일본국유철도 101계 전동차
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1. 개요
101계 전동차는 일본국유철도(JNR)가 1957년부터 1979년까지 운행한 통근형 전동차이다. 72계 전동차의 기술을 계승하여 완전 금속 세미 모노코크 구조, 비관통형 전실식 운전대, 1.3m 폭의 양쪽 열림 문을 채택했다. 주오선 쾌속에는 오렌지색, 야마노테선에는 카나리아 옐로우 색상으로 운행되었으며, 주 제어기, 주전동기, 발전 제동, 대차 등을 특징으로 한다. 101계는 여러 차종으로 개조되었으며, 지치부 철도에 양도되어 운행되기도 했다. 101계는 난부 지선에서 2003년까지 운행되었으며, 일부 차량은 철도 박물관에 보존되어 있다.
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| 일본국유철도 101계 전동차 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 서비스 시작 | 1957년 12월 |
| 서비스 종료 | 2003년 |
| 차체 | 강철 |
| 궤간 | 1,067 mm |
| 전기 시스템 | 직류 1,500 V 가공 전차선 |
| 집전 방식 | 팬터그래프 |
| 제원 | |
| 차량 길이 | 20,000 mm |
| 차량 폭 | 2,879 mm |
| 최고 속도 | 100 km/h |
| 가속도 | 2.0 km/h/s (7량 편성) |
| 가속도 (전동차) | 3.2 km/h/s (모든 차량이 전동차인 경우) |
| 감속도 (업무용) | 3.0 km/h/s (7량 편성) |
| 감속도 (비상용) | 3.5 km/h/s |
| 문 | 한 쪽에 4개 |
| 기술 사양 | |
| 견인 | 저항 제어 |
| 견인 전동기 | MT46 |
| 전동기 출력 | 100 kW |
| 대차 | DT21, DT21T, TR64 |
| 운행 정보 | |
| 운영 주체 | 일본국유철도 (1957–1987) 동일본 여객철도 (1987–2003) 서일본 여객철도 (1987–1992) 지치부 철도 (1986–2014) |
| 노선 | 해당 정보 없음 |
| 편성 | 2, 3, 6, 7, 8, 10량 편성 |
| 생산 및 폐차 | |
| 제조사 | 해당 정보 없음 |
| 제작 기간 | 1957–1969 |
| 제작 대수 | 1,535량 |
| 폐차 기간 | 1987–2014 (일부 부품은 121계/7200계 등에 재활용) |
| 보존 | 2량 |
| 폐차 대수 | 1,489량 |
| 개조 | 44량 (145계 기관차로 개조) |
| 대체 및 후속 | |
| 대체 차량 | 72계 전동차 |
| 후속 차량 | 103계 전동차, 205계 전동차, 207계 전동차 |
2. 기술적 특징
101계 전동차는 일본국유철도(현 JR)가 개발한 전동차로, 중공축 평행카르단 구동방식을 비롯한 다양한 신기술을 채택하여 당시 '신성능 전철'로 평가받았다. 101계 개발 당시의 기술들은 1980년대 전반까지 일본국유철도의 전동차에 널리 응용되었다.[10]
차체는 아치형으로, 전두부는 약간 기울어진 평면창 세 개로 구성된 전방창을 상징으로 하는 간결한 디자인을 채택했다. 차량 당 양방향으로 8개의 문(4도어 차량)을 가진 경량 구조였다. 전동차의 차체는 마루와 내장재 부분에 목재가 사용된 강철-목재 혼합 차체에서 불연화와 경량화를 추구한 금속과 합성 수지로 구성된 강철 차체였다. 차내는 중간에 7명, 차량의 맨 앞과 뒷부분에 3명이 앉을 수 있는 롱시트 구조였다.[10]
101계는 긴테쓰 6800계 (래빗카) 등과 같이 고가감속 전동차 개발이 활발하던 시기에 개발되었다. 초기에는 가감속 성능 향상을 위해 전 차량을 전동차(모든 차량에 모터 장착)로 하는 방식(올M 편성)을 채택하여, 편성 전체의 출력을 높이는 방향으로 설계되었다. 그러나 전력 설비 등의 문제로 인해 계획이 변경되어, 전동차 6량에 부수차 2~4량을 연결하는 방식으로 운용되었다. 이 때문에 초기 성능을 제대로 발휘하지 못했고, 비용 효과 문제로 인해 보다 경제적인 103계 전동차가 후속으로 개발되면서, 101계는 국철의 표준 통근 전동차 자리를 넘겨주게 되었다.[22]
대차는 전동차의 경우 신개발 DT21형을 사용했다. 초기 부수차는 전동차화를 계획했기 때문에 모터 장착 준비가 된 DT21T형을 사용했지만, 이후 통상적인 부수대차인 TR64형으로 변경되었다. DT21형 대차는 강판 프레스 부재를 용접 조립한 윙 스프링형 볼스터식 페데스탈 대차로, 기동차용 DT22형과 주요 부품을 공유했다. 공기 스프링 대차 대신 코일 스프링을 채택하여 제조 비용 절감을 꾀했다.
101계에서는 전기 제동으로 발전 제동이 탑재됨에 따라 주 저항기의 발열량 증가가 예상되었기 때문에, 기존의 자연 통풍식을 대신하여 강제 통풍식 주 저항기를 채용했다. 주 저항기는 M, Mc차의 전동 발전기의 양쪽에 2군으로 나뉜 얇은 강판으로 된 케이싱에 수납되어, 2군 중앙에 놓인 냉각용 송풍기에 의해 송풍이 이루어졌다. 이 송풍기는 전동 발전기도 겸하고 있으며, 전동 발전기의 전기자 축을 양쪽으로 연장하여 그 연장 부분에 송풍용 팬을 부착한 형태이다. 제1군 측에는 감전류 저항기가 1개 더 수납되어 있다.
