国鉄415系電車　ＪＲ九州　（修正）

国鉄415系電車 日本国有鉄道（国鉄）が設計・製造した交直流両用近郊形電車。
国鉄分割民営化後は東日本旅客鉄道（JR東日本）と九州旅客鉄道（JR九州）に継承されたほか、JR東日本が設計・製造した車両や西日本旅客鉄道（JR西日本）が113系を改造・編入した車両が存在します。

401系・421系は交直両用近郊形電車として1960年に、それぞれ50Hz・60Hz専用として登場した形式である。403系・423系はこれらの出力増強形としてそれぞれ1966年・1965年に50Hz・60Hz専用として登場した形式である。415系はこれらを50Hz・60Hz両用として1971年に登場した形式である。50Hzの401系・403系は電動車のみ異なり、制御車（クハ401）は共通とされ、60Hzの421系・423系も電動車のみ異なり、制御車（クハ421）は共通とされた。

50Hzの401・403系と60Hzの421・423系の両系列の間では、制御車は415系が登場するまでクハ401、クハ421と分けられていた。一方、415系は制御車の形式をクハ411とした。基本設計については415系まで踏襲されている部分が多いが、運用線区の違いなどから行先票（サボ）受の位置が異なるなど外観等に多少の差異が見られる。

車体構造は153系を基本としている。すなわち全金属製セミモノコック構造で、車体幅を2.9mとし裾を絞った断面形状であり、車体長も同様に中間車で19.5mである。ただし近郊形として通勤使用を考慮し70系同様のデッキなし片側3ドアとした上、新たに101系と同じ1.3m幅の両開き扉を採用した。座席配置も70系のものを改良したセミクロスシートで、中間車の場合、扉間は扉近くの2人掛けロングシートに4人掛けボックスシ－トが4組挟まれ、車端部には3人掛けロングシートに4人掛けボックスシ－トが2組で、座席定員は76人（70系は車端部ロングシートのみで、座席定員は72人）、153系と比較して通路幅は540mmに対して860mmと広くとられ、座席は幅が狭く窓側の肘掛けが省略されている。便所は70系同様クハに設けられた。これらの構造は、以後長らく新性能近郊形電車の標準となった。

クハ401・421形の前面は、153系と同様に併結運転の便を図って貫通路を設けたデザインで、初期製造車はクハ153形0番台と同様に運転室のフロントガラスが大きい低運転台構造だったが、401系は1962年製造分のクハ401-23から、421系は1961年11月製造のクハ421-17以降から、それぞれクハ153形500番台と同様、踏切事故対策である高運転台に変更され、以後長らく近郊形電車で使われ続けるデザインとなった。また、403系・423系用を含め屋上通風器など他の部分についても同時期のクハ111形に合せた改良が行われている。
台車は電動車用が101系と同一のDT21B形、付随車用がDT21B形をベースに台車枠形状などを付随車用に変更したTR64形とした。ブレーキ機構は価格的な面からディスクブレーキを使用せず踏面制輪子とした。なおクハ401-47・421-41以降はクハ111形と同様にディスクブレーキ付きのTR62形とし、ブレーキ容量増大を図った。

国鉄カルダン駆動方式の電車としては初の両開き3扉構造の近郊形である。交流電化区間と直流電化区間を直通運転する必要があることから、交流・直流の接続を車上切換方式による交直両用電車の実用第1号として開発された。1961年（昭和36年）6月の常磐線取手駅 - 勝田駅間の交流電化に備えて新製された系列が401系で、同時に既電化区間の関門トンネルを挟んだ山陽本線小郡駅（現・新山口駅） - 下関駅間の直流電化[3]および鹿児島本線門司港駅 - 久留米駅間の交流電化に伴い新製された系列が421系である。1966年（昭和41年）までの間に401系4両編成25本計100両と421系4両編成23本計92両が製造された。

1960年（昭和35年）に両系列ともに量産先行試作車から製造が開始された。401系の量産先行試作車4両編成2本の落成時にはまだ常磐線の交流電化と配置される予定の勝田電車区（現・勝田車両センター）が完成していなかったため、宇都宮機関区（現・宇都宮運転所）に暫定配置され、最初の試運転は東北本線で実施された。その後該当区間の電化設備が完成次第、営業開始に備えて運行試験が行われた。421系は60Hzで電化されていた北陸本線で試運転が行なわれた後、九州での試験運転を行なった。
また、関門トンネル通過時や海岸線沿いを走行した時に付着した海水による塩分や塵害による汚損などにより碍子の閃絡事故が相次いで発生したため、一部列車を客車や気動車で代走させる事もあった。
1962年（昭和37年）には鉄道友の会から第2回ローレル賞を受賞した。

411・415という中途半端な形式が採用され、クハ411形が300番台として301番から製造されたのは415系登場時に、401系・403系の411系・413系への形式変更、およびクハ401形・クハ421形のクハ411形0番台(1 - 90)・100番台(101 - 206)への改番が計画されていたからだが、実現には至らなかった。

