国鉄103系電車 (更新UP)

国鉄103系電車は、日本国有鉄道（国鉄）が設計・製造した直流通勤形電車。
国鉄通勤形電車として、当時の国鉄の財政・設備・保守などの各事情を考慮の上で経済性を最重視して設計され、1963年（昭和38年）3月から1984年（昭和59年）1月までの21年間に3,447両が製造された。

103系は、国鉄初の新性能通勤電車として1957年に登場した101系を基本に、駅間距離の短い線区の運転やMT比1:1の編成を組成可能な経済性を重視した通勤形電車として、1963年から1984年までの21年間に3,447両が製造された。新造車3,447両のほか、20両が72系から、36両が101系から編入され、総数は3,503両であるが、105系への改造や老朽化、事故廃車などにより、全車が同時に存在した時期はない。

基本的な構成は、国鉄初の新性能通勤電車で前作に当たる101系を概ね踏襲している。切妻形車体・3枚窓による運転台のシンプルなデザイン・1300mmの両開き4扉・扉間7人掛け車端部3人掛けのロングシート・コイルばね台車はウイングばね軸箱支持・直巻整流子電動機を用いた抵抗制御・MM'ユニット方式である。
国鉄の汎用的通勤形電車として設計されたため、比較的駅間が短く速度の低い線区を主に使用することを前提として設計されたが、週末などの臨時電車運転を考慮して主電動機の界磁を35%まで弱めて高速特性を近郊形電車の111系並に設定している。設計当時多くの路線で最高速度が95km/hであったこともあり、よほど特殊な線区以外では高速運転をする機会はなかったが、大量に製造されるうちに、駅間距離が長い路線やブレーキ初速度の高い路線などに投入された結果、高速性能を求められるケースも増え、加速性能では分流抵抗による弱め界磁率の誤差などを修正する小改造を、高速域からの電気ブレーキ性能では過電圧対策などを施して改善した車両も存在した。なお、最初の投入先が山手線であったことから一部の雑誌執筆者からは駅間距離が短い山手線専用形式と言われたこともあったが、当時の関係者によって完全に否定されている。最高速度は100km/hとなっているが、MT比1:1では90km/hを超えると加速余力は少なく実用95km/h程度である。
本系列の設計は帝都高速度交通営団（現在の東京地下鉄）東西線乗入用のアルミ製車両である301系の基本となったほか、地方私鉄買収電化路線用の105系にも応用された。

新造車3,447両のほか、20両が72系から、36両が101系からそれぞれ編入され、総数は3,503両であるが、全車が同時に存在したことはない。
JRグループ発足時に、事故廃車2両と105系改造車65両を除いた3,436両が、北海道旅客鉄道（JR北海道）と四国旅客鉄道（JR四国）を除く各旅客鉄道会社に引き継がれたが、老朽化による新型車両への置き換えによって廃車が進行し、東海旅客鉄道（JR東海）では2001年、東日本旅客鉄道（JR東日本）では2009年に形式消滅となった。
分割民営化時（1987年）と2017年現在の在籍両数比較
会社 JR東日本 JR東海 JR西日本 JR九州 総計
1987年 2,418両 70両 894両 54両 3,436両
2017年 0両 0両 180両 21両 201両

 

JR化後
3500両近い103系がJRに承継されたが運用線区の変更や置き換えなどが行われた。
15両運転の開始（常磐快速線）
常磐線は上野 - 取手間の通勤形電車を用いた運転と取手以北の近郊形電車を用いた運転とに分けられ、ラッシュ時の混雑が増大してきた1985年（昭和60年）3月のダイヤ改正で近郊形電車は15両に編成を増強したが取手以南の通勤形電車は10両のままであり、JR化後ラッシュ1時間の混雑率252 %と首都圏で最も混雑する路線となった。そこで通勤形車両の編成増強のため1988年3月改正をめどに設備工事を行ってきたが、昭和62年11月にほぼ完了することから12月1日より一部電車の15両運転を開始した。通勤形電車における15両編成化はこの時の103系によるものが全国で初めてである。
近郊路線への進出（山陽本線・呉線）
1991年度からJR東西線の開業を見越し乗り入れ予定の片町線では地下線対応の207系に置き換えを始めた。捻出された103系は100両を超えそのほとんどが冷房車であったことから、関西本線・阪和線の非冷房車置き換えに転用されたが一部は山陽本線下関運転所に冷房化率改善のため転出。103系は過去にも通勤区間で駅間の長い路線に投入されたことはあっても、近郊形電車の運用区間に直接転用されたことは無かった故に、鉄道雑誌ではその使用方法について疑問が投げかけられた。特に山陽本線岩国以西は105系トイレなし編成での運用実績は有ったが103系の投入により約半年で広島運転所に転配されている。
ワンマン運転の開始（阪和線羽衣支線
JR西日本阪和線鳳-東羽衣間で運転を開始するも日中は1両単車で足りることから1987年（昭和62年）6月1日よりクモハ123+クモハ123+クハ103という編成で、始発から朝ラッシュ時は3両編成、日中は1両、夕ラッシュ以後は2両編成という柔軟な運用になった。その後1989年10月20日から車内での運賃収受のないワンマン運転を103系で開始。同様のワンマン運転はJR九州の筑肥線でも行われている他、車内に運賃箱を設置した車内収受タイプは播但線や加古川線でも行われている。

