721系

仙台空港鉄道の車両「SAT721系」については仙台空港鉄道、E721系の記事を参照。

北海道内の電化区間、特に札幌近郊においては輸送需要の増加が著しく、新駅の設置や列車増発などの対応が図られてきた。従来から同区間で使用してきた711系電車や50系客車は2扉でこの条件に対応しきれず、内外装の仕様を一新した新形式として開発された車両が本系列である。1988年(昭和63年)11月3日に営業運転を開始した。

当初はサイリスタ位相制御を用いた3両編成を基本とし、札幌駅を中心とする近郊区間で使用された。1992年(平成4年)には空港アクセス輸送（新千歳空港駅乗り入れ）に対応する6両固定編成が製作され、翌1993年(平成5年)製造の6次車からはVVVFインバータ制御を採用するなど仕様の変更を重ね、2003年(平成15年)まで製作された。

区間快速/快速/特別快速「エアポート」の運用に入る6両編成は、6両中1両が「uシート」装備の指定席車となる。使われる編成は130km/h運転対応。

全車が札幌運転所に配置され、札幌近郊の列車に運用されている。

普通列車

• 函館本線：小樽駅～札幌駅～滝川駅
  • 岩見沢駅〜旭川駅については2014年(平成26年)8月30日から711系を置き換える形で乗り入れとなったが、滝川駅～旭川駅は2024年(令和6年)3月16日に737系に置き換えられた。
• 千歳線：札幌駅～苫小牧駅・新千歳空港駅(朝夕のみ)
• 札沼線(学園都市線)：札幌駅～北海道医療大学駅
  • 札沼線には同区間が交流電化された2012年(平成24年)6月1日から乗り入れを開始した。

区間快速「いしかりライナー」(2020年3月14日ダイヤ改正で廃止)

• 函館本線 小樽駅～岩見沢駅

区間快速/快速/特別快速「エアポート(列車」

• 函館本線・千歳線：小樽駅～札幌駅～新千歳空港駅

1〜4次車（F-1〜F-22編成）

本系列で最初に登場した区分で、0番台を名乗る。

1988年に1次車の3両編成×8本（F-1編成〜F-8編成）、1989年に2次車の3両編成×8本（F-9編成〜F-16編成）、1991年に3次車の3両編成×2本（F-17編成・F-18編成）と4次車の3両編成×4本（F-19編成〜F-22編成）がそれぞれ製造された。

サイリスタ位相制御で、主電動機は直流電動機のN-MT721形(150kW)である。クモハ721形を含むMM'方式を採る2M1Tで、711系より電動車比率が高く取られている。屋根上に発電ブレーキ用の抵抗器を設置しており、最高速度は120km/h。

製造時期によって内装に違いがあり、デッキの壁が青い鈴蘭柄が初期形で、かつては座席のモケットが赤かったため、非常に目に悪いビビッドな配色だった。

一応この配色にも狙いがあり、デッキを寒色系、客室を暖色系にすることで、乗客を客室内に誘導する狙いがあった。

しかし、色合いがきつすぎて不評だったため、後期の車両はデッキの壁の色が水色の鈴蘭柄に変更され、座席も茶色のモケットになり、若干落ち着いた色合いになった。現在では初期形も茶色座席になっている。

F-22編成は1992年に5次車の中間車3両を組み込み6両編成化（F-23+F-22編成）。F-15編成〜F-21編成は2001年から2002年にかけて130km/h対応改造（F-3015編成〜F-3021編成）。F-7編成は2010年にVVVFインバータ制御仕様に改造（F-2107編成）。

5次車（F-23+F-22編成、F-101+F-201〜F-103+F-203編成）

快速「エアポート」用として1992年に製造されたグループ。4次車の3両編成（F-22編成）に5次車の中間車3両を組み込んだもの（F-23+F-22編成）と、最初から6両固定編成で新製された5次車のみの編成（F-101+F-201〜F-103+F-203編成）がある。

5次車の基本仕様は4次車と同一で、新たに中間車のモハ720形・サハ721形が登場した（モハ720形は5次車のみに存在）。登場時の車両番号は100・200番台を付番することで1〜4次車と区別されたが、4次車のF-22編成に組み込まれた中間車3両（モハ720-23、モハ721-23、サハ721-22）に関しては1〜4次車の続番とされた。

2001年から2002年にかけて130km/h対応改造が行われ(※1)、3000番台に改番された（F-3023+F-3022編成、F-3101+F-3201〜F-3103+F-3203編成）。