JR九州
従来の集中冷房装置での改造工事では、構体や屋根の補強が必要となり工数やコストのかかる問題点があったため、国鉄末期には423系を対象に集中式搭載改造に比べ費用を2/3に節減でき工事簡易化が可能なAU1X形分散式冷房装置4基搭載へ変更したほか、分割民営化後はさらに安価で簡易な車端部座席2ボックス分のスペースにAU2X形床置式冷房装置を搭載する方式も採用された。

本改造での冷房用電源は、主変圧器2次巻線で降圧された交流1500 Vを各車に搭載された補助変圧器で220 Vに降圧してから供給する方式となったため新たに冷房用の補助電源装置を取付ける必要が無くなったが、主変圧器からの交流電源により給電されるため直流区間では冷房が使用不可である。このため末期には直流区間乗り入れ運用が下関までに限られる大分電車区に集中配置された。
AU2X形床置型冷房装置は、当初は車体の3・4位寄り、後に1・4位寄り車端部に搭載[注 40]し、車内天井に冷風が通るダクトを装備する。側窓は冷房装置の凝縮器（コンデンサー）を冷却する凝縮風を取入れるルーバー状の外気取入口とし、装置設置部分屋根上は通風器を撤去して、冷房装置凝縮器を冷却した凝縮風を外気に排出する特大のグローブ型屋上排風器が取付けられたのが外観上の特徴である。
本工事により1987年中に421・423系とも冷房化を完了した。

JR九州415系鋼製車更新工事
JR九州更新車 側窓一部固定化改造車
JR九州更新車
側窓一部固定化改造車
JR九州が長期使用を前提にした更新では以下の工事を施工した。
屋上通風器・モハ414形パンタグラフ周辺低屋根構造部の外気取入グリルを撤去
車体連結面上端キャンバス（屋根布）押さえの完全撤去
側面の行先表示器の使用開始に伴う行サボ受け撤去
AU75BH形集中式冷房装置クレーンフックの一部埋め込み
常磐線用列車無線アンテナ台座および配管を撤去
車体更新時に側窓の一部を固定化
クハ411形奇数向き車両一部のトイレを撤去
ただし、3両以下への短縮やワンマン運転に対応した改造は未施工である。
このほか更新工事の有無に関係なく、車内スピーカーの更新・増設改造を行った編成も存在する。

JR九州
同社唯一の交直両用近郊形電車であり、関門トンネルを通過し、直流電化されている山陽本線へ直通する運用のほか、九州島内では鹿児島本線・日豊本線（小倉 - 佐伯・都城 - 鹿児島中央）・筑豊本線（折尾 - 直方）・佐世保線・長崎本線の列車に充当される。
ただし、JR九州とJR西日本の直通運転[注 45]は2005年（平成17年）9月30日に終了し、以降は下関までの運用である。

2009年にはJR東日本から運用短縮で余剰廃車となった4両編成x3本（1500番台1本、500番台2本）計12両が譲渡されたが、2012年の817系3000番台運用開始に伴い南福岡配置車を中心に普通鋼製車から順次置換えが開始された。2019年の821系運用開始に伴い更に置き換えが進んでいる。
2020年（令和2年）4月1日現在、南福岡車両区に1500番台12本48両、大分車両センターに100・200番台19本、1500番台2本、500・600番台1本の計22本88両、鹿児島車両センターに500・600番台6本24両を配置する。
1997年から2016年（平成28年）3月までは小倉総合車両センター門司港車両派出にも配置されていた。
鹿児島車両センター所属車は交直切替スイッチを交流側に固定しているため関門トンネルの走行は不可である。

415系電車
（共通事項）
基本情報
運用者 日本国有鉄道
東日本旅客鉄道
西日本旅客鉄道（800番台）
九州旅客鉄道
製造所 東急車輛製造
日本車輌製造
近畿車輛
川崎車輛→川崎重工業
日立製作所
製造年 1971年 - 1991年
主要諸元
軌間 1,067 mm (狭軌)
電気方式 直流1,500 V（共通）
交流20 kV・50 Hz / 60 Hz
交流20 kV・50 Hz（1500番台の一部）
最高運転速度 100 km/h
起動加速度 1.6 km/h/s （M:T=1:1時）
減速度（常用） 3.5 km/h/s
減速度（非常） 5.0 km/h/s
全長 20,000 mm
車体長 19,500 mm
全幅 鋼製車: 2,900 mm
ステンレス車: 2,950 mm
全高 鋼製車: 3,654 mm
ステンレス車: 3,670 mm
車体 普通鋼製
ステンレス鋼製（1500番台）
台車 鋼製車: ウイングばね式コイルばね台車 DT21B TR62
ステンレス車: 円錐積層ゴム式ボルスタレス台車 DT50C TR235C
主電動機 直巻整流子電動機
駆動方式 中空軸平行カルダン撓み板継手方式
歯車比 17:82 (4.82)
制御方式 抵抗制御・直並列組合せ・弱め界磁
シリコン整流器
制動装置 発電ブレーキ併用電磁直通ブレーキ