일본국유철도 415계 전동차
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1. 개요
일본국유철도 415계 전동차는 1971년부터 1991년까지 제조된 교직류 겸용 통근형 전동차이다. 401계, 403계, 421계, 423계를 기반으로 제작되었으며, 0번대, 100·200번대, 500·600번대, 700번대, 800번대, 1500·1600번대 등 다양한 모델이 존재한다. 조반선과 규슈 지역에서 운행되었으며, 2007년 JR 동일본에서 퇴역하였고, 2024년 현재는 JR 큐슈에서 1500번대 차량이 운행 중이다.
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| 일본국유철도 415계 전동차 | |
|---|---|
| 개요 | |
 | |
| 종류 | 전동차 |
| 약칭 | 415계 |
| 기술 정보 | |
| 궤간 | 1,067mm (협궤) |
| 전기 방식 | 직류 1,500V (전 계열 공통) 교류 20kV 50Hz (401·403계, 415계 일부) 교류 20kV 60Hz (421·423계) 교류 20kV 50Hz/60Hz (415계 일부) |
| 최고 운행 속도 | 100km/h |
| 기동 가속도 | 1.6km/h/s (M:T=1:1시) |
| 감속도 | 3.5km/h/s |
| 비상 제동 감속도 | 5.0km/h/s |
| 차체 재질 | 보통강 스테인리스강 (1500번대) |
| 구동 방식 | 중공축 평행 카르단 구동 방식 |
| 기어비 | 17:82 (4.82) |
| 주전동기 | MT46B (401계, 421계) MT54, MT54B (403계, 423계) MT54B, MT54D (415계) |
| 주전동기 출력 | 120kW |
| 제어 방식 | 실리콘 정류기 저항 제어·직병렬 조합·약계자 |
| 제동 방식 | 발전 제동 병용 전기식 직통 제동 |
| 대차 | 강철 차량: 윙 스프링식 코일 스프링 대차 DT21B TR62 스테인리스 차량: 원추 적층 고무식 볼스터리스 대차 DT50C TR235C |
| 보안 장치 | 해당 사항 없음 |
| 차량 정보 | |
| 제조사 | 히타치 제작소 가와사키 중공업 긴키 차량 일본차량제조 도큐 차량 제조 국제차량공업 (401계만) 서일본 여객철도 |
| 제조년도 | 1971년 - 1991년 |
| 제조 수량 | 674량 |
| 편성 | 3/4/7량 편성 |
| 차체 길이 | 19.5-20m |
| 차량 길이 | 20,000mm |
| 차량 폭 | 강철 차량: 2,900mm 스테인리스 차량: 2,950mm |
| 차량 높이 | 강철 차량: 3,654mm 스테인리스 차량: 3,670mm |
| 운행 정보 | |
| 운영 주체 | 일본국유철도 (1971년–1987년) 동일본 여객철도 (1987년–2016년) 규슈 여객철도 (1987년–현재) 서일본 여객철도 (1991년-2021년) |
| 운행 노선 | Various |
| 기타 | |
| 견인 전동기 | MT46 (401계 및 421계) MT54 (403계 및 415계) |
| 전력 출력 | 100kW (MT46B, 401계) 120kW (MT54) |
| 관련 항목 | 113계 |
2. 개발 배경 및 역사
2. 1. 교류 전철화의 확대
일본 국철에서 교류 전철화의 실용화는 1957년 7월 센잔선 센다이역 - 사쿠나미역 구간을 시작으로, 같은 해 9월 호쿠리쿠 본선 타무라역 - 츠루가역 구간, 1959년 7월 토호쿠 본선 구로이소역 - 시라카와역 구간으로 순차적으로 확대되었다.[5] 이들 선구의 여객 열차는 전기 기관차가 사용되었지만, 조반선 토리데역 - 카츠타역 구간, 가고시마 본선 모지코역 - 쿠루메역 구간의 교류 전철화에서는 투입 선구의 사정상 직류 전철화 구간과 직통 운전이 가능한 교직류 전동차의 투입이 계획되었다.[5]조반선은 이바라키현 야사토정(현·이시오카시) 가키오카에 있는 지자기 관측소의 영향으로 토리데역 이북의 직류 전철화가 불가능하여, 토리데역 - 후지시로역 사이에 데드 섹션을 설치했다.[6] 가고시마 본선은 수송량을 고려하여 교류 전철화했지만, 모지역에서 접속하는 산요 본선의 칸몬 터널 (1942년에 직류 전철화로 개업)은 절연의 관계상 교류 전철화가 불가능하며, 터널을 나온 모지역 부근에 데드 섹션을 설치함과 동시에, 시모노세키역 이동의 산요 본선은 직류 전철화하는 것으로 결정했다.[7]
2. 2. 교직류 전동차의 시험 및 실용화
1958년 3월에는 72계 전동차와 구 이나 전기 철도 매수 차량인 쿠하 5900형을 개조한 교류/직류 시험차로 정류기에 실리콘 정류기를 채용한 490계 전동차가 등장하여 센잔선에서 시험이 이루어졌다. 이어서 가고시마 본선의 운용을 고려한 직접식 교류형 전동차 쿠모야 791형이 시제작되어 호쿠리쿠 본선이나 규슈 지역에서 시험이 실시되었다[8]. 1959년에는 지선 구간용 간이식 교류 전용차로서 쿠모야 790형이 모하 11형으로부터의 개조로 시제작되었다[9].조반선과 가고시마 본선에서의 전동차 운전에 있어서는, 도쿄 근교나 기타큐슈 도시 간의 도시 근교 수송에 대응하기 위해 70계 전동차와 같은 한쪽 3도어 세미 크로스 시트차로 하고, 객차 열차와 같은 스텝을 설치하지 않고 신규 전철화 노선의 플랫폼을 전동차용으로 높이기로 했다[10]. 편성은 정면 관통 구조의 4량 편성을 기본으로 하고, 8량·12량으로의 증결도 가능하게 했다[10]. 전기 기기는 101계나 153계 (도카이형)의 제어 장치나 주전동기를 베이스로 변압기·정류기 등의 교류 기기를 부가한 구조로 하고, 정류기에는 490계에서 시험 사용된 실리콘 정류기가 채용되었다[11].
가고시마 본선에서는 규슈 섬 내를 직접식 교류 전동차, 혼슈 직통을 교류/직류 전동차로 하는 것이 검토되었으나, 직접식의 성과가 좋지 않은 점과 운용 효율 면에서 교류/직류 전동차의 공통 운용으로 하는 방침이 결정되었다[12]. 가고시마 본선용은 스텝이 있는 3도어차로 하는 것도 검토되었으나, 조반선과 마찬가지로 플랫폼을 높여 스텝이 없는 차량을 투입하기로 했다[12].
이러한 경위로 조반선·가고시마 본선 모두 실리콘 정류기를 사용한 3도어 세미 크로스 시트의 교류/직류 전동차가 투입되게 되었고, 조반선용으로 401계가 1960년 8월에, 가고시마 본선용으로 421계가 1960년 (쇼와 35년) 12월에 등장했다[13].
2. 3. 교직류 근교형 전동차의 등장과 증비
1961년 6월, 조반선 도리데역 - 가쓰타역 간의 교류 전철화에 대비하여 401계가 제조되었으며, 동시에 산요 본선 오고리 역(현 신야마구치 역) - 시모노세키역 간의 직류 전철화[145] 및 가고시마 본선 모지코 역 - 구루메 역 간의 교류 전철화에 따라 421계가 제조되었다.[145] 1960년에 양 계열 모두 양산 선행 시작차로 생산이 시작되었다. 401계 양산 선행 시작차 4량 2편성은 도호쿠 본선에서, 421계는 호쿠리쿠 본선에서 시운전을 실시하였다.[145]401계와 421계는 국철의 카르단 구동 방식 전동차로서는 처음으로 양쪽으로 열리는 3도어 구조의 근교형 전동차이며, 교류 전철 구간과 직류 전철 구간의 전원을 차량 내에서 전환하여 직통 운전을 하는 교직 양용 전동차의 실용 제1호로 개발되었다. 401계는 직류/교류 50 Hz 대응, 421계는 직류/교류 60 Hz 대응으로 차이가 있다. 1966년까지 401계 4량 25편성 100량과 421계 4량 23편성 92량이 생산되었다.[145]
1950년대 말기에는 50/60 Hz 양용 교류 기기가 개발되지 않아 상용 전원 주파수의 차이에 따라 별개의 계열로 분류되었다. 403계는 1966년부터, 423계는 1965년부터 제조된 401계 및 421계의 출력 증강형이다. 415계는 직류/교류 50 Hz·60 Hz 양용으로 한 계열로 1971년부터 제조되었다.[14]
차체, 대차 등에 대한 개요는 #공통 개요 문단을 참조한다. 주 회로 기기는 101계 전동차의 것을 기초로 교류 구간에서의 맥류 대책을 고려하여 주전동기는 MT46A형을 개량한 MT46B형, 주제어기도 같은 CS12B형으로 했다.
간몬 터널 통과 시나 해안가 운행 시 바닷물로 인해 염분이 묻거나 염·진해로 인한 오손 등 때문에 절연체의 섬락사고가 연달아 발생하였으며, 일부 열차 운행을 객차나 기동차로 대체하는 사태도 발생했다.[145] 1962년에는 철도 친우회로부터 제2회 로렐상을 수상했다.
본 계열 신제작 당시의 차량 기지는, 조반선·미토선용이 가쓰타 전차구, 규슈 지역용은 미나미후쿠오카 전차구에 집중 배치되었으며, 기본 설계도 415계까지 답습된 부분이 많지만, 운용 선구의 차이 등으로 인해 행선표 (사보) 수용 위치가 다른 등 외관 등에 차이가 보인다.[14][15]
3. 구조
팬터그래프는 교류 구간에서의 무가압 구간을 250mm 이상 확보해야 했기 때문에 PS16형의 대범위·공기 배관을 변경한 PS16B형으로 했다. 모하 420-19에서는 스테인리스제로 하여 염·진해대책을 실시한 PS16C형으로 했다.
401계·421계 양 계열의 상위는 교류 전철화의 전원 주파수 차이로 인해 조반 선은 50Hz, 가고시마 본선·닛포 본선에서는 60Hz로의 송전에 대응한다. 양 계열이 설계된 당시에는 아직 50/60Hz 양용의 교류 기기(주변압기·주정류기·주평활반응 장치 등)가 개발되지 않고, 동일 설계를 채용해도 교류 기기에 관한 부분을 통일할 수 없었던 것으로 인해 별도의 계열이 되었다.
3. 1. 공통 사항
차체, 대차 등에 대한 개요는 #공통 개요 문단을 참조한다. 주 회로 기기는 101계 전동차의 것을 기초로 교류 구간에서의 맥류 대책을 고려하여 주전동기는 MT46A형을 개량한 MT46B형, 주제어기도 같은 CS12B형으로 했다.
팬터그래프는 교류 구간에서의 무가압 구간을 250mm 이상 확보해야 했기 때문에 PS16형의 대범위·공기 배관을 변경한 PS16B형으로 했다. 모하 420-19에서는 스테인리스제로 하여 염·진해대책을 실시한 PS16C형으로 했다.
401계·421계 양 계열의 상위는 교류 전철화의 전원 주파수 차이로 인해 조반 선은 50Hz, 가고시마 본선·닛포 본선에서는 60Hz로의 송전에 대응한다. 양 계열이 설계된 당시에는 아직 50/60Hz 양용의 교류 기기(주변압기·주정류기·주평활반응 장치 등)가 개발되지 않고, 동일 설계를 채용해도 교류 기기에 관한 부분을 통일할 수 없었던 것으로 인해 별도의 계열이 되었다.
좌석 배치는 70계의 세미 크로스 시트를 기본으로 개량을 실시했다. 중간차의 출입문 사이는 문 주머니 부분을 2인용 롱 시트로 하고, 4인용 박스 시트를 4조 설치했다. 차단부를 3인용 롱 시트로 하고 4인용 박스 시트를 2조 설치하여 좌석 정원 76명으로 했다[22]。 통로 폭은 153계의 540mm에서 860mm로 확대되었다. 또한 4인용 박스 시트의 좌석은 시트 피치, 폭 모두 좁고, 창측 팔걸이를 생략[23]했지만, 415계 100번대 이후는 4인용 박스 시트의 치수와 형태를 급행형 전차와 동일하게 했다. 이러한 구조는 이후 오랫동안 신성능 근교형 전동차의 표준이 되었다.
장거리 운전을 고려하여, 제어차에 화장실이 설치되었다. 오물 처리 장치는 당초 153계에서 현차 실험을 실시한 분쇄식을 채용, 그 후 순환식을 장착했다.
3. 2. 차체
415계의 차체는 153계를 기본으로 하는 경량 형강을 용접하여 조립한 전체 금속제 세미 모노코크 구조로, 차체 폭 2.9m의 밑단이 좁아지는 단면 형상을 채택했다.[17] 차체 길이는 중간차가 19.5m이다. 1500번대는 211계를 기본으로 한 경량 스테인리스 차체를 채택하고 차체 폭을 2.95m로 넓혔으며, 전두부에 FRP제 화장 덮개를 장착했다. 근교형으로서 통근 사용을 고려하여 70계와 마찬가지로 데크가 없는 한쪽 3개 문을 채택했으며, 객용 문은 101계와 같은 1.3m 폭의 양쪽 열림 문이다. 객용 문의 도어 엔진은 TK4F형으로, 문 윗부분의 커버 안에 설치되었다.[17] 측면 창문은 101계와 마찬가지로 2단 상승식이지만, 1500번대에서는 1단 하강식으로 변경되었다.
교류 구간에서의 절연 거리를 확보하기 위해 지붕 위의 팬터그래프와 특고압 기기를 설치하는 부분은 낮은 지붕 구조로 했다.[16] 낮은 지붕 부분에는 통풍기를 설치할 수 없어, 차내에는 통기용 팬델리아가, 차외 지붕 어깨 부분에는 통풍구가 설치되었다.[17]
쿠하 401·421형의 앞면은 쿠하 153형 0번대와 마찬가지로 파노라마 창문을 채용하고 병결 운전을 고려한 관통로를 설치했다. 운전실의 앞 유리가 큰 낮은 운전대 구조[18]로 했다. 앞면의 관통 덮개 틀은 쿠하 153형과 마찬가지로 튀어나온 부분이 없다.[16] 1962년 이후[19]에 제조된 쿠하 401-23·쿠하 421-17부터 건널목 사고 대책으로 쿠하 111형과 마찬가지로 높은 운전대로 변경했다. 403계·423계용을 포함하여 지붕 통풍기 등도 같은 시기에 제조된 쿠하 111형에 맞춘 개량이 실시되었다.
측면 행선 표시기는 JR 동일본 발족 후에 제조된 1500번대의 일부와 쿠하 415-1901, 사하 411-1601을 제외하고 준비 공사로 완성되었지만, JR 동일본 소속 차량은 1991년까지, JR 규슈 소속 차량은 2000년까지 당시 재적하고 있던 전차에 탑재되었다. 앞면 행선 표시기는 JR 동일본 소속 차량에서는 조반선 고유의 이유로 흰색 막[20]으로 했지만, JR 서일본·JR 규슈 소속 차량에서는 행선을 표시하고 있다.
도장은 선행 시제차부터 1961년 낙성분까지는 로즈 핑크(적13호)를 기조로, 401계는 크림 1호, 421계는 크림 2호로 앞면 창문 아래에 역삼각형의 경계색이 들어가는 국철 교직류 전동차의 표준색으로 했다. 주파수 식별용으로, 401계는 제어차 앞면 창문 위에 가는 띠, 421계는 전차의 측면 밑단부에 401계보다 약간 굵은 띠가, 각각 앞면 경계색과 같은 색으로 들어갔다. 1962년 낙성분부터 401계는 주파수 식별 띠를 생략, 421계는 띠색을 앞면 경계색과 함께 크림 4호로 변경, 정면까지 끌어오도록 개정되었다. 421계의 식별 띠는 나중에 생략되었기 때문에, 그 후 415계 500번대 중간 제조분까지의 국철 교직류 전동차의 표준색이 되었다.
조반선용 차량은 1983년 8월부터 이미지 향상을 위해 크림 10호에 청20호 띠의 새로운 도장으로 다시 칠하기 시작하여, 쓰쿠바 엑스포 개최 직전의 1985년 봄까지 전차의 도장 변경이 완료되었다. 규슈 배치 차량은 1986년 3월에 조반선 신도장의 415계 500번대가 전입한 후, 같은 해 여름에 423계는 백3호와 청20호, 713계는 크림 10호와 청20호로 비교 검토의 도장 변경을 실시하고, 같은 해 10월 이후에는 띠색을 약간 남색을 띤 청23호로 하고, 창문 위에도 청색 띠가 들어가는 신도장으로의 변경이 시작되었다.[21] 다만, 가쓰타구로부터의 전입차는 민영화 후의 1987년 가을 무렵까지 조반선 도장 그대로였다.
3. 3. 주요 기기
차체·대차 등의 개요에 대해서는 #공통 개요를 참조. 주 회로 기기는 101계의 것을 기초로 교류 구간에서의 맥류 대책을 고려하여 주전동기는 MT46A형을 개량한 MT46B형, 주제어기도 같은 CS12B형으로 했다.
팬터그래프는 교류 구간에서의 무가압 구간을 250mm 이상 확보해야 했기 때문에 PS16형의 대범위·공기 배관을 변경한 PS16B형으로 했다. 덧붙여 모하 420-19에서는 스테인레스제로 하여 염·진해대책을 실시한 PS16C형으로 했다.
401계·421계 양 계열의 상위는 교류 전철화의 전원 주파수 차이로 인해 조반 선은 50Hz, 가고시마 본선·닛포 본선에서는 60Hz로의 송전에 대응한다. 양 계열이 설계된 당시에는 아직 50/60Hz 양용의 교류 기기(주변압기·주정류기·주평활반응 장치 등)가 개발되지 않고, 동일 설계를 채용해도 교류 기기에 관한 부분을 통일할 수 없었던 것으로 인해 별도의 계열이 되었다.
전동차는 2량 1조의 MM' 유닛 방식을 채용한다. M차에는 바닥 밑에 주 제어기·주 저항기·전동 발전기(MG) 등의 기기를, M'차에는 지붕 위에 팬터그래프·교직류 절환기·교류 차단기 등의 기기와 바닥 밑에 주 변압기·주 정류기·축전지·교직류 변환기 등의 기기를 탑재한다.
3. 3. 1. 대차 및 주행 기기
대차는 베개 스프링에 코일 스프링을 사용하는 요침 펜던트 대차로, 전동차용은 101계와 동일한 DT21B형, 무동차용은 DT21B형을 기반으로 대차 틀 형상 등을 무동차용으로 변경한 TR64형을 장착하고 있으며, 기초 브레이크는 양쪽 모두 답면 제동식을 갖추고 있다.[25] 축상 지지 장치는 축상의 하부 좌우에 날개 모양의 좌석을 내고 그 위에 코일 스프링을 배치하여 측면 틀로부터의 하중을 받치는 윙 스프링과 축상 방호 (페데스탈)로 지지하는 페데스탈 방식이다.
쿠하 401-47·421-41 이후의 무동차용 대차는 쿠하 111형과 마찬가지로 디스크 브레이크를 장착하는 TR62형으로 변경되어, 브레이크 용량이 증대되었다. 1500번대에서는 211계와 마찬가지로 베개 스프링에 다이어프램식 공기 스프링을 사용한 볼스터리스 대차이며, 축상 지지 장치도 원추 적층 고무 방식이다. 전동차용은 DT50C, 무동차용은 TR235C를 장착하고 있으며, 기초 브레이크는 전자가 답면 브레이크, 후자가 디스크 브레이크를 장착하고 있다.
구동 방식은 101계와 마찬가지로 중공축 평행 카르단 구동 방식이다. [25] 기어비는 조반선의 평균 역간 거리나 평균 속도, 전력 소비 등을 고려한 결과, 101계의 5.60과 153계의 4.21의 중간을 취한 4.82가 채용되었다. [24] 가고시마 본선에서도 거의 동일한 성능이 요구되었기 때문에, 401계·421계 모두 동일한 기어비가 되었다. [24]
브레이크 방식은 발전 브레이크 병용 전자기 직통 브레이크를 채용.
3. 3. 2. 주 회로 및 제어 기기
차체·대차 등의 개요에 대해서는 #공통 개요를 참조. 주 회로 기기는 101계의 것을 기초로 교류 구간에서의 맥류 대책을 고려하여 주전동기는 MT46A형을 개량한 MT46B형, 주제어기도 같은 CS12B형으로 했다.
팬터그래프는 교류 구간에서의 무가압 구간을 250mm 이상 확보해야 했기 때문에 PS16형의 대범위·공기 배관을 변경한 PS16B형으로 했다. 덧붙여 모하 420-19에서는 스테인레스제로 하여 염·진해대책을 실시한 PS16C형으로 했다.
401계·421계 양 계열의 상위는 교류 전철화의 전원 주파수 차이로 인해 조반 선은 50Hz, 가고시마 본선·닛포 본선에서는 60Hz로의 송전에 대응한다. 양 계열이 설계된 당시에는 아직 50/60Hz 양용의 교류 기기(주변압기·주정류기·주평활반응 장치 등)가 개발되지 않고, 동일 설계를 채용해도 교류 기기에 관한 부분을 통일할 수 없었던 것으로 인해 별도의 계열이 되었다.
주회로 기기는 101계를 기반으로 교류 구간에서의 맥류 대책을 실시했다. 최초에 개발된 401·421계에서는 주전동기는 MT46A형 직권 정류자 전동기를 개량하여 맥류 대책을 실시한 MT46B형, 주제어기도 마찬가지로 전동 캠축식으로 401·421계는 CS12B형을 415계는 CS12G형을, 주 저항기도 마찬가지로 강제 풍랭식의 MR61형을 탑재했다. 주전동기 냉각풍은 차체 단부에 설치한 흡입구에서 덕트를 통해 흡입하는 방식을 채택했다.
전동 발전기(MG)는 용량을 20 kVA로 증대시킨 MH97-DM61(출력 전압은 단상 교류 100 V)을 새로 채용하여 모하 401·421형 외 M차에 설치하여 자차를 포함한 4량분 급전에 대응했다. 공기 압축기(CP)는 101계나 153계와 동일한 MH80-C1000이지만, 바닥 하부 기기 공간 관계상 쿠하차(Tc)에 설치되었다.
팬터그래프는 가선 전압 교류 20 kV의 가압부로부터의 이격 거리를 250 mm 이상 확보할 필요가 있어, PS16형의 대차 틀·공기 배관을 변경한 PS16B형으로 했다. 모하 420-19 이후는 염해·분진 피해 대책으로 스테인리스제 PS16C형으로 변경되었다.
3. 3. 3. 교류 기기
차체·대차 등의 개요에 대해서는 #공통 개요를 참조. 주 회로 기기는 101계의 것을 기초로 교류 구간에서의 맥류 대책을 고려하여 주전동기는 MT46A형을 개량한 MT46B형, 주제어기도 같은 CS12B형으로 했다.
팬터그래프는 교류 구간에서의 무가압 구간을 250mm 이상 확보해야 했기 때문에 PS16형의 대범위·공기 배관을 변경한 PS16B형으로 했다. 덧붙여 모하 420-19에서는 스테인레스제로 하여 염·진해대책을 실시한 PS16C형으로 했다.
