国鉄151系・161系・181系電車
1972年にサシ181形100番台2両にサシ489形への転用改造を施工した。台車を改造の上で床面高さを揃えているが、181系と485系では車体断面が微妙に違うために若干の違和感が見られ、車両の向きも従来のサシ489形と逆であるほか、調理室区画側妻面に回送運転台を増設した。
走行機器類は90系電車を基本としており、CS12A電動カム軸多段抵抗制御器により2両分8基のMT46A形主電動機を制御するMM'ユニット方式を採用。高速運転に備えて歯車比3.50・弱め界磁率35 %とし、SELD発電ブレーキ併用電磁直通ブレーキを搭載。当初の4M4T→6M6T編成で10パーミル勾配均衡速度103 km/h(速度種別A3)、起動加速度はMT比1:1で毎秒1.3 km/h、同2:1で毎秒1.6 km/hの性能とされた。
台車は、空気ばね台車が国鉄電車で初の本格採用となった。DT21系を基本に、枕ばねを空気ばねとしたDT23形・TR58形を装着する。台車枠は軽量化のために6 mm厚のプレス鋼板が用いられ、揺れ枕つりの支持方式はナイフエッジ式、補助空気室は上下分割式、空気ばねパンク検出装置はマイクロスイッチ式が採用されている。
パンタグラフは、PS16形の集電舟支え装置の改良等を加えたPS16A形を採用した。
「こだま」の運行開始当時は台車を含む床下機器がグレーに塗装されていたが、運行開始後に全般検査を担当した大井工場の要請で他の国鉄電車と同様の黒に変更された。
1970年代前半に向日町運転所所属のクロハ181-3・5・8・9/クハ181-3・5・7・9・11が、重量のあるヘッドマーク交換作業省力化ならびに盗難防止の見地から吹田工場でヘッドマークを独特の「ロールマーク」式に改造された。
動作は電動自動巻取式だが故障時にはヘッドマーク正面向かって右側に取り付けられた差込口へクランクハンドルを差し込むことで手動操作も可能なものであり、従来の透過式アクリルヘッドマークも装着可能である。
向日町から転出後にロールマークは使用されていないが、クランクハンドルの差込口が残されているので識別は可能。
また車両面では、改正前の同年2月 - 3月にかけてサシ181-102・103がサシ489形へ改造の上で向日町運転所へ転出したほか、今回の増発で「あさま」「そよかぜ」用のサロ180・181形は既に底をついていたため長野運転所に初めてモロ181・180-3が配置された。その結果、長野所属編成は以下の2種類となった。
サロ180形・サハ180形はサロ181形・サハ181形の場合がある。
予備車や検査の都合上中間車がすべて電動車という6M2T編成が組成されることもあった。
1972年10月1日ダイヤ改正では、向日町運転所配置余剰車が「とき」「あずさ」転用となり新潟運転所へ転入したが、一部の車両改造竣工がダイヤ改正後となることから、以下の増発となった。
10月1日:「とき」9往復「あずさ」6往復
12月16日:「とき」10往復
「あずさ」は、季節運転2往復を定期格上げするとともに大糸線延長運転時の上り充当を5号に変更。
新宿0800(1M あずさ1)1139松本(6011M)1246白馬1411(6018M)松本1540(8M あずさ5)1917新宿
増発2往復のうち下り6号・上り1号の1往復は甲府発着で食堂車営業休止とした。また下り6号は12月15日まで、上り1号と運用が連続する松本発着の下り3号・上り4号1往復は同月16日まで幕張電車区(現・幕張車両センター)所属の183系0番台充当による運転で対応。
新宿2000(21M あずさ6)2152甲府0735(22M あずさ1)0926新宿1000(5M あずさ3)1343松本1440(6M あずさ4)1817新宿
1973年3月31日をもって東京 - 上野間の回送線を使用した特急運転が東北・上越新幹線工事の影響で廃止されることになり、「とき」「あさま」「そよかぜ」の東京駅乗り入れが中止となった。
日本の鉄道の大動脈である東海道本線は、国防上の観点から沼津 - 京都間が第二次世界大戦後まで非電化であったが、1956年(昭和31年)11月19日に全線電化が完成した。特急列車「つばめ」「はと」が全区間EF58形電気機関車牽引となり、所要時間もそれまでの8時間から7時間30分へスピードアップが達成されたが、戦後の東海道本線は輸送量の増進がとどまらず、全線電化によるさらなるスピードアップを踏まえ、東京 - 大阪間を日帰り可能な6時間30分で結ぶ特急列車が計画された。
