横川〜軽井沢間線用電気機関車ＥＦ63の特徴

　ＥＦ63形の特徴は、
�@　軸重18t（勾配区間では第1端の調整荷重1.7tを第2端に移し、1・2動軸17ｔ、3・4軸18ｔ、5・6軸19tに変更、勾配区間での軸重移動を少なくしている。工場回送等一般線区を走るとぎは、調整荷重を撤去する）とし、国鉄で最も重い軸重機関車である。
�A　台車は逆八リンク式で、理論的に車体心棒と台車の結合点を台車中心の軌道面上とし、機械的に輪重移動を防止して、輪重とともに粘着力を上げている。
�B　直並列制御に橋路渡りを採用、またバーニヤ制御も行って、牽引力の急激な変化を防止している。
�C　抑速ブレーキに主電動機毎の独立回路方式の発電ブレーキを使え、安定した電気ブレーキが作用するようになっている。また、動輪発電機と滑走（空転）検出装置を設け、再粘着促進用弱め界磁（電機子分路）装置により、ブレーキ時（力行時）の滑走（空転）の場合強制的に再粘着させるようになっている。
�D　電磁吸着ブレーキ（右の写真）を各台車に設け、緊急 時に粘着力を増している。
�E　過速度検出装置を設け、遊軸に直結する速度発電機により速度変化を検知し、非常ブレーキ（制限速度旅客38km/h、貨物25km/h）、警報（警戒速度旅客35km/h、貨物22km/h）を作動させるようになってレる。
�F　電車線停電時用に蓄電池をもち、発電ブレーキの予備励磁や直流100Ｖの補助空気圧縮電動機を駆動することができる。
�G　勾配上で長時間停車する場合に備えて、ブレーキ倍率の大きい特殊構造の手プレーギや、空気ブレーキの空気が技けても緩まないように水平テコを固定する転勤防止ブレーキをもっている。
�H　主電動機の電機子短絡装置を設け、非常ブレーキとしている。
�I　ＥＦ62・63形と重連連転ができ、上り列車は重連総括運転、下り列車は列車無線で連絡し合い協調運転する。このため有線電話・無線装置をもっている。
�J　制御器は電動操作のカム軸接触器式で、自動進段方式となっている。これはＥＦ62形にはじまる系列の電気機関車と共通のものである。
�K　第2端側(軽井沢側）の連結器は並形と密着形の双頭形(右の写真）で、電車に連結でき、ジャンパ連結器で電車・気動車と接続できる。当初はＥＦ63形のみで電車等を押上げたが、後に電車と協調運転回路を設け、電車の力行･抑速運転をＥＦ63形の主幹制御器で総括制御できるよう改造された。