401계·421계 양 계열의 상위는 교류 전철화의 전원 주파수 차이로 인해 조반 선은 50Hz, 가고시마 본선·닛포 본선에서는 60Hz로의 송전에 대응한다. 양 계열이 설계된 당시에는 아직 50/60Hz 양용의 교류 기기(주변압기·주정류기·주평활반응 장치 등)가 개발되지 않고, 동일 설계를 채용해도 교류 기기에 관한 부분을 통일할 수 없었던 것으로 인해 별도의 계열이 되었다.
주 변압기는 401계가 TM2형, 421계가 TM3형, 403계가 TM9형, 423계가 TM10형, 415계가 TM14형 또는 TM20형을 탑재했다. 냉각 방식은 송유풍냉식을 채용했다. TM2형 · TM3형에는 사용되는 절연유에 PCB를 주성분으로 하는 불연성 유가 사용되었지만, PCB에 의한 환경 오염이 사회 문제화됨에 따라 TM20형에서는 실리콘 오일이 사용되었다.
주 정류기는 소자에 실리콘 정류자를 채용한 전파 정류 단상 브리지 방식으로, 401계가 RS1형 · RS2형, 423계가 RS3형 · RS4형, 415계가 RS22A형을 탑재했다. 냉각 방식은 전동 송풍기에 의한 강제식이 채용되었지만, 415계 500번대 최종 증비차 · 700번대 · 1500번대에서는 주행풍을 이용한 자연 냉각식인 RS49형으로 변경되었다.
3. 3. 4. 교직 절환 장치
401계·421계 양 계열의 상위는 국철의 교류 전철화의 전원 주파수 차이로 인해 조반 선은 50Hz, 가고시마 본선·닛포 본선에서는 60Hz로의 송전에 대응한다. 양 계열이 설계된 당시에는 아직 50/60Hz 양용의 교류 기기(주변압기·주정류기·주평활반응 장치 등)가 개발되지 않고, 동일 설계를 채용해도 교류 기기에 관한 부분을 통일할 수 없었던 것으로 인해 별도의 계열이 되었다.
교직 절환은 데드 섹션 통과 시 운전사가 차상 교직 절환 스위치를 조작하는 차상 절환 방식이다.[25] 데드 섹션 앞에서 관성 주행 상태로 교직 절환 스위치를 조작하면 공기 차단기(ABB)가 열려 정전되고, 데드 섹션을 통과한 앞의 통전 구간에 들어가면 전동차 유닛 단위로 ABB가 재투입되어 통전이 재개된다. ABB의 개방 시에는 아크를 끊기 위한 공기가 분사된다.[25]
만약 절환을 잊고 진입했을 경우, 교류에서 직류로의 진입 시에는 주 변압기의 퓨즈가 용단되어 회로를 보호하고, 직류에서 교류로의 진입 시에는 직류 피뢰기로부터의 방전으로 진입 보호 계전기가 작동하여 ABB가 개방되는 방식이 채용되었다.[26]
4. 계열별 개요
415계 전동차의 초기 모델은 1971년부터 1974년까지 제조되었으며, 1977년에 냉방 장치가 설치되었다.[2] 조반선 및 미토선 열차는 새로운 E531계 열차로 대체되면서 2007년 3월에 운행이 중단되었지만, 415-0계는 2013년 1월 현재 JR 큐슈에서 운행 중이었다.[2]
MM' 유닛이 0번대, 쿠하 411형이 CP와 화장실을 갖춘 300번대로 번대 구분되는 그룹이다. MM' 유닛 19개 편성 38량과 쿠하 411형 39량, 총 77량이 제조되었다. 가쓰타 전차구에는 4량 편성 10개, 미나미후쿠오카 전차구에는 4량 편성 9개와 사고 폐차 대체용 쿠하 411형 1량이 배치되었다. 이 그룹은 다음 두 가지 형태로 분류된다.
- 1971년(쇼와 46년) 도큐 차량 제조 그룹: 가쓰타 전차구에 배치된 모하 415·414-1~3과 쿠하 411-301~306의 12량이다.
- 차체는 403계 최종 증비차를 따랐으며, 제작 당시 비냉방이었다.
- 쿠하 411형의 제어 회로 인출선은 양쪽 연결 구조로 하여 홀수 및 짝수 방향 전환이 가능했다.
- 모하 415형에 탑재된 MG의 용량은 기존과 같은 20 kVA이지만, 출력 전압을 단상 교류 100 V에서 삼상 교류 440 V로 변경했다.
- 1977년까지 냉방화 개조가 실시되었다.
- 1974년(쇼와 49년) 이후 제조 그룹: 0'(제로 대시)번대라고 불린다.
- 집중식 냉방 장치 AU75형(48.84 kW ≒ 42,000 kcal/h)을 탑재하여, 천장에 설치된 선풍기 및 팬터그래프 부분의 천장에 설치된 홴델리아를 폐지했다.
- 운전실에 냉방 장치에서 나오는 냉풍 덕트를 통과시키기 위해 제어차 전두부 지붕 위에 있던 상자형 통풍기를 폐지했다.
- 바닥재의 난연화와 바닥 아래 배관의 덕트화에 따른 방화 대책을 실시했다.
- 측면에 틈새 바람 방지 및 작업성 용이화를 위해 외부 부착 유닛 새시 창을 채용했다.
- 롱 시트부 좌석을 개선했다.
- 쿠하 411형 운전실의 확대 및 운전대를 유닛화했다.
- 주 변압기는 공해 방지 대책으로 냉각유(절연유)를 PCB유에서 실리콘유로 변경한 TM20형으로 변경했다.
- 전동 발전기(MG)는 짝수 방향 쿠하 411형에 삼상 교류 440 V, 용량 160 kVA의 냉방 전원 겸용을 탑재했다. 이에 따라 모하 415형에 탑재되었던 용량 20 kVA의 MG는 폐지했다.
- 냉방용 삼상 교류 인출 KE5형 점퍼 연결기 1기를 추설했다.
- 쿠하 411형의 저압 제어 회로 인출 점퍼 연결기를 KE58형 2기 양쪽 연결에서 457계와 마찬가지로 KE76형 3기 한쪽 연결 구조로 변경했기 때문에 선두차의 방향은 홀수 또는 짝수 방향으로 고정했다.[44]
- 하중 증감에 따라 브레이크력을 조정하는 응하중 장치를 탑재했다.[45]
- 쿠하 411형 미나미후쿠오카 전차구 신제 배치차는 조반선용 열차 무선 탑재 준비 공사를 시행하여 제작했다.
1975년 제조된 쿠하 411-335는 탈선 전복 사고로 폐차된 쿠하 421-43의 대체로 신제되었다. 제작 당시에는 냉방 장치가 탑재되지 않아 유일한 냉방 준비차로 제작되었다. 1983년에 같은 편성을 이루는 모하 423·422-2·쿠하 421-44와 함께 냉방화되었다. 냉방 준비차 특유의 최전부 대형 상자형 통풍기[46]와, 외함 덮개를 스테인리스강으로 한 AU75E형을 탑재했다. 2001년(헤이세이 13년), 423계 전폐와 함께 동차도 제적되어, 415계에서 최초의 폐차가 되었다.
가쓰타 소속 K510 편성
2000년(헤이세이 12년)에는 미나미후쿠오카 소속 FM5 편성이 밀레니엄 기념으로, 다음 해 2001년(헤이세이 13년)에는 조반선 가쓰타 전철화 40주년 기념으로 K510 편성이 각각 구도색으로 복원되었다. K510 편성은 후에 일반 도색으로 되돌아갔지만, FM5 편성은 국철 시대의 구도색으로 운용되어 2012년 3월 15일에 운용에서 이탈하여 폐차되었다.[47]
가쓰타 차량 센터의 일부 편성 및 미나미후쿠오카 차량구·고쿠라 종합 차량 센터 모지코 차량 파출소 배치 차량은 쿠하 411형 화장실 대향부를 제외하고 롱 시트화되었다.
JR 동일본 재적 차량은 E531계로의 교체로 전폐되었다. JR 큐슈 재적 차량은 세미 크로스 시트차가 오이타·가고시마 등으로 일시적인 소외 유치가 실시되었다. 2010년에는 Fo2·3 편성이 유치처인 가고시마 종합 차량소에서 고쿠라 공장(현 고쿠라 종합 차량 센터)으로 회송된 것을 시작으로, 롱 시트화 개조 편성도 포함하여 순차적으로 유사한 조치가 취해졌다. 2014년 8월 27일에는 마지막까지 잔존하던 Fj-7 편성이 고쿠라 종합 차량 센터로 회송되었다.[48] 같은 해 11월까지 폐차가 종료되어, 본 번대 구분은 소멸했다. 다만, 2013년까지 Fo3 편성의 쿠하 411-325가, 2013년 이후에는 Fj8 편성 중 모지코 측 2량의 쿠하 411-336이 흰색 단색 도색으로, 모하 414-18이 청색 단색 도색으로 변경된 후 '안전 기능 전차'가 되어, 고쿠라 종합 차량 센터에서 훈련 등에 사용되었지만 모두 2024년(레이와 6년) 봄까지 해체되어 현존하지 않는다.
411·415라는 형식은 쿠하 411형이 300번대에서 301번부터 제조되었기 때문에 붙여졌다. 이는 415계 등장시 401계·403계의 411계·413계[157]로의 형식 변경과 쿠하 401형·쿠하 421형의 쿠하 411형 0번대(1 - 90)·100번대(101 - 206)로의 개번이 계획되었기 때문이었으나, 실현되지는 않았다.
100·200번대는 1978년부터 제조되었다. 대부분 JR 큐슈에서 운행하지만, 일부는 JR 동일본 조반 선에서 운행하다가 2007년 3월에 E531계로 대체되었다. 415-100계는 113-2000계와 외관은 동일하지만, 좌석 간격은 1,420mm에서 1,490mm로 넓어졌고, 화장실은 KuHa 411-200형 차량에만 설치되었다.
100·200번대는 MM' 유닛 28개 편성 56량, 쿠하411형 52량, 사하411형 4량으로 총 112량이다. 4인용 크로스 시트가 좁아 평판이 좋지 않아, 좌석 폭을 930mm에서 1,040mm로, 간격을 1,420mm에서 1,490mm로 확대했다. 객실 출입문 간격 치수와 창 배치를 변경한 것이 특징이다. 4량 편성 7개, MM' 유닛 2개 편성 4량, 사하411형 4량이 카츠타 전차구에, 4량 편성 14개가 미나미후쿠오카 전차구에, 4량 편성 5개가 오이타 전차구에 각각 신제 배치되었다.
차체 구조는 당시 제조되던 113계 2000번대와 기본적으로 동일하다. 제어차는 홀수 방향이 화장실이 없고 100번대, 짝수 방향은 화장실이 있고 200번대가 되었다. CP와 용량 160 kVA의 MG를 탑재한다. 차내는 객실 짐 선반 봉과 걸상 덮개 판이 스테인리스화 등으로 무도색화되었다. 차체 중앙부의 통풍기는 냉방 장치에서 떨어진 위치로 변경했다. 바닥에 탑재되는 전자기 밸브 등과 브레이크 장치를 집약 유닛화했다. 화장실의 채광창 모양은 특급 차량과 동일한 FRP제 유닛으로 했다.
최종 증비차는 1984년에 모하415・414-127・128과 사하411-1 - 4의 8량이 히타치 제작소 카사도 사업소에서 제조되었다. 본 그룹은 조반선 일부 편성 7량화와 장래의 15량 편성화를 고려했다. 당초부터 조반선의 신도색으로 완성되었다. 그 외, 지붕의 누름식 통풍기와 냉방 장치 키세, 실내 화장판이 500번대와 동일하다. 누름식 통풍기는 FRP제. 차내의 실내 색상은 크림색으로 되어 있으며, 크로스 시트의 걸상 모켓 색상은 완성 초기의 713계 전동차와 동일한 로움 브라운을 기조로 한 것으로 변경되었다.
사하411형은 조반선의 기본 편성의 일부를 7량 편성화[49]하기 위해 제조되었다. 새롭게 만들어진 중간 부수차 형식이므로 번대 구분은 1-이 된다. CP와 용량 160 kVA의 MG가 2와 4에는 신제 당시부터 탑재되었지만, 1과 3은 MG 탑재 준비 공사로 완성되었다. 다음 해 1985년의 7량 편성화 시에 탑재되었다.
2007년~2009년에 JR 동일본 차량은 전폐되었다. JR 큐슈 차량은 Fo104편성이 2021년 1월부터 3월에 걸쳐 폐차[50]되었다. 2021년 4월 시점에서 4량 편성 x 18개 편성 총 72량이 차적을 가지고 있으며, 모든 편성이 오이타 철도 사업부 오이타 차량 센터에 배치되어 있었다[51]。오이타 차량 센터 소속 차량 중, 고쿠라 차량 센터에서 전입한 12개 편성은 롱 시트로 개조되었다.
2022년 8월부터 9월에 걸쳐 Fo109편성, Fo125편성이 폐차[52]되었으며, 2022년 9월 22일 다이어그램 개정을 기해 100・200번대의 정기 운용은 종료되었다. 2022년 10월에 Fo107편성이 폐차[53]되었다. 2023년 5월부터 6월에 걸쳐 Fo103편성, Fo123편성이, 2023년 9월에 Fo105편성이 각각 폐차[54]되었다. 2024년 2월에 Fo126편성이 폐차[55]되었다.
2024년 4월 1일 시점에서 4량 편성 x 11개 편성 총 44량이 오이타 철도 사업부 오이타 차량 센터에 배치되어 있다[56]。疎開先은, Fo106,108,110,111가 구마모토, Fo117,118,122가 모지, Fo112,119가 모지항, Fo120,124가 츠쿠미가 되었다.
415-500번대 차량은 1982년 1월부터 조반선에 도입되어 가쓰타 차량사업소에 배치되었다. 이 차량들은 모두 롱시트였다.[2] 5개 4량 편성 차량은 1987년에 가고시마 본선 운행을 위해 미나미후쿠오카 차량사업소로 이적되었으나, 2007년 3월까지 모두 가고시마 차량사업소로 이적되었다.[2] 추가로 2개 4량 편성 차량이 동일본 여객철도(JR East)에서 큐슈 여객철도(JR Kyushu)로 이적되어 2009년 3월에 운행을 시작했다.[2]
이 차량들은 10년 이상 운행한 후 2022년 9월 23일 시간표 개정을 기점으로 퇴역할 예정이었다.[3]
노후화된 401계 초기형 차량 교체와 조반선의 혼잡 완화를 목적으로 1982년부터 제조되었다. 4량 편성 × 24개 편성, 총 96량의 롱 시트 차량 그룹으로, 전 차량이 가쓰타 전차구에 신규 배치되었다. 화장실은 쿠하 411형 짝수 방향 차량에 설치되어 있다. 그 반대편에는 크로스 시트가 설치되었기 때문에 600번대가 구분되었다.
외관은 운전실, 창 배치, 객실 출입문 등의 배치는 100번대에서 계승되었지만, 롱 시트화로 인해 정원은 20% 증가했다. 차체의 경년 열화 대책으로 지붕재를 절연 지붕포에서 폴리우레탄계 수지계 도장 지붕재로 변경했다. 부식 방지 관점에서 외판 허리 아래 부분 약 400mm에 스테인리스를 사용했다. 그 외, 객실 출입문부는 연속 용접화되었고, 옥상 통풍기는 FRP제 상자형으로 변경되었다. 내장은 당시 증비되었던 201계와 마찬가지로 화장판이 크림색, 허리걸이 모켓이 로움 브라운의 난색 계열을 기조로 했다. 좌석 단부에는 칸막이를 설치했다.
롱 시트는 좌면 높이 400mm, 깊이 600mm로 제작되었다. 또한 당초에는 금연 구역이 우에노 - 쓰치우라 간뿐이었기 때문에, 각 차량의 출입대 호주 창 아래와 처부에 재떨이가 설치되었다.
대차는 기존 차량과 같지만, 롱 시트화에 따른 정원 증가로 하중이 증가했기 때문에, 베어링 스프링, 축 스프링의 스프링 정수를 변경했다.
탑재되는 전기 기기 및 배치는 100번대를 계승하고 있지만, 바닥 아래의 브레이크 유닛 박스를 폐지하여 중량 경감을 도모한 외에, 전동차의 중량 밸런스 균등화의 관점에서, 기존 모하 414형에 탑재되어 있던 축전지와 부속 설비를 모하 415형으로 이설했다. 이는 모하 414형의 정원 승차 시 차량 중량이 52t (축중 13 t)을 초과하기 때문이며, 100번대와 비교하여 1 t 경량화되었다.
부식 방지 관점에서 차체 하단부에 스테인리스를 사용한 외에, 설계 변경이 몇 차례 실시되었다.
- 1982년 제조 510 이후는 냉방 장치 외 키세(커버)를 스테인리스화.
- 1984년 제조 513 이후는 신도색으로 완성
- 1985년 제조 521은 주 정류기를 후술하는 700번대와 동일한 RS49형으로, 바닥 높이를 201계 등의 통근형 전동차와 같은 1,200mm로[57], 천장을 평천장으로 변경.
- 도어 엔진 부분에도 제조 시기에 따른 차이가 있는 외에, JR 동일본 차량에는 허리걸이가 버킷화되어, 좌면이 높아진 차량도 존재한다.
국철 시대의 1986년 3월에 K73 - K77의 5개 편성이 421계 초기형 차량 대체를 위해 미나미후쿠오카 전차구로 전출되어 B513~B517이 되었다. 그 후 JR 큐슈에 계승된 후, 편성 번호를 Fm513~517로 변경했다. 2007년 2월에 FM513과 517의 2개 편성이, 같은 해 3월에 FM514~516의 3개 편성이, 457·475계를 대체하기 위해 가고시마 종합 차량소(현 가고시마 차량 센터)로 전출했다.
가쓰타에 잔존해 있던 JR 동일본 차량은, 일부 편성이 모하 415와 쿠하 411-500번대 사이에 사하 411의 0번대 또는 700번대와 모하 415·414의 100번대 또는 700번대를 조합하여 7량 편성으로 했다. 2007년에 운용 이탈했다. 그 중 2개 편성 8량은 1500번대 1개 편성과 함께 2008년 12월 24일자로 폐차 후 JR 큐슈로 양도되어, 미나미후쿠오카 차량구에 배치되었다[73](자세한 내용은 후술). 그 후, 2012년에, 0·300번대의 교체를 목적으로 오이타 차량 센터로 전출했다[47]。2016년 3월에는Fo520편성이 가고시마 차량 센터로 다시 전출되었다.[58] 2021년 초에 Fo507 편성이 이탈하여 2022년 2월에 폐차되었다. 2022년 3월에는 Fk520 편성이 다시 오이타 차량 센터로 전출했다. 2022년 9월 23일의 시간표 개정을 기점으로 500·600번대를 포함한 강철제 차량이 운용 종료되는 것이 가고시마[139]·오이타[140]에서 발표되어, 오이타는 9월 22일, 가고시마는 9월 23일에 운용에서 이탈했다. Fk517 편성은 2023년 3월 23일에 가고시마에서 고쿠라 공장으로 폐차 회송되어, 같은 해 4월부터 5월에 걸쳐 폐차되었다.[54] Fk514 편성은 2023년 9월부터 10월에 걸쳐 폐차되었다.[54][55]
2024년 4월 1일 시점에서, 가고시마 차량 센터에 FK513·515·516의 4량 편성 3개 편성, 총 12량이[59], 오이타 차량 센터에 Fo520의 1개 편성 4량이[56] 배치되어 있다.
모하 415형, 모하 414형, 쿠모하 415형(800번대만), 쿠하 411형, 쿠하 415형(800·1900번대만), 사하 411형이 있다. 411·415라는 형식은 쿠하 411형이 300번대에서 301번부터 제조되었는데, 이는 415계 등장 시 401계·403계의 411계·413계[157]로의 형식 변경 및 쿠하 401형·쿠하 421형의 쿠하 411형 0번대(1 - 90)·100번대(101 - 206)로의 개번이 계획되었기 때문이었으나 실현되지는 않았다. 총 7량이 제작되었으며, 1985년부터 2007년까지 조반선에서 7량+4량+4량 편성의 일부로 운행되었다. 2007년 3월에 퇴역하여 2008년 7월에 해체되었다.[157]
1984년부터 1985년에 걸쳐, MM' 유닛 23개 편성 46량과 부수차 16량 총 62량이 히타치 제작소(카사도 사업소)와 일본 차량・도큐 차량에서 제조되었다. 전 차량이 가쓰타 전차구에 신조 배치되었다. 100번대 최종 증비차부터 일부 설계 변경이 이루어졌기 때문에 새로운 번대 구분으로 분류되었다. 이는 1985년에 개최된 쓰쿠바 과학 박람회 개최를 앞두고 조반선 중전의 수송 능력을 증강하기 위한 목적과, 노후화된 401계 대체용으로 제조되었다. 다른 번대로 구성된 4량 편성의 일부를 7량화하여 최대 15량 편성의 조성을 지원하기 위함이었다.
500번대를 포함하여 완성 시 공식 시운전에서는 히타치 제작소 제조 차량이 규슈 지역, 일본 차량 제조 차량이 호쿠리쿠 본선을 각각 주행했다.
도장은 신조 당시부터 크림 10호에 파랑 20호 띠. 차내는 차단 부분을 롱 시트로 한 세미 크로스 시트 차량으로, 바닥 높이를 1985년 제조의 500번대와 동일한 1200 mm로 하였으며, 천장은 201계와 동일한 평천장으로 변경되었다. 실내 색상은 100번대 최종 증비차 및 500번대와 마찬가지로 흰색과 크림색을 기조로 하였으며, 주 정류기는 주행풍을 이용한 자연 냉각 방식의 RS49형으로 변경되었다.
탑재되는 전기 장치와 배치는 100번대를 답습하고 있지만, 500번대와는 달리 축전지 및 그 부속 설비를 모하 414형에 탑재했다. 사하 411형은 전동 발전기(MG)와 전동 공기 압축기(CP)를 탑재했다.
모두 중간차로 제조되었지만, 사하 411형 1량이 1989년에 쿠하 411형으로 개조되었다.
2007년 3월 18일 시간표 개정으로 정기 영업 운전을 종료하고 운용에서 이탈. 2008년 7월까지 전 차량 폐차되었다. 폐지된 번대 구분에 더하여 사하 411형은 폐형식이 되었다.
1986년 2월에 도입된 스테인리스강 차체의 415-1500계 전동차는 외관상 211계 및 213계 열차와 유사하며, 4량 또는 7+4+4량 편성으로 운행할 수 있다(조반선 한정).[4] 이 열차는 415-500계 및 415-700계 열차와 연결될 수 있으며, 이전 모델보다 가볍다.
실험적인 2층 제어차는 1991년 일본 차량에서 제작되었다.[4] ''쿠하'' 415-1901로 지정된 이 차량은 156명의 승객을 수용할 수 있었다. 2006년에 폐차되었다.[4]
（2016년 3월 미토역 - 가쓰다역 간）
국철 분할 민영화 직전인 1986년부터 제조된 경량 스테인리스 차체를 가진 모델 체인지 차량으로, 다음과 같은 변경점을 가지고 있다.