국철 최초의 신성능 전동차였던 101계에서는 이후에 등장하는 신성능 전동차의 개발에도 연결되는 시험이 실시되었다.
2. 1. 중공축 평행 카르단 구동방식
도요 전기 제조가 원설계를 담당[23]한 신개발 MT46A형(시험차는 MT46형)은 직류 직권 정류자 전동기(보극付)이며, 분로계자 제어 자기 통풍형이다. 고회전화를 통해 구형 전동차에 사용된 MT40형보다 훨씬 작고 가벼워졌으며, 중량은 660 kg으로 약 1/3 수준이다. 단자전압은 375 V이며, 중공축 평행 카르단 구동 방식을 채택했다.중공축 평행 카르단 구동 방식은 모터의 중량을 차축에 직접 싣지 않고 대차에 고정하는 방식이다. 이를 통해 승차감 개선과 모터 소형화에 기여할 수 있었다.
MT40형 등은 병렬 접속 시 2개 직렬이 되므로 단자전압이 750 V였으나, 본 형식에서는 2량 단위로 제어되어 병렬 접속 시 4개 직렬이 되므로 단자전압은 그 절반이 되었다. 발전 제동 사용 시에는 전압이 정격의 2배 정도까지 달하기 때문에, 이를 위해서도 저전압화가 필요했다. MT46A형 전동기는 이후 1963년경까지 등장한 초기 국철 신성능 전동차의 각 계열에 사용되었다. 전기자 절연은 특B종, 계자 절연은 특H종, 온도 상승 한계는 각각 120℃・150℃이다[24]。
| 항목 | 1시간 정격 | 연속 정격 |
|---|---|---|
| 출력(kW) | 100 | 85 |
| 전압(V) | 375 | 375 |
| 전류(A) | 300 | 255 |
| 회전수(rpm) 전계자 | 1,860 | 2,000 |
| 회전수 약계자 | 3,180 | 3,600 |
2. 2. 발전 제동 병용 전자직통제동
101계 전동차는 주행용 모터를 발전기로 사용하여 제동력을 얻는 발전 제동 방식을 채택했다. 이 방식은 기계식 브레이크의 마모를 줄여 유지보수 비용을 절감하고, 장시간 사용에도 적합하여 제동 시의 안정성을 높였다.[13]주 제어기는 신개발된 CS12A형(시제차는 CS12형)으로, 2량분 8개의 주 전동기를 제어하는 다단식 전동 캠축 제어기였다. 구형에 비해 단수가 늘어나 가속 및 제동 시의 전류 변화가 적고, 전류의 평균값을 높일 수 있어 가속도 및 감속도 향상에 기여했다. 이는 운전을 원활하게 하고, 기동 및 제동 시의 충격을 줄여 기기 고장률 감소와 승차감 향상으로 이어졌다. 또한 발전 제동 제어가 추가되어 제륜자의 마모가 감소하고 철분 발생이 적어져 절연성 향상에도 기여했다.[13]
| 항목 | 설명 | |
|---|---|---|
| 제어 방식 | 자동 총괄 제어 방식 | |
| 제어 전압 | 직류 100 V | |
| 제어 공기압 | 5.0 kg/cm2 | |
| 주 회로 전압 | 직류 1500 V | |
| 주 전동기 | MT46 | 8개 (영구 직렬 4개 2조) |
| 제어 단수 | 가력 단 | 직렬 전계자 - 13단 |
| 병렬 전계자 - 11단 | ||
| 병렬 약계자 - 4단 | ||
| 브레이크 단 | 직렬 - 13단 | |
| 병렬 - 11단 | ||
CS12A형 주 제어기는 도쿄 급행 전철의 구 5000계에 채용된 도시바제 전동 캠축 제어기 PE-11형의 영향을 강하게 받았다.[26] 이는 미국 제너럴 일렉트릭사가 지하철 전차용으로 개발한 시스템에 기원을 두고 있다.
또한, 전동차 2량 유닛 제어 방식은 미쓰비시 전기가 관여한 긴테쓰 모 1450형 전차·오다큐 2200형 전차의 선례를 따랐으며, 도요 전기 제조제 캠축 제어기의 기술 요소도 도입하는 등, 사철에서 선행 채용된 중전기 메이커 각사의 신형 제어기 기술을 절충하여 도입했다.
CS12는 이후 표준형 제어기로서 많은 평탄선용 국철 전차에 탑재되어 장기간 생산되었으며, 1991년까지 신규 제조되었다. 이 기본 구조와 제어 시퀀스는 국철이 이후 개발한 전차용 제어기에도 응용되었다.
2. 3. MM' 유닛 방식
MM' 유닛 방식은 2량의 전동차에 제어 장치와 팬터그래프 등을 분산 탑재하여 제조 비용을 절감한 방식이다.[113]2. 4. 기타
101계 전동차는 일본국유철도(현 JR)가 개발한 전동차로, 중공축 평행카르단 구동방식 등 다양한 신기술을 적용하여 '신성능 전철'로 불렸다. 101계의 기술들은 1980년대 전반까지 일본국유철도 전동차에 널리 사용되었다.차체는 아치형에 평면창 세 개로 구성된 전방창을 가진 디자인이었고, 차량 양쪽에 4개의 문(4도어 차량)이 있는 경량 구조였다. 목재를 사용한 강철-목재 혼합 차체 대신 금속과 합성 수지로 만들어진 강철 차체를 사용하여 불연성과 경량화를 추구했다. 차내 좌석은 롱시트 구조였으며, 대차 부분의 용수철 축받이, 직권 정류자 전동기, 저항제어, 발전제동 병용 전자직통제동 등은 이후 일본국유철도 103계 전동차에 계승되었다.[10]
101계는 원래 전 차량을 전동차(모든 차량에 모터 장착)로 하여 가감속 성능을 높이려 했으나, 전력 설비 문제로 인해 계획이 변경되었다. 이 때문에 초기 성능을 제대로 발휘하지 못했고, 경제성 문제로 인해 103계 전동차가 후속으로 개발되면서 101계는 국철 표준 통근 전동차 자리를 내주게 되었다.[22]
대차는 전동차의 경우 DT21형을 사용했고, 초기 부수차는 전동차화를 고려하여 DT21T형을 사용했지만, 나중에는 일반적인 부수대차인 TR64형으로 변경되었다. DT21형 대차는 강판 프레스 부재를 용접하여 만든 윙 스프링형 볼스터식 페데스탈 대차로, DT22형과 주요 부품을 공유했다. 공기 스프링 대차 대신 코일 스프링을 채택하여 제조 비용을 절감했다.