(※)は旧・F-22編成。

6・7次車（F-1001〜F-1009編成）

1993年に6次車として3両編成×4本（F-1001〜F-1004編成）・1994年に7次車として3両編成×5本（F-1005〜F-1009編成）が製造されたグループで、1000番台を名乗る。1993年12月23日から営業運転を開始した。

車体の基本構造は1〜5次車と同一だが、客室窓が熱線吸収ガラスに変更され、厚さが4mmと従来より1mm薄くなった。踏切事故対策として、運転士側に加えて助士席側も骨組みの強化を行っている。クハ721形2000番台の室内には車椅子スペースを設置。最高速度は130km/h。加減速性能はサイリスタ位相制御車に合わせることで、従来車との併結運転が可能。

785系の制御システムが採用され、制御装置はコンバータ（整流装置）部に混合ブリッジコンバータ（サイリスタ：4,000V - 1,000A・ダイオード：4,000V - 1,600A）によるサイリスタ位相制御、インバータ部にGTOモジュール素子（2,500V - 2,000A）を用いたVVVFインバータ制御（NCI 721A形主変換装置・電動機は1C2M2群制御）、主電動機はかご形三相誘導電動機のN-MT785A形（215kW）。主電動機の出力増大によって、電動車は編成中に1両のみ組み込む1M方式とされたため、このグループにはクモハ721形が存在しない。

F-1001〜F-1008編成は2003年に8次車を組み込み、6両編成×7本（F-4101+F-4201〜F-4104+4204編成、F-5101+F-5201〜F-5103+F-5203編成）と3両編成×1本（F-5001編成）に組成変更された。

F-1009編成は次期近郊形車両（731系）のシステム試験に供され、コンバータ（整流装置）部に3レベルIGBT素子（2,000V - 500A×4個並列）を使用したPWMコンバータ、VVVFインバータの素子にも同様に3レベルIGBT（2,000V - 500A×2個並列）を使用（電動機は1C2M2群制御）したほか、抑速装置を発電ブレーキから電力回生ブレーキに変更し、屋根上のブレーキ用抵抗器は廃止された。同編成は唯一、2003年の組成変更の対象外となったほか、3両編成で唯一「uシート」が設置されており、「エアポート」の予備車的な存在となっている。のちに全車に床下機器カバーが取り付けられた。2013年ごろから運用を外れていたが、後に機器を更新されて復帰し、以降は通常の3両編成と共通で運用されている。

8次車

快速「エアポート」の6両固定編成への組成変更を目的に、2003年に製造された最終増備車。先頭車は1000番台（6・7次車）を組成変更・改番する形で充当したため、本区分は中間車のみの製造となった。

電動車のモハ721形が7両（5001・5101〜5103・5201〜5203）、付随車のサハ721形が14両（4101〜4104・4201〜4204・5101〜5103・5201〜5203）の合計21両。

制御システムは731系と同一のものが採用され、IGBT素子を用いたVVVFインバータで、主電動機N-MT731形（230kW）を制御する。抑速装置は電力回生ブレーキを装備し、屋根上にブレーキ用抵抗器は設置しない。最高速度は130km/hである。モハ721形のパンタグラフは当初よりシングルアーム式を装備する。

内装は「uシート」車を除いて従来車と異なり、デッキと戸袋窓が廃止。ドア付近にはロングシートが設けられ、ドアが開いた際の冷気を遮断するエアカーテンも装備された。また、床下機器はカバーに覆われている（後に旧1000番台にも追設）。

車両番号は編成に組成する電動車の仕様で区別されており、6・7次車（1000番台）の電動車を組成した編成は4000番台（ブレーキ遅れ込め制御なし）、8次車の電動車を組成した編成は5000番台（ブレーキ遅れ込め制御あり）を付番する。

8次車の電動車のうち、モハ721-5001は編成組替で余剰となった先頭車と組成し3両編成とした（F-5001編成）。このため、主変換装置や電動機および客室座席は他の8次車と同一であるが、片開き式のデッキ仕切扉が設けられ、客用扉の半自動機能は装備しない。また、F-5001編成は8次車の付随車が組み込まれていないため、他の5000番台と異なりブレーキ遅れ込め制御は行わない。そのため、他の8次車の電動車が(M1)車であるのに対し、モハ721-5001のみ(M2)車と区別されている。