- 차체
- * 211계와 유사한 경량 스테인리스 구조, 전두부는 FRP 성형품으로 구성[60]。
- * 외관은 211계와 유사하지만, 전기 연결기를 장착하지 않고 점퍼 플러그 수납구를 갖추고 있다[61]。전면 종별 표시기는 상하 치수가 작으며, 제동기도 형태가 다르다[61]。
- * 차체 폭은 2,900mm에서 2,950mm로 확장되었고, 바닥면 높이는 211계와 동일한 1,180mm로 했다[60]。
- 대차
- * 볼스터리스 구조를 가지며 침대 스프링에 다이어프램식 공기 스프링을 채용하는 DT50C형(전동차)・TR235C형(부수차)으로 변경[60]。
- * 곡선 통과 시 주행성 향상을 위해 차륜 형상을 원호 답면으로 변경[60]。
- 기기류
- * 강철제 차량과의 혼결 운전을 고려하여 500・700번대에 준하지만[60], 경량화(1량당 약 7.0 t [60])로 향상되는 가감속력을 억제하여 보조를 맞추기 위해 주 전동기의 제한 전류값을 낮게 설정。
- * 스테인리스 차체를 고려하여 모하 414형의 주 변압기 부착 위치를 후위 쪽으로 변경[61]。
- * MG를 브러시리스화시켜 용량을 190 kVA로 향상[60]。교류 구간에서의 맥류 대책에 보조 평활 리액터를 추설。
- * CP는 전동기를 삼상 유도 전동기로 변경하여 삼상 교류에 의한 구동화를 실시[60]。강철제 차량에서는 쿠하 411형에 용량 1,000 L/min의 C1000형 1기 탑재에서 화장실이 있는 1600번대에만 용량 2,000 L/min의 C2000형 1기 탑재로 변경[60]。
- 차내
- * 기본적으로 211계와 동일한 객실 구조가 된다[60]。단, 횡류 송풍기(라인데리아)는 설치하지 않았다[60]。
- * 좌석은 화장실 대향부를 제외하고 롱시트를 채용。
- * 쿠하 411형의 운전대 구조는 211계에서 피드백된 기구를 채용。
- * 모하 414형은 팬터그래프를 탑재하는 전위 측에 기기실을 설치하여 1명 적은 4인용 사양으로 한다[61]。
- * 국철 시대의 가쓰다 전차구용으로 제조된 그룹은 차내 방송용 스피커가 강철제 차량과 동일한 상자형을 각 차량에 2기 설치한다。
- * 객실 공간을 최대한 넓게 확보하기 위해 운전실의 레일 방향 치수를 1,600 mm로 하고, 후방 배면 창 치수를 확대하여 객실에서의 시야를 개선[60]。
- * 차량 단부 배전반 공간을 230mm(모하 414의 팬터그래프
4. 1. 401계·421계
401계와 421계는 1960년에 각각 조반선과 산요 본선에 도입되었으며, 1966년까지 제작되었다.[1] 이들은 출력 100kW의 MT46B 전동기를 장착했다. 1959년 당시의 형식 칭호 규정에 따라, 50Hz의 조반선용이 401계, 60Hz의 가고시마 본선용이 421계로 정해졌다.[30] 형식 번호에서 411계(431계)가 건너뛴 것은, 장래적으로 2개의 문이 있는 로컬용 전차가 등장하는 것을 상정했기 때문이라고 한다.[30]제어차는 401계·421계 모두 공통 구조였지만, 401계는 쿠하401형, 421계는 쿠하421형으로 형식이 나뉘었다.[31] 401계·421계는 국철 전차로서는 드문 고정 편성 운용을 했으며, 4량 유닛으로 편성 교체를 하지 않았다.[32] 이후의 451계·471계에서는 제어차의 형식은 주파수를 불문하고 쿠하451형이 공통 사용되었다.[31]
중간 전동차의 팬터그래프 부착부는 절연 확보를 위해 저지붕 구조로 했고, 실내 측에 팬데리아를 2기, 외기 취입 그릴을 차체 측면 막판 상부에 설치했다. 제어차의 3위 측 구석에 화장실을 설치했다.
바닥 하부 기기는 모하401·421형에 주 제어기, 주 저항기, 유도 분류기, 전동 발전기(MG) 등의 주 회로 기기를, 모하400·420형에 주 변압기, 주 정류기 등의 교류 기기를, 쿠하401·421형에는 공기 압축기(CP)를 배치했다.[33] 쿠하차의 제어 회로는 인통선이 양쪽으로 연결되는 구조로, 홀수 또는 짝수 방향으로의 방향 전환을 가능하게 했다.[24]
2차 양산차인 쿠하401-23·쿠하421-17 이후의 선두차는, 운전대가 쿠하153형 500번대와 마찬가지로 고운전대가 되었다.[34] 쿠하401-37·쿠하421-37 이후의 선두차는 당초부터 가선 전압 검지기(검전 안테나)가 지붕 위에 설치되었다.[34] 검전 안테나는 기존 차량도 제2차 양산화 개조 시에 장착되었다.
1964년에는 151계 직류 특급형 전차의 규슈 진입용으로 전원차인 사야420형이 제조되어, 481계가 투입되기까지 1년간 사용되었다. 전원차 운용 종료 후인 1966년에 여객차의 모하420형으로 개조되어, 동시에 신제된 421계 최종 증비차의 모하421형과 유닛을 이루었다. 이미 이 시기의 제조는 MT54계 주전동기를 탑재하는 423계로 이행하고 있었지만, 151계→181계 개조로 불필요하게 된 MT46형을 재이용하기 위해 421계로 되었다.[39]
1962년에는 철도우호회로부터 제2회 로렐상을 수상했다.
401계는 양산 선행차 8량이 1978년 11월 19일에 폐차되었고, 양산차의 폐차는 1980년부터 시작되었다. 분할 민영화 시에 동일본 여객철도(JR동일본)로 승계된 차량은 14량뿐이었다. 이들은 비냉방 상태로 415계 1500번대로 교체되어, 1992년까지 전 차량이 폐차되었다.
421계는 양산 선행차 8량이 1979년 5월에 폐차되었고, 양산차의 폐차는 1986년부터 시작되었다. 분할 민영화 시에 큐슈 여객철도(JR규슈)로 승계된 차량은 4량 편성 7편성, 총 28량이었다. 이들은 전 차량 냉방화 개조가 되었지만, 811계·813계로 교체되어, 1994년부터 1996년에 걸쳐 전 차량 폐차되었다.
쿠하401형·421형 모두 저운전대 차량은 JR에 승계되지 않고, 1987년까지 모두 폐차되었다.[36]
4. 1. 1. 차량 형식 (401계)
모하 401-1 - 26은 중간 전동차로, 주 제어기 외에 주 저항기·유도 분류기·전동 발전기 등의 직류 기기를 탑재한다. 26은 모하 403형의 개조차량이다.[37]모하 400-1 - 25는 중간 전동차로, 팬터그래프 외에 주 변압기나 주 정류기 등의 교류 기기를 탑재한다. 팬터그래프 부착부는 저지붕 구조로 했기 때문에 파운데이션 리어를 2개 설치하여 외부 공기 유입구를 차체 측면 막판 상부에 마련하고 있다.[37]
쿠하 401-1 - 90은 제어차로, 3위 측 구석에 화장실을 갖추고 있다. 전동차의 마루 밑 공간의 관계로 본 형식에 공기압축기를 탑재한다. 저운전대 가운데 대부분의 차량이 전면 강화 공사와 거기에 수반한 전조등의 쉴드빔화를 시공했다. 51 - 90은 403계의 제어차로 제조되었다.[37]
1964년에 가와사키 차량에서 151계의 규슈 진입 대응용 전원차로 3량이 제조되어, 미나미후쿠오카 전차구에 배치되었다.[37]
도카이도 신칸센의 개업에 따른 다이어 개정으로, 도카이도 본선 특급으로 운용되던 151계 전동차는 산요 본선을 주체로 한 신칸센 연락 특급으로 전용되게 되어, 그 일부가 "쓰바메·하토"의 애칭으로 신오사카 - 하카타 간을 운행하는 열차로 설정되었다.[37]
운행 구간 중 모지역 구내 데드 섹션을 개재하고, 규슈 섬 내는 교류 전철화 구간이었기 때문에 직류 전동차였던 151계 전동차는 시모노세키 - 모지 간은 EF30형, 모지 - 하카타 간은 ED73형으로 견인되었다. 그러나, 단순히 EF30형이나 ED73형이 151계를 견인하는 것만으로는 151계의 서비스용 전원을 확보할 수 없었기 때문에, 사시151형에 교류 구간용 전원 장치 탑재 안·전원 장치 탑재 교직류 전기 기관차 신조 안 등과 비교 검토했지만, 당초부터 151계의 투입이 잠정적이고 단기간으로 여겨졌기 때문에 모하420형을 베이스로 필요한 기기류를 탑재한 전원차를 제조하여, 기관차와 151계 전동차 사이에 끼워 사용한다는 안이 채택되었다.[37]
그 때문에 당초부터 421계로 제조되어 다음과 같은 특징을 갖는다.[37]
- 모하420형으로의 개조를 전제로 하고 있기 때문에, 차체의 기본 구조는 모하420형과 동일하고, 도색은 기존의 421계와 동일하다.
- * 양쪽 단부의 처마 상부에 통풍구를 설치.
- * 하행 측(하카타 측) 처마의 관통로는 관통문을 설치하지 않고, 통풍구 부착 판으로 막고 있다.
- * 양 측면 각 1장의 출입문 옆 창 부분에는 창 유리를 끼우지 않고 통풍구를 설치.
- * 부수차이지만 대차는 동력 대차인 DT21T이다.
- 서비스 전원용 MG를 바닥에 탑재한다.
- 차내는 평소대로 좌석이 설치된 외에 통로와 문 부분 바닥 등에 기기류를 탑재.
- 연결기는 양쪽 엔드 모두 자동 연결기를 탑재.
- 151계 전동차와의 사이에는 보조 회로용 인출용 점퍼 연결기를 장비.
- 견인 기관차와의 사이에는 비상시 팬터그래프 하강 지령 회로용 점퍼 연결기를 장비.
다음 1965년 10월 1일에 교직류 겸용의 481계로 대체되었기 때문에 사야420형은 불필요하게 되어, 1966년에 고쿠라 공장에서 모하420-21 - 23으로 개조되었다. 별도로 히타치 제작소에서 제조된 모하421-21 - 23·쿠하421-61 - 66과 4량 편성 3개로 조성되었다.[37]
| 사야420 차량 번호 | 제조 회사 | 낙성일 | 모하420 차량 번호 | 개조 시공 | 낙성일 |
| 1 | 가와사키 차량 | 1964.07.11 | 21 | 고쿠라 공장 | 1966.02.10 |
| 2 | 1964.07.12 | 22 | |||
| 3 | 1964.09.25 | 23 | 1966.02.11 |
4. 1. 2. 차량 형식 (421계)
모하 421-1 - 23은 모하 401형의 60Hz판이다. 21 - 23은 사야 420형에서의 개조차와 유닛을 조성하기 위해 모하 423형 제조 개시 후에 제조되었다.[37]모하 420-1 - 23중 21 - 23은 사야 420형에서의 개조차이다. 사야420형은 1964년에 가와사키 차량에서 151계의 규슈 진입 대응용 전원차로 3량이 제조되어, 미나미후쿠오카 전차구에 배치되었다.
도카이도 신칸센의 개업에 따른 다이어 개정으로, 도카이도 본선 특급으로 운용되던 151계 전동차는 산요 본선을 주체로 한 신칸센 연락 특급으로 전용되었고, 그 일부가 "쓰바메・하토"의 애칭으로 신오사카 - 하카타 간을 운행하는 열차로 설정되었다.
운행 구간 중 모지역 구내 데드 섹션을 개재하고, 규슈 섬 내는 교류 전철화 구간이었기 때문에 직류 전동차였던 151계 전동차는 시모노세키 - 모지 간은 EF30형, 모지 - 하카타 간은 ED73형으로 견인되었다. 151계의 서비스용 전원을 확보하기 위해, 여러 방안이 검토되었으나, 151계의 투입이 잠정적이고 단기간으로 여겨졌기 때문에 모하420형을 베이스로 필요한 기기류를 탑재한 전원차를 제조하여, 기관차와 151계 전동차 사이에 끼워 사용한다는 안이 채택되었다.[37]
사야420형은 당초부터 421계로 제조되어 다음과 같은 특징을 갖는다.
- 모하420형으로의 개조를 전제로, 차체의 기본 구조는 모하420형과 동일, 도색은 기존의 421계와 동일.
- 양쪽 단부의 처마 상부에 통풍구를 설치.
- 하행 측(하카타 측) 처마의 관통로는 관통문을 설치하지 않고, 통풍구 부착 판으로 막고 있다.
- 양 측면 각 1장의 출입문 옆 창 부분에는 창 유리를 끼우지 않고 통풍구를 설치.
- 부수차이지만 대차는 동력 대차인 DT21T.
- 서비스 전원용 MG를 바닥에 탑재.
- 차내는 평소대로 좌석이 설치된 외에 통로와 문 부분 바닥 등에 기기류를 탑재.
- 연결기는 양쪽 엔드 모두 자동 연결기를 탑재.
- 151계 전동차와의 사이에는 보조 회로용 인출용 점퍼 연결기를 장비.
- 견인 기관차와의 사이에는 비상시 팬터그래프 하강 지령 회로용 점퍼 연결기를 장비.
1965년 10월 1일에 교직류 겸용의 481계로 대체되었기 때문에 사야420형은 불필요하게 되어, 1966년에 고쿠라 공장에서 모하420-21 - 23으로 개조되었다. 별도로 히타치 제작소에서 제조된 모하421-21 - 23・쿠하421-61 - 66과 4량 편성 3개로 조성되었다.
| 사야420 차량 번호 | 제조 회사 | 낙성일 | 모하420 차량 번호 | 개조 시공 | 낙성일 |
| 1 | 가와사키 차량 | 1964.07.11 | 21 | 고쿠라 공장 | 1966.02.10 |
| 2 | 1964.07.12 | 22 | |||
| 3 | 1964.09.25 | 23 | 1966.02.11 |
4. 2. 403계·423계
401계·421계에 탑재하고 있던 주전동기는 출력 100kW의 MT46 계열이었지만, 이것을 120kW로 출력을 향상한 MT54 계열로 변경한 계열이다. 역시 주변압기 등의 차이로 조반선용은 403계, 규슈용은 423계로 구분하고 있다. 1965년에 각각 미토 선 전철화 준비용과 가고시마 본선 구마모토 전철화 연장용으로 새로 제조되었다. 전동차는 403계가 모하 403·402형, 423계가 모하 423·422형이 되었지만, 부수차의 제어차는 앞에서 서술한 쿠하 401·421형이 계속 새로 제조되었다. 1968년까지 제조되어 제조 양수는 403계가 4량 20편성 80량, 423계가 4량 30편성 120량이다.덧붙여 최종증비차인 403계 제20편성·423계 제29·30편성은 아래의 개량을 했다.
- 옥상 통풍기를 글로브형에서 수납하는 형태로 변경.
- 좌석 등받이의 변경.
- 객실측문의 스테인레스화.
- 403계에서는 행선표시와 급행표시 대면 배치 등을 423계의 배치와 동일한 것으로 변경·통일.
1965년 처음 도입된 403계는 유사한 423계와 함께 운행되었다. 403계는 1.5 kV 직류 및 20 kV 교류 50Hz의 철도 노선에서 운행이 가능했으며, 423계는 1.5 kV 및 20 kV 교류 60Hz 철도 전철화에서 운행이 가능했다. 마지막 423계는 2001년에 퇴역했고, 403계는 2008년까지 운행했다.
주전동기의 정격 출력을 401계·421계에 탑재했던 MT46계의 100kW에서 120kW로 향상시킨 MT54계로 변경한 계열이다. 403계는 교류 50Hz에 대응하며, 조반선 및 미토 선 전철화 준비용으로 1966년부터 가쓰타구에 배치되었다. 423계는 교류 60Hz에 대응하며, 가고시마 본선의 구마모토 역까지 전철화 연장에 맞춰 1965년부터 미나미후쿠오카에 배치되었다.
이 때문에 차체 및 차내 설비는 401계·421계와 동일하다. MM' 유닛은 403계가 모하 403·402형, 423계가 모하 423·422형이 되었다. 113계와 마찬가지로 전동차만 신형식이 되었고, 제어차는 쿠하 401·421형이 계속 신조되었다[38]。 성능면에서도 401계·421계와의 병결이 가능하며, 톱니비도 동일한 4.82이다[39]。
401계·421계와 마찬가지로 4량 편성으로 조성되었다. 403계는 20편성 총 80량, 423계는 30편성 총 120량이 1965년부터 1968년까지 제조되었다. 동시에 다음과 같은 설계 변경이 실시되어, 기기류의 표준화가 이루어졌다[40]。
- 제어차의 운전석 측 지붕 위 통풍기를 상자형으로 변경.
- 모하 402형·422형은 다음과 같은 설계 변경을 실시.
- 주전동기 출력 향상에 따라 주 제어기・주 저항기의 용량을 증대.
- 주 변압기 및 주 평활 리액터의 일체 구조화에 의해 기기 배치 변경.
- 지붕 위 팬터그래프 주변 기기 배치는 455・475계와 공통화.
최종 증비차인 403계 제20편성 및 423계 제29・30편성에서는 다음과 같은 개량이 실시되었다.
- 옥상 통풍기를 글로브형에서 밀어넣기형으로 변경.
- 좌석 손잡이를 변경.
- 객실 측 문을 스테인리스강화.
- 403계는 행선지 표지・급행 표지 등을 423계와 동일 배치로 변경.
사고로 폐차된 모하 402-1・쿠하 401-52・쿠하 421-43의 3량을 제외한 모든 차량이 JR 동일본과 JR 큐슈에 승계되었다.
403계는 1990년 - 1992년에 냉방 개조 미시공차의 일부가 415계 1500번대로 교체되었고, 1997년에 E501계 2차차 투입으로 13량이 폐차되었다. 그 후 잠시 움직임이 없었지만, 2005년 7월부터 E531계 투입으로 폐차가 재개되었고, 2007년 3월 18일 다이어 개정에서 운용에서 이탈[41]。 2008년까지 전 차량이 폐차되었다.
423계는 813계의 증비에 따라 1996년부터 폐차 개시되었고, 2001년에 전 차량이 폐차되었다.
4. 2. 1. 차량 형식 (403계)
모하 403-1 - 20모하 402-1 - 20
4. 2. 2. 차량 형식 (423계)
모하 423-1 - 30모하 422-1 - 30
4. 3. 415계
1971년부터 생산이 개시되었다. 교류 50/60Hz 양용의 TM14형 주변압기를 탑재한 '3전원 방식'이 되었다.415계는 1971년에 처음 등장했으며, 이후 아래에 열거된 6가지 변종이 파생되었다.
- 415-0계
- 415-100계
- 415-500계
- 415-700계
- 415-800계
- 415-1500계
415계는 401, 403, 421, 423계를 기반으로 제작되었다.
1971년(쇼와 46년)부터 제조가 시작되었다. 주 변압기인 TM14형은 상용 주파수 50 Hz와 60 Hz 모두에 대응하며 직류 전원을 합쳐 3전원에 대응한다. 401・403계는 교류 50 Hz에만, 421・423계는 교류 60 Hz에만 대응했던 것을 통일한 그룹이다. 1991년까지 강철제 차량 347량, 스테인리스 차량 141량, 총 488량이 제조되었다.
형식은 MM' 유닛이 모하 415・414형, 쿠하 411형이 300번대에 반대 구분되었다. 411계와 413계를 건너뛰고, 전동차와 제어차로 다른 형식 번호가 된 것은 401・403계 및 421・423계의 개번 계획이 존재했기 때문이다[42]。
개번 계획은 신성능 전차의 10의 자리 숫자를 통근형과 근교형으로 명확히 구분하는 생각에 의한 것으로, 전동차는 주 전동기 출력과 주파수에 따라 형식을 구분하고, 제어차는 동일 형식으로 반대 구분을 실시한다고 했다[42]。 계획안에서는 401계의 전동차를 모하 411・410형으로, 403계의 전동차를 모하 413・412형으로 개번하고, 421・423계의 전동차는 기존 형식을 답습, 제어차는 쿠하 411형으로 통일하여 쿠하 401형을 쿠하 411형 0번대에, 쿠하 421형을 쿠하 411형 100번대로 개번하는 것으로 했다[42]。
이러한 개번 계획은 실현되지 않았고, 쿠하 411형 100・200번대의 빈 번호는 후의 415계 증비차에서 사용되었다[42]。 또한, 413계의 형식 번호는 1986년에 등장한 471계・473계의 차체 갱신 개조차에 부여되었다[42]。
문헌에 따라서는 "주파수에 의한 구분으로 401계・403계를 411계로, 421계・423계를 413계로 개번", 또는 "주 전동기에 의한 구분으로 401계・421계를 411계로, 403계・423계를 413계로 개번"이라고 하는 것도 존재하지만, 후쿠하라 슌이치는 이러한 설을 오류라고 하고 있다[43]。
== 0·300번대 ==
415계 전동차의 초기 모델은 1971년부터 1974년까지 제조되었으며, 1977년에 냉방 장치가 설치되었다.[2] 조반선 및 미토선 열차는 새로운 E531계 열차로 대체되면서 2007년 3월에 운행이 중단되었지만, 415-0계는 2013년 1월 현재 JR 큐슈에서 운행 중이었다.[2]
MM' 유닛이 0번대, 쿠하 411형이 CP와 화장실을 갖춘 300번대로 번대 구분되는 그룹이다. MM' 유닛 19개 편성 38량과 쿠하 411형 39량, 총 77량이 제조되었다. 가쓰타 전차구에는 4량 편성 10개, 미나미후쿠오카 전차구에는 4량 편성 9개와 사고 폐차 대체용 쿠하 411형 1량이 배치되었다. 이 그룹은 다음 두 가지 형태로 분류된다.
- 1971년(쇼와 46년) 도큐 차량 제조 그룹: 가쓰타 전차구에 배치된 모하 415·414-1~3과 쿠하 411-301~306의 12량이다.
- 차체는 403계 최종 증비차를 따랐으며, 제작 당시 비냉방이었다.
- 쿠하 411형의 제어 회로 인출선은 양쪽 연결 구조로 하여 홀수 및 짝수 방향 전환이 가능했다.
- 모하 415형에 탑재된 MG의 용량은 기존과 같은 20 kVA이지만, 출력 전압을 단상 교류 100 V에서 삼상 교류 440 V로 변경했다.
- 1977년까지 냉방화 개조가 실시되었다.
- 1974년(쇼와 49년) 이후 제조 그룹: 0'(제로 대시)번대라고 불린다.
- 집중식 냉방 장치 AU75형(48.84 kW ≒ 42,000 kcal/h)을 탑재하여, 천장에 설치된 선풍기 및 팬터그래프 부분의 천장에 설치된 홴델리아를 폐지했다.
- 운전실에 냉방 장치에서 나오는 냉풍 덕트를 통과시키기 위해 제어차 전두부 지붕 위에 있던 상자형 통풍기를 폐지했다.
- 바닥재의 난연화와 바닥 아래 배관의 덕트화에 따른 방화 대책을 실시했다.
- 측면에 틈새 바람 방지 및 작업성 용이화를 위해 외부 부착 유닛 새시 창을 채용했다.
- 롱 시트부 좌석을 개선했다.
- 쿠하 411형 운전실의 확대 및 운전대를 유닛화했다.
- 주 변압기는 공해 방지 대책으로 냉각유(절연유)를 PCB유에서 실리콘유로 변경한 TM20형으로 변경했다.
- 전동 발전기(MG)는 짝수 방향 쿠하 411형에 삼상 교류 440 V, 용량 160 kVA의 냉방 전원 겸용을 탑재했다. 이에 따라 모하 415형에 탑재되었던 용량 20 kVA의 MG는 폐지했다.
- 냉방용 삼상 교류 인출 KE5형 점퍼 연결기 1기를 추설했다.