주전동기는 도요 전기 제조가 설계한[23] MT46A형(시험차는 MT46형)으로, 직류 직권 정류자 전동기였다. 고회전화를 통해 이전의 MT40형보다 훨씬 작고 가벼워졌으며, 중량은 660kg으로 약 1/3 수준이었다. 중공축 평행 카르단 구동 방식이었고, 단자 전압은 375V였다.[24]
| 항목 | 1시간 정격 | 연속 정격 |
|---|---|---|
| 출력(kW) | 100 | 85 |
| 전압(V) | 375 | 375 |
| 전류(A) | 300 | 255 |
| 회전수(rpm) 전계자 | 1,860 | 2,000 |
| 회전수 약계자 | 3,180 | 3,600 |
101계 전동차는 용도와 환경에 맞춰 여러 번대(시리즈)로 구분된다. 주요 차종은 다음과 같다.
3. 차종 개요
각 차량 형식은 다음과 같다.
| 형식 | 설명 |
|---|---|
| 쿠모하 101형 | 제어 전동차 (Mc) |
| 쿠모하 100형 | 제어 전동차 (M'c) |
| 모하 101형 | 중간 전동차 (M) |
| 모하 100형 | 중간 전동차 (M') |
| 쿠하 101형 | 제어차 (Tc) |
| 쿠하 100형 | 제어차 (T'c) |
| 사하 101형 | 부수차 (T) |
| 사하 100형 | 부수차 (T') |
3. 1. 900번대 (시제차)
101계 900번대는 일본국유철도 최초의 신성능 전동차로, 1957년 6월에 10량(4+6량) 편성으로 제작되었다.[2] 모든 차량에 전동기를 탑재하여 90계로 분류되었으며, 운전실 차량은 모하 90500~90503호, 중간 차량은 모하 90000~90005호로 번호가 부여되었다. 1959년 차량 칭호 규정 개정에 따라 90계는 101계로 재분류되었고, 시제 차량은 900번대로 편입되었다.[34]시제차는 양산차와 달리 빗물받이가 차체에 매립되어 있었고, 통풍기는 압입식, 팬터그래프는 PS13C형이었다.[33] 대차는 DT21X형(양산차 등장 후 개칭)이었다.[33]
1962년부터 양산차와의 병결을 위해 양산화 개조가 이루어졌다.[38] 주요 개조 내용은 다음과 같다.
그러나 일부 차량은 물받이 단부가 운전대 정면에 닿아 있거나, 대차 구조가 다르고, 승무원실 손잡이가 비매립식인 등 양산차와 완전히 동일하지는 않았다.
101계 900번대는 이후 등장하는 신성능 전동차 개발에 중요한 역할을 했다. 1957년 10월 도카이도 본선에서 고속도 시험이 실시되었으며,[51] 이 시험에서 공기 스프링 대차의 우수성이 확인되었다.[51] 또한, 당시 국철 차량 최고 속도인 135km/h를 기록했다.[51] 이러한 시험 결과는 151계 및 신칸센 0계 전동차 개발에 크게 기여했다.
900번대는 1979년까지 폐차되었으나, 쿠모하 101-902는 도쿄 종합 차량 센터에 보존되었다가,[3] 2007년 사이타마 철도박물관으로 이설되어 전시되고 있다.[3] 교토 철도 박물관에는 101계 모형 차량이 전시되어 있다.[4]
3. 2. 200번대
주 제어기는 새롭게 개발된 CS12A형(시제차는 CS12형)이다. 2량분 8개의 주 전동기를 제어하는 다단식 전동 캠축 제어기로, 구형에 비해 단수가 늘어나 가력 및 제동 시의 전류 변화가 적고, 전류의 평균값을 높일 수 있어 결과적으로 가속도 및 감속도의 향상에도 기여했다. 이는 운전의 원활함에도 연결되어, 기동, 제동 시의 충격이 적어져 기기 고장률 감소 및 승차감 향상에도 연결되었다. 또한 발전 제동의 제어가 추가되어, 제륜자의 마모가 감소하고 철분 발생이 적어져 절연성 향상에도 연결되었다.그 기본 구성은 도쿄 급행 전철의 구 5000계 (1954년)에 채용된 도시바제 전동 캠축 제어기 PE-11형(약계자 기동 1단, 직렬 12단, 연결 2단, 병렬 11단, 약계자 3단, 발전 제동 20단)의 영향을 강하게 받았다고 한다.[26] 이 기원을 더 거슬러 올라가면, 미국의 제너럴 일렉트릭사가 지하철 전차용으로 개발한 시스템에 도달한다.
또한, 전동차 2량 유닛 제어 방식의 채용은 미쓰비시 전기가 관여한 1954년 개발의 긴테쓰 모 1450형 전차·오다큐 2200형 전차의 선례를 따른 것이며, 도요 전기 제조제 캠축 제어기의 기술 요소도 도입하는 등, 전체적으로 사철에서 선행 채용된 중전기 메이커 각사의 신형 제어기 기술을 적절히 도입하여 절충한 것이다.
CS12는 그 후, 표준형 제어기로서 많은 평탄선용 국철 전차에 탑재된 것으로 장기간에 걸쳐 생산되었으며, 최종적으로는 1991년 (JR 동일본에 의한 415계 1500번대 최종 증비차용)까지 신규 제조되었다. 또한 그 기본 구조와 제어 시퀀스는 국철이 이후 개발한 전차용 제어기에도 순차적으로 응용되었다.