　　　試運転試験によるトラブル

　昭和37（1962）年5月ＥＦ62-1とＥＦ63-1が先行試作機として、川崎と東芝でそれぞれ誕生し、ちょうど完成した丸山信号場（高崎起点31km）から熊ノ平方に伸びる1.8kmの新線を試験線（現在の上り線）として、6月2日から8月6日まで試験が行われ、粘着・ブレーキ性能が確められた。
　なお37年7月15日には、高崎〜横川間の電化が完成して、ＥＦ58形等の電気機関車が横川まで乗入れているが、横川構内は直流600Ｖの電車線であるため、横川の入口にセクションを設けた。
　したがって、構内は1500Ｖの電気機関車でも600Ｖで運転された。
　また、丸山信号場方は信号場まで600Ｖで、新線に入ったところにセクションを設け1500Ｖに切換えていた。
　試運転、試験列車は横川からここまで2個あるパンタを1個で運転し、新線の1500Ｖ区間でパンタ2個にしていた（新・旧線併用時は全区間2個バンタで運行した）。　ＥＦ63-1の試運転試験は履歴簿上では、次のように行われたようになっている。
　37年5月25日／試運転・高崎〜大宮、
　　　　5月26日／同・高崎〜吹上、
　　　　6月6日／走行試験（丸山新線）
　　　　6月24日／力行試験、
　　　　6月25日／過速度試験、
　　　　7月1・4日／重連力行試験、
　　　　7月13・19日／ブレーキ試験、
　　　　7月24日／ブレーキ定置試験、
　　　　7月31日・8月5日／重連ブレーキ試験
　　　　（実際はその他の日にも試験が行われている）。
　この結果、力行では撒水時に全輪空転し、ノッチアップがでぎなくなることもあったが、平常時には第6輪が最終段で空転を発生するものの、いずれも撒砂により再粘着でき、18〜25％の粘着係数がとれて、直流機関車としては優れた特性であった。
　ブレーキ時は予備励磁を行えば、直ぐブレーキカが発して、滑走もほとんどなく、再粘着することが確認できて、ＥＦ63形は強力な勾配線用の電気機関車であるとが実証された。
　これを基に、ＥＦ63-2〜13が昭和38年3月から5月かけて東芝と三菱で量産され、全機高崎第二区に配置れたが、実際には貸出の形で横川区に置かれた。
　新線の延長に伴って試運転・試験区間も軽井沢方に伸びていった。37年10月からは試験の合間に練習運転が始められたが、量産機の登場で38年3月からはＥＦ63形重連の試験が行おれた。
　この時、強力なブレーキカのため、非常プレーギや車掌弁を操作したとき、また機関車の過電流継電器が作動したとぎに急ブレーキがかかり、荷重としての暖房車マヌの連結器が切損するという事故が多発した
　また電車の車体の浮き上がりも発生した。
　このため第1次・第2次の改造（内容は表-2のとおり）が、38年6月から9月の間に大宮工場で施行された。
　昭和38年6月21日に軽井沢〜長野間の電気運転が開始され、同年7月15日の横川〜軽井沢間の新線電気運転からは、この区間でＥＦ63形2両の後押による80系電車6両の長野直通運転が始まり、10月1日に全面的に新線運転に切替ったが、11月に熊ノ平の軽井沢寄でＥＦ63形直前の緩急車（ワフ35000形）の軽井沢側が浮き上り脱線するという事故がおきた。