- 쿠하 411형의 저압 제어 회로 인출 점퍼 연결기를 KE58형 2기 양쪽 연결에서 457계와 마찬가지로 KE76형 3기 한쪽 연결 구조로 변경했기 때문에 선두차의 방향은 홀수 또는 짝수 방향으로 고정했다.[44]
- 하중 증감에 따라 브레이크력을 조정하는 응하중 장치를 탑재했다.[45]
- 쿠하 411형 미나미후쿠오카 전차구 신제 배치차는 조반선용 열차 무선 탑재 준비 공사를 시행하여 제작했다.
1975년 제조된 쿠하 411-335는 탈선 전복 사고로 폐차된 쿠하 421-43의 대체로 신제되었다. 제작 당시에는 냉방 장치가 탑재되지 않아 유일한 냉방 준비차로 제작되었다. 1983년에 같은 편성을 이루는 모하 423·422-2·쿠하 421-44와 함께 냉방화되었다. 냉방 준비차 특유의 최전부 대형 상자형 통풍기[46]와, 외함 덮개를 스테인리스강으로 한 AU75E형을 탑재했다. 2001년(헤이세이 13년), 423계 전폐와 함께 동차도 제적되어, 415계에서 최초의 폐차가 되었다.
2000년(헤이세이 12년)에는 미나미후쿠오카 소속 FM5 편성이 밀레니엄 기념으로, 다음 해 2001년(헤이세이 13년)에는 조반선 가쓰타 전철화 40주년 기념으로 K510 편성이 각각 구도색으로 복원되었다. K510 편성은 후에 일반 도색으로 되돌아갔지만, FM5 편성은 국철 시대의 구도색으로 운용되어 2012년 3월 15일에 운용에서 이탈하여 폐차되었다[47] .
가쓰타 차량 센터의 일부 편성 및 미나미후쿠오카 차량구·고쿠라 종합 차량 센터 모지코 차량 파출소 배치 차량은 쿠하 411형 화장실 대향부를 제외하고 롱 시트화되었다.
JR 동일본 재적 차량은 E531계로의 교체로 전폐되었다. JR 큐슈 재적 차량은 세미 크로스 시트차가 오이타·가고시마 등으로 일시적인 소외 유치가 실시되었다. 2010년에는 Fo2·3 편성이 유치처인 가고시마 종합 차량소에서 고쿠라 공장(현 고쿠라 종합 차량 센터)으로 회송된 것을 시작으로, 롱 시트화 개조 편성도 포함하여 순차적으로 유사한 조치가 취해졌다. 2014년 8월 27일에는 마지막까지 잔존하던 Fj-7 편성이 고쿠라 종합 차량 센터로 회송되었다.[48] 같은 해 11월까지 폐차가 종료되어, 본 번대 구분은 소멸했다. 다만, 2013년까지 Fo3 편성의 쿠하 411-325가, 2013년 이후에는 Fj8 편성 중 모지코 측 2량의 쿠하 411-336이 흰색 단색 도색으로, 모하 414-18이 청색 단색 도색으로 변경된 후 '안전 기능 전차'가 되어, 고쿠라 종합 차량 센터에서 훈련 등에 사용되었지만 모두 2024년(레이와 6년) 봄까지 해체되어 현존하지 않는다.
== 100·200번대 ==
411·415라는 형식은 쿠하 411형이 300번대에서 301번부터 제조되었기 때문에 붙여졌다. 이는 415계 등장시 401계·403계의 411계·413계[157]로의 형식 변경과 쿠하 401형·쿠하 421형의 쿠하 411형 0번대(1 - 90)·100번대(101 - 206)로의 개번이 계획되었기 때문이었으나, 실현되지는 않았다.
100·200번대는 1978년부터 제조되었다. 대부분 JR 큐슈에서 운행하지만, 일부는 JR 동일본 조반 선에서 운행하다가 2007년 3월에 E531계로 대체되었다. 415-100계는 113-2000계와 외관은 동일하지만, 좌석 간격은 1,420mm에서 1,490mm로 넓어졌고, 화장실은 KuHa 411-200형 차량에만 설치되었다.
100·200번대는 MM' 유닛 28개 편성 56량, 쿠하411형 52량, 사하411형 4량으로 총 112량이다. 4인용 크로스 시트가 좁아 평판이 좋지 않아, 좌석 폭을 930mm에서 1,040mm로, 간격을 1,420mm에서 1,490mm로 확대했다. 객실 출입문 간격 치수와 창 배치를 변경한 것이 특징이다. 4량 편성 7개, MM' 유닛 2개 편성 4량, 사하411형 4량이 카츠타 전차구에, 4량 편성 14개가 미나미후쿠오카 전차구에, 4량 편성 5개가 오이타 전차구에 각각 신제 배치되었다.
차체 구조는 당시 제조되던 113계 2000번대와 기본적으로 동일하다. 제어차는 홀수 방향이 화장실이 없고 100번대, 짝수 방향은 화장실이 있고 200번대가 되었다. CP와 용량 160 kVA의 MG를 탑재한다. 차내는 객실 짐 선반 봉과 걸상 덮개 판이 스테인리스화 등으로 무도색화되었다. 차체 중앙부의 통풍기는 냉방 장치에서 떨어진 위치로 변경했다. 바닥에 탑재되는 전자기 밸브 등과 브레이크 장치를 집약 유닛화했다. 화장실의 채광창 모양은 특급 차량과 동일한 FRP제 유닛으로 했다.
최종 증비차는 1984년에 모하415・414-127・128과 사하411-1 - 4의 8량이 히타치 제작소 카사도 사업소에서 제조되었다. 본 그룹은 조반선 일부 편성 7량화와 장래의 15량 편성화를 고려했다. 당초부터 조반선의 신도색으로 완성되었다. 그 외, 지붕의 누름식 통풍기와 냉방 장치 키세, 실내 화장판이 500번대와 동일하다. 누름식 통풍기는 FRP제. 차내의 실내 색상은 크림색으로 되어 있으며, 크로스 시트의 걸상 모켓 색상은 완성 초기의 713계 전동차와 동일한 로움 브라운을 기조로 한 것으로 변경되었다.
사하411형은 조반선의 기본 편성의 일부를 7량 편성화[49]하기 위해 제조되었다. 새롭게 만들어진 중간 부수차 형식이므로 번대 구분은 1-이 된다. CP와 용량 160 kVA의 MG가 2와 4에는 신제 당시부터 탑재되었지만, 1과 3은 MG 탑재 준비 공사로 완성되었다. 다음 해 1985년의 7량 편성화 시에 탑재되었다.
2007년~2009년에 JR 동일본 차량은 전폐되었다. JR 큐슈 차량은 Fo104편성이 2021년 1월부터 3월에 걸쳐 폐차[50]되었다. 2021년 4월 시점에서 4량 편성 x 18개 편성 총 72량이 차적을 가지고 있으며, 모든 편성이 오이타 철도 사업부 오이타 차량 센터에 배치되어 있었다[51]。오이타 차량 센터 소속 차량 중, 고쿠라 차량 센터에서 전입한 12개 편성은 롱 시트로 개조되었다.
2022년 8월부터 9월에 걸쳐 Fo109편성, Fo125편성이 폐차[52]되었으며, 2022년 9월 22일 다이어그램 개정을 기해 100・200번대의 정기 운용은 종료되었다. 2022년 10월에 Fo107편성이 폐차[53]되었다. 2023년 5월부터 6월에 걸쳐 Fo103편성, Fo123편성이, 2023년 9월에 Fo105편성이 각각 폐차[54]되었다. 2024년 2월에 Fo126편성이 폐차[55]되었다.
2024년 4월 1일 시점에서 4량 편성 x 11개 편성 총 44량이 오이타 철도 사업부 오이타 차량 센터에 배치되어 있다[56]。疎開先은, Fo106,108,110,111가 구마모토, Fo117,118,122가 모지, Fo112,119가 모지항, Fo120,124가 츠쿠미가 되었다.
== 500·600번대 ==
415-500번대 차량은 1982년 1월부터 조반선에 도입되어 가쓰타 차량사업소에 배치되었다. 이 차량들은 모두 롱시트였다.[2] 5개 4량 편성 차량은 1987년에 가고시마 본선 운행을 위해 미나미후쿠오카 차량사업소로 이적되었으나, 2007년 3월까지 모두 가고시마 차량사업소로 이적되었다.[2] 추가로 2개 4량 편성 차량이 동일본 여객철도(JR East)에서 큐슈 여객철도(JR Kyushu)로 이적되어 2009년 3월에 운행을 시작했다.[2]
이 차량들은 10년 이상 운행한 후 2022년 9월 23일 시간표 개정을 기점으로 퇴역할 예정이었다.[3]
노후화된 401계 초기형 차량 교체와 조반선의 혼잡 완화를 목적으로 1982년부터 제조되었다. 4량 편성 × 24개 편성, 총 96량의 롱 시트 차량 그룹으로, 전 차량이 가쓰타 전차구에 신규 배치되었다. 화장실은 쿠하 411형 짝수 방향 차량에 설치되어 있다. 그 반대편에는 크로스 시트가 설치되었기 때문에 600번대가 구분되었다.
외관은 운전실, 창 배치, 객실 출입문 등의 배치는 100번대에서 계승되었지만, 롱 시트화로 인해 정원은 20% 증가했다. 차체의 경년 열화 대책으로 지붕재를 절연 지붕포에서 폴리우레탄계 수지계 도장 지붕재로 변경했다. 부식 방지 관점에서 외판 허리 아래 부분 약 400mm에 스테인리스를 사용했다. 그 외, 객실 출입문부는 연속 용접화되었고, 옥상 통풍기는 FRP제 상자형으로 변경되었다. 내장은 당시 증비되었던 201계와 마찬가지로 화장판이 크림색, 허리걸이 모켓이 로움 브라운의 난색 계열을 기조로 했다. 좌석 단부에는 칸막이를 설치했다.
롱 시트는 좌면 높이 400mm, 깊이 600mm로 제작되었다. 또한 당초에는 금연 구역이 우에노 - 쓰치우라 간뿐이었기 때문에, 각 차량의 출입대 호주 창 아래와 처부에 재떨이가 설치되었다.
대차는 기존 차량과 같지만, 롱 시트화에 따른 정원 증가로 하중이 증가했기 때문에, 베어링 스프링, 축 스프링의 스프링 정수를 변경했다.
탑재되는 전기 기기 및 배치는 100번대를 계승하고 있지만, 바닥 아래의 브레이크 유닛 박스를 폐지하여 중량 경감을 도모한 외에, 전동차의 중량 밸런스 균등화의 관점에서, 기존 모하 414형에 탑재되어 있던 축전지와 부속 설비를 모하 415형으로 이설했다. 이는 모하 414형의 정원 승차 시 차량 중량이 52t (축중 13 t)을 초과하기 때문이며, 100번대와 비교하여 1 t 경량화되었다.
부식 방지 관점에서 차체 하단부에 스테인리스를 사용한 외에, 설계 변경이 몇 차례 실시되었다.
- 1982년 제조 510 이후는 냉방 장치 외 키세(커버)를 스테인리스화.
- 1984년 제조 513 이후는 신도색으로 완성
- 1985년 제조 521은 주 정류기를 후술하는 700번대와 동일한 RS49형으로, 바닥 높이를 201계 등의 통근형 전동차와 같은 1,200mm로[57], 천장을 평천장으로 변경.
- 도어 엔진 부분에도 제조 시기에 따른 차이가 있는 외에, JR 동일본 차량에는 허리걸이가 버킷화되어, 좌면이 높아진 차량도 존재한다.
국철 시대의 1986년 3월에 K73 - K77의 5개 편성이 421계 초기형 차량 대체를 위해 미나미후쿠오카 전차구로 전출되어 B513~B517이 되었다. 그 후 JR 큐슈에 계승된 후, 편성 번호를 Fm513~517로 변경했다. 2007년 2월에 FM513과 517의 2개 편성이, 같은 해 3월에 FM514~516의 3개 편성이, 457·475계를 대체하기 위해 가고시마 종합 차량소(현 가고시마 차량 센터)로 전출했다.
가쓰타에 잔존해 있던 JR 동일본 차량은, 일부 편성이 모하 415와 쿠하 411-500번대 사이에 사하 411의 0번대 또는 700번대와 모하 415·414의 100번대 또는 700번대를 조합하여 7량 편성으로 했다. 2007년에 운용 이탈했다. 그 중 2개 편성 8량은 1500번대 1개 편성과 함께 2008년 12월 24일자로 폐차 후 JR 큐슈로 양도되어, 미나미후쿠오카 차량구에 배치되었다[73](자세한 내용은 후술). 그 후, 2012년에, 0·300번대의 교체를 목적으로 오이타 차량 센터로 전출했다[47]。2016년 3월에는Fo520편성이 가고시마 차량 센터로 다시 전출되었다.[58] 2021년 초에 Fo507 편성이 이탈하여 2022년 2월에 폐차되었다. 2022년 3월에는 Fk520 편성이 다시 오이타 차량 센터로 전출했다. 2022년 9월 23일의 시간표 개정을 기점으로 500·600번대를 포함한 강철제 차량이 운용 종료되는 것이 가고시마[139]·오이타[140]에서 발표되어, 오이타는 9월 22일, 가고시마는 9월 23일에 운용에서 이탈했다. Fk517 편성은 2023년 3월 23일에 가고시마에서 고쿠라 공장으로 폐차 회송되어, 같은 해 4월부터 5월에 걸쳐 폐차되었다.[54] Fk514 편성은 2023년 9월부터 10월에 걸쳐 폐차되었다.[54][55]
2024년 4월 1일 시점에서, 가고시마 차량 센터에 FK513·515·516의 4량 편성 3개 편성, 총 12량이[59], 오이타 차량 센터에 Fo520의 1개 편성 4량이[56] 배치되어 있다.
== 700번대 ==
모하 415형, 모하 414형, 쿠모하 415형(800번대만), 쿠하 411형, 쿠하 415형(800·1900번대만), 사하 411형이 있다. 411·415라는 형식은 쿠하 411형이 300번대에서 301번부터 제조되었는데, 이는 415계 등장 시 401계·403계의 411계·413계[157]로의 형식 변경 및 쿠하 401형·쿠하 421형의 쿠하 411형 0번대(1 - 90)·100번대(101 - 206)로의 개번이 계획되었기 때문이었으나 실현되지는 않았다. 총 7량이 제작되었으며, 1985년부터 2007년까지 조반선에서 7량+4량+4량 편성의 일부로 운행되었다. 2007년 3월에 퇴역하여 2008년 7월에 해체되었다.[157]
1984년부터 1985년에 걸쳐, MM' 유닛 23개 편성 46량과 부수차 16량 총 62량이 히타치 제작소(카사도 사업소)와 일본 차량・도큐 차량에서 제조되었다. 전 차량이 가쓰타 전차구에 신조 배치되었다. 100번대 최종 증비차부터 일부 설계 변경이 이루어졌기 때문에 새로운 번대 구분으로 분류되었다. 이는 1985년에 개최된 쓰쿠바 과학 박람회 개최를 앞두고 조반선 중전의 수송 능력을 증강하기 위한 목적과, 노후화된 401계 대체용으로 제조되었다. 다른 번대로 구성된 4량 편성의 일부를 7량화하여 최대 15량 편성의 조성을 지원하기 위함이었다.
500번대를 포함하여 완성 시 공식 시운전에서는 히타치 제작소 제조 차량이 규슈 지역, 일본 차량 제조 차량이 호쿠리쿠 본선을 각각 주행했다.
도장은 신조 당시부터 크림 10호에 파랑 20호 띠. 차내는 차단 부분을 롱 시트로 한 세미 크로스 시트 차량으로, 바닥 높이를 1985년 제조의 500번대와 동일한 1200 mm로 하였으며, 천장은 201계와 동일한 평천장으로 변경되었다. 실내 색상은 100번대 최종 증비차 및 500번대와 마찬가지로 흰색과 크림색을 기조로 하였으며, 주 정류기는 주행풍을 이용한 자연 냉각 방식의 RS49형으로 변경되었다.
탑재되는 전기 장치와 배치는 100번대를 답습하고 있지만, 500번대와는 달리 축전지 및 그 부속 설비를 모하 414형에 탑재했다. 사하 411형은 전동 발전기(MG)와 전동 공기 압축기(CP)를 탑재했다.
모두 중간차로 제조되었지만, 사하 411형 1량이 1989년에 쿠하 411형으로 개조되었다.
2007년 3월 18일 시간표 개정으로 정기 영업 운전을 종료하고 운용에서 이탈. 2008년 7월까지 전 차량 폐차되었다. 폐지된 번대 구분에 더하여 사하 411형은 폐형식이 되었다.
== 1500·1600번대 ==
1986년 2월에 도입된 스테인리스강 차체의 415-1500계 전동차는 외관상 211계 및 213계 열차와 유사하며, 4량 또는 7+4+4량 편성으로 운행할 수 있다(조반선 한정).[4] 이 열차는 415-500계 및 415-700계 열차와 연결될 수 있으며, 이전 모델보다 가볍다.
실험적인 2층 제어차는 1991년 일본 차량에서 제작되었다.[4] ''쿠하'' 415-1901로 지정된 이 차량은 156명의 승객을 수용할 수 있었다. 2006
4. 3. 1. 0·300번대
415계 전동차의 초기 모델은 1971년부터 1974년까지 제조되었으며, 1977년에 냉방 장치가 설치되었다.[2] 조반선 및 미토선 열차는 새로운 E531계 열차로 대체되면서 2007년 3월에 운행이 중단되었지만, 415-0계는 2013년 1월 현재 JR 큐슈에서 운행 중이었다.[2]MM' 유닛이 0번대, 쿠하 411형이 CP와 화장실을 갖춘 300번대로 번대 구분되는 그룹이다. MM' 유닛 19개 편성 38량과 쿠하 411형 39량, 총 77량이 제조되었다. 가쓰타 전차구에는 4량 편성 10개, 미나미후쿠오카 전차구에는 4량 편성 9개와 사고 폐차 대체용 쿠하 411형 1량이 배치되었다. 이 그룹은 다음 두 가지 형태로 분류된다.
- 1971년(쇼와 46년) 도큐 차량 제조 그룹: 가쓰타 전차구에 배치된 모하 415·414-1~3과 쿠하 411-301~306의 12량이다.
- 차체는 403계 최종 증비차를 따랐으며, 제작 당시 비냉방이었다.
- 쿠하 411형의 제어 회로 인출선은 양쪽 연결 구조로 하여 홀수 및 짝수 방향 전환이 가능했다.
- 모하 415형에 탑재된 MG의 용량은 기존과 같은 20 kVA이지만, 출력 전압을 단상 교류 100 V에서 삼상 교류 440 V로 변경했다.
- 1977년까지 냉방화 개조가 실시되었다.
- 1974년(쇼와 49년) 이후 제조 그룹: 0'(제로 대시)번대라고 불린다.
- 집중식 냉방 장치 AU75형(48.84 kW ≒ 42,000 kcal/h)을 탑재하여, 천장에 설치된 선풍기 및 팬터그래프 부분의 천장에 설치된 홴델리아를 폐지했다.
- 운전실에 냉방 장치에서 나오는 냉풍 덕트를 통과시키기 위해 제어차 전두부 지붕 위에 있던 상자형 통풍기를 폐지했다.
- 바닥재의 난연화와 바닥 아래 배관의 덕트화에 따른 방화 대책을 실시했다.
- 측면에 틈새 바람 방지 및 작업성 용이화를 위해 외부 부착 유닛 새시 창을 채용했다.
- 롱 시트부 좌석을 개선했다.
- 쿠하 411형 운전실의 확대 및 운전대를 유닛화했다.
- 주 변압기는 공해 방지 대책으로 냉각유(절연유)를 PCB유에서 실리콘유로 변경한 TM20형으로 변경했다.
- 전동 발전기(MG)는 짝수 방향 쿠하 411형에 삼상 교류 440 V, 용량 160 kVA의 냉방 전원 겸용을 탑재했다. 이에 따라 모하 415형에 탑재되었던 용량 20 kVA의 MG는 폐지했다.
- 냉방용 삼상 교류 인출 KE5형 점퍼 연결기 1기를 추설했다.
- 쿠하 411형의 저압 제어 회로 인출 점퍼 연결기를 KE58형 2기 양쪽 연결에서 457계와 마찬가지로 KE76형 3기 한쪽 연결 구조로 변경했기 때문에 선두차의 방향은 홀수 또는 짝수 방향으로 고정했다.[44]
- 하중 증감에 따라 브레이크력을 조정하는 응하중 장치를 탑재했다.[45]
- 쿠하 411형 미나미후쿠오카 전차구 신제 배치차는 조반선용 열차 무선 탑재 준비 공사를 시행하여 제작했다.
1975년 제조된 쿠하 411-335는 탈선 전복 사고로 폐차된 쿠하 421-43의 대체로 신제되었다. 제작 당시에는 냉방 장치가 탑재되지 않아 유일한 냉방 준비차로 제작되었다. 1983년에 같은 편성을 이루는 모하 423·422-2·쿠하 421-44와 함께 냉방화되었다. 냉방 준비차 특유의 최전부 대형 상자형 통풍기[46]와, 외함 덮개를 스테인리스강으로 한 AU75E형을 탑재했다. 2001년(헤이세이 13년), 423계 전폐와 함께 동차도 제적되어, 415계에서 최초의 폐차가 되었다.
2000년(헤이세이 12년)에는 미나미후쿠오카 소속 FM5 편성이 밀레니엄 기념으로, 다음 해 2001년(헤이세이 13년)에는 조반선 가쓰타 전철화 40주년 기념으로 K510 편성이 각각 구도색으로 복원되었다. K510 편성은 후에 일반 도색으로 되돌아갔지만, FM5 편성은 국철 시대의 구도색으로 운용되어 2012년 3월 15일에 운용에서 이탈하여 폐차되었다[47] .
가쓰타 차량 센터의 일부 편성 및 미나미후쿠오카 차량구·고쿠라 종합 차량 센터 모지코 차량 파출소 배치 차량은 쿠하 411형 화장실 대향부를 제외하고 롱 시트화되었다.
JR 동일본 재적 차량은 E531계로의 교체로 전폐되었다. JR 큐슈 재적 차량은 세미 크로스 시트차가 오이타·가고시마 등으로 일시적인 소외 유치가 실시되었다. 2010년에는 Fo2·3 편성이 유치처인 가고시마 종합 차량소에서 고쿠라 공장(현 고쿠라 종합 차량 센터)으로 회송된 것을 시작으로, 롱 시트화 개조 편성도 포함하여 순차적으로 유사한 조치가 취해졌다. 2014년 8월 27일에는 마지막까지 잔존하던 Fj-7 편성이 고쿠라 종합 차량 센터로 회송되었다.[48] 같은 해 11월까지 폐차가 종료되어, 본 번대 구분은 소멸했다. 다만, 2013년까지 Fo3 편성의 쿠하 411-325가, 2013년 이후에는 Fj8 편성 중 모지코 측 2량의 쿠하 411-336이 흰색 단색 도색으로, 모하 414-18이 청색 단색 도색으로 변경된 후 '안전 기능 전차'가 되어, 고쿠라 종합 차량 센터에서 훈련 등에 사용되었지만 모두 2024년(레이와 6년) 봄까지 해체되어 현존하지 않는다.