시제차에서는 응하중 밸브 기구의 채용으로 승차율에 관계없이 일정하게 가감속을 얻을 수 있다는 점을 장점으로 내세웠지만, 승차율이 커지면 제한 전류값을 높이는 구조이기 때문에, 가선 온도 상승이나 변전소 용량에 의한 피크 전류 제한이 있었던 중앙선에서는 시제차의 시운전 중부터 장치 사용이 문제시되어, 시제차의 영업 운전 개시 시점부터 응하중 장치를 사용하지 않았다.[27]
3. 3. 800번대
800번대는 주오 본선 다카오 이서 구간의 터널 단면에 대응하기 위해 팬터그래프 설치 부분의 지붕 높이를 낮춘 차량이다.[115]3. 4. 1000번대
무사시노선은 1973년 4월 후추혼마치 - 신마쓰도 구간 개통 시 101계 1000번대를 개조 투입했다.[101] 전 차량은 도요다 전차구에 배치되었고, 히가시토코로자와 전차구에 상주하며 무사시노선에서 운용되었다. 1986년 3월 3일 다이어 개정으로 오메선・이쓰카이치선용 103계 5량 편성이 6량으로 증강되면서 103계, 201계와 함께 양 노선의 6량 운용에도 투입되었다. 난부선이나 센세키선에 대여되거나, 오미야 지선 경유 후추혼마치 - 오미야 간 임시 열차에 투입된 적도 있었다.101계 1000번대는 연식이 오래된 초기 차량이 중심이었고, 무사시노선에 103계가 투입되면서[91] 1986년 10월 26일 고별 운전을 끝으로 영업 운전을 종료했다.[92] 이로써 수도권에서 오렌지색(주홍색 1호) 101계는 사라졌다. 국철 분할 민영화 당시 쿠모하 101-1006과 쿠모하 100-1003 2량은 보류차로 JR에 계승되었지만, 1988년 3월까지 폐차되었다. 일부 차량은 지치부 철도로 양도되었다.
3. 5. 910번대
910번대는 전력 회생 제동 시험차로 제작되었다. 시험 후에는 부수차로 사용되었다.[1]| 차량 번호 | 설명 | 구 형식 |
|---|---|---|
| 쿠모하 101-910 | 제어 전동차 (Mc) | 모하 90형 500번대 홀수 |
| 쿠모하 100-910 | 제어 전동차 (M'c) | 모하 90형 500번대 짝수 |
| 모하 101-910 | 중간 전동차 (M) | 모하 90형 0번대 홀수 |
| 모하 100-910 | 중간 전동차 (M') | 모하 90형 0번대 짝수 |
| 사하 101-910 | 부수차 (T) | 사하 98형 홀수 |
| 사하 100-910 | 부수차 (T') | 사하 98형 짝수 |
4. 운용
101계는 중앙선, 오사카 순환선, 야마노테선, 소부선을 중심으로 증비되었지만, 전동기의 열 용량 문제로 인해 역간 거리가 짧은 노선에서의 사용은 불리했다. 비교적 어떤 노선에서도 사용할 수 있는 103계가 제조되기 시작하면서, 101계에 가장 조건이 맞지 않는 야마노테선에서 철수되었다.
4. 1. 일본국유철도 (국철) 시대
101계 전동차는 1966년(쇼와 41년)까지 전동차가, 1969년(쇼와 44년)까지 부수차가 제조되었다. 수도권에서는 야마노테선, 게이힌토호쿠선, 주오 쾌속선, 오메선, 이쓰카이치선, 무사시노선, 주오·소부 완행선, 난부선, 쓰루미선 등에서 사용되었고, 긴키권에서는 오사카 순환선, 사쿠라지마선, 가타마치선, 간사이 본선 등에 투입되었다.1979년(쇼와 54년) 201계 시제차가 주오 쾌속선에 등장하면서 노후화에 따른 폐차가 시작되었다. 대부분은 국철 시대에 폐차되거나 다른 지역으로 전출되었으며, 간사이 지역에서는 103계로의 교체나 폐차가 빠르게 진행되었다. 국철 시대의 폐차는 모두 비냉방차였고, 냉방 개조차는 103계 750번대로 개조된 차량을 포함하여 모두 JR로 계승되었다.
101계의 총 제조 수 1,535량 중 JR로 계승된 것은 224량이었다.
- 주요 운용 노선은 다음과 같다.
| 노선명 | 운용 기간 | 비고 |
|---|---|---|
| 주오 쾌속선 | 1957년 - 1985년 | |
| 이쓰카이치선 | 1978년 - 1985년 | |
| 게이힌-토호쿠 선 | 1970년 - 1978년 | |
| 무사시노선 | 1973년 - 1986년 | |
| 난부선 | 1969년 - 1991년 | 통근 열차 운행; 1980년 - 2003년 11월, 지선 운행 |
| 주오-소부 완행선 | 1963년 - 1988년 | |
| 쓰루미선 | 1980년 - 1992년 | |
| 야마노테선 | 1961년 - 1968년 | |
| 아카바네선(현재 사이쿄 선) | 1967년 - 1978년 | |
| 간사이 본선 | ||
| 가타마치선 | 1976년 - 1992년 | |
| 오사카 순환선 | 1964년 - 1991년 | |
| 사쿠라지마선 | 1961년 - 1991년 |
노후화된 견인차, 배급차, 구원차, 짐차, 우편차 등의 교체를 위해 101계를 개조한 차량들이 등장했다. 쿠모야 145형은 구원차 기능을 갖춘 견인차, 쿠모루 145형·크루 144형은 배급차, 쿠모유니 147형은 이다선 신성능화에 따른 우편 짐전철이었다. 이들은 101계 부품을 활용했지만, 차체를 새로 제작했다. 쿠모유니 147형과 쿠모야 145형 600번대 2량은 쿠모하 123형 40·600번대로 재개조되어 JR 도카이 미노부선에서 운용되다가 2007년 313계로 교체되었다.