 　　大宮工場での改造

　試作機ＥＦ63-1号と量産形ＥＦ63-2以降では、内部機器の配置、特に第2端寄と中央部高圧機器枠の配置が違っており、後述する過速度検出装置は第2端寄の高圧機器枠の下部に取付けられていた。
　また、第2端の連結器も並形で、連結器間距離が17,800mmと短くなっており、速度検出用の遊軸（左右1対のフランジ付300mmの車輪）は、中間台車第2端寄台車枠外に取付けられていた。
　外観では、運転室側窓上の水切や第1端側蓄電池搭載口が変わっていた。
　ＥＦ63-1号は、量産機に合せる統一工事を大宮工場で行ったが、一部機器の撤去と、遊輪の取替（ポイント部分で浮上がるため、中間台車内ヘフランジなしの車輪を取付けた）だけで、1次改造で本格的な工事が行われた。　
　この1次改造のときＡＴＳ取付、Ｓ形車警付、併用連結器付が行われ、長さも量産形と同じ18,050mmに延びた。
　1次・2次の改造時に、試験のとき強制的に滑走させてできた動輪踏面の擦傷（フラット）の削正が行われた。
　なお、
37年10月24日にはNo1・2パンタ電磁弁の取替えと、バーニヤ回路の変更が施行されており、この他
39年11月4〜5日外板塗装替、信号炎管取付、
42年11月28〜30日感電防護柵取付、
46年6月7〜15日無線電源、緊急防護装置取付、ＡＴＳ警報維持、電源未投入防止、記録式速度計取付、
47年7月3〜9日ＥＦ63騒音対策整備、蓄電池取出口変更、
50年列車無線取替、
52年3月15日〜4月12日過速度検知装置改良、
53年2月17日〜23日特急電車編成増に伴う保護回路の協調改造、
54年7月2日〜8月21日空転検知回路(他車)改良、
58年3月24日〜4月11日ＥＦ63電話回路整備等の改造が施工されている。
　量産機ＥＦ63-2〜13のあと、列車増発に伴ってＥＦ63-14〜23が5回にわたって増備され、さらにＥＦ63-24･25がＥＦ63形2両の廃車補充に51年7月に製造された。
　これらの増備車はその時期に応じて、緊急防護装置等が最初から設けられていたり、機器が違っていたりした。
　外観ではＥＦ63-16以降、蓄電池搭載口の水切の取仕けや、ＥＦ63-22以降の機号板のブロック式化等細かい部分で違いがあった。
　量産機ＥＦ63-2〜13号は1次･2次の改造のほか、ＥＦ63-1号と同じ感電防護柵・緊急防護装置取付等が行われた。
　ＥＦ63-14以降の各機の改造等で施行の時期がはっきりしているものを表4に示した。
　ＥＦ63形各機に対して行われた大きな改造には、電車協調整備、列車無線装置の取替えと、過速度検知(ＯＳＲ)装置の取替えがある。
　電車協調運転の整備工事は、42年度から何度か行われた。
　当初は非協調で電車は8両が限度であったが、制御回路を引通し、力行・抑速ブレーキをＥＦ63形と同時に制御することにより、連結両数を増すことができ、
43年10月169系12両、
47年3月489系12両、
50年3月189系10両、
53年10月189系12両、
57年3月185系7両の、それぞれ協調運転が開始された。
　制御回路のほか事故表示灯、非常ブレーキ回路、電話・ブサ回路も接続されており、第2端側にそれぞれの電車の系列に合ったジャンパ連結器が設けられている。
　列車無線装置の取替えは50年度に行われ、難聴対策のために行われたもので、横川〜軽井沢間協調用列車無線と呼ばれ、ＥＦ63形では各運転室に操作部、No2運転室に無線機、第2端運転室側引窓下部外板と、屋根上にアンテナ(旧形は先頭台車の排除器に隣接した位置にレールに対向して取付けられていた)の取付け、および各機器間の配線取付が行われた。
　地上側は従来の使用周波数150kHzと電車 線・誘導線にかえて、400ＭHz と漏洩同轍ケーブルにしたもので、ＥＦ63形本務機とＥＦ62形補機の協調運転に用いられ、場合によっては、横川・軽井沢駅と機関区の呼び出しができるものである。
　また、線路上に落石等の障害がある場合等他の列車や、地上から走行中の列車に連絡が必要となったとき用いる防護無線も後から取付けられた。
　この無線装置には、その後現在各線で使用されている列車無線装置が増設されている。
　０ＳＲ（過速度検出）装置の取替えは、50年10月28日6時07分頃碓氷第1トンネルの東口でおきた回送列車（5462レ･横川寄←ＥＦ63-5＋ＥＦ63-9＋ＥＦ62-12＋ＥＦ62-35）の脱線転落事故が起因となって、精度と信頼性のより高い装置に取替える工事で、昭和54年から施行されたものである。
　従来のものは、速度発電機（ＴＧ）・速度検知（ＳＲ）装置・過速度検知（ＯＳＲ）装置・出力継電器部・電源装置部で構成され、一重系で故障になるとシステムダウンとなるし、トランジスタを使用したアナログ演算方式のため調整が必要等の問題点があった。
　新形は、ＩＣを使用したデジタル並列演算照査方式による三重系とし電源装置も静止形化、速度発電機の強化等を図った、フェイルセーフ設計となっている。
　新形の本体は照査部Ａが2、同Ｂが1と共通部1の4部で構成されており、また、速度発電機の軸も車輪部と一体のものとし、遊輪直径は340mmのものに取替えた。
　52年度に一台を試作、53年度に一台を追加、現車（ＥＦ63-16･17）に取付け54年1月性能試験ののち長期試用を経て、全機この新形に改造された。