4. 3. 2. 100·200번대
411·415라는 형식은 쿠하 411형이 300번대에서 301번부터 제조되었기 때문에 붙여졌다. 이는 415계 등장시 401계·403계의 411계·413계[157]로의 형식 변경과 쿠하 401형·쿠하 421형의 쿠하 411형 0번대(1 - 90)·100번대(101 - 206)로의 개번이 계획되었기 때문이었으나, 실현되지는 않았다.100·200번대는 1978년부터 제조되었다. 대부분 JR 큐슈에서 운행하지만, 일부는 JR 동일본 조반 선에서 운행하다가 2007년 3월에 E531계로 대체되었다. 415-100계는 113-2000계와 외관은 동일하지만, 좌석 간격은 1,420mm에서 1,490mm로 넓어졌고, 화장실은 KuHa 411-200형 차량에만 설치되었다.
100·200번대는 MM' 유닛 28개 편성 56량, 쿠하411형 52량, 사하411형 4량으로 총 112량이다. 4인용 크로스 시트가 좁아 평판이 좋지 않아, 좌석 폭을 930mm에서 1,040mm로, 간격을 1,420mm에서 1,490mm로 확대했다. 객실 출입문 간격 치수와 창 배치를 변경한 것이 특징이다. 4량 편성 7개, MM' 유닛 2개 편성 4량, 사하411형 4량이 카츠타 전차구에, 4량 편성 14개가 미나미후쿠오카 전차구에, 4량 편성 5개가 오이타 전차구에 각각 신제 배치되었다.
차체 구조는 당시 제조되던 113계 2000번대와 기본적으로 동일하다. 제어차는 홀수 방향이 화장실이 없고 100번대, 짝수 방향은 화장실이 있고 200번대가 되었다. CP와 용량 160 kVA의 MG를 탑재한다. 차내는 객실 짐 선반 봉과 걸상 덮개 판이 스테인리스화 등으로 무도색화되었다. 차체 중앙부의 통풍기는 냉방 장치에서 떨어진 위치로 변경했다. 바닥에 탑재되는 전자기 밸브 등과 브레이크 장치를 집약 유닛화했다. 화장실의 채광창 모양은 특급 차량과 동일한 FRP제 유닛으로 했다.
최종 증비차는 1984년에 모하415・414-127・128과 사하411-1 - 4의 8량이 히타치 제작소 카사도 사업소에서 제조되었다. 본 그룹은 조반선 일부 편성 7량화와 장래의 15량 편성화를 고려했다. 당초부터 조반선의 신도색으로 완성되었다. 그 외, 지붕의 누름식 통풍기와 냉방 장치 키세, 실내 화장판이 500번대와 동일하다. 누름식 통풍기는 FRP제. 차내의 실내 색상은 크림색으로 되어 있으며, 크로스 시트의 걸상 모켓 색상은 완성 초기의 713계 전동차와 동일한 로움 브라운을 기조로 한 것으로 변경되었다.
사하411형은 조반선의 기본 편성의 일부를 7량 편성화[49]하기 위해 제조되었다. 새롭게 만들어진 중간 부수차 형식이므로 번대 구분은 1-이 된다. CP와 용량 160 kVA의 MG가 2와 4에는 신제 당시부터 탑재되었지만, 1과 3은 MG 탑재 준비 공사로 완성되었다. 다음 해 1985년의 7량 편성화 시에 탑재되었다.
2007년~2009년에 JR 동일본 차량은 전폐되었다. JR 큐슈 차량은 Fo104편성이 2021년 1월부터 3월에 걸쳐 폐차[50]되었다. 2021년 4월 시점에서 4량 편성 x 18개 편성 총 72량이 차적을 가지고 있으며, 모든 편성이 오이타 철도 사업부 오이타 차량 센터에 배치되어 있었다[51]。오이타 차량 센터 소속 차량 중, 고쿠라 차량 센터에서 전입한 12개 편성은 롱 시트로 개조되었다.
2022년 8월부터 9월에 걸쳐 Fo109편성, Fo125편성이 폐차[52]되었으며, 2022년 9월 22일 다이어그램 개정을 기해 100・200번대의 정기 운용은 종료되었다. 2022년 10월에 Fo107편성이 폐차[53]되었다. 2023년 5월부터 6월에 걸쳐 Fo103편성, Fo123편성이, 2023년 9월에 Fo105편성이 각각 폐차[54]되었다. 2024년 2월에 Fo126편성이 폐차[55]되었다.
2024년 4월 1일 시점에서 4량 편성 x 11개 편성 총 44량이 오이타 철도 사업부 오이타 차량 센터에 배치되어 있다[56]。疎開先은, Fo106,108,110,111가 구마모토, Fo117,118,122가 모지, Fo112,119가 모지항, Fo120,124가 츠쿠미가 되었다.
4. 3. 3. 500·600번대
415-500번대 차량은 1982년 1월부터 조반선에 도입되어 가쓰타 차량사업소에 배치되었다. 이 차량들은 모두 롱시트였다.[2] 5개 4량 편성 차량은 1987년에 가고시마 본선 운행을 위해 미나미후쿠오카 차량사업소로 이적되었으나, 2007년 3월까지 모두 가고시마 차량사업소로 이적되었다.[2] 추가로 2개 4량 편성 차량이 동일본 여객철도(JR East)에서 큐슈 여객철도(JR Kyushu)로 이적되어 2009년 3월에 운행을 시작했다.[2]이 차량들은 10년 이상 운행한 후 2022년 9월 23일 시간표 개정을 기점으로 퇴역할 예정이었다.[3]
노후화된 401계 초기형 차량 교체와 조반선의 혼잡 완화를 목적으로 1982년부터 제조되었다. 4량 편성 × 24개 편성, 총 96량의 롱 시트 차량 그룹으로, 전 차량이 가쓰타 전차구에 신규 배치되었다. 화장실은 쿠하 411형 짝수 방향 차량에 설치되어 있다. 그 반대편에는 크로스 시트가 설치되었기 때문에 600번대가 구분되었다.
외관은 운전실, 창 배치, 객실 출입문 등의 배치는 100번대에서 계승되었지만, 롱 시트화로 인해 정원은 20% 증가했다. 차체의 경년 열화 대책으로 지붕재를 절연 지붕포에서 폴리우레탄계 수지계 도장 지붕재로 변경했다. 부식 방지 관점에서 외판 허리 아래 부분 약 400mm에 스테인리스를 사용했다. 그 외, 객실 출입문부는 연속 용접화되었고, 옥상 통풍기는 FRP제 상자형으로 변경되었다. 내장은 당시 증비되었던 201계와 마찬가지로 화장판이 크림색, 허리걸이 모켓이 로움 브라운의 난색 계열을 기조로 했다. 좌석 단부에는 칸막이를 설치했다.
롱 시트는 좌면 높이 400mm, 깊이 600mm로 제작되었다. 또한 당초에는 금연 구역이 우에노 - 쓰치우라 간뿐이었기 때문에, 각 차량의 출입대 호주 창 아래와 처부에 재떨이가 설치되었다.
대차는 기존 차량과 같지만, 롱 시트화에 따른 정원 증가로 하중이 증가했기 때문에, 베어링 스프링, 축 스프링의 스프링 정수를 변경했다.
탑재되는 전기 기기 및 배치는 100번대를 계승하고 있지만, 바닥 아래의 브레이크 유닛 박스를 폐지하여 중량 경감을 도모한 외에, 전동차의 중량 밸런스 균등화의 관점에서, 기존 모하 414형에 탑재되어 있던 축전지와 부속 설비를 모하 415형으로 이설했다. 이는 모하 414형의 정원 승차 시 차량 중량이 52t (축중 13 t)을 초과하기 때문이며, 100번대와 비교하여 1 t 경량화되었다.
부식 방지 관점에서 차체 하단부에 스테인리스를 사용한 외에, 설계 변경이 몇 차례 실시되었다.
- 1982년 제조 510 이후는 냉방 장치 외 키세(커버)를 스테인리스화.
- 1984년 제조 513 이후는 신도색으로 완성
- 1985년 제조 521은 주 정류기를 후술하는 700번대와 동일한 RS49형으로, 바닥 높이를 201계 등의 통근형 전동차와 같은 1,200mm로[57], 천장을 평천장으로 변경.
- 도어 엔진 부분에도 제조 시기에 따른 차이가 있는 외에, JR 동일본 차량에는 허리걸이가 버킷화되어, 좌면이 높아진 차량도 존재한다.
국철 시대의 1986년 3월에 K73 - K77의 5개 편성이 421계 초기형 차량 대체를 위해 미나미후쿠오카 전차구로 전출되어 B513~B517이 되었다. 그 후 JR 큐슈에 계승된 후, 편성 번호를 Fm513~517로 변경했다. 2007년 2월에 FM513과 517의 2개 편성이, 같은 해 3월에 FM514~516의 3개 편성이, 457·475계를 대체하기 위해 가고시마 종합 차량소(현 가고시마 차량 센터)로 전출했다.
가쓰타에 잔존해 있던 JR 동일본 차량은, 일부 편성이 모하 415와 쿠하 411-500번대 사이에 사하 411의 0번대 또는 700번대와 모하 415·414의 100번대 또는 700번대를 조합하여 7량 편성으로 했다. 2007년에 운용 이탈했다. 그 중 2개 편성 8량은 1500번대 1개 편성과 함께 2008년 12월 24일자로 폐차 후 JR 큐슈로 양도되어, 미나미후쿠오카 차량구에 배치되었다[73](자세한 내용은 후술). 그 후, 2012년에, 0·300번대의 교체를 목적으로 오이타 차량 센터로 전출했다[47]。2016년 3월에는Fo520편성이 가고시마 차량 센터로 다시 전출되었다.[58] 2021년 초에 Fo507 편성이 이탈하여 2022년 2월에 폐차되었다. 2022년 3월에는 Fk520 편성이 다시 오이타 차량 센터로 전출했다. 2022년 9월 23일의 시간표 개정을 기점으로 500·600번대를 포함한 강철제 차량이 운용 종료되는 것이 가고시마[139]·오이타[140]에서 발표되어, 오이타는 9월 22일, 가고시마는 9월 23일에 운용에서 이탈했다. Fk517 편성은 2023년 3월 23일에 가고시마에서 고쿠라 공장으로 폐차 회송되어, 같은 해 4월부터 5월에 걸쳐 폐차되었다.[54] Fk514 편성은 2023년 9월부터 10월에 걸쳐 폐차되었다.[54][55]
2024년 4월 1일 시점에서, 가고시마 차량 센터에 FK513·515·516의 4량 편성 3개 편성, 총 12량이[59], 오이타 차량 센터에 Fo520의 1개 편성 4량이[56] 배치되어 있다.
4. 3. 4. 700번대
모하 415형, 모하 414형, 쿠모하 415형(800번대만), 쿠하 411형, 쿠하 415형(800·1900번대만), 사하 411형이 있다. 411·415라는 형식은 쿠하 411형이 300번대에서 301번부터 제조되었는데, 이는 415계 등장 시 401계·403계의 411계·413계[157]로의 형식 변경 및 쿠하 401형·쿠하 421형의 쿠하 411형 0번대(1 - 90)·100번대(101 - 206)로의 개번이 계획되었기 때문이었으나 실현되지는 않았다. 총 7량이 제작되었으며, 1985년부터 2007년까지 조반선에서 7량+4량+4량 편성의 일부로 운행되었다. 2007년 3월에 퇴역하여 2008년 7월에 해체되었다.[157]1984년부터 1985년에 걸쳐, MM' 유닛 23개 편성 46량과 부수차 16량 총 62량이 히타치 제작소(카사도 사업소)와 일본 차량・도큐 차량에서 제조되었다. 전 차량이 가쓰타 전차구에 신조 배치되었다. 100번대 최종 증비차부터 일부 설계 변경이 이루어졌기 때문에 새로운 번대 구분으로 분류되었다. 이는 1985년에 개최된 쓰쿠바 과학 박람회 개최를 앞두고 조반선 중전의 수송 능력을 증강하기 위한 목적과, 노후화된 401계 대체용으로 제조되었다. 다른 번대로 구성된 4량 편성의 일부를 7량화하여 최대 15량 편성의 조성을 지원하기 위함이었다.
500번대를 포함하여 완성 시 공식 시운전에서는 히타치 제작소 제조 차량이 규슈 지역, 일본 차량 제조 차량이 호쿠리쿠 본선을 각각 주행했다.
도장은 신조 당시부터 크림 10호에 파랑 20호 띠. 차내는 차단 부분을 롱 시트로 한 세미 크로스 시트 차량으로, 바닥 높이를 1985년 제조의 500번대와 동일한 1200 mm로 하였으며, 천장은 201계와 동일한 평천장으로 변경되었다. 실내 색상은 100번대 최종 증비차 및 500번대와 마찬가지로 흰색과 크림색을 기조로 하였으며, 주 정류기는 주행풍을 이용한 자연 냉각 방식의 RS49형으로 변경되었다.
탑재되는 전기 장치와 배치는 100번대를 답습하고 있지만, 500번대와는 달리 축전지 및 그 부속 설비를 모하 414형에 탑재했다. 사하 411형은 전동 발전기(MG)와 전동 공기 압축기(CP)를 탑재했다.
모두 중간차로 제조되었지만, 사하 411형 1량이 1989년에 쿠하 411형으로 개조되었다.
2007년 3월 18일 시간표 개정으로 정기 영업 운전을 종료하고 운용에서 이탈. 2008년 7월까지 전 차량 폐차되었다. 폐지된 번대 구분에 더하여 사하 411형은 폐형식이 되었다.
4. 3. 5. 1500·1600번대
1986년 2월에 도입된 스테인리스강 차체의 415-1500계 전동차는 외관상 211계 및 213계 열차와 유사하며, 4량 또는 7+4+4량 편성으로 운행할 수 있다(조반선 한정).[4] 이 열차는 415-500계 및 415-700계 열차와 연결될 수 있으며, 이전 모델보다 가볍다.실험적인 2층 제어차는 1991년 일본 차량에서 제작되었다.[4] ''쿠하'' 415-1901로 지정된 이 차량은 156명의 승객을 수용할 수 있었다. 2006년에 폐차되었다.[4]
국철 분할 민영화 직전인 1986년부터 제조된 경량 스테인리스 차체를 가진 모델 체인지 차량으로, 다음과 같은 변경점을 가지고 있다.
- 차체
- * 211계와 유사한 경량 스테인리스 구조, 전두부는 FRP 성형품으로 구성[60]。
- * 외관은 211계와 유사하지만, 전기 연결기를 장착하지 않고 점퍼 플러그 수납구를 갖추고 있다[61]。전면 종별 표시기는 상하 치수가 작으며, 제동기도 형태가 다르다[61]。
- * 차체 폭은 2,900mm에서 2,950mm로 확장되었고, 바닥면 높이는 211계와 동일한 1,180mm로 했다[60]。
- 대차
- * 볼스터리스 구조를 가지며 침대 스프링에 다이어프램식 공기 스프링을 채용하는 DT50C형(전동차)・TR235C형(부수차)으로 변경[60]。
- * 곡선 통과 시 주행성 향상을 위해 차륜 형상을 원호 답면으로 변경[60]。
- 기기류
- * 강철제 차량과의 혼결 운전을 고려하여 500・700번대에 준하지만[60], 경량화(1량당 약 7.0 t [60])로 향상되는 가감속력을 억제하여 보조를 맞추기 위해 주 전동기의 제한 전류값을 낮게 설정。
- * 스테인리스 차체를 고려하여 모하 414형의 주 변압기 부착 위치를 후위 쪽으로 변경[61]。
- * MG를 브러시리스화시켜 용량을 190 kVA로 향상[60]。교류 구간에서의 맥류 대책에 보조 평활 리액터를 추설。
- * CP는 전동기를 삼상 유도 전동기로 변경하여 삼상 교류에 의한 구동화를 실시[60]。강철제 차량에서는 쿠하 411형에 용량 1,000 L/min의 C1000형 1기 탑재에서 화장실이 있는 1600번대에만 용량 2,000 L/min의 C2000형 1기 탑재로 변경[60]。
- 차내
- * 기본적으로 211계와 동일한 객실 구조가 된다[60]。단, 횡류 송풍기(라인데리아)는 설치하지 않았다[60]。
- * 좌석은 화장실 대향부를 제외하고 롱시트를 채용。
- * 쿠하 411형의 운전대 구조는 211계에서 피드백된 기구를 채용。
- * 모하 414형은 팬터그래프를 탑재하는 전위 측에 기기실을 설치하여 1명 적은 4인용 사양으로 한다[61]。
- * 국철 시대의 가쓰다 전차구용으로 제조된 그룹은 차내 방송용 스피커가 강철제 차량과 동일한 상자형을 각 차량에 2기 설치한다。
- * 객실 공간을 최대한 넓게 확보하기 위해 운전실의 레일 방향 치수를 1,600 mm로 하고, 후방 배면 창 치수를 확대하여 객실에서의 시야를 개선[60]。
- * 차량 단부 배전반 공간을 230mm(모하 414의 팬터그래프 측은 특고압 케이블 등을 설치하기 위해 430mm)로 얇게 하여 차내 공간이 확대。
이 때문에 반대 구분은 롱시트 강철제 차량 500・600번대의 모델 체인지라는 관점에서 1500・1600번대로 구분되었으며, 국철 시대에는 4량 편성 x 21개의 총 84량이 제조되었다. 당초에는 신차의 직접 투입에 의한 이미지 향상과, 분할 민영화 후에 본주와 비교하여 경영이 취약해지는 규슈 회사에 대한 배려라는 관점에서, 본 구분의 모든 차량을 가쓰다 전차구에 배치하여 100・500번대를 활용하고, 미나미후쿠오카 전차구의 421계 저운전대 차량 등을 대체할 계획이었다. 그러나 계획 변경으로 가쓰다 전차구에는 국철 제조분 중 4량 편성 x 8편성만 배치되었고, 신제 배치 계획이 없었던 미나미후쿠오카 전차구에도 4량 편성 x 13편성(FM1509 - 1521편성)이 배치되었다.
미나미후쿠오카 전차구 배치 차량은 다음과 같은 변경점이 있다[61]。
- 띠색 변경。JR 동일본 차량은 강철제 차량에서는 규슈색의 띠색인 청23호이지만, JR 규슈 차량은 낙성 당초부터 띠색이 밝은 청25호이다。
- 전면의 JR 마크 없음(양도차는 양도 후 잠시 동안은 장착)。
- 서비스 향상을 위해 승무원실 배면 칸막이 창을 확대했다(JR 동일본화 후의 증비차도 동일)。
- 차내 방송용 스피커를 천장 중앙부의 통풍 그릴부에 내장했다(각 차량 6대, 모하 414형은 다르다. JR 동일본화 후의 증비차도 동일)。
- 측면의 사보 받침대를 연결면 쪽에서 중앙 출입문 옆으로 변경(일부 편성 제외), 종별 표지 삽입구를 설치。
또한 올 롱시트이면서, 당시에는 흡연차가 당연했고 운전 구간이나 시간대에 금연을 설정했기 때문에, 211계 등과 마찬가지로 롱시트부에 재떨이를 설치했다.
| 415계 1500번대 4량 편성 | ||||
|---|---|---|---|---|
| 형식 | 쿠하411-1600 | 모하414-1500 | 모하415-1500 | 쿠하411-1500 |
| 정원[60] （ ）는 좌석 | 132（55） | 150（62） | 156（64） | 142（58） |
| 차량 중량[60] （낙성 시점） | 33.7 t | 37.3 t | 34.6 t | 26.0 t |
이 외에, 가쓰다 전차구의 편성 변경에 따라 사하 411-1701이 제조되었기 때문에, 국철 시대의 총 제조 차량 수는 85량이 되었다.
;사하 411-1701[62]
:1986년에 가쓰다 소속 차량의 편성 재검토에 의한 7량 편성에서 4량 편성 2개로의 조립을 실시할 때, 7량으로 잔존하는 편성에서 중간 봉입 선두차를 충당 전용으로 대처하는 조치가 채택되었기 때문에 대체 차량이 필요해졌고, 일본차량제조에서 1량만 세미 크로스 시트로 제조된 MG・CP를 탑재하는 부수차이다. 후술하는 사하 411-1601과는 좌석 배치가 다르며, 외관의 차이는 사보 받침대의 유무 정도이다.
:당초에는 403계 냉방 개조차+415계 700번대의 혼결, 1988년 이후에는 415계 1500번대+700번대 혼결의 K820편성[63]에 조립되었지만, 2005년 7월 18일에 실시한 조립 변경으로 0번대+700번대 혼결의 K918편성[64]에 조립되었다. 해당 편성은 2007년 조반선 운용 구간 단축으로 잉여가 되어 운용을 이탈했다.
#REDIRECT
; 국철 분할 민영화 후
분할 민영화 시에는 강철제 차량과 마찬가지로 JR 동일본과 JR 규슈에 계승. 또한 JR 동일본에서는 1991년까지 4량 편성 x 13편성을 증비했다. JR화 후의 증비차에서는 다음과 같은 변경점이 있다[61]。
- 승무원실 배면 칸막이 창의 확대와 차내 방송용 스피커 변경(전술)[61]。
- 차내의 짐 선반을 금속망식에서 파이프식으로 변경. 공조 취출구(라인 플로우)를 알루미늄 형재에서 FRP 성형품으로 변경[61]。
- 공기 압축기의 제습 장치를 변경[61]。
- 1989년도 증비차(1524 - 1527 편성)부터는 전동차 객실 바닥면의 주 전동기 점검 뚜껑을 폐지[61]。주 변압기를 50 Hz 전용의 TM24형으로 변경했다[65]。원래라면 별 계열 혹은 반대 구분이 되는 내용[66]이지만, 광역 전배를 상정하지 않았기 때문에 속번이 되었다.
- 1990년도 증비차(1528 - 1531 편성)부터는 지붕 위의 통풍기(벤틸레이터)를 철제에서 스테인리스제로 변경했다[61]。
최종 제조 로트는 조반선에서의 착석 기회 향상을 위해 2층 시제차 쿠하 415-1901을 조립한 다음과 같은 변칙 8량 고정 편성으로 낙성했다. 중간역에서의 증결 및 분리가 불가능하기 때문에 우에노 쪽에 4량 편성을 연결하여 전 구간 12량 편성으로 운용했다.
| 가쓰다 전차구 2층 시제차 조립 편성 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 편성 번호 | ||||||||
| K880 [67] | 쿠하 411-1634 | 모하 414-1534 | 모하 415-1534 | 쿠하 411-1534 | 사하 411-1601 | 모하 414-1535 | 모하 415-1535 | 쿠하 415-1901 |
| 제조 회사 낙성일 | 긴키 차량 1991.02.22 | 일본차량제조 1991.03.09 | ||||||
;쿠하 415-1901
（2004년 12월 우치하라역）]]
:정원 156명. 116명분의 좌석은 객용 출입문 부근을 롱시트로 한 외에는, 1층 및 차체 후부가 2+2 배열, 2층은 2+3 배열 크로스 시트로 했다. 1991년에 일본차량제조에서 1량만 시험적으로 제조되었다. AU714형 집약 분산식 냉방 장치를 2기 탑재. 대차도 TR235H형과 본 형식 고유의 것을 장착한다.
:다른 1500번대 차량과는 달리, 객용 출입문이 한쪽 2곳뿐으로 러시 아워의 승강에 시간이 소요되는 결점 때문에, 기본적으로 우에노 - 가쓰다 간에서 아침의 상행과 저녁의 하행은 정차역이 적은 통근 쾌속에, 아침의 하행은 러시 후, 저녁의 상행은 러시 전에 한정하여 운용되었다. 1량만 제조되어 증비는 이루어지지 않았고, 2006년에 폐차되었지만, 운용 성과는 215계의 설계에 반영되었다.