도쿄 종합 차량 센터에는 '단포포'라는 교체 차량이 있었다. 쿠모하 100형 1량을 6m 정도 짧게 개조한 14m급 차량으로, 쿠모하 101형과 2량 편성을 이루었다(17m급 2량 편성 해당). 원래 차호는 쿠모하 100-802+쿠모하 101-170이었으나, 차적은 없고 이동 기계로 취급되었다. 2008년 11월 해체되었으며, 쿠모하 100-802는 주오 선 101계 고별 운전에 사용된 저지붕 차량이었다.
1953년 이후, 대형 사철들은 카르단 구동 방식을 채택한 고성능 통근 전차를 개발하여 통근 수송을 개선했다. 그러나 국철은 통근용 차량 외에도 기동차, 교류 전철용 차량, 화물 수송용 차량, 경량 객차 등을 설계해야 했고, 노선별 전차 운용 계획이 불명확하여 72계 등을 계속 생산했다.
1955년 말, 대도시권 통근 수송 증가에 대응하기 위해 신성능 통근 전차 개발이 시작되었다. 간선 전철화 추진과 1956년 도카이도선 전선 전철화에 따라, 장거리 우등 열차 전철화에도 주전동기 기어비 변경만으로 유용할 수 있도록 시스템 유연성이 요구되었다.[12]
국철은 제작사에 다음과 같은 요구를 제시했고, 이는 모두 실차에 반영되었다.[13]
# 2량 1단위 영구 연결 전동차 편성.
# 주전동기는 고속 회전, 경량 소형, 출력 100 kW, 정격 전압 375 V, 중공축 평행 카르단 방식.
# 가감속도는 각각 3.2, 4.0 km/h/s이며, 승객 증감에 관계없이 가감속도 일정 유지(적공 제어).
# 전기 공기 병용 브레이크.
# 차체, 대차, 기기 장치 경량화.
# 자동 브레이크 외 기존 차량과의 연결 운전은 고려하지 않음.
국철은 신형 전차 도입 효과로 다음 5가지를 제시했다.[14]
# 운전 시격 단축으로 선로 용량 증대, 수송력 증강.
# 운전 시분 단축, 표정 속도 향상, 서비스 개선. 러시 시 전차 사용 대수 감소.
# 경량화로 전력비, 궤도 보수비 절감. 설계 근대화로 차량 보수 수리비 감소.
# 수리 회귀 킬로미터 연장, 검수 예비 차량 절감.
# 특급 전차 등 장래 고려 시, 신형 전차로만 실현 가능.
이는 모하 80계보다 장거리·고속 운전 전차 개발을 시사하며, 모하 90형이 151계, 153계, 신칸센으로 이어지는 국철 장거리 열차 고속화·동력 분산화 기술 개발 및 실차 검증 목적임을 나타낸다.[15][16]
1957년 6월, 국철 최초의 신성능 전동차로 전 차량 전동차 10량 편성이 시험 제작되었다.[29] 형식은 모하 90형 단일 형식이었으나, 선두차와 중간차, 팬터그래프 유무에 따라 4가지 형태였다.[30] 90500번대가 선두차, 90000번대가 중간 전동차였으며, 짝수 번호는 팬터그래프 부착, 홀수 번호는 미부착 차량이었다.[31]
차체는 경량 강철 차체에 양쪽 개폐식 문을 채용하고, 빗물받이 홈통을 차체에 넣어 외관을 향상시켰다.[32] 측면 문과 차창 창틀은 알루미늄 합금제였다. 주전동기는 MT46형(출력 100kW), 주 제어기는 CS12형이었다.[33] 지붕 위 통풍기는 압입식, 팬터그래프는 PS13C형이었다.[33] 대차는 DT20A형보다 전장을 330mm 짧게 한 DT21형(양산차 등장 후 DT21X형으로 개칭)이었다.[33]
1959년 차량 칭호 규정 개정에 따라 시제차 형식·번호가 변경되었다.[34]
- 모하 90000·90002·90004 → 모하 100-901 - 903
- 모하 90001·90003·90005 → 모하 101-901 - 903
- 모하 90500·90502 → 쿠모하 100-901·902
- 모하 90501·90503 → 쿠모하 101-901·902
4. 2. 동일본 여객철도 (JR 동일본)
동일본 여객철도(JR동일본)에는 101계 전동차 210량이 이관되었다.[109] 주오·소부 완행선, 난부선, 쓰루미선에서 운용되었으며, 이 중 난부선에만 냉방차가 있었다. 그러나 민영화 후 얼마 지나지 않아 이들 각 노선에서 차례로 철수하여 1992년 이후에는 난부선의 하마카와사키역 - 시리테역 구간(난부 지선)에 2량 편성 3개(6량)만 남게 되었다. 난부 지선은 JR 그룹에서 마지막으로 101계가 운용된 노선이었지만, 2003년에 운용을 종료했다.[46]난부선에서는 1969년에 주오 쾌속선용 편성을 대여받아 101계가 일시적으로 운용되었지만, 난부선용으로 나카하라 전차구에 배치된 것은 1972년부터였다.[90] 1978년에는 난부선 본선의 신성능화가 완료되었다.
국철 말기에는 수도권의 101계 냉방화 개조 차량이 난부선에 집중되었다.[90] 103계와 205계 투입에 따라, 난부선 본선의 101계는 JR 민영화 이후인 1991년에 운용이 종료되었다.[101]
난부 지선용 차량은 JR 발족 후에 원맨 운전 대응화(도색 변경 포함) 및 AU712형 냉방 장치 설치 개조를 받았으며, 다른 노선에서 사용되던 차량이 모두 폐차된 후에도 오랫동안 사용되었다. 그러나 205계 1000번대로 교체되면서 2003년 11월 28일에 정기 운용을 종료했다. 2005년 8월 1일에 쿠모하100-172, 쿠모하101-130이 폐차되면서 101계는 완전히 사라졌다.
