国鉄101系電車
京浜東北線は、通勤輸送の改善が最優先に行われてきた路線で、新性能化は103系により1965年11月から実施していたものの、配置両数が700両以上と多いことから、1970年に入っても4分の3は旧形国電であった。そこで1970年10月1日ダイヤ改正で通勤路線の運転時分査定が緩和され、中央線と総武線で101系が30両捻出されたことから、この30両を用いて京浜東北線の新性能化を促進することとなり、101系では初めて車体塗装を青色(青22号)にして投入された。編成は中央線や総武線同様6M4Tである。また103系にはラッシュ時にドアに何かが挟まった場合、その挟まったドアのみ再び開けることができる再開閉装置が付いていたことから、転用される101系にも取付改造を施した。なお、山手線用101系には新製時から再開閉装置は付いている。その後、同様な理由で捻出された20両と合わせ、合計50両が京浜東北線で103系と共に運転された。101系の青22号色はこの京浜東北線が唯一の例である。山手線や赤羽線と共に首都圏ATC化路線に指定されたため、1978年3月までに103系に置き換えられた。
将来的に101系に統一されても変電所の増強など多大な投資が必要で、将来の輸送量増加にも見合わないことが分かり、国鉄では101系の電動車比率を下げることが検討されるようになった。101系の主電動機性能では4M3Tが限界とされたため、10両編成で6M4Tとなるよう基本編成が4M3Tの7両、付属編成が2M1Tの3両となる編成への組み換えが1960年に行われた。中央線急行電車は1960年に101系で統一された。
1961年3月17日、中央線急行電車は快速電車の呼称に変更された。これは1960年に新宿 - 松本間で急行料金を要する気動車急行「アルプス」の運行が開始されたことにより、急行料金が不要な速達列車を区別するためである。同年3月20日には中央線国電区間の最西端である浅川駅が高尾駅に改称された。1961年投入の101系には高尾以西の狭小トンネル区間にも入線可能な低屋根車800番台も含まれており、平日は中央線快速の運用に入ったほか、休日は新宿 - 甲府間定期列車の代走や高尾 - 相模湖間臨時列車(相模湖臨)などに運用された。
中央線快速電車の車両基地は中野電車区・三鷹電車区・武蔵小金井電車区の3区所に置かれていたが、輸送力増強のため1963年に豊田駅西方に車両基地が開設され、1966年11月10日には豊田電車区が発足した。中野電車区は緩行線電車のみの所属となり、三鷹電車区は地下鉄東西線直通用301系や中央東線普通列車用115系も配置されるようになった。
1967年7月3日、中央線快速の東京 - 高尾間で特別快速の運転が開始された。運行開始当初は前面窓の内側に「特別快速」の小型表示版が掲出されたが、9月には大型のヘッドマークに変更された。
変電所容量などの問題により当初目指した全電動車方式での投入が困難な情勢となったため101系に代わる通勤電車を設計することとなり、その仕様決定に必要な電力回生ブレーキの試験車として1960年(昭和35年)にクモハ100形・クモハ101形の制御電動車同士の1ユニットのみが試作された。
この試験の結果、常用回生ブレーキは制御機器の重量増、保守困難、回生失効の問題などが挙げられ導入は見送られた。当時は半導体技術が未熟であったため、磁気増幅器を用いた回生であったことが挙げられる。しかし、磁気増幅器を使用した抵抗制御車の常用回生ブレーキ車は古くはすでに戦前に登場しており、101系のような大量輸送向けの車両としては小田急電鉄の2600形が製造され2004年まで活躍していた。
主電動機増強試験は120 kWのMT909型試作電動機を101系に取り付けて1961年1月に実施し、その結果MT909は120 kWのMT54に発展していった。一方通勤形に対しては回生ブレーキを使わずに主電動機のみ増強した場合、一時間定格電流が360 Aになるため、当時の通勤各路線のピーク電流問題を考えると変電所の増強が必要になること、出力が増強されても山手線や京浜東北線などの通勤路線をMT比1:1で使用した場合のRMS電流が一時間定格電流の93 %に達し103系の78 %に対して負荷が大きいこと、出力アップにより消費電力量が増えるなどの問題があった。
RMS電流は、駅間距離が伸びて惰行時間が増えれば改善できるので、都心部の駅間の短い路線ではなく東海道山陽線などの駅間距離が長い路線であれば問題無く使うことができる。しかし、ラッシュ時の査定ではあるが駅間距離が比較的長い路線であっても、4 km程度までであれば101系のMT54取付形式よりも次期通勤電車として設計された103系の方が運転時間や消費電力量で有利である点が確認された。
鶴見線に101系が投入されたのは1979年で、翌1980年1月に大川支線を除き101系に統一された。配置は弁天橋電車区であった。民営化後は南武線と同じ中原電車区所属となり冷房車も使用されたが、103系の投入により1992年4月に運用を終了した。