;사하 411-1601
:MG・CP를 탑재하는 부수차。1701과 좌석 배치가 다르기 위한 반대 구분으로 정원 156(좌석 64)명。
:2005년 6월에 500번대・700번대 혼결의 K810편성[68]에, 그 후 K811편성[69]에 조립되었지만, 2007년 조반선 운용 구간 단축으로 잉여가 되어 운용 이탈。
총 제조 차량 수는 모하 415형+414형 유닛 35개조 70량・쿠하 411형 1500번대 34량・동 1600번대 34량・사하 411형 2량・쿠하 415형 1량의 총 141량이다.
이하에서 운용면에 대한 해설을 한다.
;JR 동일본
조반선・미토선에서 강철제 차량과 공통 운용되었지만, 2005년 7월 9일의 시간표 개정으로 2층 시제차 쿠하 415-1901이 정기 운용에서 이탈. 해당 차량은 가쓰다 차량 센터 내에 유치된 후, 2006년 3월 10일에 고리야마 종합 차량 센터로 회송되어, 다음 날 11일자로 폐차. 같은 해 6월 12일부터 14일에 걸쳐 해체되었다.
2007년 3월 18일의 시간표 개정으로 우에노 방면의 중거리 전차는 최고 속도 130 km/h로의 운전으로 이행함에 따라, 그린차를 연결한 E531계로 통일되었기 때문에, 보통 강철제 차량은 전 차량이 운용에서 이탈했다. 본 반대 구분에 관해서도 조반선에서의 운용 구간이 도모베 - 하라노마치 간으로 단축된 외에, 이하의 차량이 2009년도 상반기까지 잉여 폐차되었다[70]。
2014년 12월부터 E531계 부속 편성 증비에 의해 다음과 같은 가쓰다 차량 센터 배치 차량이 폐차되었다[74]。
2016년 3월 26일 시간표 개정에서는 가쓰다 차량 센터에 배치되어 있던 11개 편성 44량이[76], E531계 3000번대 대체에 의해 조반선 및 미토선에서의 정기 운용을 종료했고[77][78], 같은 해 6월 25일의 「고마워 415계호」를 마지막으로 JR 동일본에서의 영업 운전을 종료했다[79]。2017년 11월 16일자로 K543편성이 폐차된 것으로 인해, JR 동일본에서는 형식 소멸이 되었다[80][81][82][83]。
| 2016년 3월 26일 시간표 개정 이후의 폐차 | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| 편성 번호 | 쿠하411 | 모하414 | 모하415 | 쿠하411 | 폐차일 |
| K544 | 1634 | 1534 | 1534 | 1534 | 2016.06.09 |
| K540 | 1630 | 1530 | 1530 | 1530 | 2016.09.22 |
| K537 | 1627 | 1527 | 1527 | 1527 | 2016.09.29 |
| K531 | 1608 | 1508 | 1508 | 1508 | 2016.10.07 |
| K538 | 1628 | 1528 | 1528 | 1528 | 2016.10.07 |
| K535 | 1625 | 1525 | 1525 | 1525 | 2016.12.28 |
| K528 | 1605 | 1505 | 1505 | 1505 | 2017.05.25 |
| K539 | 1629 | 1529 | 1529 | 1529 | 2017.07.05 |
| K529 | 1606 | 1506 | 1506 | 1506 | 2017.08.04 |
| K542 | 1632 | 1532 | 1532 | 1532 | 2017.10.11 |
| K543 | 1633 | 1533 | 1533 | 1533 | 2017.11.16 |
;JR 규슈
2016년 3월에 고쿠라 종합 차량 센터 모지코 파견소 배치 차량을 미나미후쿠오카 차량구로 집약했다. 2020년 3월 14일자로 2개 편성 8량(1501・1521편성), 2021년 3월 13일자로 4개 편성 16량(1509 - 1512편성)이 오이타 차량 센터로 전속했다[84][85]。2021년 4월 1일 시점에서는 미나미후쿠오카 차량구에 8개 편성 32량이[86], 오이타 차량 센터에 6개 편성 24량이 배치되어 있었다[51]。2022년 9월 23일자로 8개 편성 32량(1513 - 1520편성)이 미나미후쿠오카 차량구에서 오이타 차량 센터로 전속하여[87], 2024년 4월 1일 시점에서는 오이타 차량 센터에 14개 편성 56량이 배치되어 있다[56]。
JR 규슈 소속 차량은 차내 손잡이와 벤틸레이터의 철거 등의 갱신 공사가 실시되고 있다. 또한 일부 편성의 승강문의 창유리는 금속 받침대에서 고무 받침대로 변경되었고, UV 컷이 되었다.
5. 개조
본 항목에서는 형식 및 차량 번호의 변경을 수반하는 개조 및 냉방화 등 대규모 공사에 대해 해설한다.
조반선의 기본 편성 재조합 등으로 인해 부족한 선두차를 충당하기 위해 115계의 쿠하 115-612[154]를 401계의 제어차로 개조·편입한 차량으로, 1986년에 1량만이 오미야 공장에서 개조되었다. 개조 초기에는 901을 부여받았지만, 1987년 1월에 101로 변경되었다.
백의 자리 숫자가 '1'이라는 홀수 번대 구분이 부여되었지만 짝수 방향 차량이다. 개조 시 전동 공기압축기(CP)를 탑재했다.
115계의 개조차이기 때문에 지붕 위의 통풍기가 갑입식이며, 승강문에 반자동의 대형 손잡이봉이 장착된 것, 선두부 막 설치 부분의 구조가 차이가 나는 것, 타이폰 커버가 한랭지 사양인 셔터식으로 되어 있는 등 많은 차이점을 볼 수 있었다. 그러나 냉방차가 아니었던 터라 다른 401계·403계 비냉방차 등과 함께 415계 1500번대로 교체되어 개조 후 불과 5년도 안 된 1991년에 폐차되었다.
해당 차량은 원래 사하 115-2로 제조되어 1984년에 쿠하 115형 1000번대와 거의 동일한 구조의 운전대를 접합하는 제어차화 개조가 시행되었으나, 본 계열화 개조 시에는 바닥 아래에 CP 탑재 · 주간 제어기 교체 · 교직 절환 스위치 부착이 이루어졌다. 종차가 115계인 것으로부터 다음과 같은 특징이 있다.
- 지붕 위 통풍기가 누름식
- 승강문에 반자동 취급용 대형 손잡이 장착
- 선두부 덮개 부착대 좌대의 구조가 다름
- 타이폰 커버가 한랭지 사양인 셔터식
그러나 냉방 개조가 미시공이었기 때문에 401계 · 403계 비냉방 차량과 함께 415계 1500번대로 대체되어 개조로부터 5년 후인 1991년에 폐차되었다.
- (사하 115-2) → 쿠하 115-612 → 쿠하 401-901 → 쿠하 401-101
1979년에 조반 선에서 발생한 건널목 사고로 편성 중의 우에노 방향 제어차인 쿠하 401-52 및 모하 402-1이 폐차되었기 때문에, 나머지의 차량을 401계 초기차(저운전대 차량)와 새로 조성하게 되었다. 같은 해 모하 403-1에 주전동기 교환 등을 고리야마 공장에서 시공 후 모하 401형의 최종 증비차 속번에 편입했다. 이때 401계 측의 쿠하 401-13 및 모하 401-7은 해당 구에서 폐차되었다.[155] 그 후 해당 차량은 냉방 개조 등도 실시되지 않고 1987년 개조 후 조성 상대가 된 모하 400-7이나 쿠하 401-14와 함께 415계 1500번대로 교체되면서 폐차되었다.
403계 시대부터 해당 차량과 편성을 함께 하고 있던 한편의 제어차인 쿠하 401-51은 1985년에 7량 편성 조성을 위해 방향 전환·냉방 전원용 MG의 탑재를 수반한 개조[156]를 실시한 후 415계 편성에 조성되었다. 1990년에 집약 분산식 냉방 장치 AU712형을 탑재하여 냉방화 개조 및 차량 업그레이드를 받았다.
1979년에 발생한 건널목 사고로 짝을 잃었지만, 비교적 손상이 적었던 모하403-1은 주전동기를 교체하여 401계에 편입되어 모하401-26이 되었다.
이 차량은 한동안 보류차였으나, 1980년 4월에 모하400-7과 유닛을 구성하게 되어, 주전동기 교체[88] 등을 고리야마 공장에서 실시하고, 모하401형의 연번으로 편입되었다. 이 때 403계 시대부터 편성을 이루던 쿠하401-51, 모하400-7과 편성을 이루던 쿠하401-14[89]와 새로운 4량 편성을 구성[90]했지만, 쿠하401-51을 제외한 3량은 냉방화 개조를 실시하지 않고 1987년 2월 5일자로 폐차되었다.
- 모하403-1→모하401-26
1989년(헤이세이 원년)에 상반선 중거리 전동차는 일부 7량 편성의 구성을 4량 편성 × 2개로 변경하여 수송력 증강을 도모하게 되었다. 이 때 선두차가 부족하게 되어 고리야마 공장에서 사하 411형 700번대 1량을 운전대를 접합하는 제어차화 개조를 실시했다.[91] K522 편성의 홀수 방향(하행 방향) 선두차에 조성되었기 때문에 종차에 탑재되어 있던 냉방 전원용 MG는 철거되었지만, 차체에는 냉각풍 흡입 루버가 잔존한다. 2008년(헤이세이 20년) 7월 14일자로 폐차되었다.
- 사하411-707 → 쿠하411-701
403계·423계는 401계·421계와 달리 제조년이 다른데다 장기간의 사용이 예정되어 있던 터라 415계와 동등한 서비스 레벨을 확보하기 위해 1979년부터 냉방 개조가 실시되었다. 423계의 일부를 제외한 국철 시대에 개조된 편성과 403계 제7편성[149]은 집중형 AU75 계열로의 냉방화였다. 주된 시공 내용은 다음과 같다.
- 각 차량에 냉방 장치·송풍 덕트·냉방 배전반 추가
- 짝수 방향 Tc차에 냉방·제어 회로 전원용 160kVA MG 및 그 부속 장치 추가
- 짝수 방향 Tc차 승무원실 배면에 냉방 총괄 제어반 추가
- M'차 주정류기를 RS22A형으로 대체[150]
- M차의 제어용 20kVA MG를 철거하고 보조 변압기를 신설
- 각 차량의 점퍼 연결기의 교체(KE58형×2→KE76형×3) 등 차량간 연결기의 변경
이것에 의해 Tc차는 연결부가 편개 통로막이 되어 방향이 고정되었다. 또한 짝수 방향 Tc차에서는 승무원실에 운전대측 후부에 배전반을 설치했기 때문에 후부 측면창이 폐지되어 그 부분의 롱시트는 2명분으로 변경되었다. 또한 각 차량 모두 후방 차량 단부측 창 상부에 측면 행선 표시기의 설치 준비 공사가 시행되었다. Tc차 전두부의 상형 통풍기는 쿠하 401형에 한해서 글로브형으로 교체·통일되었지만, 쿠하 421형 및 쿠하 411형의 유일한 냉방 준비차인 쿠하 411-335는 상형통풍기인 채 존치하고 있었다. 한편 403계 제9편성(K552편성)은 1989년 갱신·개조시에 집약 분산식의 AU712형을 탑재했지만, 모하 402-9에 한정하여 차체 구조상의 형편으로 집중식의 AU75계를 탑재했다. 또한 쿠하 401-51등 415계 700번대와 조성하는 일부의 쿠하 401형[151]도 갱신과 동시에 AU712형으로의 개조를 실시하고 있다.
모하423-3
421계·423계의 냉방 개조는 일부가 분산식[152]이거나 상치식[153]의 냉방 장치로 시공되었지만, 이 양방식의 급전은 주변압기 3차 코일에서 실시하기 때문에 직류 구간에서는 냉방을 사용할 수 없었다. 이 때문에 421계·423계 말기는 직류 구간 연장 운행이 시모노세키까지 한정되는 오이타 전차구(현 오이타 철도 사업부 오이타 차량센터)에 집중 배치되었다. 상치형 냉방 장치 탑재차는 냉방 장치 부분의 루버와 특대의 글로브형 옥상 통풍기가 외관상의 특징이다.
1974년 이후 신제작 차량은 비냉방 차량과 편성을 구성하기 위해 준비 공사로 완성된 쿠하411-335를 제외하고, 전 차량 냉방 장치를 탑재하여 완성되었다. 따라서 동등한 서비스 수준 확보의 관점에서 1971년 제작된 415계 1차차는 1977년에, 403계·421계·423계는 1979년부터 냉방 개조 공사가 시행되었다.
다만, 403계는 냉방화 개조가 시행되지 않은 채 폐차된 차량이 존재하며, 401계 전동차 유닛 및 동시에 제조된 쿠하401형은 냉방 개조 대상에서 제외되어 비냉방 상태로 폐차되었다.
415계 0번대 초기형 차량의 냉방화 개조는 1976년에 시행되었으며, 냉방 장치는 집중식 AU75B형(48.84kW ≒ 42,000kcal/h)이 탑재되었다[92]。403계·423계의 일부와 415계 냉방 준비 차량이었던 쿠하 411-335도 1982년에 냉방화 개조되었다[93]。
공사 내용은 다음과 같다.
- 각 차량에 냉방 장치·송풍 덕트·냉방 배전반 설치 및 후방 차단부 창 상부에 측면 행선 표시기 설치 준비 공사 시공 및 냉방용 삼상 교류 전원 인출용 KE5형 점퍼 연결기를 신설
- 제어차는 짝수·홀수 방향 모두 인출이 양쪽 통과에서 한쪽 통과로 변경되어 방향을 고정한 후 짝수 방향 차량에 냉방·제어 회로 전원용 160kVA의 MG 및 부속 장치를 탑재함과 동시에 승무원실 뒷면에 냉방 총괄 제어반 설치 및 후부 측면 창을 폐지하고 롱시트를 2인석으로 변경
- 주 정류기를 RS22A형으로 교체[94]
- 모하 403·415·421·423 각 형식에 탑재되었던 제어 회로 전원용 20kVA의 MG를 철거하고 보조 변압기를 신설
- 제어 회로용 점퍼 연결기를 KE58형 2기에서 KE76형 3기로 교환[44]
- 제어차의 전면 창 유리를 열선 유리로 교환 및 조수석 측에 와이퍼를 신설
시공 내용 및 개조 시기 등에 따라 다음과 같은 차이가 있다.
- 제어차 최전부 상자형 통풍기는 쿠하 401형에서는 글로브형으로 교환, 쿠하 421형 및 쿠하 411-335는 상자형 통풍기를 그대로 유지
- 가쓰타 배치 차량의 일부는 1985년에 7량 편성으로 조성할 때 401·403·415계의 혼성 및 냉방차와 비냉방차의 혼결이 이루어졌기 때문에 비냉방 쿠하 401-51[95]·54·58·66·76에 냉방 전원용 160VA MG 탑재 및 운전석 후위 배전반 설치 공사가 시공되었다. 이 6량은 JR 동일본 승계 후 1989년 - 1990년에 차체 갱신과 동시에 냉방화 개조가 시공되었다.
기존의 집중 냉방 장치로의 개조 공사에서는 차체나 지붕의 보강이 필요하여 공수나 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었기 때문에, 국철 말기에는 423계를 대상으로 집중식 탑재 개조에 비해 비용을 2/3로 절감할 수 있고, 공사의 간소화가 가능한 AU1X형 분산식 냉방 장치 4기 탑재로 변경한 것 외에도, 분할 민영화 후에는 더욱 저렴하고 간편한 차단부 좌석 2박스 분의 공간에 AU2X형(20.93kW ≒ 18,000kcal/h) 바닥 설치형 냉방 장치 2대를 탑재하는 방식도 채용되었다[96]。
AU75형에 의한 냉방화 개조의 경우, 비용은 약 2,400만 엔, 공기는 약 2개월 반이지만, 지붕 상부 분산형 AU1X형의 경우, 비용은 약 1,400만 엔, 공기는 약 1개월 반이 된다[97]。하지만, 이것으로도 개조 비용이 크다는 이유로 4량 편성 6개(24량)를 시공한 단계에서 중단되었다[97]。이후 바닥 설치형 AU2X형으로 냉방화가 재개되었고, 개조 비용은 약 800만 엔, 공기는 약 1개월까지 대폭 단축되었다[97]。
- 본 개조에서의 냉방용 전원은, 주 변압기 2차 권선에서 강압된 교류 1500V를 각 차량에 탑재된 보조 변압기로 220V로 강압한 후 공급하는 방식으로 이루어졌기 때문에, 새롭게 냉방용 보조 전원 장치를 설치할 필요가 없어졌지만[96], 주 변압기로부터의 교류 전원에 의해 급전되기 때문에 직류 구간에서는 냉방 사용이 불가능하다. 이 때문에 말기에는 직류 구간 운행이 시모노세키까지로 제한되는 오이타 전차구에 집중 배치되었다.
- AU2X형 바닥 설치형 냉방 장치는, 당초에는 차체의 3·4위 측, 후에 1·4위 측 차단부에 탑재[98]하며, 차내 천장에는 냉풍이 통하는 덕트를 설치한다. 측면 창문은 냉방 장치의 응축기(콘덴서)를 냉각하는 응축풍을 받아들이는 루버 형태의 외기 흡입구로 하였고, 장치 설치 부분 지붕 상부에는 통풍기를 철거하고, 냉방 장치 응축기를 냉각시킨 응축풍을 외기로 배출하는 특대형 글로브형 옥상 배풍기가 설치된 것이 외관상의 특징이다.
본 공사를 통해 1987년 중에 421·423계 모두 냉방화를 완료하였고, 이 시점에서 JR 큐슈는 영업용 전차 완전 냉방화를 달성했다.
403계 냉방화 개조 공사는 분할 민영화가 이루어진 1988년까지 시공된 제7편성[99]까지는 국철 시대와 마찬가지로 AU75형 집중식 냉방 장치 탑재로 시공되었지만, 1989년의 제9편성 이후는 차체 구조상의 이유로 AU75형을 탑재하지 않을 수 없는 모하 402형을 제외하고 공기 단축과 경비 절감의 관점에서 AU712형 집약 분산식 냉방 장치(24.42kW ≒ 21,000kcal/h) 2대 탑재로 변경되었다[100]
5. 1. 번호 변경을 수반하는 개조
113계 전동차를 종차로 사용한 415계 800번대를 제외하고, 다음과 같은 3량이 존재한다.=== 쿠하 401-901 → 101 ===
조반선의 기본 편성 재조합 등으로 인해 부족한 선두차를 충당하기 위해 115계의 쿠하 115-612[154]를 401계의 제어차로 개조·편입한 차량으로, 1986년에 1량만이 오미야 공장에서 개조되었다. 개조 초기에는 901을 부여받았지만, 1987년 1월에 101로 변경되었다.
백의 자리 숫자가 '1'이라는 홀수 번대 구분이 부여되었지만 짝수 방향 차량이다. 개조 시 전동 공기압축기(CP)를 탑재했다.
115계의 개조차이기 때문에 지붕 위의 통풍기가 갑입식이며, 승강문에 반자동의 대형 손잡이봉이 장착된 것, 선두부 막 설치 부분의 구조가 차이가 나는 것, 타이폰 커버가 한랭지 사양인 셔터식으로 되어 있는 등 많은 차이점을 볼 수 있었다. 그러나 냉방차가 아니었던 터라 다른 401계·403계 비냉방차 등과 함께 415계 1500번대로 교체되어 개조 후 불과 5년도 안 된 1991년에 폐차되었다.
해당 차량은 원래 사하 115-2로 제조되어 1984년에 쿠하 115형 1000번대와 거의 동일한 구조의 운전대를 접합하는 제어차화 개조가 시행되었으나, 본 계열화 개조 시에는 바닥 아래에 CP 탑재 · 주간 제어기 교체 · 교직 절환 스위치 부착이 이루어졌다. 종차가 115계인 것으로부터 다음과 같은 특징이 있다.
- 지붕 위 통풍기가 누름식
- 승강문에 반자동 취급용 대형 손잡이 장착
- 선두부 덮개 부착대 좌대의 구조가 다름
- 타이폰 커버가 한랭지 사양인 셔터식
그러나 냉방 개조가 미시공이었기 때문에 401계 · 403계 비냉방 차량과 함께 415계 1500번대로 대체되어 개조로부터 5년 후인 1991년에 폐차되었다.
- (사하 115-2) → 쿠하 115-612 → 쿠하 401-901 → 쿠하 401-101
=== 모하 401-26 ===
1979년에 조반 선에서 발생한 건널목 사고로 편성 중의 우에노 방향 제어차인 쿠하 401-52 및 모하 402-1이 폐차되었기 때문에, 나머지의 차량을 401계 초기차(저운전대 차량)와 새로 조성하게 되었다. 같은 해 모하 403-1에 주전동기 교환 등을 고리야마 공장에서 시공 후 모하 401형의 최종 증비차 속번에 편입했다. 이때 401계 측의 쿠하 401-13 및 모하 401-7은 해당 구에서 폐차되었다.[155] 그 후 해당 차량은 냉방 개조 등도 실시되지 않고 1987년 개조 후 조성 상대가 된 모하 400-7이나 쿠하 401-14와 함께 415계 1500번대로 교체되면서 폐차되었다.
403계 시대부터 해당 차량과 편성을 함께 하고 있던 한편의 제어차인 쿠하 401-51은 1985년에 7량 편성 조성을 위해 방향 전환·냉방 전원용 MG의 탑재를 수반한 개조[156]를 실시한 후 415계 편성에 조성되었다. 1990년에 집약 분산식 냉방 장치 AU712형을 탑재하여 냉방화 개조 및 차량 업그레이드를 받았다.
1979년에 발생한 건널목 사고로 짝을 잃었지만, 비교적 손상이 적었던 모하403-1은 주전동기를 교체하여 401계에 편입되어 모하401-26이 되었다.
이 차량은 한동안 보류차였으나, 1980년 4월에 모하400-7과 유닛을 구성하게 되어, 주전동기 교체[88] 등을 고리야마 공장에서 실시하고, 모하401형의 연번으로 편입되었다. 이 때 403계 시대부터 편성을 이루던 쿠하401-51, 모하400-7과 편성을 이루던 쿠하401-14[89]와 새로운 4량 편성을 구성[90]했지만, 쿠하401-51을 제외한 3량은 냉방화 개조를 실시하지 않고 1987년 2월 5일자로 폐차되었다.
- 모하403-1→모하401-26
=== 쿠하 411형 700번대 ===
1989년 (헤이세이 원년)에 상반선 중거리 전동차는 일부 7량 편성의 구성을 4량 편성 × 2개로 변경하여 수송력 증강을 도모하게 되었다. 이 때 선두차가 부족하게 되어 고리야마 공장에서 사하 411형 700번대 1량을 운전대를 접합하는 제어차화 개조를 실시했다.[91] K522 편성의 홀수 방향(하행 방향) 선두차에 조성되었기 때문에 종차에 탑재되어 있던 냉방 전원용 MG는 철거되었지만, 차체에는 냉각풍 흡입 루버가 잔존한다. 2008년 (헤이세이 20년) 7월 14일자로 폐차되었다.
- 사하411-707 → 쿠하411-701
5. 1. 1. 쿠하 401-901 → 101
조반선의 기본 편성 재조합 등으로 인해 부족한 선두차를 충당하기 위해 115계의 쿠하 115-612[154]를 401계의 제어차로 개조·편입한 차량으로, 1986년에 1량만이 오미야 공장(현 오미야 종합 차량 센터)에서 개조되었다. 개조 초기에는 901을 부여받았지만, 1987년 1월에 101로 변경되었다.백의 자리 숫자가 '1'이라는 홀수 번대 구분이 부여되었지만 짝수 방향 차량이다. 개조 시 전동 공기압축기(CP)를 탑재했다.