4. 3. 서일본 여객철도 (JR 서일본)
서일본 여객철도(JR 서일본)에는 가타마치선의 14량(냉방차 8량 포함)이 계승되었다.[109] 편성의 경우, MM'×2가 중앙·소부 완행선에서 전입된 차량(비냉방으로 T차 대용으로 사용)이었고 나머지는 오사카 순환선에서 전입된 차량이었다. 1989년에는 마지막으로 남은 가타마치선의 2개 편성이 사쿠라지마선으로 전용되었지만, 1991년 4월 오사카 순환선 개업 30주년 기념 이벤트로 "역사 전차" 운전을 마지막으로 운용을 종료했다.[100]
5. 개조
101계는 사쿠라기초 사고 이후 터널 단면이 작은 중앙 본선 다카오 이서 구간에 투입하기 위해 팬터그래프 설치 부분의 지붕을 낮춘 800번대 차량이 1961년에 등장했다. 이들은 지붕 높이가 3,496mm로 낮아졌고, 선풍기 대신 팬델리아, 차체 외부 지붕에는 흡기 그릴이 설치되었다.[40] 1985년 중앙 본선 운용 종료 후, 모하 100형 808-810이 쓰루미 선에서 운용되었으며, 오이 공장 입환차 "탄포포"의 개조에도 사용되었다.
- 쿠모하 100-801 - 806, 모하 100-801 - 811
101계는 이 외에도 다음과 같은 개조가 이루어졌다.
- 냉방 개조
- 103계로의 개조
- 사업용차로의 개조
5. 1. 냉방 개조
103계 냉방 시제차의 성공에 힘입어, 당시 101계가 주력이었던 주오 쾌속선용으로 1972년부터 AU75 계열(48.84kW・42,000kcal/h)에 의한 냉방화가 실시되었다.[44] 주로 후기 생산분이 개조 대상이었지만, 이듬해 1973년부터 103계 냉방 양산차가 해당 노선에도 직접 투입되었고, 성능상의 문제로 인해 소수에 그쳤다. 103계와는 달리, 측면 행선 표시기는 부착되지 않았다. 신주쿠-하치오지·다카오 간에서 게이오 선의 특급과 경쟁하는 관계에서 특별 쾌속을 중심으로 한 운행에 한정 투입되었지만, 냉방 개조에 따른 중량 증가로 6M4T에서는 각역 정차로 운전되는 운행 계획에 맞추는 것이 성능상 어려워 여름 이외에도 운행을 한정했다. 또한, 조성상의 관계에서 쿠하 101형에는 냉방 개조차가 존재하지 않았다. 쿠하 100형의 냉방 개조차는 TR64형 대차를 장착한 후기형뿐이며, 사하 100형은 0번대 2량만이 시제 냉방 개조차였다.- 시제 냉방 개조차: 1972년에 개조된 40량은 냉방 장치가 뒤쪽에 위치하고 있다는 점, 냉방용 전원으로서 210 kVA의 MG를 1개 편성당 2대 탑재한 5량 급전 방식이라는 점이 특징이다. MG는 쿠모하・모하 100형에 탑재되었지만, 후자는 1개 편성당 2량 연결되어 있기 때문에 냉방용 MG가 있는 것과 없는 것이 존재하며, 냉방용 MG가 없는 모하 100형은 기본적으로 부속 편성에 편성되었다. 따라서 겉보기에는 3+7 편성이나 고압 삼상 인입선이 연결되어 있어 영업 운전 중에는 분할할 수 없었다.
: 후년에, 시제 냉방 개조차는 대부분이 나카하라 전차구에 집결되어 6량 편성으로 재편성되었다. MG가 없는 모하 100형을 포함한 편성은 210kVA의 MG 1대로 6량에 냉방 전원을 공급하도록 편성했지만, AU75의 소요 전력은 35kVA로 계산되었고, 주오 쾌속선에서는 5량 급전이었던 210kVA의 MG로도 6량까지 급전이 가능했다.
- 양산 냉방 개조차: 1976년 이후에 개조된 52량은 냉방 장치가 차체의 거의 중앙에 위치하고 있다는 점, 냉방용 전원이 103계 양산 냉방차와 마찬가지로 160kVA의 MG가 되어 모든 쿠모하・모하 100형에 장착된 점이 시제 냉방 개조차와 다르다. 주오 쾌속선 외에도 주오・소부 완행선, 난부 선, 가타마치 선용으로도 개조되었다.
간토 지역 배치 차량은 후에 모두 나카하라 전차구로 집약되어 난부 선과 쓰루미 선에서 사용되었다.
101계 냉방 개조차
(1990년 12월 무사시시라이시 역)
또한, 위의 차량과는 별도로 난부 지선용에 대해서는 분할 민영화 후인 1989년에 각 차량 지붕 위에 설치한 보조 전원 장치(SC24형 인버터)를 사용하여 급전하는 AU712형으로 냉방 개조가 이루어졌다.
5. 2. 103계로의 개조
사하 101형과 쿠하 100·101형의 일부가 103계 사하 103형 750번대와 쿠하 103형 2000·2050번대로 개조 편입되었다.
5. 3. 사업용차로의 개조
사업용차나 우편·짐차 등은 전전 시대부터의 갱형 전차나 매수 국전 등으로부터의 개조차가 많아 노후화가 진행되고 있었다. 이를 교체하기 위해 101계 개조를 통해 1M 방식의 전차가 145계·147계로 등장했다. 145계는 발전 브레이크를 장비하지 않았지만[41], 147계는 구배 선구용으로 억속 브레이크를 탑재하기 위해 발전 브레이크가 설치되었다[42]。101계로부터 개조되었지만, 차체를 신제하고 모터·브레이크·대차 등을 유용했다고 보는 것이 타당하다.