 

車体
車体構造は101系に準じており、片側両開き4扉、普通鋼が採用された。そのため、外観は前面以外101系と差がないが、床下機器が変更された。製造が進むにつれ設計変更が盛り込まれており、初期製造車と最終増備車で相違が大きい。屋根コンタは肩部から順に250R・1,000R・2,500R・5,000R(1500番台を除く)。
車内の床は101系ではリノリウム（コルク材を使用）が貼られていたが、103系では床面痛み対策として鋼板の上に仕上げ剤を装着した簡易な構造に変更された[103][注 12]。遮音性・遮熱性は損なわれた一方で、101系とは異なりA基準を満たした構造となった。床の厚みが薄いことから台枠底面の高さが上昇したが、床面高さは101系と同じに揃えられたため、後年に登場した101系改造編入車などとの連結時は、車体裾の高さが不揃いとなった。
運転台窓は101系と同じく非貫通の3枚分割窓であるが、101系より幅が広くなり、高さが上下に小さくなっている。これは運転中の乗務員に対する軌道の流れによる圧迫感を防ぐための配慮である。夏季の通気性向上のため、運転台下部正面中央にも外気導入口が追加された。正面行先表示器の寸法も横方向に拡大された。
主電動機および電動発電機の冷却風取入口は電動車の車体外側幕板部に設置し、戸袋を利用して車体下部へ導く新方式が採用された。
側面の客用扉は、101系と同様の幅1,300 mmの両開き扉が片側に4箇所配置された。両開き式客用扉のドアエンジン機構が変更され、西武建設（→西武所沢車両工場）が西武鉄道451系電車向けに開発した両開き扉の連動開閉機構「ST式戸閉装置」が導入された。1基のドアエンジン（TK4形）とドア上鴨居に仕込まれた連動ベルトで構成され、低費用で簡略ながら作動の確実性も高い開閉機構となっている。
後期に増備された先頭車では、視認性向上のため従来の低運転台から高運転台に変更された。地下鉄直通用の1000番台・1200番台では、前面に非常用の貫通扉が設置された。1500番台では従来の103系と異なる車体となり、基本形態は201系に、前面スタイルは105系に準じたものとなった。

