国鉄151系・161系・181系電車
また編成変更直後の同年9月17日に昭和天皇と香淳皇后は岡山大学付属病院に入院中であった四女池田厚子見舞いの帰途、上り「第2富士」のクロ151-12区分室に岡山→大阪間で乗車した。これは前日往路のキハ82系特急「みどり」に後部へキロ80形を含む3両を増結し昭和天皇夫妻が営業運転列車に初めて乗車したものである。また1964年には、香淳皇后が東京 - 岡山間で2月15日の下り「第1富士」、翌16日の上り「第2富士」のクロ151形区分室に乗車した。
1964年5月に発生した事故によりクロ151-7が事故廃車。同年10月1日の東海道新幹線開業により、向日町運転所に転出し山陽特急に転用される120両と田町電車区に残る30両に分離。東海道特急での運用を終えた。
東海道特急での運用終了直後の10月3日 - 25日には東京オリンピック開催にあわせて田町残留となった特6・特8編成を充当し、東京 - 熱海間臨時急行「オリンピア」が運転された。なお、同列車は全車指定席とされたものの食堂車・ビュフェは営業休止扱いとした。
熱海0840(3802M オリンピア)1003東京1743(3805M オリンピア)熱海1917
3802M途中停車駅:小田原・大船・横浜・品川 3805M途中停車駅:横浜・小田原
この後は予備車6両のうち保留となるサロ151-6・サロ150-2を除き181系化改造が施工された。
列車名は新潟県の佐渡島に生息する国際保護鳥のトキに由来するもので、ヘッドマークのローマ字表記上側に小さめの明朝体赤文字により漢字で「朱鷺」が併記された。
また国鉄では1978年以降順次、特急列車のヘッドマーク・テールサインをイラスト入りに変更しており、この時点で本系列が充当されていた「とき」もイラスト入りマークに変更された。
余剰車は新潟・長野に転出した結果配置は11両編成×5本・予備車4両・休車1両の計60両となった。
送り込み・帰所運用:新大阪1630(1021M しおじ2)2335下関/下関0530(1022M しおじ2)1238新大阪
「はと」運用1:下関1135(1038M はと4)1630岡山1735(1039M はと4)2230下関
「はと」運用2:下関0735(1034M はと2)1230岡山1535(1035M はと2)2030下関
「はと」運用3:下関0635(1032M はと1)1130岡山1235(1031M はと1)1730下関
予備車 : モハ181-3+モハ180-53・クロハ181-9・サハ180-19 休車 : モハシ180-11
しかし同年10月1日のダイヤ改正で、特5編成が「とき」増発のため新潟へ転出。「はと」運用1往復減となった上に残存した運用ならびに送り込み・帰所対応の「しおじ」1往復も485系に置換えられ同年11月までにすべて終了したが、新たに大阪発着の「しおじ」1往復に充当された。
送り込み・帰所運用:11月17日終了
「はと」運用1:11月30日終了
「はと」運用2:本改正で終了
「はと」運用3:岡山発は10月6日 下関発は10月7日終了
新規「しおじ」運用:大阪0615(1021M しおじ1)1330下関1454(1024M しおじ4)2159大阪
しかし、新規「しおじ」運用も1973年(昭和48年)5月25日に485系への置換えにより消滅。全車が関東地区での転用のため長野・新潟へ転出し、同年10月31日に向日町運転所の配置が終了した。
1964年10月の東海道新幹線開業により、151系は山陽・九州方面と上越線方面の特急に転用されることとなったが、151系では山陽本線瀬野八区間での補助機関車連結、161系では上越特急のスピードアップが課題とされ、勾配区間でのスムーズな運転が困難な状況にあった。また将来には山岳路線への投入も予想されたため151系と161系の出力を増強し、両系列を統一させ1964年11月に落成した系列が181系である。