1979년부터 1981년까지 17m급 차체의 옛 성능 배급차를 대체하기 위해 쿠모루 145형·쿠루 144형으로 32량이 개조되었다[41]。차체는 17m급이 되었고, 후방 3분의 2 정도는 지붕이 없는 적재 공간으로 했다[41]。
1980년부터 1986년까지는 72계 개조의 옛 성능 견인차를 대체하기 위해 쿠모야 145형으로 38량이 개조되었다[41]。0번대는 순수 견인차이지만, 100번대 이후는 구원차를 겸하여 기재 반입구가 설치되었다[42]。200번대는 교류 구간에서 제어차로서 운용이 가능하며, 600번대는 미노부선의 협소 터널에 대응한 저지붕차이다[41]。쿠모야 145형 0번대 중 2량은 1986년도에 교류 구간에서의 제어차로 사용 가능한 50번대로 재개조되었다[42]。
1982년도에는 이이다선의 신성능화에 따라 우편·짐 합조차인 쿠모유니 147형으로 5량이 개조되었다[42]。기기류는 쿠모야 145형을 베이스로 억속 브레이크가 추가되었고, 차체는 쿠모유니 143형을 베이스로 공기적 셔터나 스노 플라우 등 내설 설비를 생략한 구조가 되었다[42]。철도에 의한 우편·짐 수송 폐지에 따라 1986년에 전 차량이 123계의 쿠모하 123형 40번대로 개조되었다[42]。
도카이 여객철도(JR 도카이)에 계승된 쿠모하 123형 40번대는 냉방 개조 시 5040번대로, 관통로 설치 시 5140번대로 개번되었다[42] 외, 쿠모야 145형 600번대가 쿠모하 123형 600번대로 재개조되었다. 그 후에도 미노부선에서 운용되었지만, 2007년 (헤세이 19년)에 313계로 교체되었다.
JR 서일본에 계승된 쿠모루 145형·쿠모야 145형에서는, 1998년도부터 주전동기를 출력 120KW의 MT54계로 환장한 1000번대로 재개조되었다. 개조 량수는 쿠모루 145형 1000번대가 3량[41], 쿠모야 145형 1000번대 등이 19량이다[42]。
6. 사철 양도
1986년, 많은 수의 101계 전동차가 사이타마현의 사철 사업자인 지치부 철도에 매각되어 3량 편성의 1000계로 운행되다가 2014년 3월에 운행이 종료되었다.
6. 1. 지치부 철도 1000계
1986년 사이타마현의 지치부 철도에 101계 전동차를 매각하여 3량 편성의 1000계로 운행하였다. 1986년부터 1989년까지 3량 편성 12개(총 36량)가 양도되었다[109]. M'cMTc(쿠모하 100형 - 모하 101형 - 쿠하 101형) 편성으로 양도되었다.입선 당시에는 노란색 바탕에 갈색 띠를 두른 도색에 전면에 "지치부 철도"라고 표기된 도색이었으나, 이후 원맨 운전을 하면서 크림색을 기조로 빨간색과 파란색 띠를 두른 도색으로 변경되었다. 동시에 실드 빔화되었다. 그 후, 선두 차량의 냉방화 및 팬터그래프 2기 탑재화 등을 거쳤다.
2009년 2월에 지치부 철도 7000계 전동차의 입선으로 1004F와 1006F 2개 편성이 운용에서 이탈하여 폐차되었다. 철도 박물관 개관에 맞춰 2007년 가을부터 4개 편성이 오렌지 버밀리온, 스카이 블루, 카나리아 옐로우, 우구이스(간사이선과 동일한 경계띠가 있는 "연두색")의 4종류 도색으로 순차적으로 복원되었다.
노후화로 인해, 마지막까지 잔존한 1003F(오렌지 버밀리온 도색)가 2014년 3월 21일부터 3월 23일까지 운행된 "고별 전세 열차"에 사용된 것을 마지막으로 운용을 종료했고, 이를 기점으로 본 계열의 영업 운전은 모두 종료되었다[110][111]. 3월 31일자로 전 차량이 폐차되었다[112].
7. 보존
사이타마현 사이타마시의 사이타마 철도박물관에는 쿠모하 101-902가 보존되어 있는데, 이전에는 JR 동일본의 도쿄 종합 차량센터에 보존되어 있었다.[3] 교토 철도 박물관에는 101계 모형 차량이 전시되어 있다.[4]
오사카부 오사카시의 교통 과학 박물관(2014년 4월 폐관)에는 전차의 구조를 설명할 목적으로 101계(쿠모하 100형)의 앞면부터 첫 번째 문 부분까지의 모형이 개관부터 폐관까지 전시되어 있었다. 그 후, 2016년 4월 29일에 개장한 교토 철도 박물관으로 이전 전시되었다.
쿠모하 101-902는 폐차된 후에도 오이 공장에서 보존되었다. 그 후 2007년에 철도박물관이 개업하면서 전시 차량으로 선정되어 현재도 동관에서 보존되고 있다. 또한, 그 옆에 있는 대차를 운전할 수 있는 장치의 운전대도 101계의 것이다.
이 외에 차체는 남아 있지 않지만 쇼와 철도고등학교에는 쿠모하 101-147의 운전대와 문 등이 놓여져 있으며, 교육 실습에 사용된다.