当初は機関車牽引列車(客車列車)により行う構想であり、EH10 15高速試験車と10系軽量客車による試験が実施され、最高で120 km/hを達成。さらに同年12月5日の下り、6日の上り「つばめ」を東京 - 米原間で試験的に牽引した。本試験結果は特に問題もなく、実績を反映してEH10形をより高速化・軽量化した優等旅客列車牽引用の8軸電気機関車EH50形製造計画も進められ、1956年(昭和31年)には最大運転速度120 km/h、機関車重量102.4 t以下、主電動機1基あたりの出力は325 kW以上といった計画の概要が決定した。しかし、軸重の大きい電気機関車牽引での連続高速運転には軌道強化などに膨大な投資が必要等のデメリットが大きいと判断され、動力集中方式の機関車牽引による高速列車計画は断念された。
廃車後は新潟車両センターで通常は非公開の状態で静態保存されていたが、埼玉県さいたま市大宮区の鉄道博物館開館に際して移転・展示された。廃車時には運転台上前灯やウインカーランプも復元されているが、ウインカーランプは色が異なりボンネット開口部は新潟保存時代に溶接されるなど新造時との相違がある。
保存車2両は、クハ151形のトップナンバーならびに元々はクハ161形として発注され落成直前にクハ181形となった車両であるが、当初から181系として発注製造された車両の保存はない。これらとは別に実物大モックアップが京都鉄道博物館で展示される。
2人掛けリクライニングシートを装備した2等車で定員は52名。国鉄電車史上初の「特ロ」クラス座席車である。AMラジオ聴取用としてイヤホンジャックが装備され、車掌室前には2人用のビジネスデスクが設置された。回送運転台を装備する。
151系・161系→181系への改造のほか、クロ・クロハ181形→クハ180・181形やモハシ180形→モハ180形以外にも数々の改造工事が施工された。ここでは、上述した車両番号変更を伴う改造工事を除いた車両性能の変更や車体構造に関係する工事について解説を行う。
種車のサロ151形から専務車掌室・ビジネスデスク・回送運転台・前灯・標識灯を撤去し普通車化した改造。1・5は181系化改造と同時に施工されているが、4は一旦サロ181形に改造後の再改造で落成。また車両番号は引続きそのままの状態である。
窓幅・窓配置も全面的に変更しており定員もサハ180形と同一の72名であるが、サロ時代の名残でトイレ・洗面所を前位側に設置し、出入台妻面に回送運転台窓が残存するほか、車端部屋根上排気送風機取付位置が後位側などの相違点がある。
改造後は、田町→新潟配置となり「とき」「あずさ」で運用されたが、1・4は1973年の「あずさ」運用移管に伴い長野運転所へ転出。横軽対策も施工され「あさま」「そよかぜ」にも充当された。183系1000番台ならびに189系への置換えにより、3両とも1975年中に廃車となった。
運用7:大阪0850(1015M うずしお)1140宇野1245(2006M ゆうなぎ)1540新大阪
運用8:新大阪1430(1017M ゆうなぎ)1726宇野1835(1018M うずしお)2124大阪
また同年5月から181系化改造工事を開始。1966年(昭和41年)10月のダイヤ改正までに終了した。
山陽本線転用後は1等車の利用減少が大きく、1965年(昭和40年)12月にはサロ1両を減車。クロ181形も1966年(昭和41年)から1967年(昭和42年)にかけて貴賓車予備の11・12を除き、順次開放室を2等席に改めてクロハ181形に改造された。
クロ181形組込編成は「うずしお」「ゆうなぎ」運用に限定充当とされた。
1968年(昭和43年)10月のダイヤ改正では、軌道強化工事完了に伴う最高速度120 km/hへの向上・運転時分の短縮・同一方面の列車愛称統一などが実施され、定期列車は新大阪 - 広島・下関「しおじ」と新大阪 - 宇野「うずしお」それぞれ3往復ずつ、予定臨時では大阪・新大阪 - 広島「しおじ」1往復充当の運用減となった。
運用1:新大阪1735(1015M うずしお3)2025宇野
運用2:宇野0840(1012M うずしお1)1132新大阪1335(1013M うずしお2)1629宇野1835(1016M うずしお3)2132大阪
運用3:大阪0850(1011M うずしお1)1134宇野1229(1014M うずしお2)1522新大阪1728(1005M しおじ3)2154広島