従来の国鉄新性能車標準主電動機であった出力100 kWのMT46形直巻整流子電動機は東海道本線最大勾配区間である10 ‰をMT比1:1で運転可能な性能が維持されていたが、1960年代以降に電化された山岳線区となる信越本線・中央本線に介在する最大25 ‰連続勾配区間でもMT比1:1で運転可能な大出力電動機が要望された。これに対応するため1963年3月には153系を山岳線区での運転も含み強化した165系で出力を120 kWに向上したMT54形主電動機を開発し初投入。
信越特急「あさま」「そよかぜ」充当車は、横川 - 軽井沢間でEF63形による推進・牽引運転となるためにジャンパ連結器などを装備するクハ180形が製造されたほか、以下の装備が100番台では新製時から、その他の車両は改造で装備された。
空気ばねパンク装置の設置
非常ブレーキ吐出弁絞り追加
台枠ならびに連結器を強化した上で緩衝装置容量を増大
運用1:上野1330(1003M 第二あさま)1700長野
運用2:長野0745(1002M 第一あさま)1120上野
運用3:上野0930(1001M 第一あさま)1300長野1435(1004M 第二あさま)1810上野
1967年9月28日に新清水トンネル開通に伴い同年10月1日にダイヤ改正を実施。「とき」は10 - 15分の運転時間短縮を達成すると同時に下り第三・上り第一の1往復が東京駅発着となった。
1968年10月1日ダイヤ改正では、向日町運転所からの転入車によって、「とき」が定期3往復・季節2往復、「あずさ」が定期2往復・季節1往復・臨時1往復に増発。「あさま」が直江津までの区間延長を含む1往復増発と季節列車の「そよかぜ」2往復へ充当された。
1等中間電動車。
4月25日 - 5月6日までは上り「第1こだま」→下り「第2こだま」は、宮原電車区所属の153系電車11両編成による代走とする。
5月7日 - 5月31日までは不定期特急「第2ひびき」を運休とし、下り「第1こだま」上り「第2こだま」は捻出した157系電車で下に示すいずれかの9両編成による代走となった。
このため、定期「ひびき」は増結を中止し、7両編成での運転となった。
6月1日 - 6月30日までは「特8編成」の大阪方先頭車をクハ161-3に差し換えて充当した。
クハ161形投入により161系の先頭車の予備車がなくなったため、「とき」は157系との混成編成となったが、詳細については#上越・信越・中央特急も参照。
7月1日 - 9月30日までは「特8編成」のクハ161-3をクロ150-3に差し替えた編成での運転としたことから、当時の時刻表などでの編成案内には「1号車は日により展望車でない1等車の場合がある」との注意書きが記載された。
代替改造車クロ150-3
クロ151-7は廃車となったが、代車として営業上および体面上の理由から7月以降の夏期繁忙期に間に合う1等先頭車が必要とされた。このため本事故で被災し脱線小破したサロ150-3を種車に急遽選定し、修理復旧と以下に示す先頭車化改造を浜松工場で同時施工した。
車内設備はサロ時代のまま客室では回送運転台側12名分区画を切断し客室定員を40名に減少。
引き続き交直流両用では453・473系・481系、近郊型では113系・115系・403系・423系などにも搭載し実績を積み、新たな標準主電動機になるとともに各地に運用範囲が拡大した。
1959年6月改正の国鉄新性能電車形式称号規定では、10の位は1 - 4が近距離形、5 - 8が長距離形、9が試作相当と区分されていたが、1964年7月に10の位は8が特急型と再改定されたことから、系列名は181系と決定した。当初は山陽向け改造車は近郊形電車の113系に、上越向け改造車は115系に相当する改造が計画されており、山陽向けは183系、上越向けは185系と仮称された。このうち山陽向け車は抑速ブレーキは装備せず151系から搭載する自然通風式主抵抗器を引き続き使用する計画であったが、将来の転用を考慮し抑速ブレーキ装備ならびに強制通風式主抵抗器を搭載する上越向け車と統合し、系列も181系とされた。