乗務員室
運転台の機器配置は、人間工学を取り入れたユニット式となった。メーター類は視認性を重視した配置となり、マスコン・ブレーキハンドル・運転士座席は操作性・疲労軽減性を考慮して手前に傾けられた。扱いやすさの観点から、多用するスイッチ類は制御卓に集約された。
走行装置
主電動機
主電動機は、1時間定格出力110 kWのMT55形である。MT比（電動車と付随車の比率）1:1で駅間距離の短い通勤線区で運用されることを前提に、主電動機を低回転数域トルク特性を重視して定格回転数を引き下げ、これに合わせて電機子の磁気容量を大きく取った新設計とした。原設計は日立製作所が担当。MT55は直径が大きいため、電動台車の車輪径は旧型電車並みの910 mmと大きくなっている。
製造年度により初期型のMT55、中期型でISOネジ採用のMT55A、冷却ファン構造が強化された後期型MT55Aの計3種類が存在しており、いずれも同一機能で完全互換性がある。後期型MT55AはMT55、前期型MT55Aと走行時の音が異なる。
MT55形の主要諸元
1時間定格出力 = 110 kW / 375 V / 330 A / 1350 rpm（85 %界磁）
85 %界磁定格速度 = 36.5 km/h[注 14]
加速度 = 4M4T時2.0（6M4T時2.3）km/h/
台車・駆動装置
台車はコスト低減のため、枕ばねにコイルばねが採用された。電動台車は主電動機のMT55形が大直径化したのに合わせ、車輪径は通常の860 mmより大きい910 mm、ホイールベースは通常の2100 mmより長い2300 mmとなった[106]。
試作車では電動台車はDT26C形が、付随台車はTR62X形が搭載された。電動台車DT26C形はクモヤ791形用のDT26形の枕ばねをコイルばねに変更したもので、DT21形の派生形式である。付随台車のTR62X形は、クハ111形等で用いられるTR62形のブレーキシューを片押し式踏面ブレーキに変更したものである。
量産車では電動台車にDT33形が、付随台車にTR201形が搭載された。DT33形はDT26C形の、TR201形はTR62X形の量産化形式である。付随台車は量産の途中でTR201形のブレーキを再度ディスクブレーキ化したTR212形に変更された。
駆動方式は101系と同様の中空軸平行カルダン駆動方式である。歯車比は低速性能に重点を置くため、101系の15:84=5.60に対して103系では15:91=1:6.07とされた。860 mmの車輪径で換算すると、1:5.73に相当する。
ブレーキ
ブレーキ装置は101系と同様、発電ブレーキを併用する電磁直通ブレーキのSELDが採用された。電動空気圧縮機は、従来の国鉄新性能電車の標準型だったMH80-C1000に代わり容量を拡大したMH113-C2000Mが採用され、搭載車両はM'車（クモハ102形・モハ102形）に集約された。
その他機器
電動発電機は101系の主抵抗器冷却送風機兼用形から独立させ、車体側面の給気口から冷却風を散り入れる構造に変更された。地下形を除く初期非冷房車は、115系や165系でも用いられた容量20 kVAのMH97-DM61がM'車（モハ102形）に搭載された。
パンタグラフは、高圧引通線の短縮化などを目的にM車（クモハ103形・モハ103形）に搭載された。形式は101系後期車と同じPS16形である。

クモハ103形2500番台
1992年より片町線に207系の量産車が投入され、同線の103系は大和路線など他線区に転用された。転用先では分割併合を行わないため、分割併合装置を撤去した5000番台は改番が行われた。
クモハ103-5001とモハ102形5000番台は原番号に復帰し、クモハ103形の5002以降は2500番台となり、番号順に1ずれて改番された。他線転用時などに電気連結器を撤去した車両もあったが、電気空気開閉器を撤去した段階で番号が変更されている。
クモハ103-5002 - 5016→クモハ103-2501 - 2515
クモハ103形2500番台は1997年 - 1998年にかけて9両が播但線用3500番台に改造され、2011年には日根野電車区に在籍していた元5008（→2507）が廃車、2015年には広島運転所に在籍していた元5001~5003（→48・2501・2502）が廃車となり、平成末期時点では日根野電車区に2503・2504・2505が残存していた。このうち2503・2504は羽衣線用ワンマン運転対応、2504は編成全車が体質改善40N工事を施工、2503は全車が非ユニットサッシ車である。両者とも2018年3月の羽衣線4両化まで運行され、年度内に廃車されている。2505は羽衣線ワンマン運転非対応で、2016年の225系5100番台導入時まで運行され2018年に廃車となった。

運用者 日本旅客鉄道
東海旅客鉄道
西日本旅客鉄道
九州旅客鉄道
製造所 汽車製造、東急車輛製造、近畿車輛、川崎車輛/川崎重工業、日本車輌製造、帝國車輛工業、日立製作所
製造年 1963年 - 1984年
製造数 3,447両
主要諸元
軌間 1,067 mm
電気方式 直流1,500V
最高運転速度 100 km/h
設計最高速度 110 km/h
起動加速度 2.0[* 1] - 3.3 km/h/s[* 2]
減速度（常用） 3.5 km/h/s
減速度（非常） 5.0 km/h/s
車両定員 48（席）+88（立）=136名[* 3]
54（席）+90（立）=144名[* 4]
全長 20,000 mm
全幅 2,832 mm
全高 3,935 mm
車体材質 普通鋼
台車 ウイングばね式コイルばね台車
DT33・TR201
主電動機 直流直巻電動機
MT55形
主電動機出力 110kW×4基 / 両
駆動方式 中空軸平行カルダン駆動方式
制御方式 抵抗制御・直並列組合せ・弱め界磁
バーニア制御（地下鉄対応型）
制動装置 発電ブレーキ併用電磁直通ブレーキ
（応荷重装置付）
手ブレーキ
^ 4M4T編成
^ 8M2T編成（1000番台）
^ 先頭車
^ 中間車