国鉄781系電車
日本国有鉄道時代に導入された唯一の交流区間専用、かつ北海道専用の特急形電車である。
函館本線の小樽駅 - 札幌駅 - 旭川駅間は都市間輸送の盛んな区間の一つであり、1968年(昭和43年)に小樽駅 - 滝川駅間を交流20kV50Hzで電化開業したのを皮切りに、翌1969年(昭和44年)には電化区間を旭川駅まで延伸した。同区間では部分電化時から急行「かむい」に北海道専用に開発された近郊形交流電車、711系を投入し、1971年(昭和46年)からは同じ711系により札幌駅 - 旭川駅間をノンストップ運転する急行「さちかぜ」も運転され、好評であった。
このような流れと全国的なエル特急網の整備進展の波に合わせて、札幌駅 - 旭川駅にもエル特急を待望する声が高まり、国鉄では北海道向けに新系列の交流特急型電車を投入し、1974年(昭和49年)夏にも急行列車をエル特急に格上げする予定が決定した。
検討の段階では711系ベースの特急型車両と、本州以南向け交直流特急型電車、485系ベースの車両が検討された。しかし開発開始と前後して1972年(昭和47年)、公害防止のためポリ塩化ビフェニル (PCB) の製造が禁止となった。当時、交直流・交流車両の主変圧器の絶縁油としてPCBは一般的に用いられており、代替品の確保が課題となった。既存の北海道向け電車、711系の主変圧器も例外ではなく、スケジュール的に711系のシステムを利用して新系列の特急型電車を1974年(昭和49年)夏までに営業開始させることは不可能であった。このことや、車両価格を抑えることを理由に、別途北海道向け特急型交流電車の開発を進めつつ、暫定的に当時PCB対策が完了していた、485系の各部を酷寒地向けに仕様変更した485系1500番台を1974年(昭和49年)に製造した。
台車は711系のものに小改良を施した DT38A形・TR208A形で、インダイレクトマウント式空気ばねの枕ばねと円筒案内式の軸箱支持装置、密閉形円錐コロ軸受は共通の仕様である。
集電装置は711系2次車と同様の下枠交差型(PS102B形)を採用した。
室内換気は、従来の特急型車両では屋根上の押込通風器による自然通風で行われていたが、この方式では車内の気圧が車外に対して陰圧となることで、車内に粉雪が侵入する現象が発生する。これを防止するため、781系では強制換気とした。このため雪切機能を備えた「新鮮外気導入装置」が屋根上に2基搭載され、各車の車体側面幕板上部に設けられた外気取入口(片側2箇所)から吸気し、天井長手方向に設けられた吹出口から空気を室内に供給する。一方で、空調故障など非常時の換気を考慮して、試作車では客室窓の一部(各車両の両側車端から2番目の窓)上部 1/3 程を下ヒンジで内側に開くようにした。冷房装置は集中式ユニットクーラー屋根上に1基搭載する一般的な方式であるが、電源を主変圧器の3次巻線から直接供給される交流400V50Hzを使用する方式としたため、新形式(AU78形)となっている。
また、本系列では凍結防止のために、客用出入り台の引戸レール、運転室出入り台の下方にレールヒーターを装備し、水管・排水管もテープヒーターにて保温している。
本項では基本的に試作車(900番台)の仕様について述べ、量産車での変更点は別途記述する。
1978年(昭和53年)11月3日に試作車(900番台)6両編成1本が完成し、札幌運転区に配置された。翌1979年(昭和54年)3月19日から「いしかり」として運用を開始した。これにより車両の運用上の余裕ができたことから、同年度より冬季の計画運休は解消された。
1980年(昭和55年)6月に量産車6両編成3本(18両)が製造され、順次営業投入して試作車を含めた4編成で同月25日から26日にかけて485系を完全に置き換えた。同年10月1日に室蘭本線・千歳線(室蘭駅 - 白石駅間)の電化が完成し、本系列は6両編成4本(24両)が追加製造された。同日のダイヤ改正で「いしかり」から室蘭駅 - 札幌駅 - 旭川駅間を直通運転する「ライラック」となった。
1986年3月のダイヤ改正では途中無停車の特急「ホワイトアロー」を 千歳空港駅(現在の南千歳駅) - 札幌駅 - 旭川駅の相互区間に設定した。本系列は中間車2両の先頭車化改造を実施し、6両編成6本+4両編成3本の体制で列車本数の増加に対応した。
同年11月のダイヤ改正で「ライラック」は札幌駅 - 旭川駅間を1時間等間隔(14往復)とする運行体制が採られた。本系列は今回のダイヤ改正までに6両の先頭車化改造を追加実施し、6両編成はすべて4両編成化(12本)された。この体制で全車がJR北海道に承継された。
小樽方先頭となる制御電動車。奇数形式を付番するが、偶数向き固定で使用される。前述のM車系機器のほか、手ブレーキを装備する。定員56名。
試作車1両(901)と量産車7両(1 - 7)の計8両が製造された。100番台(101 - 104)はモハ781形からの改造編入車である。