115계의 개조차이기 때문에 지붕 위의 통풍기가 갑입식이며, 승강문에 반자동의 대형 손잡이봉이 장착된 것, 선두부 막 설치 부분의 구조가 차이가 나는 것, 타이폰 커버가 한랭지 사양인 셔터식으로 되어 있는 등 많은 차이점을 볼 수 있었다. 그러나 냉방차가 아니었던 터라 다른 401계·403계 비냉방차 등과 함께 415계 1500번대로 교체되어 개조 후 불과 5년도 안 된 1991년에 폐차되었다.
해당 차량은 원래 사하 115-2로 제조되어 1984년에 쿠하 115형 1000번대와 거의 동일한 구조의 운전대를 접합하는 제어차화 개조가 시행되었으나, 본 계열화 개조 시에는 바닥 아래에 CP 탑재 · 주간 제어기 교체 · 교직 절환 스위치 부착이 이루어졌다. 종차가 115계인 것으로부터 다음과 같은 특징이 있다.
- 지붕 위 통풍기가 누름식
- 승강문에 반자동 취급용 대형 손잡이 장착
- 선두부 덮개 부착대 좌대의 구조가 다름
- 타이폰 커버가 한랭지 사양인 셔터식
그러나 냉방 개조가 미시공이었기 때문에 401계 · 403계 비냉방 차량과 함께 415계 1500번대로 대체되어 개조로부터 5년 후인 1991년에 폐차되었다.
- (사하 115-2) → 쿠하 115-612 → 쿠하 401-901 → 쿠하 401-101
5. 1. 2. 모하 401-26
1979년에 조반 선에서 발생한 건널목 사고로 편성 중의 우에노 방향 제어차인 쿠하 401-52 및 모하 402-1이 폐차되었기 때문에, 나머지의 차량을 401계 초기차(저운전대 차량)와 새로 조성하게 되었다. 같은 해 모하 403-1에 주전동기 교환 등을 고리야마 공장에서 시공 후 모하 401형의 최종 증비차 속번에 편입했다. 이때 401계 측의 쿠하 401-13 및 모하 401-7은 해당 구에서 폐차되었다.[155] 그 후 해당 차량은 냉방 개조 등도 실시되지 않고 1987년 개조 후 조성 상대가 된 모하 400-7이나 쿠하 401-14와 함께 415계 1500번대로 교체되면서 폐차되었다.403계 시대부터 해당 차량과 편성을 함께 하고 있던 한편의 제어차인 쿠하 401-51은 1985년에 7량 편성 조성을 위해 방향 전환·냉방 전원용 MG의 탑재를 수반한 개조[156]를 실시한 후 415계 편성에 조성되었다. 1990년에 집약 분산식 냉방 장치 AU712형을 탑재하여 냉방화 개조 및 차량 업그레이드를 받았다.
1979년에 발생한 건널목 사고로 짝을 잃었지만, 비교적 손상이 적었던 모하403-1은 주전동기를 교체하여 401계에 편입되어 모하401-26이 되었다.
이 차량은 한동안 보류차였으나, 1980년 4월에 모하400-7과 유닛을 구성하게 되어, 주전동기 교체[88] 등을 고리야마 공장에서 실시하고, 모하401형의 연번으로 편입되었다. 이 때 403계 시대부터 편성을 이루던 쿠하401-51, 모하400-7과 편성을 이루던 쿠하401-14[89]와 새로운 4량 편성을 구성[90]했지만, 쿠하401-51을 제외한 3량은 냉방화 개조를 실시하지 않고 1987년 2월 5일자로 폐차되었다.
- 모하403-1→모하401-26
5. 1. 3. 쿠하 411형 700번대
1989년(헤이세이 원년)에 상반선 중거리 전동차는 일부 7량 편성의 구성을 4량 편성 × 2개로 변경하여 수송력 증강을 도모하게 되었다. 이 때 선두차가 부족하게 되어 고리야마 공장(현·고리야마 종합 차량 센터)에서 사하 411형 700번대 1량을 운전대를 접합하는 제어차화 개조를 실시했다.[91] K522 편성의 홀수 방향(하행 방향) 선두차에 조성되었기 때문에 종차에 탑재되어 있던 냉방 전원용 MG는 철거되었지만, 차체에는 냉각풍 흡입 루버가 잔존한다. 2008년(헤이세이 20년) 7월 14일자로 폐차되었다.- 사하411-707 → 쿠하411-701
5. 2. 냉방화 개조
403계·423계는 401계·421계와 달리 제조년이 다른데다 장기간의 사용이 예정되어 있던 터라 415계와 동등한 서비스 레벨을 확보하기 위해 1979년부터 냉방 개조가 실시되었다. 423계의 일부를 제외한 국철 시대에 개조된 편성과 403계 제7편성[149]은 집중형 AU75 계열로의 냉방화였다. 주된 시공 내용은 다음과 같다.- 각 차량에 냉방 장치·송풍 덕트·냉방 배전반 추가
- 짝수 방향 Tc차에 냉방·제어 회로 전원용 160kVA MG 및 그 부속 장치 추가
- 짝수 방향 Tc차 승무원실 배면에 냉방 총괄 제어반 추가
- M'차 주정류기를 RS22A형으로 대체[150]
- M차의 제어용 20kVA MG를 철거하고 보조 변압기를 신설
- 각 차량의 점퍼 연결기의 교체(KE58형×2→KE76형×3) 등 차량간 연결기의 변경
이것에 의해 Tc차는 연결부가 편개 통로막이 되어 방향이 고정되었다. 또한 짝수 방향 Tc차에서는 승무원실에 운전대측 후부에 배전반을 설치했기 때문에 후부 측면창이 폐지되어 그 부분의 롱시트는 2명분으로 변경되었다. 또한 각 차량 모두 후방 차량 단부측 창 상부에 측면 행선 표시기의 설치 준비 공사가 시행되었다. Tc차 전두부의 상형 통풍기는 쿠하 401형에 한해서 글로브형으로 교체·통일되었지만, 쿠하 421형 및 쿠하 411형의 유일한 냉방 준비차인 쿠하 411-335는 상형통풍기인 채 존치하고 있었다. 한편 403계 제9편성(K552편성)은 1989년 갱신·개조시에 집약 분산식의 AU712형을 탑재했지만, 모하 402-9에 한정하여 차체 구조상의 형편으로 집중식의 AU75계를 탑재했다. 또한 쿠하 401-51등 415계 700번대와 조성하는 일부의 쿠하 401형[151]도 갱신과 동시에 AU712형으로의 개조를 실시하고 있다.
421계·423계의 냉방 개조는 일부가 분산식[152]이거나 상치식[153]의 냉방 장치로 시공되었지만, 이 양방식의 급전은 주변압기 3차 코일에서 실시하기 때문에 직류 구간에서는 냉방을 사용할 수 없었다. 이 때문에 421계·423계 말기는 직류 구간 연장 운행이 시모노세키까지 한정되는 오이타 전차구(현 오이타 철도 사업부 오이타 차량센터)에 집중 배치되었다. 상치형 냉방 장치 탑재차는 냉방 장치 부분의 루버와 특대의 글로브형 옥상 통풍기가 외관상의 특징이다.
1974년 이후 신제작 차량은 비냉방 차량과 편성을 구성하기 위해 준비 공사로 완성된 쿠하411-335를 제외하고, 전 차량 냉방 장치를 탑재하여 완성되었다. 따라서 동등한 서비스 수준 확보의 관점에서 1971년(쇼와 46년) 제작된 415계 1차차는 1977년에, 403계·421계·423계는 1979년부터 냉방 개조 공사가 시행되었다.
다만, 403계는 냉방화 개조가 시행되지 않은 채 폐차된 차량이 존재하며, 401계 전동차 유닛 및 동시에 제조된 쿠하401형은 냉방 개조 대상에서 제외되어 비냉방 상태로 폐차되었다.
5. 2. 1. AU75형
415계 0번대 초기형 차량의 냉방화 개조는 1976년에 시행되었으며, 냉방 장치는 집중식 AU75B형(48.84 kW ≒ 42,000 kcal/h)이 탑재되었다[92]。403계·423계의 일부와 415계 냉방 준비 차량이었던 쿠하 411-335도 1982년에 냉방화 개조되었다[93]。공사 내용은 다음과 같다.
- 각 차량에 냉방 장치·송풍 덕트·냉방 배전반 설치 및 후방 차단부 창 상부에 측면 행선 표시기 설치 준비 공사 시공 및 냉방용 삼상 교류 전원 인출용 KE5형 점퍼 연결기를 신설
- 제어차는 짝수·홀수 방향 모두 인출이 양쪽 통과에서 한쪽 통과로 변경되어 방향을 고정한 후 짝수 방향 차량에 냉방·제어 회로 전원용 160 kVA의 MG 및 부속 장치를 탑재함과 동시에 승무원실 뒷면에 냉방 총괄 제어반 설치 및 후부 측면 창을 폐지하고 롱시트를 2인석으로 변경
- 주 정류기를 RS22A형으로 교체[94]
- 모하 403·415·421·423 각 형식에 탑재되었던 제어 회로 전원용 20 kVA의 MG를 철거하고 보조 변압기를 신설
- 제어 회로용 점퍼 연결기를 KE58형 2기에서 KE76형 3기로 교환[44]
- 제어차의 전면 창 유리를 열선 유리로 교환 및 조수석 측에 와이퍼를 신설
시공 내용 및 개조 시기 등에 따라 다음과 같은 차이가 있다.
- 제어차 최전부 상자형 통풍기는 쿠하 401형에서는 글로브형으로 교환, 쿠하 421형 및 쿠하 411-335는 상자형 통풍기를 그대로 유지
- 가쓰타 배치 차량의 일부는 1985년에 7량 편성으로 조성할 때 401·403·415계의 혼성 및 냉방차와 비냉방차의 혼결이 이루어졌기 때문에 비냉방 쿠하 401-51[95]·54·58·66·76에 냉방 전원용 160VA MG 탑재 및 운전석 후위 배전반 설치 공사가 시공되었다. 이 6량은 JR 동일본 승계 후 1989년 - 1990년에 차체 갱신과 동시에 냉방화 개조가 시공되었다.
5. 2. 2. AU1X·AU2X형
모하 422-24]]기존의 집중 냉방 장치로의 개조 공사에서는 차체나 지붕의 보강이 필요하여 공수나 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었기 때문에, 국철 말기에는 423계를 대상으로 집중식 탑재 개조에 비해 비용을 2/3로 절감할 수 있고, 공사의 간소화가 가능한 AU1X형 분산식 냉방 장치 4기 탑재로 변경한 것 외에도, 분할 민영화 후에는 더욱 저렴하고 간편한 차단부 좌석 2박스 분의 공간에 AU2X형(20.93 kW ≒ 18,000 kcal/h) 바닥 설치형 냉방 장치 2대를 탑재하는 방식도 채용되었다[96]。
AU75형에 의한 냉방화 개조의 경우, 비용은 약 2,400만 엔, 공기는 약 2개월 반이지만, 지붕 상부 분산형 AU1X형의 경우, 비용은 약 1,400만 엔, 공기는 약 1개월 반이 된다[97]。하지만, 이것으로도 개조 비용이 크다는 이유로 4량 편성 6개(24량)를 시공한 단계에서 중단되었다[97]。이후 바닥 설치형 AU2X형으로 냉방화가 재개되었고, 개조 비용은 약 800만 엔, 공기는 약 1개월까지 대폭 단축되었다[97]。
- 본 개조에서의 냉방용 전원은, 주 변압기 2차 권선에서 강압된 교류 1500 V를 각 차량에 탑재된 보조 변압기로 220 V로 강압한 후 공급하는 방식으로 이루어졌기 때문에, 새롭게 냉방용 보조 전원 장치를 설치할 필요가 없어졌지만[96], 주 변압기로부터의 교류 전원에 의해 급전되기 때문에 직류 구간에서는 냉방 사용이 불가능하다. 이 때문에 말기에는 직류 구간 운행이 시모노세키까지로 제한되는 오이타 전차구에 집중 배치되었다.
- AU2X형 바닥 설치형 냉방 장치는, 당초에는 차체의 3·4위 측, 후에 1·4위 측 차단부에 탑재[98]하며, 차내 천장에는 냉풍이 통하는 덕트를 설치한다. 측면 창문은 냉방 장치의 응축기(콘덴서)를 냉각하는 응축풍을 받아들이는 루버 형태의 외기 흡입구로 하였고, 장치 설치 부분 지붕 상부에는 통풍기를 철거하고, 냉방 장치 응축기를 냉각시킨 응축풍을 외기로 배출하는 특대형 글로브형 옥상 배풍기가 설치된 것이 외관상의 특징이다.
본 공사를 통해 1987년 중에 421·423계 모두 냉방화를 완료하였고, 이 시점에서 JR 큐슈는 영업용 전차 완전 냉방화를 달성했다.
5. 2. 3. AU712형
403계 냉방화 개조 공사는 분할 민영화가 이루어진 1988년까지 시공된 제7편성[99]까지는 국철 시대와 마찬가지로 AU75형 집중식 냉방 장치 탑재로 시공되었지만, 1989년의 제9편성 이후는 차체 구조상의 이유로 AU75형을 탑재하지 않을 수 없는 모하 402형을 제외하고 공기 단축과 경비 절감의 관점에서 AU712형 집약 분산식 냉방 장치 (24.42 kW ≒ 21,000 kcal/h) 2대 탑재로 변경되었다[100].5. 3. 국철 시대의 개조
5. 3. 1. 전조등 실드 빔화
국철형 전동차에서는 전조등 광원으로 오랫동안 백열전구를 표준으로 채용해 왔다. 그러나, 필라멘트가 후방으로 발산하는 빛을 반사하여 전방으로의 투광량을 늘리기 위한 반사판이 필수적이었고, 등기구가 대형에 저조도이며 전구 교환 후에는 초점 조정을 해야 한다는 단점이 있었다. 이 때문에, 전구 자체에 반사판 조립 구조로, 컴팩트하고 고조도이며 초점 조정이 필요 없는 실드 빔이 보급되면서, 기존 백열전구의 보수성 및 보안성이 문제가 되었다. 그래서 보안성 및 보수성의 향상을 목적으로 실드 빔화 개조가 1970년대 이후 순차적으로 시행되었다.5. 3. 2. 특별 보전 공사
1980년대 국철은 재정 상황 악화로 인해 노후 차량의 조기 교체가 어려워지면서, 연명을 목적으로 특별 보전 공사를 시작하였다[132]。경년 열화(노후화) 대책으로 지붕 재료 덧칠, 차체 외판 및 창틀, 배수관 교체, 전기 배선 및 공기 배관 교체 등이 시공되어 전반 검사 1회 정도의 수명 연장이 이루어졌다[132]。교류·직류 근교형 전동차에서는 403계의 약 절반과 423계 전 차량이 대상이 되었으며, 401계 후기형 4개 편성에도 시공되었다[101]。
5. 4. JR 각사의 개조
5. 4. 1. 차량 갱신 공사 (JR 동일본)
JR 동일본에서는 2007년 3월 17일로 보통 강철제 차량의 정기 영업 운행을 종료하여 같은 해 3월 24일에는 미토 역 - 이와키 역간에서 고별 운행이 실시되었다.[102]。415계열에서는 415계 0번대 초기형 4량 편성 4개 외에 403계 중 모하 403・402형 각 2량 및 쿠하 401형 11량, 총 15량도 대상이 되었다[102]。JR 동일본은 국철 시대의 특별 보전 공사 내용을 확대하여 차량 수명 연장을 도모한 차량 갱신 공사를 1988년부터 시작했다.
측면의 행선 표시기는 JR 동일본 발족 후에 제조된 1500번대 일부와 쿠하 415-1901을 제외하고 설치 공간만 준비한 준비 공사로 완성되었지만, JR 동일본 소속차는 1991년까지 당시 재적하고 있던 전차량에 설치되었다.
전면의 종별(행선지) 표시기는 JR 동일본 소속차에서는 거의 무표시가 되었다.
5. 4. 2. 전면 강화 개조 (JR 동일본)
국철 시대에도 다른 공법으로 앞면 강화 공사를 시행한 차량은 존재했지만, JR 동일본에서는 나리타선 오스가 건널목 사고 이후 승무원 보호 관점에서 앞면 강화 공사 미시공 차량을 대상으로 스테인리스 강판(일부 철판으로 시공한 예도 있음)에 의한 앞면 추가 공사를 적극적으로 추진한 결과, 본 계열에서도 거의 모든 차량에 시공되었다.JR 동일본의 스테인리스 강판 추가 방식에서는 안티 클라이머가 눈에 띈다.
전조등의 실드 빔화도 동시에 시공된 차량도 많지만, 쿠하 401-83・84는 국철 시대에 앞면 강화 공사가 시험적으로 시공되었기 때문에 폐차될 때까지 백열등으로 남았다.
쿠하 401형 저운전대차 중 대부분의 차량이 국철 시대에 앞면 강화 공사와 전조등의 실드 빔화를 동시에 시공했다.
5. 4. 3. 2/3 도어 개폐 스위치 설치 (JR 동일본)
동절기 장시간 정차 시 "실내가 춥다"는 의견이 제기되어, 중앙 1개소만 개폐할 수 있도록 했다. 이후, 동절기·하절기에 장시간 정차하는 역이나 시발역에서 사용하게 되었다.5. 4. 4. 리뉴얼 공사 (JR 큐슈)
JR 규슈가 장기 사용을 전제로 한 갱신에서는 다음과 같은 공사를 실시했다.- 지붕 통풍기, 모하 414형 전동차의 팬터그래프 주변 낮은 지붕 구조부의 외기 흡입 그릴을 철거
- 차체 연결면 상단 캔버스(지붕 천) 고정부 완전 철거[103]
- 측면의 행선지 표시기 사용 개시에 따른 행선지 푯말 받침 철거
- AU75BH형 집중식 냉방 장치 크레인 훅 일부 매립
- 조반 선용 열차 무선 안테나 받침대 및 배관 철거
- 차체 갱신 시 측면 창문 일부를 고정화
- 쿠하 411형 홀수 방향 차량 일부의 화장실 철거
- 내장의 화장판과 칸막이 문 및 관통문의 색상을 813계에 준하는 색상으로 변경
단, 3량 이하로의 단축 및 원맨 운전에 대응한 개조는 미실시.
이 외에 갱신 공사의 유무에 관계없이, 차내 스피커의 갱신·증설[104] 개조가 순차적으로 이루어졌다.
6. 사고 폐차
1974년 5월 4일, 가고시마 본선 고가 - 지쿠젠신구 (현·후쿠오카공업대학앞) 간 무번호 건널목에서 대형 트럭이 엔진 고장으로 멈춰선 가운데, 본 계열 8량 편성으로 운전되던 미나미후쿠오카 발 모지코행 특별 쾌속 열차가 충돌하여 선두차인 쿠하 421-43이 탈선, 대파되었다. 복구 시 차체가 굽어져 1974년 6월 8일자로 폐차되었고, 대체 차량으로 쿠하 411-335가 제조되었다.[148]
1979년 3월 29일에는 조반선 쓰치우라 - 가미타츠 간 가시마 가도 건널목에서 경보기를 무시하고 진입한 덤프트럭과 본 계열 12량 편성으로 운전되던 히라 (현·이와키) 발 우에노행 보통 열차 482M이 충돌했다. 이 사고로 선두차인 쿠하 401-52와 2번째 차량으로 편성되어 있던 모하 402-1이 탈선, 대파되어 각각 1979년 4월 19일, 4월 14일자로 폐차되었다.[148] 이 사고에 대한 자세한 내용은 일본의 철도 사고 (1950년부터 1999년)#조반선 열차 충돌 탈선 전복 사고 문서를 참조하라.
7. 양도
7. 1. JR 동일본에서 JR 큐슈로의 양도
JR 동일본에서는 2007년 3월 17일로 보통 강철제 차량의 정기 영업 운행을 종료하였고, 같은 해 3월 24일에는 미토 역 - 이와키 역간에서 고별 운행이 실시되었다.[73] 2007년 3월 18일 시간표 개정으로 조반선 우에노구치 중거리 전철의 E531계로의 교체에 따라 대량의 잉여 차량이 발생, JR 동일본에서 JR 큐슈로 500·600번대 2편성 8량, 1500번대 1편성 4량, 총 12량이 양도되었다.[73] JR 큐슈는 2010년부터 813계의 신규 투입으로 415계 0번대를 교체할 계획이었으나, 차량 제조사 측의 제조상의 이유로 3개 편성이 부족하다는 것이 밝혀져, 잉여 차량이 발생한 JR 동일본에서 415계를 구입하였다.[105]
3개 편성 모두 차적 부활 후 미나미후쿠오카 차량구에 배치되어, 같은 달 영업 운전을 시작했지만,[107][108] 1500번대의 FM1501편성은 띠색을 파란색 24호로 변경했지만 전락 방지 호로 부분만 파란색 20호 그대로이다.
2012년에는 3개 편성 모두 미나미후쿠오카에서 전출 및 편성 번호를 변경했다(2012년 3월 17일).
- FM507：오이타 차량 센터/Fo507
- FM520：오이타 차량 센터/Fo520
- FM1501：고쿠라 종합 차량 센터 모지코 차량 파견소/Fj1501
또한 Fo520편성은 2016년 3월에 가고시마 차량 센터로,[58] Fj1501편성은 모지코 차량 파견소의 교번 검사 기능 폐지에 따라 같은 해 3월 26일자로 미나미후쿠오카 차량구로, 각각 재전출했다. Fj1501편성은 2020년 3월 14일자로 오이타 차량 센터로 전속되어, Fo1501편성이 되었다.[109] Fo507편성은 2021년에 폐차되었으며, 가고시마 차량 센터로 전속된 Fk520편성도 2022년 3월에 오이타 차량 센터로 재전출하여 Fo520편성이 되었고, 2022년 9월 시간표 개정으로 운용에서 이탈하여 모지에 소실되었다.
8. 운용
1967년 10월 1일의 다이어 개정으로 401계·403계를 사용한 부정기 급행 '도키와' 1왕복이 우에노역 - 미토 역 간에 휴일 운행 열차로 설정되었다.[142] 1968년 10월 1일의 다이어 개정에서는 정기 열차로 승격하여 하행열차는 미토에서 헤이(현 이와키)까지 보통 열차로 연장 운행하고 있었다. 그러나 1971년 4월 20일부터 다시 부정기 운행이 되어 1978년 10월 2일의 다이어 개정으로 폐지될 때까지 운행되었다.[142]
1968년 10월 1일의 다이어 개정으로 421계·423계를 사용한 급행 '유노카'가 하카타역 - 오이타 역 간에 1왕복,[142] 급행 '긴난'이 하카타 역 - 구마모토 역 사이 하행 1회가 설정되었다.[142] 1972년 3월 15일의 다이어 개정으로 양열차 모두 475계로 교체할 수 있었다.[142]
사고 폐차가 된 403계 2량과 423계 1량을 제외하고 전차량이 JR 동일본·JR 규슈에 승계되었다. 그러나 403계의 일부는 비냉방인채로 분할 민영화 후의 1990년 - 1992년에 415계 1500번대로 옮겨져 폐차되었다. 또한 403계 냉방차는 E501계의 2차차가 투입된 1997년에 13량이 폐차되었지만 그 다음은 같은 계열을 새로 제조하는 것을 중지했기 때문에 당분간 폐차는 없었다. 그러나 2005년 7월부터 E531계가 투입되면서 다시 폐차가 시작되었다.
