてのカーブの変化に相違があり、フランジの厚さも薄くなっている。また、前後に配置されている車輪の車軸の距離である軸距が2,500mmから2,250mmに短縮されているほか、歯数比は200系の2.17から2.70に大きくし、新幹線区間の240km/h走行にはモーターの許容回転数を高く設定することで対応している。なお、E4系との併結運転時ではE4系側が引張力・加減速特性などを400系と同じ性能に調整していた。
パンタグラフは下枠交差式のPS204形を採用。新幹線区間と在来線区間での架線の違いに対応している。パンタグラフカバーは、在来線の車体限界の関係上搭載されていない。12号車と14号車に搭載されているが、新幹線区間では2台、在来線区間では1台のみ使用となっている。
通常の営業運転を行うことを前提として開発されていたが、細部がその後の量産車とは異なる仕様となっていた。落成時の形式および車両番号は暫定的なもので、量産化改造時に営業用車両の形式・車両番号に改称された。
落成当時S4編成、量産化改造後はL1編成を名乗った。
電源は交流50Hz25,000V(新幹線)と交流50Hz20,000V(在来線)の両方に対応している。
MM'ユニットを採用し、M車(411形・425形)には主制御器と抵抗器が、M'車(422形・426形)には主変圧器・整流装置・補助電源装置・空気圧縮機・集電装置が搭載される。
力行方式は、架線からの交流25kVを主変圧器の2次巻線を等4分割とし、それに耐圧4,000Vのサイリスタと呼ばれる半導体素子とダイオードを取付けたブリッジ(整流回路)を取付けて、4分割構成としたサイリスタ・ダイオード混合ブリッジとし、それにより整流・制御された直流電源で主電動機を駆動するサイリスタ位相制御であり、200系とほぼ同一の制御方式である。主整流装置はRS204である。
制動方式は、発電ブレーキ併用電気指令式空気ブレーキを採用しているが、発電ブレーキは、200系と同じく抵抗器を使用したバーニアチョッパ制御で行われる。また、奥羽本線板谷峠の急勾配区間を走行することから抑速ブレーキも装備する。
400系の製造以降、新幹線の制御装置はVVVFインバータ制御が主流となったため、直流モーターを搭載した新幹線車両は、400系が最後である。
主変圧器(TM204)は強制風冷式を採用し、1,900kVAの容量を備える。