運用4:広島0815(1006M しおじ1)1242新大阪1528(1003M しおじ2)2246下関
運用5:下関0725(1004M しおじ2)1442新大阪
ボンネット形先頭部を持つ制御車で定員56名の3等車(現・普通車)。後方確認用にボンネット上にバックミラーを、運転台後部にはパンタグラフなどの監視用窓を設置する。
1960年の編成替えにより東京方先頭車となる。
クロ151形の落成に合わせ屋根上前灯左右に予備笛を増設。
ウインカーランプは砲弾を逆向きにした形状である。
両形式共に山用対策のため運転席屋根上の前灯とホイッスルは無い。また前面スカートはスノープラウ取付のため40番台と同様にミニスカートを採用するもののタイフォン部分の穴が丸形から小判形に変更などの差異がある。
1969年製造のクハ180-5・181-109は以下の設計変更が行われた。 中折れシャッター式タイフォンカバーを装着 ボンネット側面外気取入グリルをクハ481-30以降と同型の縦型スリットに変更
クハ180形は最大66.7 ‰の急勾配区間となる信越本線横川 - 軽井沢間を通過する際に専用補機EF63形との連結のほか、編成両数制約でサシ181形食堂車が不連結のため引き通し線のクロスができず信越本線基準で上り上野方となる偶数向き固定使用を前提とした構造が求められ設計・製造された。 補機連結で常時使用されることから前位自動連結器カバーを省略のほかスカート部分に解放テコ・KE64形ジャンパ連結器・ブレーキ管を装備する。 床下機器はクハ181形を逆転配置したものである。
5 ‰の連続急勾配区間があり、MT比1:1の151系は出力不足と主電動機の熱容量が問題になった。電動車を増やせば自力登坂も可能だが、編成が変わり他列車と共通編成が組めなくなるデメリットや変電所容量などでも問題があるため上り列車の広島 - 八本松間はEF61形電気機関車を補機として連結し、八本松駅構内走行中に自動解放が実施された。
広島「つばめ」運用の際には大阪 - 広島間でクロ151形の前頭部連結器カバーを外して自動連結器をむき出しの状態にして運転した。
同年10月には、曲線通過速度の向上により生み出された余裕時分を活かして静岡にも全列車が停車することになり、安倍川橋梁上での乗務員途中交代が廃止された。これにより乗務員9名の仕業変更と交代要員2名用客室座席を浮かせることを可能にした。
1963年には4月20日から157系不定期特急「ひびき」を定期列車化。8月には昭和37年度2次債務で製造されたサハ150形が1両増結され再び12両編成となった。8月の組込時は夏期輸送用増号車扱いで正式な組込は10月1日のダイヤ改正からである。これに伴い1往復分増発に相当する輸送力増強が図られた。
編成に組み込まれない予備車 モロ151-12+モロ150-12・モハ151-27+モハ150-12・モハ151-19+モハシ150-8・サロ150-6
太字:編成変更による増備車両。
これをもって151系の増備は終了。形式名と同じ151両全車が田町電車区に配置された。
構体は10系客車を踏襲した軽量セミモノコック構造である。車体長さは中間車が20,000 mm(最大長20,500 mm)、先頭車が21,000 mm(最大長21,250 mm、1960年(昭和35年)以降は21,600 mm)である。
車体断面は最大車体幅が車両限界一杯の2,946 mm、腰板部は半径3,000 mmの裾絞りを設け、側窓から上(幕板)は内側に2°傾斜させた形状とした。特急形車両であり定員乗車を前提としたため、屋根高さは3,350 mmと極力低く抑えられた。この屋根高さは後の481系や183系以降の特急形電車よりも低い。客室床面高さは1,110 mm、天井高は2,100 mmである。
騒音防止と冷暖房効果向上を図り、構体内面にはアスベストの吹付けやグラスファイバーの貼付けを施工した。
本系列を最も特徴付けるエクステリアデザインは、高速運転に備えて運転士の視界を確保するため高く上げられた運転台、騒音発生源を客室からできるだけ遠ざけるため電動発電機 (MG : 150 kVA) や空気圧縮機 (CP : 3,000 L/min) を搭載する運転席前方のボンネットによって構成される。保守点検の容易さとスピード感を両立するため角に丸みを持たせてボンネットの上部が下部より若干突き出た構造を採用する。
前面形状の設計にあたっては、星晃が1954年(昭和29年)にヨーロッパの鉄道視察中に試乗したイタリア国鉄ETR300形展望特急電車を参考にした。