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戦前の「弾丸特急」の凍結から「東海道新線」が復活したのはモハ90形の登場と同じ1957年（昭和32年）であり、翌1958年に現行の[[東海道新幹線]]の建設が決定された。モハ90形の成績は新幹線計画に主に車両面での技術的裏打ちを与えた(ただし、標準軌でバックゲージに余裕があるため、[[新幹線0系電車]]では、中空軸平行カルダン方式である必要性が薄いことから、軽量化のために[[WN駆動方式|WNドライブ方式]]が採用された)。
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初代。木造車サハ25形の鋼体化17 [[メートル|m]]車で戦災廃車となった。なお、戦災を免れたサハ75形の僚車は戦後サハ17形に改称された。
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モハ101で計測。なお、比較対象としたサハ87のねじり剛性は床板が木製のため4.55×1012（kgf2/[[ラジアン|rad]]）と圧倒的に新性能電車以降の車両より小さな値となっている。
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当時の国鉄で扇風機を標準装備としていたのは[[グリーン車|二等車]]以上と、特急運用に入る三等車のみで、通勤用や普通列車用の三等車には全く装備されていなかった。
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1950年代後期の日本では、アルストーム・リンク式や円筒案内式（シュリーレン式・SIG式等のスイス系技術）など新しいタイプの軸ばね機構が欧州から導入され、国内メーカー経由で大手私鉄電車に採用されつつあった。それらはメンテナンスの省力化や高速安定性に優れた特性を備えていたが、反面製造ライセンス取得などの問題で、方式ごとに製造メーカーが限定される問題があった。国鉄はその施策上、特定メーカーしか製造できない特殊設計を主力方式として大規模に導入することはできなかった。
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문서
電車1962年7月号参照
1962-07-01
[59]
문서
電気車の科学1975年1月号参考
1975-01-01
[60]
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車両設計事務所で電気機器設計を担当した猪野淳之助によれば、途中運転局や電気局との打ち合わせを重ねた中でも変電所容量については重要視されなかった。（『鉄道ピクトリアル臨時増刊 車両研究』2003年12月、27-28頁）
[61]
간행물
鉄道ピクトリアル
[62]
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101系回生ブレーキ試作車の落成は1960年3月末。
[63]
문서
RP156 35-37頁。
[64]
간행물
36年度の国鉄車両計画について
電気車研究会
1961-05-01
[65]
문서
第6位には[[国鉄205系電車|205系]]の1461両が続くが、その大半が[[国鉄分割民営化]]後の製造であり（国鉄時代の製造数は368両に過ぎない）、製造数において101系は国鉄の旅客車中で群を抜くグループのひとつであった。
[66]
간행물
私と201系
プレスアイゼンバーン
2007-07-01
[67]
서적
電車・気動車加速力曲線
国鉄運転局
1966
[68]
간행물
中央快速101系ものがたり
2013-04-01
[69]
간행물
中央快速101系ものがたり
2013-04-01
[70]
간행물
大都市圏通勤輸送の立役者 101系電車のあゆみ
2002-11-01
[71]
간행물
中央快速101系ものがたり
2013-04
[72]
간행물
中央快速101系ものがたり
2013-04
[73]
간행물
中央快速101系ものがたり
2013-04
[74]
간행물
中央快速101系ものがたり
2013-04
[75]
간행물
中央快速101系ものがたり
2013-04
[76]
간행물
中央快速101系ものがたり
2013-04
[77]
간행물
中央快速101系ものがたり
2013-04
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간행물
中央快速101系ものがたり
2013-04
[79]
간행물
中央快速101系ものがたり
2013-04
[80]
간행물
中央快速101系ものがたり
2013-04
[81]
간행물
中央快速101系ものがたり
2013-04
[82]
간행물
中央快速101系ものがたり
2013-04
[83]
간행물
中央快速101系ものがたり
2013-04
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간행물
中央快速101系ものがたり
2013-04
[85]
간행물
中央快速101系ものがたり
2013-04
[86]
간행물
中央快速101系ものがたり
2013-04
[87]
간행물
中央快速101系ものがたり
2013-04
[88]
간행물
大都市圏通勤輸送の立役者 101系電車のあゆみ
2002-11
[89]
간행물
国電の記念碑
2013-04
[90]
간행물
国電の記念碑
2013-04
[91]
문서
武蔵野線に充当された103系は、101系のように番台区分の変更は行われていない。また運輸省によるA基準・[[地下鉄等旅客車#A-A基準|A-A基準]]を定めた鉄運81号通達後に製造された103系や201系等は、より厳しいA-A基準に準拠している。
[92]
논문
鉄道ジャーナル社
1987-01
[93]
간행물
国電の記念碑
2013-04
[94]
간행물
城東・西成線から大阪環状線へ 変革期を駆け抜けた電車たち
2009-06
[95]
간행물
特集：オレンジバーミリオン物語
交友社
2019-06
[96]
간행물
特集：オレンジバーミリオン物語
交友社
2019-06
[97]
간행물
城東・西成線から大阪環状線へ 変革期を駆け抜けた電車たち
2009-06
[98]
간행물
大阪環状線の歴史
2009-06
[99]
간행물
城東・西成線から大阪環状線へ 変革期を駆け抜けた電車たち
2009-06
[100]
간행물
思い出の大阪環状線
2009-06
[101]
간행물
国電の記念碑
2013-04
[102]
간행물
大都市圏通勤輸送の立役者 101系電車のあゆみ
2002-11
[103]
간행물
大都市圏通勤輸送の立役者 101系電車のあゆみ
2002-11
[104]
간행물
101系電車のプロフィール
2002-11
[105]
간행물
特集：オレンジバーミリオン物語
交友社
2019-06
[106]
문서
[107]
간행물
礎の軌跡
2002-11
[108]
간행물
国電の記念碑
2013-04
[109]
논문
101系電車のプロフィール
2013-04
[110]
웹사이트
旧国鉄１０１系、ついに完全引退へ 高度成長期に活躍
http://digital.asahi[...]
朝日新聞デジタル
2013-09-23
[111]
뉴스
旧国鉄101系に別れ 秩父鉄道でラストラン
http://photo.sankei.[...]
産経デジタル
2014-05-17
[112]
서적
鉄道ピクトリアル 臨時増刊号 鉄道車両年鑑 2014年販
電気車研究会
2014-10-10
[113]
문서
[114]
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