가쓰다 차량센터(구·가쓰다 전차구) 소속차 가운데 K821편성의 쿠하 401-83·84의 전조등은 국철 시대에 벌써 시험적으로 전면 강화 공사가 이루어지고 있었기 때문에 JR화 이후 건널목 사고 대책으로 추진된 전조등의 쉴드빔화를 수반한 전면 강화 공사를 실시하지 않고 백열등인채로 잔존하고 있었다. 이 K821편성은 2005년 9월 15일에 쿠하 401-82가 K513편성의 쿠하 411-213으로 교체되어 K921편성이 되었으며, 다음 10월 22일의 해당 센터의 일반 공개시 이와키의 원형 전조등차를 포함한 4량과 우에노 방면 3량으로 분할하여 전자는 31일에 고리야마 종합 차량 센터로 폐차 회송되었다. 또한 후자는 뒤에 서술하는 쿠하 415-1901과 연결하여 가쓰다 차량센터에 유치되어 후에 K621편성을 자칭하고 있었지만, 2006년 3월 10일 전후에 고리야마로 폐차 회송되었다.
423계는 1996년부터 폐차가 개시되어 2001년까지 모두 폐차되었다. 조반선·미토선용의 403계나 노후화가 진행되었기 때문에 E531계로 차례차례 교체할 수 있었기 때문에 2007년 3월 18일의 다이어 개정으로 운용에서 이탈하고 2008년까지 전차량 폐차되었다. 상대적으로 소수파인 적도 있었기 때문에 3월 17일의 영업 마지막 날까지 운용되었던 것은 K903편성에 조성되어 있던 모하 403·402-12의 유닛뿐이었다.
JR 동일본에서는 2007년 3월 17일로 보통 강철제 차량의 정기 영업 운행을 종료하여 같은 해 3월 24일에는 미토 역 - 이와키 역간에서 고별 운행이 실시되었다.[122]
JR 규슈 소속차는 일찍이 ''''타운 셔틀''''이라고 표기된 헤드 마크를 게시하여 운행되었던 적도 있었다.
JR 규슈에서 유일한 교직류 양용 근교형 전동차로 간몬 터널을 통과하는 모든 보통 열차[175]로 사용되고 있다. 롱시트 차이기 때문에 수송력이 뛰어나 가고시마 본선이나 닛포 본선에서 러시아워 시간대에 많이 사용되고 있다. 종래의 0·100번대에 비해 오이타에 배속되어 있는 차량을 제외하고 모두 롱시트로 개조되어 장기 사용을 전제로 한 갱신 공사도 시행되었다. 사세보선이나, 나가사키 본선으로 연장 운행하는 열차도 있다. 단 3량 이하로 단축된 편성이나 1인 승무에 대응한 편성은 존재하지 않는다.
JR 규슈 소속차에서는 전술의 통풍기 철거에 가세하여 측면 행선 표시기 사용 개시에 수반한 행선지 사보 접수의 철거가 개시되었다. 다수를 차지하는 AU-75 BH 냉방 장치의 크레인 훅의 일부를 매입한 차량도 다수 존재한다. 한층 더 나아가 갱신 개조된 차량은 차체의 연결 전면단에 있던 캔버스 누름을 완전하게 철거하고 있어 그 장착 흔적도 원래의 도지붕차와 분별이 되지 않을 정도로 깔끔하게 처리된 것도 존재한다.
측면의 행선 표시기는 JR 동일본 발족 후에 제조된 1500번대 일부와 쿠하 415-1901을 제외하고 설치 공간만 준비한 준비 공사로 완성되었지만, JR 동일본 소속차는 1991년까지, JR 규슈 소속차는 2000년까지 당시 재적하고 있던 전차량에 설치되었다. 덧붙여 개조차인 JR 서일본 소속의 800번대에는 설치되어 있지 않다.
전면의 종별(행선지) 표시기는 JR 동일본 소속차에서는 거의 무표시가 되었다. JR 규슈 소속차에서는 행선 표시기로 사용되었지만, 측면의 것과는 달리 영문자 첨부 방향막으로는 되지 않았다.
2024년(레이와 6년) 현재 운용을 하고 있는 차량은 JR 큐슈뿐이다.
8. 1. 조반선·미토선
1960년 8월에 선행 시험 제작차 4량 편성 2편성이 완성되었고, 당초에는 우츠노미야 기관구(후의 우츠노미야 운전소)에 배치되어 도호쿠 본선 우츠노미야역 - 시라카와역 간에서 시험이 실시되었다. 같은 해 10월에 조반선이 토리데역 - 진다이역에서 선행 전철화되어 401계는 마츠도 전차구로 전속되어 지자기 교란 시험이나 성능 시험 등이 실시되었다[24]。1960년 연말 연시에는 401계가 12월 29일부터 1월 5일에 걸쳐 도호쿠 본선 우에노역 - 후쿠시마역 간의 임시 준급 열차에 사용되었으며, 이것이 401계로서 최초의 영업 운전이 되었다[24]。1961년 4월 1일에는 가츠타 전차구가 개설되어, 선행 시험 제작차가 동 구로 전속됨과 동시에 양산차도 순차적으로 신제 배치되었다[110]。1961년 6월 1일의 토리데역 - 가츠타역 간 전철화 개업에 의해 401계의 본격 운용을 시작, 양산차를 포함하여 11편성 44량의 체제가 되었다[111]。당초부터 4량 유닛 단위로 편성 번호가 부여되어 있으며, 선행 시험 제작차는 K1・K2편성, 양산차는 K3 - K11편성이 되었다[112]。
1962년 10월에는 조반선의 전철화 구간이 다카하기역까지, 이어서 1963년 5월에는 히라역(후의 이와키역)까지 전철화되어, 401계의 운용 범위도 히라역까지 확대되었다. 1963년 9월에는 쿠사노역까지 전철화되어, 동 역에 설치된 유치선으로의 회송 열차가 설정되었지만, 1965년 6월에는 영업 열차가 쿠사노역으로 진입하게 되었다[113]。
1966년 10월에는 조반선 우에노구치 보통 객차 열차 교체를 위해 403계가 투입되었고, 이듬해 1967년 3월에는 미토선이 교류 전철화되어 동선의 보통 열차 일부가 전철화되었다. 미토선은 오야마역이 직류 전철화되어 있기 때문에, 오다바야시역 - 오야마역 간에 교직 데드 섹션이 설치되었다[114]。1967년 8월의 조반선 쿠사노역 - 이와누마역 간 전철화시 401계・403계의 운용 구간 확대는 없었지만, 1969년 4월에 요츠쿠라역까지 운용 구간이 확대되었다。
1971년에 아야세역 - 아비코역 간의 복복선화에 의해 조반 완행선이 개업하여, 우에노구치에서 쾌속 운전을 하는 중거리 전철(중전) 증발용으로 415계 0번대가 투입되었다[115]。1975년 3월 개정에서는 우에노구치 증발 및 아게오 사건을 교훈으로 한 이상시 특발용으로 415계 0번대의 개량형(0'번대)이 투입되었다[130]。
1978년 10월 개정에서는 우에노구치 증발용으로 415계 100번대가 투입되었고, 같은 해 12월에는 401계 시험 제작차 2편성이 폐차되었다[116]。시험 제작차의 K1・K2편성의 번호는 415계 100번대에 의한 2대째 K1・K2편성이 되었다。
1981년부터 롱시트의 415계 500번대가 투입되어, 401계 초기 양산차의 교체가 시작되었다. 1982년 11월 개정에서는 객차 열차에 의한 우편・짐 수송 폐지와 객차 열차 교체에 의해 415계 500번대가 증비되었다[116]。
조반선 중거리 전철은 1985년의 국제 과학 기술 박람회(쓰쿠바 과학 박람회) 개최를 계기로 차체 도색을 변경하게 되어, 재래차를 포함하여 크림 10호를 바탕색으로 청 20호의 띠를 배치한 도색으로 변경되었다[117]。쓰쿠바 과학 박람회에 맞춰 수송력 증강도 도모되어, 편성 량수는 기존의 최장 12량(4량+4량+4량)에서 15량(7량+4량+4량)으로 조성 변경되었다[118]。박람회 개최 기간 중에는 회장 접근 열차로서 임시 쾌속 "엑스포 라이너"가 415계를 주체로 운행되었다[119]。
1985년 3월 개정에서는 451계에 의한 급행 "[토키와 (열차)|토키와]"가 특급 "[히타치 (열차)|히타치]"로의 격상으로 폐지되어, 451계의 간이 운용에 의한 보통 열차가 415계열로 교체되었다[119]。동 개정에서는 415계열이 영업 열차로 나미에역, 회송 열차로 하라노마치역까지 진입하게 되었다。
1986년 3월 개정에서는 스테인리스 차체의 415계 1500・1700번대가 33량 투입되어, 여유가 생긴 415계 500번대 20량이 규슈 지역의 미나미후쿠오카 전차구로 전출했다[120]。또한, 료모선 기류역까지의 직통 운용도 설정되었다。
분할 민영화 시점에서는 247량(강철제 차량 214량・스테인리스 차량 33량)이 소속되어, 401계・403계를 포함하여 339량이 JR 동일본에 승계되었다. JR화 후의 추가 증비차를 포함하면 395량이 된다. 국철 시대부터 계속 가츠타 전차구(현・가츠타 차량 센터)에 집중 배치되어, 조반선 소마 이남 및 미토선, 료모선(1왕복만)에서 운용되었다。
차량면에서는 415계 1500번대로 401계 초기차를, E501계・E531계에 의해 403계를 대체하는 등 했지만, 2007년 3월 18일 다이어 개정으로 우에노구치 중거리 전철 운용을 E531계 전동차로 완전 교체 실시. 조반선 토모베 - 하라노마치 간・미토선에 운용 구간을 단축하고, 보통 강철제 차량은 잉여가 되어 정기 운용을 종료[121]。
같은 해 3월 24일에는 미토 - 이와키 간에 보통 강철제 차량 작별 운전을 실시[122]。2009년까지 1500번대의 일부를 포함하여 전 차량 폐차되었다[123]。
2011년 3월에 발생한 동일본 대지진과 후쿠시마 제1 원자력 발전소 사고의 영향으로 조반선 타츠타역 - 하라노마치역 간이 장기 불통이 되었기 때문에, 415계의 운용 범위도 타츠타역 이남이 되었다[124]。 잔존한 1500번대도 2016년(헤이세이 28년) 3월 26일 다이어 개정으로 E531계로 교체되어 운용 종료, 2017년 11월 16일까지 전 차량 폐차되었다。
JR 규슈 소속차는 일찍이 ''''타운 셔틀''''이라고 표기된 헤드 마크를 게시하여 운행되었던 적도 있었다. JR 규슈에서 유일한 교직류 양용 근교형 전동차로 간몬 터널을 통과하는 모든 보통 열차[175]로 사용되고 있다. 롱시트 차이기 때문에 수송력이 뛰어나 가고시마 본선이나 닛포 본선에서 러시아워 시간대에 많이 사용되고 있다.
8. 2. 규슈 지구
JR 규슈의 415계는 JR 규슈에서 유일한 교직류 양용 근교형 전동차로 간몬 터널을 통과하는 모든 보통 열차[175]로 사용되고 있다. 롱시트 차이기 때문에 수송력이 뛰어나 가고시마 본선이나 닛포 본선에서 러시아워 시간대에 많이 사용된다. 사세보 선이나, 나가사키 본선으로 연장 운행하는 열차도 있다. 1960년에 421계 시험 제작차 4량 편성 2편성이 투입되어, 잡쇼노쿠마역(후의 미나미후쿠오카역)에 인접하여 개설된 미나미후쿠오카 전차구에 배치되었다.[125] 1961년부터는 양산차도 배치되어, 1961년 6월 1일 가고시마 본선 모지코역 - 구루메역 간 교류 전철화 개업부터 영업 운전을 시작했다.[125] 운용 구간은 모지코역 - 구루메역 간 외에 산요 본선의 모지역 - 도쿠야마역 간 및 우베선에서 운행되었다.[125]운용 개시 직후에는 초기 고장이 다발하여, 고속 운전 중에 평활 리액터나 변압기 등의 교류 기기 다운이 빈발했다. 산요 본선에서는 병용되고 있는 증기 기관차의 매연으로 인해 팬터그래프의 집전이 어려워지고, 애자의 섬락 사고가 잇따라 발생하기도 했다.[127]
1966년 10월에는 닛포 본선 고쿠라역 - 신타바루역 간이, 이듬해 1967년에는 신타바루역 - 오이타역 - 고자키역이 전철화되었다. 이 고자키 전철화에 맞춰 오이타 전차구가 개설되었으며, 미나미후쿠오카로부터의 전속차를 포함하여 13개 편성이 배치되었다.[135] 1974년에는 닛포 본선의 객차 열차 교체와 쾌속 열차 증편을 목적으로 415계 0번대가 투입되었으며, 기타큐슈 지역의 수송 개선용으로도 증비되었다.[129] 큐슈에 처음 배치된 415-0계 전동차는 1974년 12월에 투입된 4량 편성 차량이었다. 이 편성은 쿠하 411-300 + 모하 415 + 모하 414 + 쿠하 411-300으로 구성되었다.[2] 원래는 붉은 벽돌색("빨강 13호") 차체에 크림색("크림 4호") 경고 패널이 운전실 쪽에 배치된 JNR 도색으로 운행되었으나, 1986년부터 1987년 사이에 현재까지 이어지는 흰색 차체에 파란색 측면 띠를 두른 새로운 도색으로 변경되었다.[2]
1978년부터는 기타큐슈 지역에 좌석 간격 확대차인 415계 100번대가 투입된 외, 닛포 본선에서는 오이타 전차구에 415계가 최초 배치되어, 운용 범위도 사에키역까지 확대되었다.[131] 1980년대 중반부터 후쿠오카·기타큐슈 도시권 주변에서 운행되었던 열차에 「'''마이 타운 전차'''」(분할 민영화 후에는 415계용 디자인의 「'''타운 셔틀'''」)의 헤드 마크를 달고 운행한 실적이 있다.
1986년에는 조반선에서 사용되고 있던 415계의 롱 시트차 500번대 5편성이 미나미후쿠오카 전차구로 전입했다.[133] 국철 말기의 1986년 9월에는 415계 1500번대 13편성 52량이 미나미후쿠오카 전차구에 신제 배치되었다.[133] 1986년 9월부터 1987년 2월 사이에 12개 4량 편성의 415-1500계 전동차(F1510 - F1521)가 규슈로 인도되었다.[2]
분할 민영화 후 시점에서는 185량 (강철차 133량, 스테인리스차 52량)이 소속되어, 421계·423계를 포함하여 332량이 JR 큐슈로 승계되었다. 2001년 10월 6일에는 지쿠호 본선 오리오역 - 게이센역 간과 사사구리선의 전철화에 따라 후쿠호쿠 유타카선이 개업하여, 아침저녁 러시 아워에는 415계도 운행하게 되었다.[136]
JR 규슈 소속차에서는 통풍기 철거, 측면 행선 표시기 사용 개시에 따른 행선지 사보 접수 철거가 개시되었다. 다수를 차지하는 AU-75 BH 냉방 장치의 크레인 훅의 일부를 매입한 차량도 다수 존재한다. 갱신 개조된 차량은 차체의 연결 전면단에 있던 캔버스 누름을 완전하게 철거한 것도 존재한다. 측면의 행선 표시기는 JR 동일본 소속차는 1991년까지, JR 규슈 소속차는 2000년까지 당시 재적하고 있던 전차량에 설치되었다. 전면의 종별(행선지) 표시기는 JR 규슈 소속차에서는 행선 표시기로 사용되었지만, 측면의 것과는 달리 영문자 첨부 방향막으로는 되지 않았다.
2022년 9월 23일의 다이어 개정으로, 가고시마 차량 센터[139]·오이타 차량 센터 소속차 (강철차)[140]는 영업 운전을 종료하여, 남은 것은 1500번대만 남게 되었다[141]。 415계는 동사 유일의 교직류 양용 근교형 전동차이며, 간몬 터널에서 직류 전철화의 산요 본선 시모노세키역으로 운행하는 운용 외에, 큐슈 섬내에서는 가고시마 본선 (모지코역 - 아라오역 간)·닛포 본선 (고쿠라역 - 오이타역 간)·나가사키 본선 (도스역 - 사가역 간)의 열차에 충당된다.
8. 3. 급행 열차로서의 운용
국철 시대를 중심으로 운용 편의상 다음과 같은 급행 열차 (소위 손색 급행)에 투입되었다.[142]- '''도키와'''
1967년 10월 1일의 다이어 개정으로 우에노 - 미토 역 간 1왕복에 부정기 휴일 운행으로 설정되었다. 1968년 10월 1일 이후 정기 열차화 되었으나, 1971년 4월 20일부터는 다시 부정기 운행이 되었고 1978년 10월 2일에 폐지되었다.
- '''유노카'''
1968년 10월 1일의 다이어 개정으로 하카타 - 오이타 간에 1왕복 설정되었다. 1972년 3월 15일의 다이어 개정으로 457·475계로 대체되었다.
- '''긴난'''
1968년 10월 1일의 다이어 개정으로 하카타 - 구마모토 간에 하행 1편만 설정되었다. 1972년 3월 15일의 다이어 개정으로 457·475계로 대체되었다.
JR 동일본에서는 2007년 3월 17일로 보통 강철제 차량의 정기 영업 운행을 종료하여 같은 해 3월 24일에는 미토 - 이와키 역간에서 고별 운행이 실시되었다. JR 규슈 소속차는 일찍이 ''''타운 셔틀''''이라고 표기된 헤드 마크를 게시하여 운행되었던 적도 있었다. JR 규슈에서 유일한 교직류 양용 근교형 전동차로 간몬 터널을 통과하는 모든 보통 열차[175]로 사용되고 있다.
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東日本大震災被災車で原ノ町留置後に廃車。
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서적
JR電車編成表
ジェー・アール・アール、交通新聞社
2016
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웹사이트
2016年3月ダイヤ改正について
https://web.archive.[...]
JR東日本水戸支社
2015-12-18
[78]
뉴스
JR東日本 常磐・水戸線415系電車が定期運用から引退
交通新聞社
2016-01-20
[79]
간행물
ありがとう「415系」運転について - 是非、この機会に415系最後の力走を体感してみませんか -
https://web.archive.[...]
JR東日本水戸支社ニュースリリース
[80]
서적
JR電車編成表
ジェー・アール・アール、交通新聞社
2016
[81]
서적
JR電車編成表
ジェー・アール・アール、交通新聞社
2017
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JR電車編成表
ジェー・アール・アール、交通新聞社
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JR電車編成表
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JR電車編成表
ジェー・アール・アール、交通新聞社
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JR電車編成表
交通新聞社
2021
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JR電車編成表
交通新聞社
2021
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서적
JR電車編成表
交通新聞社
2022
[88]
문서
MT54形からMT46A形へ換装。
[89]
문서
低運転台クハで最も遅くまで運用された。
[90]
문서
本改造に伴う編成組換で余剰となったクハ401-13・モハ401-7は1980年（昭和55年）9月26日付で廃車。
[91]
문서
←原ノ町クハ415-701 - モハ415-707 - モハ414-707 - クハ401-51→上野
[92]
서적
415系物語
[93]
서적
415系物語
[94]
문서
403系・423系の主整流器は当初RS22形・RS22A形を使用していたが、1969年から実施された国鉄457系電車451系・471系の普通車冷房化改造で両形式に搭載されているRS5形・RS5A形とRS7形・RS7A形では整流能力が不足するため両形式との主整流器振替工事を実施しており、モハ402形にはモハ450・452形で使用されていたRS5形・RS5A形を、モハ422形にはモハ470形で使用されていたRS7形・RS7A形に振替えた。
[95]
문서
51は偶数向け方向転換も同時施工。
[96]
간행물
鉄道車両用の軽量・薄形・高効率空調装置
https://www.hitachih[...]
日立製作所
1988-07
[97]
간행물
JR九州の交流専用冷房装置について
電気車研究会
1988-04
[98]
문서
初期車両では天井の冷風ダクトが長く、反対側の車端部で冷房の効きが弱くなる問題が発生したため搭載位置を変更した。
[99]
문서
特別保全工事に代わった更新工事も同時施工。
[100]
잡지
AU712形搭載車の現況
交友社
2004-04
[101]
잡지
近郊形交直流電車のあゆみとプロフィール
編集部
2006-10
[102]
잡지
近郊形交直流電車のあゆみとプロフィール
編集部
2006-10
[103]
문서
装着跡も元からの塗屋根車と見分けが付かない程の処理を施工。
[104]
문서
元のスピーカー位置に設置せず板で塞ぎ、別の場所に設置。
[105]
서적
415系物語
[106]
뉴스
2009年6月24日付け掲載「415系Fm1501編成小倉工場から出場」
http://railf.jp/news[...]
2009-06-24
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もと勝田車両センターK620編成が営業運転を開始
http://railf.jp/news[...]
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JR電車編成表
겨울
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JR電車編成表
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논문
401・403系電車 運転のあゆみ
1985-09
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60-3ダイヤ改正と常磐線401〜415系電車（前編）
2006-10
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논문
401・403系電車 運転のあゆみ
1985-09
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서적
415系物語
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서적
415系物語
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60-3ダイヤ改正と常磐線401〜415系電車（前編）
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415系物語
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415系物語
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서적
415系物語
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서적
415系物語
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웹사이트
ありがとう415系!
https://web.archive.[...]
JR東日本水戸支社ホームページ
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간행물
ありがとう415系号の旅
https://web.archive.[...]
JR東日本水戸支社
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九州における近郊形交直流電車の系譜
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九州における近郊形交直流電車の系譜
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九州における近郊形交直流電車の系譜
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交通新聞社
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MBCニュース {{!}} 「４１５系車両」鹿児島で見納めに 「ありがとう」１６０人が見送り「この列車で車掌になった。ずっと一緒にいた」車掌も万感胸に
https://www.mbc.co.j[...]
2022-09-26
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웹사이트
40年以上普通列車として活躍 県民生活を支えた415系通称「白電」ファンに見送られラストラン 大分（OBS大分放送）
https://news.yahoo.c[...]
2022-09-26
[141]
웹사이트
415系鋼製車の定期運用が終了
https://railf.jp/new[...]
交友社
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RM 뉴스 2008년 12월 24일짜 게재 '【JR동＋JR큐】JR 동일본의 415계 12량을 JR 규슈로 양도'
http://rail.hobidas.[...]
2011-02-07
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아래 가쓰타 차량센터 K620편성이 영업 운행을 개시
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2011-02-08
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뉴스
로컬선“일색 2조” 당시 컬러 JR 서일본, 도장의 경비 삭감
http://sankei.jp.msn[...]
2010-01-11
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뉴스
나나오선용 415계 C07편성이 적색 도장으로 출장
http://railf.jp/news[...]
교우사
2010-11-29
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간행물
철도 팬
2011-01
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RM 뉴스 2008년 12월 24일짜 게재 '【JR 동＋JR 규】JR 동일본의 415계 12량을 JR 규슈에 양도'
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2011-02-07
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웹인용
2009년 6월 24일짜 게재 '415계 Fm1501편성 고쿠라 공장에서 출장'
http://railf.jp/news[...]
2011-02-10
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간행물
JR 전동차 편성표
2010
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웹인용
415계 1500번대 K526편성, 해체?
http://railf.jp/news[...]
2009-06-30
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