国鉄101系電車
電力設備が整っていないことによって性能を抑制せざるを得なかった101系だが、中央線の新性能化後は京浜東北線や山手線など他の通勤路線に順次投入することが考えられており、これらの路線の多くが8両編成であること、電気設備が中央線同様101系の全性能運転には耐えられないこと、車両製造費を抑制したいことなどから電動車と付随車を4両ずつ連結したMT比1:1で計画が進められたが試験の結果、主電動機の温度上昇の点でそれは困難であり、8両編成で運転する場合は電動車が6両必要となるが、電力設備の制約で限流値も抑えて中央線同様に性能を抑えざるをえず、車両製造コストとその効果を考えると非効率であるとの認識が広まった。
100 kWの主電動機を用い一時間定格電流300 Aに対して20 %ほど過負荷を掛けて起動している状況でMT比1:1にすることは主電動機の温度上昇が限界に達する可能性があった。さらにMT比1:1にすると加速度が旧形国電以下に落ちることから加速度を維持するために起動電流を多く流す必要があるが、主電動機の温度上昇問題もあり、どの程度まで過負荷にできるかは未知数であった。そこで1959年11月に営業列車を用いてMT比1:1とした場合の主電動機の温度上昇についての試験を行ったところ、MT比1:1で限流値350 Aの場合は閑散時もラッシュ時も限界温度以上の熱を持つことが判明した。
101系と相前後して落成した、日本初の高加減速電車である近鉄6800系(ラビットカー)など、私鉄各社でも高性能車と呼ばれる高加減速の電車が続々と登場していたこの時期、開発当初は加減速性能の向上を狙って全電動車方式(オールM編成)を採用したのが大きな特徴である。個々の主電動機の能力を極限まで高めるのではなく、全車両を電動車として編成全体の出力を高める方針が取られたため、主電動機は高回転型で小型軽量となり、国鉄が製造するすべての電車に共通して用いられる、標準形のMT46A形が開発された。
しかし、この構想は以下に詳述の通り、電力設備等の問題により変更を迫られ、後に、例えば電動車6両に付随車を2 - 4両連結するような運用となったが、当然ながら初期の性能は発揮できず、費用対効果の問題から、より経済的な103系電車が後継として開発され、国鉄の標準通勤電車の座を譲ることになった。これらの事情から、国鉄ではカルダン駆動の車両を「高性能車」と呼ぶのをやめ、「新性能車」と呼ぶようになった。
主電動機の熱容量問題を踏まえ、国鉄運転局では1959年末には次期通勤電車の必要を説いており、1960年2月には「通勤電車の問題点」という小冊子をまとめている。汎用的通勤電車として101系が使えないことが明確になったことから、どのような線区でも設備投資を増強せず使用でき、車両制作費の面でも経済的なMT比1:1編成が可能な標準型通勤電車(後の103系)の開発を始めていく。その間も101系による通勤輸送増強は続けられ、1959年の主電動機の熱容量試験を受けて101系を8M2Tからさらに付随車の数を増やし6M4Tとして中央線で使用することで車両投入費を抑制することを計画、1960年末には新性能化を完了する。また、このとき新たに製造された制御車およびMG・CP付きの付随車も1958年に登場した付随車同様、容易に電装改造ができるようになっていた。
この結果、101系を4M4Tで使用することは、起動加速度を維持するどころか運転自体ができないと判断された。
さらに1959年頃より電動機の熱容量を机上で計算する方法としてRMS電流計算が用いられるようになったことで、これは主電動機にどの程度電流が流れるかを運転曲線から計算するため実車試験が不要で、多くのシミュレーションを事前にできることから急速に普及し、これに関連して速度定数査定基準規程にも主電動機の温度上昇の限度としてRMS電流値が一時間定格電流の80 %以下でなければならないことが規定された。
この結果、101系を全電動車編成として使うことを想定して仕様が決定されたMT46Aは、単体では定格速度が高いことから起動加速度が低くなり、6M4Tで2.0 km/h/s程度の加速度を得るにも過負荷電流を流さなければならなくなった。力行率を低くしなければ主電動機の熱容量不足に陥ることを意味し、惰行の少ない高速運転や駅間距離の短い線区などの使用には適さなくなった。また、熱容量の問題から編成は電動車2両に対して付随車1両連結までを基本としたが、7両編成では4M3T、10両編成では6M4Tまでが許容範囲とされた。
先述の通り、クモハ101-902が廃車後も大井工場にて保存されていた。その後2007年に鉄道博物館が開業すると展示車両に選定され、現在も同館にて保存されている。なお、その隣の台車を運転できる装置の運転台も101系のものである。
この他構体は残っていないものの昭和鉄道高等学校にはクモハ101-147の運転台やドアなどが置かれており、教育実習に使われる。
113系40両は車齢が浅いため復旧された。
当時は首都圏への201系投入で101系の置き換えが進められており、代替車の確保自体は可能であったが、首都圏と関西圏では保安装置が同じATS-Bでも軌道回路の周波数が50 Hzと60 Hzで異なるため、改造の必要があった。運転に支障する大きな問題点はなかったため、1982年8月7日から9月30日にかけて首都圏の101系54両が転入している。
転入車の塗装は元中央線快速の車両がオレンジ地に前面黄帯入り、元中央・総武緩行線の車両が関西地区には福知山線所属の103系にしか無かった黄色(カナリアイエロー)のまま使用されていた。これらの車両の先頭部および出入口上部には「関西線」と記載されたステッカーを貼っていた。
1983年より東海道・山陽緩行線の103系が関西本線に転用されたのに伴い、関西本線の101系は1985年1月に運転を終了した。