F-2107編成

3両編成のF-7編成をVVVF化改造したもので、2100番台を名乗る。クモハ721形が電装解除されてクハ721形になり、1M2Tとなっている。下記の3100・3200番台におけるVVVF化改造のプロトタイプと思われる。

F-3015〜F-3021編成

0番台（3両編成）のうち、後期の車両を快速「エアポート」に充当するために最高速度130km/hへ対応改造した編成。3000番台を名乗る。

改造内容はブレーキ装置の強化、前照灯のHID灯化の他、冬季の石はねによる窓ガラス破損を防止するために側面窓のポリカーボネートへの交換が施工された。

一部はクハ721形の半室を「uシート」としていたが、2003年に「エアポート」運用を外れ一般の座席に戻された（ただし、その後も緊急的に運用されることがあった）。「エアポート」時代に自動放送装置（現CV:大橋俊夫）が搭載されている。

なお、F-3016編成は2023年に本系列では初の廃車となり解体された。

F-5001編成

2003年の編成組替で捻出された1000番台（7次車）の先頭車2両に、新製した8次車の中間電動車1両（モハ721-5001）を組み込んで3両編成としたもの。前述した理由から、5000番台では唯一ブレーキ遅れ込め制御を行わない。

かつてはF-1009編成と組んで快速「エアポート」の予備的な扱いで運用されることが多かったが、現在は他の3両編成と共通で運用されている。

太字が組成変更時に新製された8次車。その他は従来車（1000番台）から改番の上で転用。

F-3123+F-3222編成、F-3101+F-3201〜F-3103+F-3203編成

5次車（一部4次車）の6両編成×4本（F-23+F-22編成、F-101+F-201〜F-103+F-203編成）に2001年から2002年にかけて130km/h対応改造を実施し(※1)、3000番台に改番したもの。改番当初の編成番号はそれぞれF-3023+F-3022編成、F-3101+F-3201〜F-3103+F-3203編成。4号車（サハ721形）が「uシート」に変更された。

2011年から2013年にかけて保全工事（制御系更新改造）を実施し(※2)、サイリスタ制御からVVVFインバータ制御に変更された。これに伴い、クモハ721形・モハ720形が電装解除され、クハ721形・サハ721形へそれぞれ形式変更された。また、F-3023+F-3022編成はF-3123+F-3222編成に編成番号が変更された。F-3101+F-3201〜F-3103+F-3203編成の編成番号は従来通りだが、2005年頃から床下機器のカバーが設置されている。

F-4101+F-4201〜F-4104+F-4204編成

2003年の編成変更で、1000番台（6・7次車）の新千歳空港方2両と小樽方2両に、8次車の付随車であるサハ721形2両（4101〜4104・4201〜4204）を組み込み、6両固定編成としたもの。電動車は従来車（1000番台）を改番・転用したものであるため、ブレーキ遅れ込め制御を持たない。

F-4101+F-4201編成は2024年、本系列の6両固定編成では初の廃車となった。

太字が組成変更時に新製された8次車。その他は従来車（1000番台）から改番の上で転用。

F-5101+F-5201〜F-5103+F-5203編成

2003年の編成変更で、1000番台（6・7次車）の先頭車2両に8次車の中間車4両を組み込み、6両固定編成としたもの。

新製された8次車は電動車のモハ721形が2両（5101〜5103・5201〜5203）、付随車のサハ721形が2両（5101〜5103・5201〜5203）で、電動車の制御システムが従来車と異なるため、ブレーキ遅れ込め制御を行う。

太字が組成変更時に新製された8次車。その他は従来車（1000番台）から改番の上で転用。

• 鉄道関連
  • 1988年11月3日は、721系のデビューであると同時に札幌駅の高架化も行われた日でもある。しかし、車両自体はそれ以前に製造されていたため、地上時代の旧札幌駅にも試運転という形で入線していた。
  • 1993年に一度だけ津軽海峡線で試運転を行ったことがある。おそらく当時客車で運転されていた快速「海峡」の電車化を目論んでいたと思われるが、これはのちに789系による「スーパー白鳥」へとつながった。
  • F-17編成(後にF-3017編成へ改造)は721系の中で唯一の苗穂工場製で、メーカーから部品の状態で納入、それを組み立てた所謂「ノックダウン方式」で製造された。これは研修修繕関係によるものである。
• 鉄道以外
  • A列車で行こう9に無印版から収録されている。ゲーム序盤におすすめの車両とされる。

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